Brevet FR2742719A1 — publié le 19970627

L'invention concerne un dispositif de réglage de l'angle de braquage ou de changement de l'orientation angulaire d'un mécanisme de direction, pour un véhicule automobile, comprenant un élément de commande par lequel l'angle de braquage est réglable en fonction d'une gran- deur d'actionnement coordonnée de l'élément de commande, telle que la déviation ou changement de position de l'élément de commande ou l'effort exercé sur l'élément de commande. Traditionnellement, s'agissant d'automobiles, un volant de direction sert d'élément pour régler l'angle de braquage et l'effort d'actionnement ou de manoeuvre du volant est directement transmis mécaniquement aux roues directrices du véhicule. Le conducteur peut en même temps sentir au volant une réaction fonction de la situation et qui l'informe de la facilité avec laquelle l'angle de braquage peut être changé dans la situation donnée. Par ailleurs, on connaît également déjà des directions dans lesquelles le volant est supprimé et un manche à balai est employé en tant qu'élément de commande pour régler l'angle de braquage. Dans de tels systèmes, le réglage de l'angle de braquage s'effectue chaque fois en fonction de la déviation du manche à balai ou de l'effort d'actionne- ment exercé sur lui en tant que grandeur d'actionnement coordonnée de l'élément de commande, une caractéristique correspondante étant préfixée dans ce but. Dans ce cas, l'actionnement de l'élément de commande est découplé mé- caniquement du mouvement d'orientation des roues direc- trices du véhicule suivant l'angle de braquage désiré, ce mouvement d'orientation étant produit par un servoméca- nisme piloté par une unité de commande d'angle de bra- quage en fonction de la grandeur d'actionnement détectée de l'élément de commande. Par l'article de P. Brânneby et al, "Improved Active and Passive Safety by Using Active Lateral Dynamic Control and an Unconventional Steering Unit", 13ème conférence technique internationale sur les véhicules ex- périmentaux de sécurité, annales, tome 1, 4.-7.11.1991, page 224, on connaît un dispositif de réglage de l'angle de braquage du type mentionné en dernier, pour lequel une caractéristique non linéaire de l'angle de braquage en fonction de la déviation de l'élément de commande est préfixée de manière que la réalisation de changements an- gulaires relativement grands s'effectue avec une plus haute sensibilité que la réalisation de changements angu- laires relativement petits, ce qui veut dire qu'un chan- gement de déviation donné de l'élément de commande en- traine un plus faible changement d'angle de braquage dans la plage de petits angles de braquage que dans la plage de grands angles de braquage. Dans un autre dispositif de réglage de l'angle de braquage de ce type, comme décrit dans l'article de H. Bubb, "Arbeitsplatz Fahrer - Eine ergonomische Studie", dans Automobil-Industrie 3/85, page 265, un élément de commande, placé à peu près à l'emplacement d'un volant de direction, sert d'une part à la commande de la dynamique longitudinale par son coulissement parallèlement à la di- rection longitudinale du véhicule et d'autre part au rè- glage de l'angle de braquage par sa rotation. Le brevet des E.U.A. 3 022 850 décrit un dispo- sitif de réglage de l'angle de braquage dans lequel un manche à balai sert à la fois au réglage de l'angle de braquage et à la commande de la dynamique longitudinale du véhicule. Pour ce qui concerne la fonctionnalité de direction, il est proposé d'amplifier le signal de dévia- tion coordonné du manche à balai en fonction de la vi- tesse et ce, de préférence, de façon inversement propor- tionnelle au carré de la vitesse longitudinale, de sorte qu'une déviation déterminée du manche à balai conduit, indépendamment de la vitesse longitudinale du véhicule, à une accélération transversale restant essentiellement constante. Le problème technique à la base de l'invention est la mise à disposition d'un dispositif de réglage de l'angle de braquage, du type mentionné au début, qui per- mette une direction sûre du véhicule quant à la dynamique de marche, en particulier aussi pour un système dans le- quel le mouvement angulaire d'orientation ou de braquage des roues du véhicule n'est pas couplé mécaniquement à l'actionnement de l'élément de commande pour le réglage de l'angle de braquage. L'invention apporte deux solutions à ce pro- blème. Selon la première, un dispositif de réglage de l'angle de braquage comme défini au début est caractérisé en ce que le réglage de l'angle de braquage s'effectue en fonction de la grandeur d'actionnement de l'élément de commande avec une sensibilité qui diminue à mesure que le coefficient