Brevet FR2713573A1 — publié le 19950616

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de commande d'un frein de roue d'un véhicule automobile et, plus particulièrement, à un tel procédé et un tel dispositif permettant de maintenir le véhicule immobile sur une voie en pente, sans intervention du conducteur. Le maintien temporaire à l'arrêt d'un véhicule sur une voie en pente, qu'elle soit montante ou descendante, exige normalement que le conducteur garde le pied sur la pédale de frein pendant toute la durée de l'arrêt momentané, ou bien qu'il serre le frein à main. On a pensé à soulager le conducteur de ces contraintes en assurant une commande automatique du maintien d'un effort de freinage dans les circonstances évoquées ci-dessus. C'est ainsi qu'on connaît du brevet EP-A-0 507 466 un dispositif de freinage actionné par un fluide sous pression qui, lors d'une entrée du véhicule en phase d'arrêt, mémorise la pression du fluide de freinage qui a permis d'immobiliser le véhicule et maintient cette pression pendant toute la durée de l'arrêt. A la détection d'une volonté du conducteur de faire redémarrer le véhicule, le dispositif réduit automatiquement la pression du fluide de freinage pour libérer les roues du véhicule. Cette détection s'opère par observation de signaux délivrés par un capteur de vitesse du véhicule par rapport au sol, un capteur de position d'une pédale d'accélérateur ou un capteur de position d'un organe d'embrayage du groupe motopropulseur du véhicule. Dans le dispositif décrit ci-dessus, on mémorise l'effort ou la pression de freinage qui a permis d'arrêter le véhicule, et on maintient celle-ci après l'arrêt. La valeur mémorisée peut s'avérer insuffisante pour maintenir le véhicule à l'arrêt, notamment après un arrêt en montée dans lequel le poids du véhicule contribue à arrêter celuici, en réduisant alors l'effort exigé du frein de roue. Cet effort peut ensuite s'avérer insuffisant pour équilibrer les forces de pesanteur agissant sur le véhicule à l'arrêt. Si le véhicule recule alors, le conducteur doit appuyer de nouveau sur la pédale de frein pour que le dispositif mémorise une pression de fluide de freinage plus élevée, propre à équilibrer les forces de pesanteur. Par ailleurs, au redémarrage du véhicule, il faut évidemment que les roues se débloquent automatiquement. Dans le dispositif du brevet précité, les informations utilisées pour détecter une volonté de redémarrage de la part du conducteur obligent le conducteur à choisir entre un démarrage confortable, commandé sur observation des informations de position de la pédale d'embrayage et de la pédale d'accélérateur, mais sans correspondance assurée avec un couple moteur déterminé, notamment avec une boîte de vitesses mécanique, et un démarrage inconfortable, commandé sur observation du dépassement d'un seuil par la vitesse du véhicule. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé et un dispositif de commande d'un frein de roue d'un véhicule automobile qui assurent un redémarrage du véhicule, à la fois confortable et sûr, sur une chaussée en pente. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé et un tel dispositif qui assurent, après l'arrêt du véhicule sur une telle chaussée, une immobilisation certaine du véhicule. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de commande d'au moins un frein de roue d'un véhicule automobile, propre à maintenir automatiquement l'immobilité du véhicule sur une voie en pente et à libérer automatiquement la roue au recouplage d'un groupe moto-propulseur avec des roues motrices du véhicule, procédé suivant lequel on maintient automatiquement l'activation du frein après une entrée en phase d'arrêt du véhicule. Suivant l'invention, pendant une telle phase, on capte le débattement d'un moyen de suspension du véhicule et on désactive le frein lorsqu'on détecte soit a) une variation de ce débattement conjointement au franchissement d'une position prédéterminée par un organe de commande du groupe moto-propulseur, soit b) un dépassement d'un seuil par une vitesse de référence du véhicule, fonction des vitesses des roues. Comme on le verra plus loin, la détection de la volonté du conducteur de redémarrer le véhicule, par le moyen de l'observation d'une variation transitoire de l'assiette du véhicule conjointement à un actionnement par le conducteur d'un organe de commande du moteur tel que le papillon des gaz d'un moteur