Brevet FR2810608A1 — publié le 20011228

i ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de frei- nage, pour véhicule à moteur, qui est apte à effectuer une opération de freinage tout en commandant l'attitude du véhi- cule à moteur. Description de la technique apparentée Une technique permettant de commander l'attitude d'un véhicule à moteur consiste à utiliser un ABS (système de freinage antiblocage) servant à commander d'une manière in- dépendante les pressions de freinage sur quatre roues du vé- hicule. Plus précisément, la vitesse de lacet ou l'accélération transversale du véhicule est commandée en commandant d'une manière indépendante les pressions de frei- nage sur les quatre roues du véhicule, empêchant ainsi une instabilité d'attitude du véhicule. En particulier sur une surface de route à faible frottement, telle qu'une surface de route verglacée, le réglage d'attitude en commandant les pressions de freinage (réglage d'attitude par le freinage) est plus efficace qu'un réglage d'attitude au moyen d'un mé- canisme de direction (réglage d'attitude par la direction). Le système ABS permet une opération idéale de freinage, tout en empêchant les roues du véhicule d'être bloquées, afin d'obtenir la distance minimale possible de freinage, lorsqu'on enfonce fortement la pédale de frein pour appli- quer un ordre maximal de freinage. Toutefois, dans le cas o le comportement du véhicule à moteur doit être stabilisé sur ce qu'il est convenu d'appeler une route à double A, il est impossible de pro- duire une force maximale de freinage. Le terme "route à dou- ble p" désignait ici une route présentant des coefficients de frottement notablement différents en ce qui concerne les roues gauches et droites du véhicule à moteur. Un cas typi- que est tel que les roues droites sont sur une surface de route en asphalte sec et les roues gauches sur une surface de route verglacée. Lorsqu'une pression de freinage plus élevée est appliquée aux roues du véhicule dessus situées sur un côté à t (coefficient de frottement) élevé de la route à double A, il est créé un couple de lacet important, provoquant ainsi une rotation facile du véhicule autour de son axe vertical. Par conséquent, la stabilisation du com- portement du véhicule devrait principalement être obtenue en réduisant les pressions de freinage, appliquées aux roues du véhicule situées sur le côté à D élevé, qui pourraient dans le cas contraire fournir une force de freinage plus grande. Par conséquent, il n'existe pas d'autre moyen que de réduire la décélération, de sorte que la distance de freinage et la durée de freinage sont augmentées. RESUME DE L'INVENTION Un but de la présente invention est de fournir un dis- positif de freinage, pour véhicule à moteur, qui soit apte à effectuer avantageusement une opération de freinage sur une route à double p. Le dispositif de freinage, pour véhicule à moteur, ob- jet de la présente invention comprend un premier circuit de réglage d'attitude servant à stabiliser le comportement du véhicule à moteur en commandant le fonctionnement d'un méca- nisme de direction du véhicule à moteur, un second circuit de réglage d'attitude servant à stabiliser le comportement du véhicule à moteur en commandant un mécanisme de freinage servant à appliquer une force de freinage à des roues du vé- hicule à moteur, et un circuit de commande de freinage ser- vant à faire produire au mécanisme de freinage une force maximale de freinage à condition qu'un réglage d'attitude soit effectué pour la stabilisation du comportement du véhi- cule à moteur par le premier circuit de réglage d'attitude lorsqu'un ordre de freinage est introduit dans celui-ci. Grâce à l'agencement indiqué ci-dessus, une opération de freinage est effectuée en produisant la force maximale de freinage en réponse à l'introduction de l'ordre de freinage à condition que le comportement du véhicule soit stabilisé au moyen de la commande du mécanisme de direction. Ainsi, le véhicule est l'objet d'une décélération très rapide, avec son attitude stabilisée au moyen de l'opération de réglage d'attitude, de sorte que la distance de freinage et le temps de freinage peuvent être