Brevet FR2803381A1 — publié le 20010706

Etat de la technique L'invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer un angle de flexion entre un véhicule amont et une remorque ou semi-remorque d'un train routier. On connaît déjà un tel procédé selon le document DE 39 23 677 C2. Un capteur d'angle décrit dans ce document et servant à déterminer l'angle entre l'axe longitudinal d'un tracteur et d'une remorque est équipé d'un potentiomètre as- socié au tracteur dont l'axe de commande est couplé à la re- morque. Le problème lors de la mesure de l'angle de flexion avec un tel capteur à potentiomètre classique est que le cap- teur doit être fixé à la fois au tracteur et à la remorque ou semi-remorque. Comme la fixation à la remorque ou semi- remorque doit être montée/démontée à chaque attelage/dételage et qu'en plus il faut un dispositif de réception correspon- dant sur la remorque ou de semi-remorque, cette solution est compliquée et de ce fait très peu pratique. Problèmes et avantages de l'invention Ci-après en différents endroits, on utilisera l'expression véhicule amont qui désigne le tracteur d'un train routier. La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif permettant de déterminer l'angle de flexion entre le véhicule avant ou amont et une remorque ou une semi-remorque d'un train routier, à l'aide de capteurs électroniques directionnels. Les capteurs électroniques directionnels dans le sens de l'invention sont: 1) des capteurs inductifs permettant de détecter le champ ma- gnétique terrestre et ainsi l'orientation du véhicule en valeur absolue. A titre d'exemple on peut utiliser des capteurs à porte de flux, des capteurs magnétoinductifs ou des capteurs magnétorésistants. 2) des capteurs inertiels permettant de détecter l'orientation relative du véhicule. Un exemple est celui du compas gyroscopique. 3) un capteur pour saisir l'angle de lacet ou la vitesse de lacet d'un véhicule. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce que: A) on mesure l'orientation du véhicule donnant une déviation de l'axe longitudinal du véhicule amont par rapport son axe vertical, à l'aide d'au moins un capteur directionnel électronique, B) on mesure orientation du véhicule donnant une déviation de l'axe longitudinal de la remorque ou semi-remorque par rapport à son axe vertical, à l'aide d'au moins un autre capteur directionnel électronique, C) on détermine l'angle de flexion en exploitant les résul- tats des mesures des étapes A et B. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses du procédé de l'invention, * dans les étapes A et B on mesure les orientations absolues des différents véhicules à l'aide du champ magnétique ter- restre et dans l'étape C on forme l'angle de flexion en calculant la différence des deux angles des véhicules; * dans les étapes A, B on mesure les orientations relatives des différents véhicules et dans l'étape C on détermine l'angle de flexion en calculant la différence des angles relatifs des véhicules, ces deux angles des véhicules étant compensés lorsque les véhicules se déplacent en li- gne droite; * dans l'étape B on mesure l'orientation absolue de la re- morque ou semi-remorque à l'aide du champ magnétique ter- restre et dans l'étape A on mesure l'orientation relative du véhicule amont, et dans l'étape C on détermine l'angle de flexion en calculant la différence des deux angles d'orientation mesurés des véhicules; * dans l'étape A on mesure l'orientation absolue du véhicule amont, dans l'étape B on mesure l'orientation relative de la remorque ou semi-remorque, et dans l'étape C on déter- mine l'angle de flexion en calculant la différence des deux angles d'orientation des véhicules, ces deux angles d'orientation étant compensés lorsque les véhicules se dé- placent en ligne droite; * les résultats des mesures effectuées pour les orientations relatives des véhicules sont compensés pour les défauts de décalage dans des situations de conduite appropriées à l'aide des résultats de mesures effectuées lors de la me- sure de l'orientation absolue des véhicules; * dans l'étape B on détermine l'orientation absolue de la remorque ou semi-remorque et dans l'étape A on détermine l'orientation relative 1yl du véhicule amont par intégra- tion