d'adhérence baisse. D'après cette solution, le réglage de l'angle de braquage s'effectue donc avec une sensibilité qui dépend du coefficient d'adhérence instantané, selon un agencement tel que la sensibilité de réglage de l'angle de braquage diminue à mesure que le revêtement de la chaussée devient plus glissant, donc à mesure que le coefficient d'adhérence baisse. On évite ainsi, lorsque le véhicule arrive sur un tronçon de route plus glissant, le risque de braquages excessifs des roues directrices, qui pourraient entraîner un comportement de marche ou tenue de route instable. Selon la deuxième solution apportée par l'in- vention, produisant un effet analogue et applicable éven- tuellement en plus de la première, un dispositif de ré- glage de l'angle de braquage comme indiqué au début est caractérisé en ce que la valeur maximale possible de la grandeur d'actionnement de l'élément de commande diminue à mesure que le coefficient d'adhérence baisse et/ou que le mouvement longitudinal et/ou transversal du véhicule augmente. Cette deuxième solution consiste donc à dimi- nuer la valeur maximale possible de la grandeur d'actionnrment de l'élément de commande, pour une situation donnée, à mesure que le coefficient d'adhérence baisse et/ou que la vitesse longitudinale du véhicule augmente, avec le résultat que l'angle de braquage maximal réglable est diminué en conséquence de manière simple. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré - mais nullement limitatif - de l'invention, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un diagramme avec des carac- téristiques de l'amplitude angulaire de braquage en fonc- tion de la déviation de l'élément de commande pour un dispositif de réglage de l'angle de braquage d'un véhi- cule automobile; et - la figure 2 est un diagramme avec des carac- téristiques de l'amplitude angulaire maximale réalisable par le dispositif de réglage de l'angle de braquage en fonction du mouvement longitudinal et transversal du vé- hicule ou du coefficient d'adhérence. Les figures 1 et 2 représentent, sous la forme d'un diagramme, différentes caractéristiques pour illus- trer le mode de fonctionnement d'un dispositif de réglage de l'angle de braquage conçu en conséquence pour un véhi- cule automobile, dispositif dont la construction est es- sentiellement classique et ne demande pas donc pas une représentation sur le dessin. En particulier, ce disposi- tif peut comporter, en tant qu'élément de commande pour régler l'angle de braquage, à la place d'un volant, un manche à balai dont la déviation ou l'effort d'actionne- ment exercé sur lui servent de mesure pour l'angle de braquage à régler, ainsi que cela est connu par l'état de la technique mentionné au début. Comme caractéristique nouvelle, le dispositif de réglage de l'angle de braquage d6crit ici est conçu de manière que la sensibilité du réglage de l'angle de braquage par l'élément de commande et/ou la valeur maximale possible de la grandeur d'action- nement coordonnée de l'élément de commande soient va- riables en fonction de la vitesse longitudinale du véhi- cule et/ou du coefficient d'adhérence, les dispositions prises à cet égard étant ci-après décrites en détail. La figure 1 représente par une courbe en trait continu une caractéristique 1 qui reproduit la dépen- dance fonctionnelle de l'amplitude angulaire de braquage a pouvant être produite par l'actionnement de l'élément de commande du dispositif de réglage de l'angle de bra- quage - vis-à-vis de la déviation x de l'élément de com- mande à faible vitesse longitudinale v du véhicule et avec un coefficient d'adhérence u élevé. L'élément de commande peut être actionné dans ce cas à partir de la position de repos, c'est-à-dire à partir de x = O, jus- qu'à une déviation maximale o x = xM4, dans un premier sens d'actionnement ou dans un second sens d'actionne- ment contraire au premier, avec le résultat que le dispositif de réglage de l'angle de braquage effectue un braquage d'une amplitude angulaire coordonnée vers la droite ou la gauche. La déviation maximale xM correspond à une amplitude angulaire de braquage max:ima!e cM corres- pondante. L'allure de la caractéristique 1 n'est pas linéaire et est en particulier convexe, de sorte que le réglage de l'angle de braquage s'effectue avec une plus faible sensibilité dans la plage de déviations d'actionne- ment x relativement faibles, et par suite d'amplitudes angulaires de braquage a relativement faibles, que dans la plage de déviations x relativement grandes de lélé- ment de commande, c'est-à-dire d'amplitudes angulaires de braquage a relativement grandes. La réalisation d'amplitudes angulaires de bra- quage a près de l'amplitude maximale aM, autorisée