réduits. De préférence, le mécanisme de direction ne comporte pas de liaison mécanique avec un organe de manoeuvre de di- rection, tel que le volant de direction, ou est adapté pour être amené hors de coopération mécanique avec l'organe de manoeuvre de direction, suivant ce qui est requis. Grâce à cet agencement, le mécanisme de direction peut être commandé électriquement en conformité avec la manoeuvre de l'organe de manoeuvre de direction, de sorte qu'une commande de di- rection peut être effectuée de la manière souhaitée par le conducteur et que le comportement du véhicule peut facile- ment être stabilisé au moyen de la commande de direction in- dépendamment de la manoeuvre de l'organe de manoeuvre de di- rection. C'est ainsi par exemple qu'une vitesse de lacet ci- ble ou une accélération transversale cible est déterminée en conformité avec le couple de manoeuvre ou l'angle de manoeu- vre de l'organe de manoeuvre de direction et qu'un réglage d'attitude du véhicule peut être obtenu au moyen d'une com- mande électrique de la manoeuvre du mécanisme de direction sur la base de la vitesse de lacet cible ou de l'accélération transversale cible. Ce qui précède et d'autres objets, particularités et effets de la présente invention ressortiront mieux de la description des modes préférés de réalisation qui suit en regard des dessins annexes. DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS La figure 1 est un schéma de principe servant à exposer la structure de base d'un dispositif de freinage pour véhi- cule à moteur conforme à un mode de réalisation de la pré- sente invention, la figure 2 est un ordinogramme servant à exposer une opération devant être effectuée lorsque la pédale de frein est enfoncée de façon à fournir un ordre de freinage et la figure 3 est un schéma servant à exposer la manière dont une opération de freinage est effectuée sur ce qu'il est convenu d'appeler une route à double p. DESCRIPTION DES MODES PREFERES DE REALISATION La figure 1 est un schéma de principe servant à exposer la structure de base d'un dispositif de freinage pour véhi- cule à moteur conforme à un mode de réalisation de la pré- sente invention. Ce dispositif de freinage pour véhicule à moteur coopère avec un dispositif de direction pour véhicule à moteur en vue de la stabilisation du comportement du véhi- cule et en vue d'améliorer une opération de freinage pour le véhicule. Le dispositif de freinage pour véhicule à moteur convertit le mouvement d'un actionneur de direction 2, com- mandé conformément à la manoeuvre de rotation d'un volant de direction (organe de manoeuvre de direction) 1, en un mouve- ment de changement d'orientation des roues avant gauche et droite (roues directrices du véhicule) 4F par l'intermé- diaire d'une boîte d'engrenages de direction 3. Ainsi, une manoeuvre de direction est obtenue sans accouplement mécani- que entre le volant de direction 1 et la boîte d'engrenages de direction 3. Dans ce cas, l'actionneur de direction 2, la boîte d'engrenages de direction 3 et analogues constituent un mécanisme de direction. L'actionneur de direction 2 peut par exemple être cons- titué d'un moteur électrique, tel qu'un moteur sans collec- teur connu. La boîte d'engrenages de direction 3 comporte un mécanisme de conversion de mouvement (mécanisme à filetage et à billes ou analogue) servant à convertir le mouvement de rotation de l'arbre de sortie de l'actionneur de direction 2 en un mouvement axial rectiligne d'une barre de direction 7 (transversale vis-à-vis du véhicule à moteur). Le mouvement de la barre de direction 7 est transmis à des leviers de barre d'accouplement 9 par l'intermédiaire de barres d'accouplement 8 servant à orienter les leviers de barre d'accouplement 9. Ainsi, les roues 4F portées par les le- viers de barre d'accouplement 9 font l'objet d'un changement d'orientation. Le volant de direction 1 est accouplé à un arbre rota- tif 10 porté d'une manière rotative vis-à-vis du véhicule. Cet arbre rotatif 10 est pourvu d'un actionneur de force an- tagoniste 19 servant à appliquer une force de contrebraquage au volant de direction 1. D'une manière plus précise, l'actionneur de force