Brevet FR2772703A1 — publié le 19990625

Procédé de commande de la pression de freinage sur les roues d'un véhicule lors d'un freinage en virage. L'invention concerne la commande de la pression de freinage sur les roues d'un véhicule lors d'un freinage en virage. Les véhicules équipés de systèmes de freinage classiques présentent des risques d'instabilité dans certaines situations de freinage en virage. Une solution consiste à adopter un compromis sur la répartition de freinage entre le train avant et le train arrière et sur la définition du châssis. Cependant, ces solutions peuvent entraîner une dégradation du comportement routier (châssis peu mobile et perte en motricité). En outre, certaines conditions de freinage en courbe restent critiques quel que soit le réglage du système de freinage et du châssis. Ces cas critiques nécessitent une activité conducteur importante et adaptée. L'invention vise à apporter une solution à ces problèmes et propose une optimisation de la commande des pressions de freinage en virage de façon à gagner en sécurité et en performance. Un but de l'invention est d'optimiser la stabilité transversale du véhicule et la distance d'arrêt en virage. Un autre but de l'invention est de diminuer considérablement l'activité conducteur par rapport à un système de freinage classique. L'invention propose donc un procédé de commande de la pression de freinage sur les roues d'un véhicule lors d'un freinage en virage. Selon une caractéristique générale de l'invention, on applique aux roues extérieures une pression de freinage déterminée selon une première loi de répartition (loi de répartition longitudinale classique), et on applique aux roues intérieures une pression de freinage inférieure ou égale à celle appliquée aux roues extérieures, et déterminée selon une deuxième loi de répartition, différente de la première, et régulée par la valeur instantanée de l'accélération transversale du véhicule. Contrairement aux solutions de l'art antérieur, l'invention ne fait pas de distinction entre roues avant et roues arrière, mais entre les roues intérieures (au virage) et extérieures (au virage). A cet égard, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, on détermine les roues intérieures et extérieures en fonction du signe de l'accélération transversale. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, on détermine à chaque instant la pression de freinage sur une roue intérieure à partir d'un critère d'équi-adhérence entre ladite roue intérieure et la roue extérieure du même train, ce critère d'équi-adhérence étant établi à partir de la charge verticale sur chacune des roues. On module alors à chaque instant ladite pression de freinage ainsi déterminée en fonction de la valeur de l'accélération transversale audit instant. Plus précisément, si l'accélération transversale est supérieure à un premier seuil prédéterminé (par exemple 2 m/s2), on applique aux roues intérieures une première pression de freinage plus faible que celle appliquée aux roues extérieures. En présence d'un capteur de pression dans le maître-cylindre, la deuxième loi de répartition est également avantageusement régulée en fonction de la pression dans le maître-cylindre. Ainsi, si l'accélération transversale est supérieure à un deuxième seuil (par exemple 7 m/s2) plus élevée que le premier seuil, et si la pression dans le maître-cylindre est inférieure à une limite prédéterminée (40 bars), ce qui correspond à une forte accélération transversale et à un freinage léger, on applique alors aux roues intérieures une deuxième pression de freinage plus faible que la première pression. En d'autres termes, la dissymétrie droite/gauche est alors augmentée. En présence d'un capteur de la vitesse du véhicule, la deuxième loi de répartition est également avantageusement régulée en fonction de la vitesse du véhicule. Ainsi, si la vitesse du véhicule est supérieure à une vitesse limite prédéterminée (par exemple 80 km/h), on applique alors avantageusement aux roues intérieures une troisième pression de freinage qui est elle- même également plus faible que la première pression. On augmente donc également