à de faibles vitesses v du véhicule, voisines de l'arrêt de celui-ci, et quand le coefficient d'adhérence p est élevé, pourrait entraîner des instabilités indésirées de la dynamique de marche à des vitesses v plus élevées du véhicule ou avec un coefficient d'adhérence g relative- ment bas. Une première possibilité pour empêcher de telles instabilités consiste à modifier la sensibilité de réglage de l'angle de braquage de manière adaptée, c'est-à-dire, plus exactement, à diminuer cette sensibili- té à mesure que le coefficient d'adhérence g baisse ou que la vitesse longitudinale v du véhicule augmente. Une telle conception du dispositif de réglage de l'angle de braquage est illustrée à titre d'exemple par la caractéristi- que 3 en trait interrompu sur la figure 1. La plage de déviation autorisée de l'élément de commande du disposi- tif de réglage de l'angle de braquage est inchangée dans ce cas, ce qui veut dire que l' élément de commande peut de nouveau être manoeuvré à partir de la position de repos jusqu'à la déviation maximale XM. Cependant, en raison de la sensibilité diminuée du réglage de l'angle de braquage, par suite de la vitesse v accrue du véhicu- le ou du coefficient d'adhérence g diminué, la déviation maximale xM ne correspond plus qu'à une amplitude angu- laire de braquage maximale réalisable qui est réduite, amplitude qui est désignée par at dans le diagramme et plus petite que l'amplitude de braquage aM, laquelle est seulement autorisée à une très faible vitesse v du véhi- cule et un coefficient d'adhérence p élevé. Il est évi- dent que, suivant l'application, la diminution de la sen- sibilité peut s'effectuer, soit seulement en fonction de l'abaissement du coefficient d'adhérence p, soit seule- ment en fonction de l'augmentation de la vitesse v du vé- hicule, ou encore, de manière couplée, en fonction des deux grandeurs. Dans le dernier cas, le couplage peut consister, par exemple, en ce que des caractéristiques séparées sont préfixées pour la sensibilité de réglage, d'une part en fonction de la vitesse v du véhicule et d'autre part en fonction du coefficient d'adhérence p, et que, parmi les deux valeurs de sensibilité qui en décou- lent, une unité de sélection de minimum choisit chaque fois la valeur la plus petite en tant que valeur de sen- sibilité à appliquer. Comme variante ou en supplément aux disposi- tions indiquées ci-dessus, il peut être prévu de limiter la course de déviation de l'élément de commande du dis- positif de réglage de l'angle de braquage en fonction de la vitesse v du véhicule ou du coefficient d'adhérence A. Une combinaison de cette disposition avec la varia- tion de la sensibilité correspond à la caractéristique 2 représentée en trait mixte. Cette caractéristique illustre une situation dans laquelle existe une vitesse accrue vt du véhicule ou un coefficient d'adhérence relativement bas gt. Dans ce cas, pour commencer, la sensibilité est diminuée un peu, comparativement à la situation à faible vitesse v du véhicule et avec coefficient d'adhérence g élevé, ce qui ressort de la plus faible pente de cette caractéristique 2 par rapport à la caractéristique 1 en trait continu de la figure 1. De plus, en raison de la vitesse accrue vt du véhicule ou du coefficient d'adhérence plus bas vt, la déviation maximale autorisée dans cette situation est limitée à une valeur réduite xt qui est plus petite que la déviation maximale admissible xM à faible vitesse v du véhicule et avec coefficient d'adhérence g élevé. Par cette combinaison des deux mesures de limitation de l'angle de braquage, l'amplitude angulaire " réalisable dans l'exemple montré est limitée de nouveau, comme dé- siré, à un angle maximal at réduit en fonction de la situation. Il va de soi que pour déterminer la déviation maximale réduite xt, fonction de la situation, conformé- ment à la disposition analogue pour déterminer la sensi- bilité de réglage, une dépendance fonctionnelle, soit de la seule vitesse v du véhicule, soit du seul coefficient d'adhérence A, ou encore d'une combinaison des deux grandeurs, peut être préfixée. Dans le dernier cas, la déviation maximale xt décisive, fonction de la situation, peut être obtenue de nouveau par une sélection de minimum parmi une valeur déterminée par une caractéristique fonc- tion de la vitesse et une valeur déterminée par une ca- ractéristique fonction du coefficient d'adhérence. La li- mitation ainsi établie de la déviation-de l'élément de commande du dispositif de réglage de l'angle de braquage peut alors être réalisée par exemple par une butée méca- nique qui est à déplacer de manière appropriée. La figure 2 illustre la diminution obtenue - par les dispositions décrites ci-dessus