antagoniste 19 peut être constitué d'un moteur électrique, tel qu'un moteur sans collecteur, présentant un arbre de sortie solidaire de l'arbre rotatif 10. Un organe élastique 30, tel qu'un ressort hélicoïdal, est prévu entre le véhicule et une extrémité de l'arbre ro- tatif 10 située du côté opposé au volant de direction en vue de réaliser une liaison entre ceux-ci. Du fait de sa force élastique, l'organe élastique 30 ramène le volant de direc- tion 1 dans une position de direction pour conduite en ligne droite, lorsque l'actionneur de force antagoniste 19 n'applique pas de couple à ce volant 1. Pour détecter une valeur d'entrée de manoeuvre indi- quant le degré de manoeuvre du volant de direction 1, l'arbre rotatif 10 est pourvu d'un capteur d'angle 11 ser- vant à détecter l'angle de manoeuvre Ah correspondant à l'angle de rotation de l'arbre rotatif 10. Cet arbre rotatif est en outre pourvu d'un capteur de couple 12 servant à détecter le couple de manoeuvre T appliqué au volant de di- rection 1. Un capteur d'angle de direction 13 servant à détecter l'angle de direction 6 des roues 4F est prévu en tant que capteur de valeur de sortie servant à détecter la valeur de sortie de l'actionneur de direction 2. Ce capteur d'angle de direction 13 peut être constitué d'un potentiomètre ou ana- logue qui détecte la valeur du déplacement de la barre de direction 7 déplacée par l'actionneur de direction 2. Le capteur d'angle 11, le capteur de couple 12 et le capteur d'angle de direction 13 sont connectés à un disposi- tif de commande de direction 20 (premier circuit de réglage d'attitude, circuit de commande de direction) contenant une unité de commande électronique ou UCE. Le dispositif de commande de direction 20 commande l'actionneur de direction 2 et l'actionneur de force antago- niste 19 respectivement par l'intermédiaire de circuits de commande 22 et 23. Ce dispositif de commande de direction 20 est en outre connecté à un capteur d'accélération transver- sale 15 servant à détecter l'accélération transversale Gy du véhicule, à un capteur de vitesse de lacet 16 servant à dé- tecter la vitesse de lacet y du véhicule et à un capteur de vitesse 14 servant à détecter la vitesse V du véhicule. Le dispositif de commande de direction 20 communique avec un dispositif de commande de conduite 60 (second cir- cuit de réglage d'attitude) servant à commander le freinage du véhicule par l'intermédiaire d'une ligne 50 prévue pour une transmission de données. Des données indiquant l'accélération transversale Gy, la vitesse de lacet y et la vitesse de véhicule V, respectivement détectées par le cap- teur d'accélération transversale 15, le capteur de vitesse de lacet 16 et le capteur de vitesse 14, sont utilisées dans le dispositif de commande de direction 20 et transmises au dispositif de commande de conduite 60 par la ligne de commu- nication 50. Une pression de freinage est produite par un maître- cylindre 52 en fonction d'une force graduée appliquée sur la pédale de frein 51. La pression de freinage est amplifiée et répartie sur des dispositifs de freinage 54 (mécanisme de freinage) des roues avant 4F et des roues arrière 4R au moyen d'une unité de commande de pression de freinage 53 (mécanisme de freinage), les dispositifs de freinage 54 res- pectifs appliquant des forces de freinage sur les roues 4F, 4R. L'unité de commande de pression de freinage 53 est alors commandée par le dispositif de commande de conduite 60 cons- titué d'une unité centrale électronique (UCE) de façon à commander d'une manière indépendante l'application de pres- sions de freinage sur les roues 4F, 4R respectives. Le dispositif de commande de conduite 60 est connecté non seulement au dispositif de commande de direction 20, mais également à des capteurs de force de freinage 61, ser- vant à détecter d'une manière indépendante les forces de freinage appliquées aux roues 4F, 4R respectives, et à des capteurs de vitesse de roue 62 servant à détecter d'une ma- nière indépendante les vitesses de rotation des roues 4F, 4R respectives. Le dispositif de commande de conduite 60 commande l'unité de commande de pression de freinage 53 en vue de