la dissymétrie droite/gauche lorsque la vitesse augmente, ce qui a pour effet d'amplifier le couple qui contre le survirage. Dans tous les cas qui viennent d'être décrits, on applique donc avantageusement à la roue intérieure avant une pression de freinage inférieure à celle du maître-cylindre et on applique à la roue intérieure arrière une pression de freinage inférieure à celle du maître- cylindre limitée par la loi de répartition longitudinale. Par contre, si l'accélération transversale est inférieure au premier seuil prédéterminé, ce qui correspond à une faible accélération transversale et à un léger freinage, on applique à la roue intérieure avant une pression de freinage égale à celle du maître-cylindre et on applique à la roue intérieure arrière une pression de freinage égale à celle du maître- cylindre limitée par la loi de répartition longitudinale. En d'autres termes, on annule la dissymétrie droite/gauche prévue selon l'invention pour ne pas générer de perturbations transversales, étant donné que le comportement naturel du véhicule dans ces conditions est stable. En fait, dans ces conditions, la pression de freinage est alors identique sur les roues intérieures et extérieures d'un même train. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre, nullement limitatif, et de la figure unique sur laquelle on a représenté très schématiquement un synoptique d'un système de freinage selon l'invention permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le véhicule est équipé d'un système de freinage hydraulique qui comprend un maître-cylindre 1, un bloc électro-hydraulique 2 et quatre freins mécaniques 3, 4, 5 et 6. Le bloc électro-hydraulique est piloté par un calculateur 7. Il limite la pression fournie par le maître-cylindre sur chacun des freins en fonction des quatre consignes de pression qu'il reçoit. Lorsque le conducteur freine, la pression dans le maître-cylindre augmente. Un capteur de pression 8 délivre au calculateur 7 la valeur de la pression PMC dans le maître-cylindre. Le calculateur 7 détermine alors quatre consignes de pression de freinage pour les quatre freins. Ces consignes sont calculées à partir d'informations fournies par un capteur d'accélération transversale 9 et de quatre capteurs de vitesses roues 10. Comme on va le voir maintenant plus en détail, le procédé de commande selon l'invention permet, à partir d'un certain seuil d'accélération transversale, de limiter la pression de freinage sur les roues intérieures pendant le virage. Cette limitation est réalisée par le bloc électro-hydraulique piloté 2. Par contre, en-deçà de ce seuil d'accélération transversale, la limitation de la pression de freinage est annulée et la pression de freinage sur la roue intérieure d'un train est égale à la pression de freinage sur la roue extérieure de ce train. A cet égard, d'une façon générale, la pression de freinage sur les roues extérieures au virage est la pression de freinage appliquée classiquement dans les systèmes de freinage de l'art antérieur. Plus précisément, la pression de freinage sur la roue extérieure avant est égale à la pression PMC dans le maître-cylindre, tandis que la pression de freinage appliquée sur la roue extérieure arrière du véhicule est égale à la pression Pmcl qui est la pression PMC limitée de façon classique par une répartition longitudinale. Plus précisément, l'homme du métier sait que la pression Pmcl est égale à la pression PMC en-deçà d'un certain seuil de pression, puis est limitée à ce seuil lorsque la pression PMC dans le maître-cylindre devient supérieure au seuil. Les valeurs fournies par les différents capteurs sont échantillonnées à une fréquence d'échantillonnage choisie. Selon l'invention, d'une façon générale, on détermine à chaque instant d'échantillonnage la pression de freinage sur une roue intérieure à partir d'un critère d'équi-adhérence entre ladite roue intérieure et la roue extérieure du même train, ce critère d'équi- adhérence étant établi à partir de la charge verticale sur chacune des roues, puis on module ladite pression de freinage ainsi déterminée en fonction de la valeur d'accélération