Brevet FR2801270A1 — publié le 20010525

SYSTEME DE CORRECTION AUTOMATIQUE DE LA TRAJECTOIRE D'UN VEHICULE La presente invention concerne un système correction automatique de la trajectoire d'un véhicule soumis à des perturbations provenant d'une chaussee déformée, d'un vent latéral ou d'un tirage anormal aboutissant à un deport du véhicule involontaire de part du conducteur, qui est totalement transparent pour le conducteur. Le problème qui se pose concerne les phenomènes de perturbations que subit le véhicule et qui aboutissent à un déport de trajectoire, obligeant le conducteur à agir sur le braquage du volant pour corriger la trajectoire. Ces perturbations sont par exemple un dévers de la chaussée, des coups de vent latéral, ou bien encore un tirage anormal intrinsèque au véhicule. Dans tous ces cas, le véhicule a tendance à ne pas garder le cap souhaité par le conducteur, qui doit tourner le volant pour maintenir ce cap. I1 existe actuellement des systèmes de correction automatique de la trajectoire par rejet des perturbations, qui délivrent un braquage supplémentaire des roues avant indépendamment du mouvement de la colonne de direction pour suivre la trajectoire souhaitée par le conducteur. La demande de brevet français, déposé au nom de RENAULT, sous le numéro 97 16780, propose un système de correction automatique de la trajectoire soit par un vérin solidaire de la caisse du véhicule, qui déplace le boîtier de crémaillère, soit par un vérin remplaçant une biellette de direction. Les lois de commande proposées pour ce système consistent déplacer la tige mobile en fonction d'un écart entre la vitesse de lacet du véhicule mesurée par un gyromètre et une consigne de vitesse de lacet dépendant de l'angle du volant et de la vitesse du véhicule. La demande de brevet européen 91 111518.6, au nom de AISIN, propose un boîtier de direction spécifique constitué de deux barreaux de crémaillère concentriques. De même, le brevet américain US 5,481,457, au nom de HONDA, propose de modifier le boîtier de direction en allongeant le barreau de crémaillère par un dispositif de roue avec vis sans fin, motorisé électriquement. Tous ces systèmes actuels ne tiennent pas compte de la remontée du couple dans le volant qui est issue du braquage supplémentaire qu'ils proposent pour annuler l'effet des perturbations et corriger la trajectoire. Or, une correction de braquage des roues entraîne une remontée de couple significative qui peut dégrader notablement le ressenti de la direction par les conducteurs. Cela aboutit à une forte dégradation de la tenue de cap puisque le conducteur la modifie en permanence en intervenant sur le volant. Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient majeur en proposant un système de correction automatique de la trajectoire du véhicule qui tient compte, de manière instantanée, de la variation de couple issue du braquage supplémentaire pour la contrer au niveau du volant par une stratégie spécifique. Ainsi, le véhicule offre au conducteur une prestation de correction automatique de la trajectoire et qui améliore significativement la tenue de cap du véhicule est totalement transparente pour le conducteur, donc très confortable. Pour cela, l'objet de l'invention est un système de correction automatique de la trajectoire d'un véhicule équipé d'un premier système d'assistance électronique de la direction et d'un deuxième système de rejet des perturbations dues à la route ou à l'environnement effectuant un braquage correctif des roues, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième système 'annulation des remontées d'efforts parasites dans le volant dus au braquage correctif des roues par le deuxieme système, comprenant un calculateur qui détermine, à partir de - l'angle de braquage des roues ar dépendant de l'angle volant #v demandé par le conducteur, l'angle de correction des roues (ar)c délivré par le deuxième système S2 de rejet des perturbations, la vitesse de déplacement V du véhicule, et selon une cartographie préétablie et mémorisée définissant le couple au volant TV en fonction de l'angle de braquage des roues et de la vitesse, la variation de couple au volant (8T,) induite par la correction de braquage des roues, et en ce que cette variation de couple est prise en compte par le premier système d'assistance de la direction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation, illustrée par les figures suivantes qui sont - la figure 1 : un schéma fonctionnel d'un système de correction de trajectoire selon l'invention ; - la figure 2 : une cartographie du couple volant induit