de la vitesse de lacet mesurée oz du véhicule trac- teur selon la relation suivante: W1 = | Oz. dt + k la vitesse de lacet intégrée étant compensée par une cons- tante (k) pour éviter les défauts de décalage avec l'orientation mesurée de la remorque ou de la semi- remorque dans des situations de conduite appropriées, et dans l'étape C on détermine l'angle de flexion en calcu- lant la différence à partir des deux angles d'orientation de véhicule. L'invention concerne également un dispositif pour déterminer un angle de flexion indiquant la déviation de l'axe longitudinal d'un véhicule amont autour de son axe ver- tical par rapport à la déviation de l'axe longitudinal d'une remorque ou semi-remorque autour de son axe vertical, entre le véhicule amont et la remorque ou semi-remorque d'un train routier, caractérisé en ce que: * le véhicule amont est équipé d'un premier capteur à l'aide duquel on génère un premier signal d'orientation de véhi- cule indiquant la déviation de l'axe longitudinal du véhi- cule amont autour de son axe vertical, * la remorque ou semi-remorque est équipée d'un second cap- teur indépendant du premier capteur et qui donne un second signal d'orientation de véhicule indiquant la déviation de l'axe longitudinal de la remorque ou semi-remorque autour de son axe vertical, * une unité de traitement coopère avec le premier et le se- cond capteur et détermine l'angle de flexion à partir des signaux d'orientation de véhicule fournis par les deux capteurs, et * les deux capteurs sont des capteurs directionnels électro- niques. Selon d'autres caractéristiques du dispositif se- lon l'invention, * le premier et le second capteur sont utilisés pour mesurer l'orientation absolue des différents véhicules à l'aide du champ magnétique terrestre et l'unité de traitement cal- cule l'angle de flexion en formant la différence des deux angles d'orientation de véhicule; * le premier et/ou le second capteur sont un capteur à porte de flux ou un capteur magnéto-inductif ou un capteur ma- gnéto-résistant; * le premier et le second capteur pour mesurer les orienta- tions relatives des véhicules sont des capteurs inertiels, par exemple un compas gyroscopique et l'unité de traite- ment calcule l'angle de flexion à partir de la différence des deux angles d'orientation de véhicule, cette unité de traitement compensant les deux angles d'orientation des véhicules lorsque les véhicules se déplacent en ligne droite; * l'un des deux capteurs mesure l'orientation absolue d'une partie de véhicule et l'autre capteur mesure l'orientation relative de l'autre partie de véhicule, et l'unité de traitement calcule l'angle de flexion à partir de la dif- férence des deux angles de véhicule, l'unité de traitement compensant les deux angles des véhicules lorsque ceux-ci se déplacent en ligne droite; dans ce cas, l'unité de traitement compense le capteur de mesure relative pour compenser les défauts de décalage à l'aide du capteur de mesure absolue dans des conditions de déplacement appro- priées; * on détecte l'orientation absolue de la semi-remorque à l'aide du second capteur mesurant le champ magnétique ter- restre et le véhicule amont comporte des moyens pour mesu- rer la vitesse de lacet oez, l'unité de traitement calculant l'orientation y1 du véhicule amont par intégra- tion de la vitesse de lacet mesurée oz du véhicule amont en appliquant la relation: yl = J oz. dt + k; dans ce cas, l'unité de traitement compense la vitesse de lacet intégrée pour éviter les défauts de décalage avec l'orientation absolue de la remorque ou semi-remorque à l'aide de la constante k, de façon avantageuse en détermi- nant la compensation dans des conditions de déplacement appropriées, par exemple en déplacement en ligne droite et l'angle de flexion en calculant la différence des deux an- gles d'orientation de véhicule; * les capteurs sont orientés horizontalement. Les avantages du procédé ainsi que du dispositif de l'invention vis-à-vis des procédés et dispositifs connus pour déterminer l'angle de flexion entre un véhicule amont et une remorque ou une semi-remorque d'un train routier sont les suivants: a) il ne faut aucune liaison mécanique supplémentaire entre le véhicule amont ou tracteur et la remorque ou