transversale audit instant d'échantillonnage, et également en fonction de la vitesse du véhicule audit instant d'échantillonnage. On répète ces trois étapes à l'instant d'échantillonnage suivant. Le niveau d'adhérence t d'un pneumatique est défini comme le rapport entre l'effort longitudinal Fx qu'il produit et l'effort vertical Fz qu'il reçoit: g = F / Fz Le critère d'équi-adhérence consiste à répartir les pressions de freinage de manière à obtenir le même niveau d'adhérence t = F. / FR entre les roues extérieures et les roues intérieures F xv Fxave Equi-adhérence du train avant: - = Fzav, Fzave. Fxan Fxa,. Equi-adhérence du train arrière: - = Fzari Fzare avec Fxavi: effort longitudinal sur la roue avant intérieure Fzavi: effort vertical sur la roue avant intérieure Fxave: effort longitudinal sur la roue avant extérieure Fzave: effort vertical sur la roue avant extérieure Fxari: effort longitudinal sur la roue arrière intérieure Fzari: effort vertical sur la roue arrière intérieure Fxare: effort longitudinal sur la roue arrière extérieure Fzare effort vertical sur la roue arrière extérieure Le signe de l'accélération transversale permet d'identifier le côté extérieur et le côté intérieur au virage. La relation entre l'effort longitudinal et la pression de freinage appliquée à une roue est caractérisée par un paramètre lié au type de frein. Ce paramètre est identique pour les roues gauche et droite d'un train. La relation entre les pressions roues intérieures et roues extérieures est donc: Fzavi Pression avant intérieure: P.v = - Pave Fzave Pression arrière intérieure: P.,i = - Pare Fzar. avec Pavi: pression sur la roue avant intérieure Pave: pression sur la roue avant extérieure Pari pression sur la roue arrière intérieure Pare pression sur la roue arrière extérieure Selon l'invention, on ne modifie pas les pressions sur les roues extérieures. La pression sur la roue extérieure avant est la pression maître- cylindre PMC, la pression Pmcl sur la roue extérieure arrière est la pression maître-cylindre limitée par la répartition longitudinale classique. Les quatre consignes de pression sont donc Fzav, Pave = PMC Pav. = - PMC Fae Pare = Prci Patri = - * Pnrc Fzar P.. = P.., p., -.. Pr Cette répartition des pressions de freinage permet d'exploiter au mieux chaque pneumatique sans blocage prématuré de l'une des roues. Le maintien en adhérence des quatre pneumatiques assure lors de la montée en pression une décélération optimale du véhicule. En virage, les roues intérieures déchargées sont moins sollicitées en effort de freinage que les roues extérieures. La dissymétrie droite/gauche crée un moment de lacet dirigé vers l'extérieur du virage. Cet effet sous-vireur compense la tendance naturelle du véhicule qui est de survirer: le délestage du train arrière et le maintien en adhérence du train avant rend en effet le véhicule plus mobile, phénomène qui sans action correctrice provoque une instabilité. Les consignes de pression sur la roue avant intérieure et sur la roue arrière intérieure peuvent s'écrire à l'aide des formules (I) et (II) ci- dessous: M1/2 - (Kav + e +E2) yt Pavi = PMC (I) M1/2 + (Kav + -1 + e2) yt M2/2 - (Kar + 1 + e2) yt Pari -. Pmcl (II) M2/2 + (Kar±1 +e 2) yt dans lesquelles yt désigne l'accélération transversale, M1 désigne la masse du train avant, M2 désigne la masse du train arrière, Kav et Kar représentent des coefficients liés aux caractéristiques statiques du véhicule. Plus précisément, ces coefficients Kav et Kar sont donnés par les formules (III) et (IV): Kav = (M/E1). [L2.Sl/L+Cl.hO/(Cl+C2-M.g. hO)] (III) Kar = (M/E2). [Ll.S2/L+C2.hO/(Cl+C2-M.g.hO)] (IV) dans lesquelles: M désigne la masse totale du véhicule, hO désigne la hauteur du centre de gravité, L l'empattement, El et E2 les voies avant et arrière, S1 et S2 les hauteurs des centres de roulis avant et arrière, C1 et C2 les raideurs anti- roulis avant et arrière, et g la valeur de la gravité (9,81 m/s2). Les coefficients el et -2 dans les formules (I) et (II), vont permettre de moduler ces consignes de pression en fonction du niveau d'accélération transversale et du niveau de vitesse du véhicule. Plus