par l'angle de braquage aux roues pour une vitesse donnée; - la figure 3 : un organigramme de fonctionnement du calculateur d'assistance de direction. Sur schéma fonctionnel de la figure 1, représentant un train avant d'un véhicule automobile, celui-ci est équipé d'un premier système S1 d'assistance de la direction et d'un deuxième système S2 de rejet des perturbations. Dans le cas de réalisation d'une direction avec colonne représentée sur la figure 1, le braquage des roues avant 1 du véhicule, à l'aide d'un volant 2 commandé par conducteur, est obtenu par le déplacement d'un barreau de crémaillère 3, à l'intérieur d'un boîtier 4 de crémaillère, par l'intermédiaire d'un pignon 5 reliant le barreau 3 à la colonne de direction 6. Le système S1 d'assistance de la direction est constitué par un moteur électrique 10, commandé par un calculateur électronique 11, destiné à générer une commande d'assistance Ca, en couple pour les directions assistées sur colonne de direction (cas de la figure 1) ou pignon ou un effort pour les directions assistées sur crémaillère. Cette commande assiste le conducteur dans l'obtention de son braquage de roue par l'intermédiaire de l'élément 12 qui relie le moteur d'assistance 10 à un élément de la direction, la colonne dans l'exemple de la figure 1. Le calculateur établit cette commande Ca à partir d'informations d'entrée qui sont - le couple Tc exercé par le conducteur sur le volant et mesuré par un couplemètre 13. C'est l'information principale pour définir les lois d'assistance de la direction. - l'angle a, du volant, issu d'un capteur d'angle 14. Cette information est utilisée pour les stratégies complémentaires et notamment le rappel actif. - la vitesse linéaire V, du véhicule, mesurée par un capteur de vitesse 15 embarqué dans le vehicule et destinée à faire varier le niveau d'assistance. A ce premier système S1 d'assistance de direction, 'il soit réalisé comme précédemment dans cas d'une direction avec colonne ou différemment dans le cas 'une direction sans colonne SBW, est ajouté un deuxième système S2 de rejet des perturbations, dues à route ou au vent par exemple, braquage supplémentaire des roues. Selon un exemple de réalisation décrit dans la demande brevet français 97 16780, le déplacement du boîtier de crémaillère est provoqué par un actionneur 20 tel un vérin hydraulique ou un moteur électrique avec un système roue-vis sans fin sur le boîtier de crémaillère, ce qui entraîne le déplacement des biellettes de direction 7 qui font tourner les porte- moyeux 8 et donc les roues 1. Cet actionneur est commandé par un calculateur 21 qui lui envoie une consigne de position Cp à atteindre, calculée à partir paramètres du véhicule. paramètres d'entrée sont la vitesse de lacet y, mesurée par un gyromètre 22 embarqué dans le véhicule ; l'angle de braquage #v du volant, mesuré par un capteur d'angle 14 ; - la vitesse linéaire V de déplacement du véhicule, mesurée par le capteur 15. Le calculateur 21 calcule, à tout moment, la vitesse de lacet de consigne yc à partir des deux derniers paramètres, soit l'angle volant #v et la vitesse du véhicule V, par un modèle mathématique du véhicule qui s'exprime l'équation suivante Vc = av / (n*L/V + Da * V) dans laquelle n est le rapport de démultiplication entre l'angle au volant uv l'angle moyen des roues avant ; L est l'empattement du véhicule ; Da est coefficient de dynamique angulaire du véhicule. Le calculateur détermine l'écart entre la consigne de vitesse lacet et la vitesse de lacet mesurée bW = Yc - Vm qui est ensuite filtré puis amplifié par un gain pour constituer l'angle de correction aux roues . Cet angle correctif va être ajouté à l'angle #r de braquage des roues obtenu à partir de l'angle du volant a voulu par le conducteur divisé par le rapport de démultiplication, tel que #r #V/n. Cet angle de correction (#r) c est converti, une table 23 représentative de la cinématique du train avant, en consigne de position Cp à atteindre par l'actionneur 20. Le but de l'invention étant de fournir au conducteur une prestation de tenue de cap irréprochable sans apporter la moindre gêne au conducteur, elle comporte un troisième système S3 d'annulation des remontées d'efforts parasites dans le volant dues aux braquages correctifs provoquées par le deuxième systeme de rejet des perturbations. Ce système comporte un calculateur 30 qui reçoit en entrée - l'angle de braquage des roues #r = #v/n, issu de l'angle volant #v demandé par le conducteur - la vitesse de déplacement V du véhicule, - 1 angle de correction des roues (#r)c, qui est l'angle de