l'amplification et la répartition de la pression de freinage sur la base des vitesses de rotation des roues 4F, 4R res- pectives, détectées par les capteurs de vitesse de roue 62, et de valeurs de réaction appliquées à partir des capteurs de force de freinage 61. Ainsi, les forces de freinage de- vant être appliquées aux roues 4F, 4R respectives sont com- mandées d'une manière indépendante. L'unité de commande de pression de freinage 53 est agencée de façon que la pression de freinage puisse être produite par une pompe intégrée même si la pédale de frein 51 n'est pas manoeuvrée. Le dispositif de commande de direction 20 et le dispo- sitif de commande de conduite 60 effectuent respectivement des opérations de réglage d'attitude en vue d'une stabilisa- tion du comportement du véhicule. Plus précisément, le dis- positif de commande de direction 20 commande l'actionneur de direction 2 en vue de la stabilisation du comportement du véhicule. D'une manière plus détaillée, une vitesse de lacet cible est calculée sur la base de l'angle de manoeuvre 5h du volant de direction 1 et l'orientation des roues avant 4F est commandée de façon à faire converger la vitesse de lacet réelle Y du véhicule, détectée par le capteur de vitesse de lacet 16, vers la vitesse de lacet cible. Par ailleurs, le dispositif de commande de conduite 60 commande les pressions de freinage sur les roues situées sur le côté intérieur ou extérieur du virage du véhicule de façon à faire converger la vitesse de lacet réelle y du véhicule vers la vitesse de lacet y en vue du réglage d'attitude du véhicule. La figure 2 est un ordinogramme servant à exposer l'opération devant être effectuée lorsque la pédale de frein 51 est enfoncée de façon à fournir un ordre de freinage. Lorsque l'ordre de freinage est introduit du fait de la dé- tection de la manoeuvre de la pédale de frein 51 par un in- terrupteur de pédale de frein non représenté ou du fait de la détection des forces de freinage, produites, par les dé- tecteurs de force de freinage 61, le dispositif de commande de conduite 60 juge, en se référant aux informations appli- quées à partir du dispositif de commande de direction 20 par l'intermédiaire de la ligne de communication 50, si le ré- glage d'attitude par le dispositif de commande de direction 20 est ou non effectué (étape S1). Si le réglage d'attitude par le dispositif de commande de direction 20 est effectué, le dispositif de commande de conduite 60 suspend le réglage d'attitude au moyen de la commande de la pression de freinage ou réduit le gain de ré- glage d'attitude, et introduit un signal d'ordre afin d'élever la pression en vue de faire produire la force maxi- male de freinage à l'unité de commande de pression de frei- nage 53 jusqu'à ce que les roues manifestent chacune un si- gne de blocage (étape S2). Ainsi, l'unité de commande de pression de freinage 53 est commandée de façon à produire la force maximale de freinage, tandis que le réglage d'attitude est obtenu au moyen de la commande du mécanisme de direc- tion. Si le dispositif de commande de direction 20 n'effectue pas une opération de réglage d'attitude au moyen de la com- mande du mécanisme de direction lorsque l'ordre de freinage est introduit (NON à l'étape Si), le dispositif de commande de conduite 60 applique un ordre de commande à l'unité de commande de pression de freinage 53 de façon à effectuer l'opération de freinage, tout en stabilisant le comportement du véhicule (étape S3). Dans ce cas, la force maximale de freinage n'est pas nécessairement produite, suivant l'état de la surface de la route. La figure 3 est un schéma servant à exposer la manière dont l'opération de freinage est effectuée sur ce qu'il est convenu d'appeler une route à double i. La surface de route à double p 70 comporte une surface de route à A élevé 71, telle qu'une surface de route en asphalte sec, et une surface de route à faible i 72 telle qu'une surface de route verglacée, lesquels sont respectivement situées sur le côté droit et le côté gauche du véhicule 80 par rapport à la di- rection de conduite 85. Lorsque la pédale de frein 51 est enfoncée alors que les roues droites du véhicule 80 