précisément, sous faible accélération transversale et léger freinage, le comportement naturel du véhicule est stable. La faible dissymétrie droite/gauche des efforts calculés par le critère d'équi- adhérence ci-dessus, est annulée pour ne pas générer de perturbations transversales. En d'autres termes, si l'accélération transversale est inférieure à un premier seuil prédéterminé (par exemple 2 m/s2), on applique à la roue intérieure avant une pression de freinage égale à celle du maître-cylindre PMC et on applique à la roue intérieure arrière une pression de freinage Pmcl égale à celle du maître-cylindre limitée par la loi de répartition longitudinale classique. Les pressions de freinage sur les roues intérieures et extérieures d'un même train sont donc égales. Lorsque le freinage s'intensifie, on va alors appliquer les formules (I) et (II) ci-dessus en modulant en outre la valeur des coefficients ú1 et ú2. Plus précisément, sous forte accélération transversale et freinage léger, les efforts de freinage sont faibles et le couple de lacet dû à la dissymétrie droite/gauche est faible. L'effet correctif de sous-virage n'est pas suffisant pour contrer le survirage naturel du véhicule. On ajoute alors au paramètre Kav et Kar un terme correctif el prédéterminé. Il en est ainsi, par exemple si le niveau d'accélération transversale est supérieur à 7m/s2 par exemple, et si la pression PMC dans le maître-cylindre est inférieure à 40 bars. Par ailleurs, à vitesse élevée, le comportement du véhicule est naturellement plus dynamique. Aussi, pour favoriser la stabilité du véhicule, on augmente alors la dissymétrie droite-gauche lorsque la vitesse augmente, ce qui a pour effet d'amplifier le couple contre le survirage. Plus précisément, si la vitesse du véhicule est par exemple supérieure à 80 km/h, on ajoute alors aux paramètres Kav et Kar un deuxième terme correctif ú2 prédéterminé. Si l'une ou l'autre de ces deux conditions qui viennent d'être évoquées n'est pas réalisée, on n'applique pas de terme correctif ú1 ou a2 aux paramètres Kav et Kar. Ainsi, si d'une part aucune de ces deux conditions n'est réalisée, c'est-à-dire si l'on n'est ni sous forte accélération transversale et freinage léger et si la vitesse du véhicule est inférieure à 80 km/h, et si d'autre part le niveau d'accélération transversale est supérieur au premier seuil prédéterminé (2 m/s2, par exemple), on applique alors la correction de pression en utilisant uniquement le critère d'équiadhérence [formules (I) et (II) avec l1=0 et ú2=0]. Bien entendu, le passage des différentes lois de corrections s'effectue au moyen de courbes transitoires permettant d'éviter des changements brusques de pressions de freinage. L'invention permet donc d'assurer un comportement routier neutre et stable lors d'un freinage en virage. L'activité conducteur est considérablement diminuée par rapport à un système de freinage classique. Il n'y a pas d'amorce de blocage sur les roues intérieures, et le pouvoir directeur du train avant et la capacité de guidage du train arrière sont préservés. Les distances d'arrêt sont réduites et le conducteur a la possibilité d'amener le véhicule à la décélération maximale sans déclencher une éventuelle régulation d'anti- blocage. L'usure des pneumatiques est ainsi minimisée. Le châssis gagne en compromis performance/stabilité. La contrainte de stabilité lors d'un freinage en courbe est levée par le système de freinage, ce qui permet de concevoir un châssis plus performant en terme de mobilité et de motricité. Enfin, dans l'exemple qui vient d'être décrit, on a prévu un certain nombres de capteurs. Ceci étant, ce nombre peut être réduit car certaines variables utilisées par le procédé selon l'invention peuvent être estimées à partir d'autres variables. C'est notamment le cas de l'accélération transversale qui peut être estimée à partir des quatre vitesses roues. Cependant, il est nettement préférable de conserver le nombre de capteurs décrits ci-avant pour obtenir une meilleure performance et fiabilité du système. Ceci étant, sans la connaissance de la pression dans le maître- cylindre PMC, le système limite les pressions intérieures Pi par l'application d'un retard R et d'un gradient G de montée en pression. Ce retard et ce gradient sont uniquement paramétrés en fonction de l'accélération transversale yt de manière à se rapprocher de la répartition équi-adhérence. A titre d'exemple, si le conducteur freine à tO avec une accélération transversale initiale ytO: tant que t tO + R(ytO), alors le système limite la montée en pression Pi au gradient G(yt). A titre d'exemple de paramétrage si yt 4m/s2 Rav(yt)= 0,4,(yt-4) Rar(yt)=0,6.