à combustion interne par exemple, permet une détection sûre de cette volonté, en parallèle avec une détection d'un patinage éventuel des roues dans le cas d'un démarrage sur une chaussée à faible adhérence. Suivant une autre caractéristique du procédé selon l'invention, en phase d'arrêt du véhicule, on règle l'effort de freinage appliqué par le frein à la roue associée, en fonction de la pente de la voie. Grâce à cette disposition, l'effort de freinage exercé sur la roue est suffisant pour empêcher tout recul du véhicule après l'arrêt de celui-ci sur une chaussée montante. Suivant encore une autre caractéristique du procédé selon la présente invention, l'effort de freinage croît progressivement au passage en phase d'arrêt du véhicule et décroît progressivement au passage en phase de roulage du véhicule. Cette disposition accroît encore le confort du véhicule aux transitions entre phase d'arrêt et phase de roulage et vice versa. La présente invention fournit encore un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif comprenant a) un capteur de débattement du moyen de suspens ion, b) des capteurs de vitesse des roues du véhicule, c) un capteur de position de l'organe de commande du groupe moto-propulseur et d) des moyens alimentés par les signaux délivrés par ces capteurs pour traiter ces signaux et élaborer, à partir de ceux-ci, des signaux de commande de l'effort de freinage appliqué par le frein à la roue associée. D'autres caractéristiques et avantages du procédé et du dispositif suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif suivant l'invention et des roues et actionneurs de frein d'un véhicule automobile auquel il est associé, - la figure 2 est un organigramme du procédé de commande suivant l'invention, mis en oeuvre par le dispositif de la figure 1, et - la figure 3 est une vue schématique d'un bras de suspension d'une roue arrière de véhicule automobile, équipé d'un capteur de débattement utilisé dans la présente invention. On se réfère à la figure 1 du dessin où l'on a représenté les roues avant 1, 2 et arrière 3, 4 ' d'un véhicule automobile propulsé par un moteur 5 à combustion interne par exemple constituant le groupe moto-propulseur du véhicule, qui peut être sélectivement couplé mécaniquement aux roues avant 1,2 du véhicule par des moyens classiques, non représentés. Des freins 6,7,8,9, à disque par exemple, sont associés aux roues 1,2,3,4 respectivement. Ils sont alimentés séparément par un fluide sous pression délivré par un générateur 10, la pression de fluide fournie à chaque frein étant commandée par un calculateur numérique ou "unité centrale" 11 comprenant des moyens de traitement de signaux d'entrée et d'élaboration de signaux de commande des efforts de freinage appliqués par les freins aux roues associées. Un tel calculateur exécute aujourd'hui couramment des stratégies de commande d'antiblocage ou d'antipatinage des roues du véhicule. Les signaux d'entrée sont délivrés par un capteur 12 de position de la pédale de frein, un accéléromètre 13 sensible à l'accélération longitudinale du véhicule, un capteur 14 de position d'un organe de commande du moteur sensible à l'ouverture du papillon des gaz du moteur ou la position de la pédale d'accélérateur, par exemple, des capteurs de vitesse 15, 16, 17, 18 des roues 1, 2, 3, 4 et des capteurs 19, 20, 21, 22 de pression de freinage dans les freins 6, 7, 8, 9 respectivement. Suivant l'invention, l'unité centrale 11 est également alimentée par un signal délivré par un capteur de débattement 23 sensible au débattement de l'essieu arrière 24 du véhicule par rapport au châssis (non représenté) de celui-ci ou à un débattement proportionnel à ce dernier, tel que celui d'un bras de suspension d'une roue arrière du véhicule, comme on le verra plus loin en liaison avec la figure 3. Ces signaux sont traités et exploités dans l'unité centrale 11 de manière que celle-ci commande l'établissement, par l'intermédiaire des lignes de sortie 25,26,27,28 du générateur de pression 11, des pressions prédéterminées du fluide de freinage dans chacun des freins 6,7,8,9 respectivement. L'unité centrale contrôle l'établissement de ces pressions à l'aide des signaux délivrés par les capteurs de pression 19,20,21,22. Pour calculer et commander les pressions de fluide dans les freins, l'unité centrale comprend des moyens numériques de calcul dûment programmés pour exécuter un programme dont