sont sur la surface de route à A élevé 71 et que les roues gauches sont sur la sur- face de route à faible A 72, un couple de lacet s'exerce sur le véhicule 80 suivant la direction de la flèche 81. Le dis- positif de commande de direction 20 et le dispositif de com- mande de conduite 60 effectuent respectivement les opéra- tions de réglage d'attitude de façon à contrebalancer ce couple de lacet s'exerçant suivant la direction de la flèche 81. Toutefois, lorsque l'ordre de freinage est introduit lorsqu'on enfonce la pédale de frein 51, le dispositif de commande de conduite 60 suspend ou atténue temporairement le réglage d'attitude effectué en réglant la force de freinage, à condition que le réglage d'attitude soit effectué par le dispositif de commande de direction 20. Le dispositif de commande de conduite 60 commande alors l'unité de commande de pression de freinage 53 de façon à produire la force maximale de freinage. Dans le cas o le volant de direction 1 est maintenu aussi consciencieusement que possible près de la position neutre pendant l'opération de freinage, le véhicule 80 se déplacent le long d'une ligne courbe 83 et s'arrête sur la 1l surface de route à. élevé 71 de la surface de route en as- phalte sec. Par ailleurs, dans une situation de conduite or- dinaire, le conducteur manoeuvre le volant de direction en tentant de diriger le véhicule 80 dans la direction de conduite 85. Dans ce cas, le véhicule 80 se déplace sensi- blement en ligne droite, comme indiqué par le repère 82, et s'arrête en une position chevauchant la limite entre la sur- face de route à t élevé 71 et la surface de route à faible i 72. Le tableau 1 présente les résultats d'une expérience menée par les inventeurs de la présente invention. Sont représentés au tableau 1 la décélération, la dis- tance de freinage et le temps de freinage observés lorsqu'on enfonce la pédale de frein 51 de façon à effectuer une opé- ration de freinage sur le véhicule 80 se déplaçant à 50 km/h sur la surface de route à double g 70. A cet instant, le conducteur a effectué brusquement l'opération de freinage tout en procédant à une opération de correction de direction de façon à diriger le véhicule 80 suivant la direction de conduite 85 (ce qui signifie que le véhicule s'est déplacé suivant la ligne désignée par le repère 82). Tableau 1 Opération de Décélération Distance de Temps de frei- freinage: (m/s2) freinage (m) nage (s) - maximal 4,10 23,5 3,4 - classique 3,50 27,6 4,0 Au tableau 1, l'expression "opération de freinage maximal" désigne le cas dans lequel la force maximale de freinage est appliquée au véhicule 80 sur la surface de route à double t 70 au moyen de l'opération présentée à la figure 2. L'expression "opération de freinage classique" dé- signe le cas dans lequel un ordre est appliqué à l'unité de commande de pression de freinage 53 de façon à effectuer l'opération de freinage, tout en exécutant un réglage d'attitude par freinage. Ainsi qu'on peut le comprendre d'après les résultats de l'expérience présentée au tableau 1, la décélération obser- vée pendant l'opération de freinage brusque a été améliorée d'une manière significative en utilisant l'opération de com- mande conforme au présent mode de réalisation et la distance de freinage et le temps de freinage ont été réduits d'une manière correspondante. Dans cette expérience, le conducteur a pu effectuer la manoeuvre de direction de correction avec une dérive suffi- sante dans l'opération de freinage maximal en comparaison de l'opération de freinage classique. Il en résulte que le conducteur a pu arrêter le véhicule d'une manière stable avec l'avant dirigé dans la direction de conduite et avec son attitude maintenue stable. Conformément au présent mode de réalisation, le dispo- sitif de commande de conduite 60 applique un signal d'ordre de façon à faire produire la force maximale de freinage dans l'opération de freinage par l'unité de commande de pression de freinage 53, à condition que le dispositif commande de direction 20 exécute le réglage d'attitude. Ainsi, le véhi- cule peut être arrêté avec une distance de freinage plus courte sans tourner autour de son axe vertical, même