braquage des roues délivré par le calculateur 21 du système S2 de rejet des perturbations. Lors de la mise au point du véhicule, une cartographie est établie et mémorisée dans le calculateur, définissant le couple au volant TV en fonction de l'angle de braquage des roues, pour des valeurs déterminées de la vitesse du véhicule. La figure 2 est une courbe de ce couple au volant TV en fonction de l'angle #r, pour une vitesse égale à 120 km/h Connaissant la valeur (#r)1 de l'angle à la roue issu du volant #r = #v/n, la courbe indique la valeur (TV)1 du couple au volant correspondant. Si le système de rejet des perturbations délivre un angle (#r)c de braquage des roues supplémentaire, l'angle à la roue prend une autre valeur (#r)2, qui correspond à une valeur de couple au volant (Tv)2. La variation de couple au volant 8Tv = (Tv) 2 - (Tv) 1 induite par la correction du braquage des roues pour rejeter les perturbations se déduit donc de la cartographie. Cette variation obtenue 8T, qui correspond au retour d'effort généré par la modification de braquage des roues, est injectée ensuite dans le calculateur 11 du système de l'assistance de direction, pour être additionnée de manière mathématique aux autres valeurs de couple à appliquer sur la colonne de direction et établies partir des informations précédentes soit le couple TC appliqué par le conducteur sur le volant, l'angle av du volant et la vitesse du véhicule V. Comme le montre l'organigramme de la figure 3, le calculateur il génère une commande d'assistance en couple selon, d'une part une loi d'assistance principale L1, définie à partir du couple Tc du conducteur, des stratégies complémentaires L2, définies à partir de l'angle du volant #v - amortissement, compensation d'inertie - et d'autre part une loi de remontée d'efforts L3 établie à partir de la variation de couple 3T, induite par le braquage correctif des roues (ar)c. Ainsi, grâce à l'invention, le véhicule présente une excellente tenue de cap grâce à son système de rejet des perturbations provenant d'une mauvaise chaussée ou de vent violent par exemple, qui induit un braquage correctif des roues, mais dont les effets gênants pour le conducteur sont supprimés par le système d'annulation des remontées d'efforts parasites dans le volant. R E V E N D I C A T I O N S 1. Système de correction automatique de la trajectoire d'un véhicule équipé d'un premier système d'assistance électrique de la direction et d'un deuxième système rejet des perturbations dues à la route ou l'environnement effectuant un braquage correctif des roues, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième système d'annulation des remontées d'efforts parasites dans le volant dus au braquage correctif des roues par le deuxieme système, comprenant un calculateur (30) qui détermine, à partir de - l'angle de braquage des roues (#r) dépendant de l'angle volant (ace) demandé par le conducteur, - l'angle de correction des roues (ar)c délivré par le deuxième système (S2) de rejet des perturbations, - la vitesse de déplacement (V) du véhicule, et selon une cartographie préétablie et mémorisée définissant le couple au volant (Tv) en fonction de l'angle de braquage des roues et de la vitesse, la variation de couple au volant (8T,) induite par la correction de braquage des roues, et en que cette variation de couple est prise en compte par le premier système d'assistance de la direction. 2. Système de correction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur électronique (11) du système d'assistance génère une commande d'assistance en couple (C.), en fonction de la vitesse du véhicule, selon d'une part une loi d'assistance principale (L1) définie à partir du couple (Tc) appliqué sur le volant par le conducteur, des stratégies complémentaires (L2) définies à partir de l'angle du volant (aV), telles que l'amortissement ou la compensation d'inertie, et d'autre part loi de remontée d'efforts (L3) établie à partir de la variation de couple (8Tv) induite par braquage correctif des roues. 3 Système de correction selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième système rejet des perturbations comprend un calculateur électronique (21) reçoit en entrée - la vitesse de lacet (y.) du véhicule, - la vitesse linéaire (V) de déplacement du véhicule, - l'angle de braquage (ace) du volant, et qui détermine un angle de correction (ar)c aux roues, qui est converti par une table (23) représentative de la cinématique du train avant du véhicule, en consigne de position (Cp) à atteindre par un actionneur (20) provoquant un braquage correctif des roues.