semi- remorque; en d'autres termes, il s'agit d'un procédé de mesure sans contact, b) aucune transformation de la remorque ou de la semi- remorque n'est nécessaire, c) les capteurs sont insensibles à l'encrassage, aux endomma- gements mécaniques et à l'usure, d) les capteurs fournissent des informations supplémentaires concernant la direction de déplacement absolu du véhicule, par exemple pour des systèmes de navigation, e) les capteurs directionnels déjà existants dans le véhicule amont ou tracteur, comme par exemple ceux d'un système de navigation, peuvent servir; dans ce cas il suffit d'un capteur et d'une combinaison fonctionnelle pour les si- gnaux générés par les capteurs. Il est clair que le procédé selon l'invention ne s'applique pas seulement aux véhicules utilitaires composés d'un tracteur et d'une remorque ou semi-remorque, mais égale- ment à d'autres trains routiers composés d'un véhicule amont et d'une remorque, par exemple des véhicules de tourisme at- telés à une remorque ou à une caravane. L'invention peut éga- lement s'appliquer à des trains routiers à plusieurs éléments composés de plus de deux véhicules. Dessins: La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation préférentiels du procédé et du dispositif représentés dans les dessins annexés dans lesquels: * la figure 1 est une vue en plan d'un exemple de réalisa- tion selon l'invention correspondant à un train routier formé d'un tracteur et d'une semi-remorque, * la figure 2 montre sous la forme d'un schéma par blocs un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Selon la figure 1, l'axe longitudinal Ai d'un tracteur 1 est incliné de l'angle y1 par rapport à la direc- tion de référence X alors que l'axe longitudinal A2 d'une se- mi-remorque 2 est incliné de l'angle y2 par rapport à la même direction de référence X. La direction de référence X correspond par exemple à la direction du champ magnétique terrestre. Le véhicule amont ou tracteur 1 est équipé d'un premier capteur 11 pour détecter l'angle d'orientation du vé- hicule y1; la semi-remorque 2 comporte un second capteur 12 pour détecter son angle d'orientation y2. A partir de la différence y1 - y2, on calcule l'angle de flexion Ay. Pour la description suivante des exemples de réa- lisation, on suppose que le train routier se compose d'un tracteur ou véhicule amont 1 et d'une semi-remorque 2, sur une surface plane ou se déplace sur une telle surface et les deux capteurs 11, 12 sont alignés ou peuvent être alignés ho- rizontalement. Exemples de réalisation: I) Mesure des orientations absolues des véhicules par les angles y1 et y2, des différents véhicules, le tracteur 1 et la semi-remorque 2, à l'aide du champ magnétique terres- tre par des capteurs à porte de flux, des capteurs magné- toinductifs, des capteurs magnétorésistants ou autres. L'angle de flexion Av correspond alors comme déjà indiqué à la différence des deux angles des véhicules Av = V1 - y2. De manière avantageuse, à certains intervalles de temps pour un déplacement en ligne droite, on contrôle la plausibilité des valeurs détectées de l'angle de flexion pour cette situation de déplacement. Pour un déplacement rectiligne, on prévoit un angle de flexion égal à zéro. Si en conséquence pour un déplacement en ligne droite, on re- çoit une valeur différente de zéro, cela signifie qu'il y a un défaut de saisie de l'orientation absolue du véhicule provoqué par des influences externes. Pour tenir compte ou compenser de telles influences perturbatrices pour la dé- termination de l'angle de flexion, on mémorise la valeur différente de zéro, ainsi obtenue et on la retranche des valeurs obtenues ensuite pour des situations de conduites quelconques pour les angles de flexion. II) Mesure des orientations relatives des différents véhicu- les par des capteurs inertiels tels que des compas gyro- scopiques ou des plates-formes inertielles. Dans ce cas, on forme également l'angle de flexion Ay selon la relation suivante à partir de la diffé- rence des deux angles de véhicules y1 - y2; les deux angles 1l,y2 sont compensés pour un déplacement en ligne droite. La compensation est nécessaire pour les raisons suivantes: comme pour les deux véhicules on détecte les orientations relatives, malgré