si l'opération de freinage est effectuée sur une route à double Par conséquent, la sécurité du véhicule est améliorée. Dans le cas o la pression de freinage maximal est ap- pliquée aux quatre roues 4F, 4R sur une route à double g lorsque le réglage d'attitude n'est pas exécuté par le dis- positif de commande de direction 20, le véhicule peut faci- lement tourner autour de son axe vertical. C'est pourquoi, dans le présent mode de réalisation, l'opération de freinage est effectuée sur le véhicule alors que le réglage d'attitude est exécuté par le dispositif de commande de conduite 60, lorsque le dispositif de commande de direction 20 n'exécute pas le réglage d'attitude. Cela empêche une instabilité de comportement du véhicule, en éliminant ainsi le risque de perdre le contrôle du véhicule. Bien que le mode de réalisation de la présente inven- tion ait été ainsi décrit, l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres manières quelconques. Bien que le mode de réalisation décrit cidessus concerne ce qu'il est convenu d'appeler un dispositif de direction par fil qui ne comporte pas de liaison mécanique entre le mécanisme de di- rection et le volant de direction 1, la présente invention est applicable à un dispositif de direction pour véhicule à moteur dans lequel le volant de direction 1 est couplé méca- niquement au mécanisme de direction. C'est ainsi par exemple que le réglage d'attitude du véhicule peut être obtenu en commandant l'angle de direction des roues directrices, en utilisant le dispositif de direction assistée apte à appli- quer une force d'assistance de direction au mécanisme de di- rection. En outre, la présente invention est applicable à un agencement tel qu'un embrayage est interposé entre le volant de direction 1 et le mécanisme de direction afin de permet- tre un couplage et un découplage mécaniques entre ceux-ci suivant ce qui est requis. Bien que le dispositif de commande de conduite 60 serve de dispositif de commande ABS dans le mode de réalisation indiqué ci-dessus, il n'est pas nécessairement exigé de ce dispositif de commande de conduite 60 qu'il soit adapté pour une commande de freinage antiblocage. Plus précisément, l'invention est applicable à n'importe quel cas dans lequel le dispositif de commande de conduite 60 est adapté pour ob- tenir le réglage d'attitude du véhicule en ajustant la force de freinage. Bien que la présente invention ait été décrite en dé- tail à titre de mode de réalisation de celle-ci, on devrait comprendre que la description qui précède est faite unique- ment à titre illustratif des principes techniques de la pré- sente invention, mais non pas à titre limitatif de celle-ci. La portée de la présente invention ne doit être limitée que par les revendications annexées. La présente demande correspond à la demande de brevet japonais n 2000188133 qui a été déposée auprès de l'Office Japonais des Brevets le 22 juin 2000 et dont la description est incorporée ici par référence. REVENDICATIONS 1. Dispositif de freinage, pour véhicule à moteur, com- prenant: des premiers moyens de réglage d'attitude (20) servant à stabiliser le comportement du véhicule à moteur en comman- dant le fonctionnement d'un mécanisme de direction (2, 3) du véhicule à moteur, des seconds moyens de réglage d'attitude (60) servant à stabiliser le comportement du véhicule à moteur en comman- ,dant un mécanisme de freinage (53, 54) servant à appliquer une force de freinage à des roues (4F, 4R) du véhicule à mo- teur, et des moyens de commande de freinage (60) servant à faire produire au mécanisme de freinage (53, 54) une force maxi- male de freinage à condition qu'un réglage d'attitude soit effectué pour la stabilisation du comportement du véhicule à moteur par les premiers moyens de réglage d'attitude (20) lorsqu'un ordre de freinage est introduit dans ceux-ci. 2. Dispositif de freinage pour véhicule à moteur sui- vant la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de direction (2, 3) ne comporte pas de liaison mécanique avec un organe de manoeuvre de direction (1), ou est adapté pour être amené hors de coopération mécanique avec l'organe de manoeuvre de direction (1).