(yt-4) o10 si yt 4m/s2 limitation avec un gradient Gav(yt)=60-5,yt et Gar(yt)=60-5, yt Dans ce qui précède, Rav(yt) désigne le retard pour le train avant, Rar(yt) le retard pour le train arrière, Gav(yt) le gradient pour le train avant, et Gar(yt) le gradient pour le train arrière. Il REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de la pression de freinage sur les roues d'un véhicule lors d'un freinage en virage, caractérisé par le fait qu'on applique aux roues extérieures une pression de freinage déterminée selon une première loi de répartition, et on applique aux roues intérieures une pression de freinage inférieure ou égale à celle appliquée aux roues extérieures, et déterminée selon une deuxième loi de répartition, différente de la première, et régulée par la valeur instantanée de l'accélération transversale (9) du véhicule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on détermine à chaque instant la pression de freinage sur une roue intérieure à partir d'un critère d'équi-adhérence entre ladite roue intérieure et la roue extérieure du même train, ce critère d'équi- adhérence étant établi à partir de la charge verticale sur chacune des roues, et par le fait qu'on module à chaque instant ladite pression de freinage ainsi déterminée en fonction de la valeur de l'accélération transversale (9) audit instant. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'en l'absence d'information sur la pression dans le maître-cylindre, on limite la pression sur les roues intérieures en appliquant un retard et un gradient de montée en pression, ce retard et ce gradient dépendant uniquement de la valeur de l'accélération transversale. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que si l'accélération transversale est supérieure à un premier seuil prédéterminé, on applique aux roues intérieures une première pression de freinage plus faible que celle appliquée aux roues extérieures. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la deuxième loi de répartition est régulée en outre par la pression (8) dans le maître-cylindre (1), et par le fait que si l'accélération transversale est supérieure à un deuxième seuil plus élevé que le premier seuil et si la pression dans le maître-cylindre est inférieure à une limite prédéterminée, on applique aux roues intérieures une deuxième pression de freinage plus faible que la première pression. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que la deuxième loi de répartition est régulée en outre par la vitesse (10) du véhicule et par le fait que si la vitesse du véhicule est supérieure à une vitesse-limite prédéterminée, on applique aux roues intérieures une troisième pression de freinage plus faible que la première pression. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait qu'on applique à la roue intérieure avant une pression de freinage inférieure à celle (PMC) du maître-cylindre et on applique à la roue intérieure arrière une pression de freinage inférieure à celle (Pmcl) du maître-cylindre limitée par une loi de répartition longitudinale. 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que si l'accélération transversale est inférieure au premier seuil prédéterminé, on applique à la roue intérieure avant une pression de freinage égale à celle (PMC) du maître-cylindre et on applique à la roue intérieure arrière une pression de freinage (Pmcl) égale à celle du maître- cylindre limitée par une loi de répartition longitudinale. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on détermine les roues intérieures et extérieures en fonction du signe de l'accélération transversale.