en fonction de la vitesse du véhicule et/ou en fonction du coefficient d'adhérence - de l'amplitude angulaire maximale réali- sable amax du braquage, la vitesse v du véhicule, augmen- tant vers la droite, ainsi que le coefficient d'adhérence p, augmentant vers la gauche, étant indiqués en abs- cisses. Un premier exemple de réalisation est montré par la caractéristique 4 en trait continu, d'après laquelle l'amplitude angulaire maximale possible amax du braquage, fonction de la situation, tombe de l'amplitude maximale aM à une amplitude maximale inférieure ak lorsque la vi- tesse v du véhicule croît de zéro à la vitesse maximale vM ou lorsque le coefficient d'adhérence p chute d'une valeur maximale pM à une valeur minimale Pm- Cette carac- téristique 4 peut être tirée, par exemple, de l'amplitude maximale réduite at obtenue à la vitesse accrue vt ou avec le coefficient d'adhérence réduit Mt- Dans le cas d'une combinaison d'une limitation de l'amplitude de bra- quage à la fois en fonction de la vitesse v du véhicule et en fonction du coefficient d'adhérence p, la plus pe- tite des deux amplitudes angulaires maximales amax décou- lant de la caractéristique 4 est à appliquer chaque fois. A côté de l'allure concave montrée de la caractéristique 4 se rapportant à la limitation de l'amplitude angulaire maximale possible amax du braquage, on peut également prévoir, suivant la conception du système, une allure rectiligne ou convexe de la caractéristique. Le cas men- tionné en dernier est représenté sur la figure 2 comme un autre exemple possible par une caractéristique 5 en trait interrompu. Une autre conception possible du dispositif de réglage de l'angle de braquage consiste à maintenir la sensibilité de réglage de l'angle de direction constante, indépendamment de la vitesse v du véhicule et du coeffi- cient d'adhérence p, et à effectuer uniquement la limita- tion de la course de déviation de l'élément de commande du dispositif de réglage de l'angle de braquage en fonc- tion d'au moins l'une de ces deux grandeurs v et p. Dans le diagramme de la figure 1, cela signifie que l'allure de la caractéristique 1 en trait continu est conservée dans toutes les situations de marche, mais que le point extrême représenté à droite de cette caractéristique 1 est décalé, le long de cette caractéristique et de ma- nière à raccourcir celle-ci, en fonction de la vitesse v du véhicule ou du coefficient d'adhérence p. Par chacune des possibilités de réalisation mentionnées et conformes à l'invention quant à la concep- tion du dispositif de réglage de l'angle de braquage pour ce qui concerne le réglage de l'angle de braquage en fonction de la vitesse et/ou en fonction du coefficient d'adhérence - réglage qui est déclenché par un actionne- ment adéquat de l'élément de commande - des instabilités dans la tenue de route du véhicule automobile, par suite de braquages excessifs, peuvent être empêchées de manière fiable. Il va de soi qu'à la place de la déviation ou changement de position décrit de l'élément de commande en tant que grandeur décisive de l'actionnement de cet élé- ment, on peut choisir aussi l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande. Pour compléter ce qui précède, il est encore à noter que des dispositifs ins- tallés dans un véhicule pour déterminer le coefficient d'adhérence p instantané pendant la marche sont connus, par exemple sous la forme d'unités de détection et d'ex-5 ploitation de la vitesse de rotation des roues, et ne de- mandent donc pas d'explication particulière ici. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage de l'angle de braquage ou de changement de l'orientation angulaire d'un méca- nisme de direction, pour un véhicule automobile, compre- nant un élément de commande pour le réglage de l'angle de braquage en fonction d'une grandeur d'actionnement coor- donnée de l'élément de commande, caractérisé en ce que le réglage de l'angle de braquage s'effectue en fonction de la grandeur d'actionnement (x) de l'élément de commande avec une sensibilité qui diminue à mesure que le coeffi- cient d'adhérence (p) baisse. 2. Dispositif de réglage de l'angle de braquage ou de changement de l'orientation angulaire d'un méca- nisme de direction, pour un véhicule automobile, en par- ticulier selon la revendication 1, comprenant un élément de commande pour le réglage de l'angle de braquage en fonction d'une grandeur d'actionnement coordonnée de l'élément de commande, caractérisé en ce que la valeur maximale possible (xt) de la grandeur d'actionnement (x) de l'élément de commande diminue à mesure que le coeffi- cient d'adhérence (p) baisse et/ou que le mouvement lon- gitudinal et/ou transversal du véhicule augmente.