l'identité de l'orientation des deux parties du train routier, comme par exemple pour un déplacement en ligne droite, on peut avoir des angles diffé- rents pour les véhicules bien que leur axe longitudinal soit orienté dans la même direction de déplacement, c'est-à-dire que cette orientation soit la même. Si on n'effectuait pas de compensation, on déterminerait par exemple un angle de flexion pour un déplacement en ligne droite, bien que dans ce cas il n'y a pas d'angle de flexion. En conséquence, on ef- fectue une compensation à certains intervalles de temps pour un déplacement en ligne droite. Pour cela, partant des deux orientations relatives des véhicules, on détermine l'angle de flexion. La valeur ainsi obtenue pour l'angle de flexion, qui représente quasiment la dérive ou le défaut systématique, est mise en mémoire. Cette valeur mémorisée est alors soustraite de l'angle de flexion que l'on détermine dans des situations de conduites quelconques. Après soustraction, pour chaque si- tuation de conduite on dispose alors de l'angle de flexion effectif, dont on a éliminé la dérive. III Utilisation simultanée des réalisations I et II ci- dessus, c'est-àdire par exemple la mesure de l'orientation absolue du véhicule par l'angle y2 de la semi-remorque 2 ou de l'orientation relative du véhicule tracteur ou véhicule amont 1. Le capteur qui effectue la mesure relative est compensé si nécessaire, pour les défauts de dérive dans les situations de conduites appropriées, par exemple en ligne droite à l'aide du capteur effectuant la mesure absolue. L'angle de flexion Ay est calculé selon la relation donnée ci-dessus à partir de la différence des deux angles d'orientation de véhicule 1l, w2. Dans cette combinaison de capteurs il faut égale- ment qu'en ligne droite, l'angle de flexion soit nul. Compte tenu de l'orientation relative du véhicule tracteur, il peut toutefois arriver que l'angle de flexion soit différent de zéro en déplacement en ligne droite. Cette dérive se déter- mine selon l'exemple II et elle est prise en compte pour dé- terminer l'angle de flexion dans des situations de conduites quelconques. IV) Mesure de l'orientation absolue y2 de la semi-remorque et détermination de l'orientation du véhicule amont par inté- gration de la vitesse de lacet oz, mesurée pour le tracteur 1: Wl = JOz + k. Dans ces conditions, on compense la vitesse de lacet %z, intégrée pour éviter les défauts de dérive, tou- jours avec l'orientation mesurée y2 de la semi-remorque en compensant avec la constante k. La compensation se fait dans les situations de conduites appropriées comme par exemple pour un déplacement en ligne droite, non critique. Cela si- gnifie que dans cette combinaison de capteurs, on tient comp- te du décalage obtenu pendant un déplacement en ligne droite sous la forme d'un coefficient k pour l'intégration de la vi- tesse de lacet. La détermination de l'angle de flexion Ay se fait alors selon la relation ci-dessus à partir des différen- ces entre les angles y1 et y2. La figure 2 montre un dispositif conçu pour réa- liser les exemples ci-dessus du procédé. Les signaux d'orientation de véhicule y1, w2 de chaque capteur 11 du vé- hicule amont 1 et les capteurs 12 de la semi-remorque 2 sont fournis à l'unité de traitement 10 qui calcule l'angle de flexion en fonction des signaux d'orientation de véhicule w1, w2 reçus par les deux capteurs et notamment pour former la différence y1 - y2. L'unité de traitement 10 peut égale- ment effectuer la compensation nécessaire des capteurs 11 et 12 selon les exemples ci-dessus. L'unité de traitement 10 peut être reliée fonctionnellement à d'autres capteurs du vé- hicule et en plus à une unité entrée/sortie 13 comme par un clavier et un dispositif d'affichage ou être reliée à l'appareil de commande du véhicule. L'unité de traitement 10 peut être une unité distincte avec par exemple un micropro- cesseur programmé ou une partie de l'unité de traitement équipant déjà le véhicule. Dans le cas de l'appareil de commande évoqué ci- dessus, il s'agit d'une régulation anti-patinage permettant de commander le patinage au freinage ou le patinage à l'entraînement ou encore la vitesse de lacet, au moins du vé- hicule tracteur pour la régler ou la