l'organigramme est représenté à la figure 2. Avant de décrire le procédé de commande suivant l'invention à l'aide de cet organigramme, il faut rappeler les circonstances dans lesquelles se produit l'effet Brouilhet, dont l'invention fait une application particulièrement ingénieuse. Cet effet se manifeste lors du redémarrage d'un véhicule dont les roues arrière sont bloquées, comme c'est le cas lorsque le véhicule est temporairement arrêté sur une chaussée en pente. Avec un véhicule à traction avant, cas le plus général aujourd'hui, lors de l'embrayage du moteur en marche avant, le couple appliqué aux roues avant au redémarrage du véhicule a tendance à faire basculer, de manière transitoire, la caisse du véhicule. On observe alors une réduction du débattement de la caisse à l'arrière du véhicule, jusqu'au déblocage des roues arrière. Lors d'un démarrage en marche arrière, on observe au contraire un accroissement transitoire du débattement des roues arrière par rapport au débattement statique. Suivant l'invention, on tire parti de l'observation de l'effet Brouilhet, par l'intermédiaire du capteur de débattement 23, pour détecter de manière sûre une volonté de redémarrage du conducteur, après un arrêt en pente, en combinant la détection d'une variation du débattement de la caisse du véhicule au niveau de sa suspens ion arrière avec la détection d'une action exercée par le conducteur sur un organe commandant l'accroissement du régime du moteur l'enclenchement d'un rapport de la boîte de vitesses ou l'embrayage du moteur, tout en assurant un redémarrage confortable du véhicule comme on le verra dans la suite. L'organigramme du procédé de commande suivant l'invention représenté à la figure 3 prévoit, au départ, les mesures du débattement de la suspension arrière du véhicule, des vitesses angulaires des quatre roues, de l'angle d'ouverture du papillon des gaz (par exemple) et de l'accélération longitudinale du véhicule. Le programme exécuté par l'unité centrale 11 calcule alors une vitesse de "référence", définie comme étant égale à la plus grande des vitesses angulaires des quatre roues 1,2,3,4 du véhicule. La vitesse de référence ainsi calculée est comparée continûment à une valeur de seuil prédéterminée, établie à un bas niveau (6 tr/mn par exemple). On compare aussi l'angle d'ouverture du papillon à une valeur de seuil de bas niveau (3W d'ouverture par exemple). Si les deux seuils sont franchis vers le bas, l'unité centrale diagnostique un passage du véhicule en phase d'arrêt et mesure ou calcule le débattement de la suspension arrière du véhicule en phase d'arrêt. L'unité centrale calcule aussi la pression Pm du fluide de freinage à établir dans les actionneurs de frein 8,9 des roues arrière 3,4 respectivement. Suivant la présente invention, on fait évoluer progressivement cette pression PS, lors d'une entrée en phase d'arrêt, jusqu'à une pression de consigne PSc donnée par une relation du type Psc = K + K K et K' étant des constantes prédéterminées, yl étant l'accélération longitudinale du véhicule, telle que captée par l'accéléromètre 13. Si le véhicule se trouve sur une chaussée inclinée d'un angle a sur l'horizontale, le signal fourni par l'accéléromètre est fonction de sina et il est donc proportionnel à l'inclinaison de la chaussée. Ainsi, suivant l'invention, en fixant une pression de consigne PSc à un niveau proportionnel à la pente de la chaussée, on applique au véhicule un effort de freinage proportionné à la composante de la pesanteur qui tend à lui faire quitter sa position d'arrêt, de manière à équilibrer cette dernière et à maintenir le véhicule à l'arrêt de façon sûre, sans intervention du conducteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'effort de freinage à l'entrée en phase d'arrêt du véhicule, est appliqué progressivement dans le temps comme le montre le graphe de la fonction PS = f (temps) représenté dans le bloc 30 de l'organigramme de la figure 3, où cette fonction comprend une branche croissante à partir de l'origine, suivie d'un plateau au niveau PSC On assure ainsi un arrêt progressif du véhicule, plus confortable pour les passagers. Si, à partir de cette position d'arrêt en pente, freins arrière bloqués et freins avant débloqués, le conducteur accélère de nouveau pour faire redémarrer le véhicule, cette intention est détectée par l'unité centrale 11, suivant une caractéristique de la présente invention, par corrélation