commander. Il convient également de rappeler ici les diffé- rentes combinaisons de capteurs. On peut envisager deux cap- teurs inductifs exploitant le champ magnétique terrestre ou deux capteurs inertiels ou encore un capteur inductif et un capteur inertiel ou encore un capteur inductif et un capteur de vitesse de lacet. De manière avantageuse, les capteurs peuvent être intégrés dans un câble de liaison prévu entre le tracteur et la semi-remorque ou la remorque. Ce câble de liaison peut être un câble de liaison ABS (Norme ISO 7638) ou une conduite d'air comprimé. Dans les réalisations I à III, on a chaque fois un capteur dans le connecteur de la semi-remorque et un capteur dans le connecteur du tracteur. Dans la réalisation IV, on monte un capteur de mesure absolue dans le connecteur de la remorque ou semi-remorque. On peut également envisager d'autres emplacements de montage dans le cas de véhicules isolés en veillant néanmoins à conserver une orientation ho-5 rizontale pour les capteurs. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé pour déterminer un angle de flexion Ay entre un véhicule amont (1) et une remorque ou semi-remorque (2) d'un train routier caractérisé en ce que A) on mesure l'orientation du véhicule (yl) donnant une dé- viation de l'axe longitudinal (Al) du véhicule amont (1) par rapport son axe vertical, à l'aide d'au moins un cap- teur directionnel électronique (11), B) on mesure l'orientation du véhicule donnant une déviation de l'axe longitudinal (A2) de la remorque ou semi- remorque (2) par rapport à son axe vertical, à l'aide d'au moins un autre capteur directionnel électronique, C) on détermine l'angle de flexion (Ay) en exploitant les résultats des mesures des étapes A et B. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans les étapes A et B on mesure les orientations absolues (ul, y2) des différents véhicules (1, 2) à l'aide du champ magnétique terrestre et dans l'étape C on forme l'angle de flexion (Ay) en calculant la différence (wl - w2) des deux angles (wl, w2) des véhicules. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans les étapes A, B on mesure les orientations relatives (il, w2) des différents véhicules (1, 2) et dans l'étape C on détermine l'angle de flexion (Ay) en calculant la diffé- rence (l1-w2) à partir des angles relatifs des véhicules (il, w2), ces deux angles (il, w2) des véhicules étant com- pensés lorsque les véhicules se déplacent en ligne droite. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape B on mesure l'orientation absolue (w2) de la remorque ou semi-remorque (2) à l'aide du champ magnétique terrestre et dans l'étape A on mesure l'orientation relative (il) du véhicule amont et dans l'étape C on détermine l'angle de flexion (Aw) en cal- culant la différence (w1, y2) des deux angles d'orientation mesurés des véhicules. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape A on mesure l'orientation absolue (w1) du véhi- cule amont (1), dans l'étape B on mesure l'orientation rela- tive (y2) de la remorque ou semi-remorque (2) et dans l'étape C on détermine l'angle de flexion (Aw) en cal- culant la différence (tl-w2) à partir des deux angles d'orientation des véhicules, ces deux angles d'orientation (w1, w2) étant compensés lorsque les véhicules se déplacent en ligne droite. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les résultats des mesures effectuées pour les orientations relatives des véhicules sont compensés pour les défauts de décalage dans des situations de conduite appropriées à l'aide des résultats de mesures effectuées lors de la mesure de l'orientation absolue des véhicules. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape B on détermine l'orientation absolue (w2) de la remorque ou semi-remorque et dans l'étape A on détermine l'orientation relative (w1) du véhicule amont (1) par inté- gration de la vitesse de lacet mesurée (ez) du véhicule tracteur selon la relation suivante: w1 = f cz- dt + k la vitesse de lacet intégrée étant compensée par une cons- tante k pour éviter les défauts de décalage avec l'orientation mesurée (w2) de la remorque ou de la semi- remorque (2) dans des situations de conduite appropriées, et dans l'étape C on détermine l'angle de flexion (Aw) en cal- culant la différence (l1-w2) à partir des deux angles d'orientation de véhicule (v1, w2). 