des signaux fournis par le capteur 14 d'angle d'ouverture du papillon des gaz, par exemple, et le capteur 23 de débattement de la suspension arrière du véhicule. En effet comme on l'a vu plus haut, l'accélération du moteur, combinée à un embrayage automatique ou manuel, applique un couple aux roues avant 1,2, couple qui déclenche l'effet Brouilhet décrit plus haut, c'est-à-dire un basculement transitoire de la caisse du véhicule, basculement que l'unité centrale détecte sur une variation I DEB = I DEB-DEB,,,, I > seuil du débattement DEB de la suspension arrière par rapport au débattement mesuré en statique DEBstat pendant l'arrêt du véhicule, quand cette variation dépasse un seuil prédéterminé, fixé pour assurer un filtrage de cette variation. Si donc l'unité centrale détecte simultanément un dépassement, par l'angle d'ouverture du papillon, du seuil d'ouverture mentionné plus haut, conjointement à une telle variation IDEBI du débattement de la suspension arrière, elle diagnostique une volonté de redémarrage du conducteur et commande une annulation de la pression du liquide de freinage dans les freins arrière pour libérer le véhicule. La détection du caractère conjoint du franchissement des deux seuils en question est une caractéristique avantageuse du procédé de commande suivant l'invention car elle garantit la sûreté du diagnostic quant à la volonté de redémarrage du conducteur. En effet, le débattement de la suspension arrière peut varier fortement à la suite d'une croissance ou d'une décroissance de la charge du véhicule à l'arrêt, par montée ou descente d'un passager par exemple, et la seule observation des évolutions du débattement de la suspension arrière du véhicule ne suffit donc pas à assurer que ces évolutions résultent de l'effet Brouilhet. C'est pourquoi l'unité centrale réagit à la corrélation d'un signal représentatif de l'application d'un couple aux roues avant (croissance de l'angle d'ouverture du papillon des gaz, par exemple) et l'apparition d'une variation du débattement de la suspension arrière par effet Brouilhet, comme suite à l'application de ce couple, pour ne libérer le véhicule que lorsqu'il est assuré que le conducteur souhaite redémarrer. Suivant l'invention, l'unité centrale commande alors une décroissance progressive de la pression du fluide de freinage dans les actionneurs de frein des roues arrière, à partir du niveau Pc, comme l'illustre le graphe PM = f (temps) représenté dans le bloc 31 de l'organigramme de la figure 3. Cette libération progressive assure un redémarrage sans à-coups du véhicule, plus confortable pour les passagers. L'effet Brouilhet ne se manifeste pas avec suffisamment de netteté quand le véhicule est immobilisé sur une chaussée à faible adhérence. En effet, sur une telle chaussée, les roues avant patinent lorsqu'on leur applique un couple et celui-ci n'est alors que partiellement transmis au sol. Suivant la présente invention, on diagnostique la présence du véhicule sur une telle chaussée lorsque, les conditions d'intervention de l'effet Brouilhet n'étant pas remplies (bloc 32 de l'organigramme de la figure 3), on détecte un dépassement par la vitesse de référence du seuil de vitesse défini plus haut. En effet, si le véhicule se trouve sur un sol à faible adhérence, il y a patinage des roues avant à l'application d'un couple à ces roues et la vitesse de référence, égale à la plus grande des vitesses des roues patinantes, dépasse alors le seuil de vitesse de référence. Dans cette hypothèse, l'unité centrale déclenche l'annulation de la pression de freinage dans les roues arrière suivant les modalités décrites en liaison avec le bloc 31 de l'organigramme de la figure 3. L'invention fait intervenir un capteur de position 13 sensible au débattement de la caisse du véhicule par rapport à l'essieu de roues arrière du véhicule. Divers types de capteurs de position, électriques, magnétiques, électromagnétiques, etc... peuvent être utilisés pour mesurer ce débattement. On a représenté à la figure 3, seulement à titre d'exemple, un capteur électrique potentiométrique utilisable à cet effet. Comme représenté, un tel capteur comprend deux parties 33,34 mobiles l'une par rapport à l'autre et solidaires respectivement de la caisse 35 du véhicule et d'un bras de suspension 36 d'une roue arrière (3 ou 4) de ce véhicule, articulé sur le châssis de la caisse autour d'un axe 37. Les organes d'une suspension classique, ressort, amortisseur (non représentés) sont installés entre le bras et le châssis de la caisse. Le capteur potentiométrique 33,34 peut être, comme représenté, du type linéaire et comprendre alors un curseur 34 mobile axialement dans la partie 33. On comprend qu'une rotation du bras de suspension 36 autour de l'axe 37, par effet Brouilhet par exemple, provoque un déplacement du curseur 34 dans la partie 33 et une variation concomitante du signal envoyé par le capteur à l'unité centrale. On comprend maintenant que le procédé et le dispositif de commande suivant l'invention, propres à maintenir automatiquement l'immobilité d'un véhicule sur une voie en pente et à le libérer automatiquement au recouplage du groupe moto-propulseur avec les roues motrices du véhicule, permettent bien d'atteindre les objectifs annoncés. Ils assurent une commande de freinage confortable, grâce à la progressivité de cette commande, et sûre grâce, d'une part, à une utilisation ingénieuse de l'effet Brouilhet et, d'autre part, à l'établissement d'une pression de freinage de consigne qui est fonction de la pente et non de la pression de freinage observée au moment de l'arrêt du véhicule. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'au moins un frein de roue d'un véhicule automobile, propre à maintenir automatiquement l'immobilité du véhicule sur une voie en pente et à libérer automatiquement la roue au recouplage d'un groupe motopropulseur avec des roues motrices du véhicule, suivant lequel on maintient automatiquement l'activation du frein (8,9) après une entrée en phase d'arrêt du véhicule, caractérisé en ce que, pendant une telle phase, on capte le débattement d'un moyen de suspension (36) du véhicule et on désactive le frein (8,9) lorsqu'on détecte soit a) une variation (IDEBI) de ce débattement conjointement au franchissement d'une position prédéterminée par un organe de commande (14) du groupe moto-propulseur, soit b) un dépassement d'un seuil par une vitesse de référence du véhicule fonction des vitesses des roues. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, en phase d'arrêt, on règle l'effort de freinage appliqué par le frein (8,9) à la roue associée (3,4) en fonction de la pente de la voie. 3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'effort de freinage croît progressivement au passage en phase d'arrêt du véhicule et décroît progressivement au passage en phase de roulage du véhicule. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend a) un capteur (23) de débattement du moyen (36) de suspension, b) des capteurs (15,16,17,18) de vitesse des roues du véhicule, c) un capteur (14) de position de l'organe de commande du groupe moto-propulseur et d) des moyens (11) alimentés par les signaux délivrés par ces capteurs pour traiter ces signaux et élaborer, à partir de ceux-ci, des signaux de commande de l'effort de freinage appliqué par le frein (8,9) à la roue arrière (3,4). 5. Dispositif conforme à la revendication 4, pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un capteur (13) sensible à l'inclinaison du véhicule pour délivrer un signal représentatif de cette inclinaison aux moyens (11) de traitement de signaux et de commande de l'effort de freinage. 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que ledit capteur (13) est un accéléromètre. 7. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le groupe moto-propulseur (5) comprend un moteur à combustion interne et en ce que ledit organe (14) de commande de ce groupe est le papillon des gaz de ce moteur. 8. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de suspension est constitué par un bras de suspension (36) d'une roue arrière (3,4) du véhicule et en ce que le capteur (23) de débattement de ce moyen de suspension est constitué par un potentiomètre (33,34) électrique installé entre le châssis du véhicule d'une part et le bras de suspension (36) articulé sur ce châssis, d'autre part. 9. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les moyens (11) de traitement de signaux et d'élaboration de signaux de commande de l'effort de freinage assurent une croissance ou une décroissance progressive de l'effort de freinage, au freinage et au défreinage respectivement. 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'élaboration (10) de signaux de freinage des roues du véhicule, ces signaux bloquant les seules roues arrière (3,4) en phase d'arrêt du véhicule.