8 ) Dispositif pour déterminer un angle de flexion (Aw) in- diquant la déviation de l'axe longitudinal (A1) d'un véhicule amont (1) autour de son axe vertical par rapport à la dévia- tion de l'axe longitudinal (A2) d'une remorque ou semi- remorque (2) autour de son axe vertical, entre le véhicule amont (1) et la remorque ou semi-remorque (2) d'un train rou- tier, caractérisé en ce que * le véhicule amont (1) est équipé d'un premier capteur (11) à l'aide duquel on génère un premier signal d'orientation de véhicule (w') indiquant la déviation de l'axe longitu- dinal du véhicule amont (1) autour de son axe vertical, * la remorque ou semi-remorque (2) est équipée d'un second capteur (12) indépendant du premier capteur et qui donne un second signal d'orientation de véhicule (w2) indiquant la déviation de l'axe longitudinal de la remorque ou semi- remorque (2) autour de son axe vertical, * une unité de traitement (10) coopère avec le premier et le second capteur (11, 12) et détermine l'angle de flexion (Ay) à partir des signaux d'orientation de véhicule four- nis par les deux capteurs (11, 12), et * les deux capteurs (11, 12) sont des capteurs directionnels électroniques. 9 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier et le second capteur (11, 12) sont utilisés pour mesurer l'orientation absolue (w1, w2) des différents véhi- cules (1, 2) à l'aide du champ magnétique terrestre et l'unité de traitement (10) calcule l'angle de flexion (Aw) en formant la différence Aw = w1 - y2 à partir des deux angles d'orientation de véhicule (l, w2). ) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier et/ou le second capteur (11, 12) sont un capteur à porte de flux ou un capteur magnéto-inductif ou un capteur magnéto-résistant. 11 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier et le second capteur (11, 12) pour mesurer les orientations relatives des véhicules (gl, y2) sont des cap- teurs inertiels, par exemple un compas gyroscopique, et l'unité de traitement (10) calcule l'angle de flexion (A) à partir de la différence des deux angles d'orientation de vé- hicule (y1, w2), cette unité de traitement (10) compensant les deux angles d'orientation des véhicules lorsque les véhi- cules se déplacent en ligne droite. 12 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'un des deux capteurs (11, 12) mesure l'orientation absolue d'une partie de véhicule et l'autre capteur (12 ou 11) mesure l'orientation relative de l'autre partie de véhicule, et l'unité de traitement (10) calcule l'angle de flexion (Ay) à partir de la différence des deux angles de véhicule, l'unité de traitement (10) compensant les deux angles des véhicules lorsque ceux-ci se déplacent en ligne droite. 13 ) Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'unité de traitement (10) compense le capteur de mesure re- lative pour compenser les défauts de décalage à l'aide du capteur de mesure absolue dans des conditions de déplacement appropriées. 14 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' * on détecte l'orientation absolue (W2) de la semi-remorque (2) à l'aide du second capteur (12) mesurant le champ ma- gnétique terrestre et le véhicule amont comporte des moyens pour mesurer la vitesse de lacet (raz), À l'unité de traitement (10) calculant l'orientation (y1) du véhicule amont (1) par intégration de la vitesse de lacet mesurée (Fz) du véhicule amont (1) en appliquant la rela- tion suivante: 1 = J z- dt + k. ) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'unité de traitement (10) compense la vitesse de lacet in- tégrée pour éviter les défauts de décalage avec l'orientation absolue (w2) de la remorque ou semi-remorque (2) à l'aide de la constante (k). 16 ) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'unité de traitement (10) détermine la compensation dans des conditions de déplacement appropriées, par exemple en dépla- cement en ligne droite et l'angle de flexion (AW) en calcu- lant la différence Ay = 1 - 2 à partir des deux angles d'orientation de véhicule (l1, w2). 17 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisé en ce que les capteurs sont orientés horizontalement.