Brevet FR2832682A1 — publié le 20030530

s'adapter aux egences de la clientèle. - 1 La présente invention se rapporte à la commande de changement de trajectoire d'un véhicule automobile. Dans l'état actuel de la technique, la commande de direction d'un véhicule automobile de tourisme se fait la plupart du temps au moyen d'un volant. Le conducteur agit par rotation sur le volant dans un sens ou dans l'autre pour orienter le véhicule dans une direction ou dans une autre. De cette façon, le conducteur confère un mouvement de lacet au véhicule. Par ailleurs, il se développe de plus en plus des moyens de commande électrique pour l'ensemble des actionneurs d'un véhicule automobile, et notamment la direction. Cette technologie est connue sous l'appellation anglo-saxonne " steer by wire ". La technologie de commande d'actionneurs par liaison électrique consiste à remplacer les liaisons à l'heure actuelle en général hydrauliques ou mécaniques entre la commande et les actionneurs. Ainsi par exemple, en ce qui concerne la direction des véhicules automobiles, on va substituer à la commande mécanique, assistée ou non, existant entre le volant et les roues directrices, la chaîne suivante. La commande de direction à la disposition du conducteur du véhicule peut être un volant traditionnel ou une manette du genre manche à balais. Au niveau des roues, il existe un actionneur électrique, de prétérence individuel roue par roue. Les ordres imprimés par le conducteur du véhicule sur son moyen de commande sont envoyés aux actionneurs par une liaison électrique, I' ensemble étant placé sous le contr61e d' un calculateur chargé de programmes adéquats afin de pouvoir piloter les actionneurs de façon appropriée. L'avantage de cette technologie est qu'elle se marie de façon idéale avec les progrès de I'électronique, qui permettent des asservissements de plus en plus sophistiqués et qui permettent de placer le braquage des roues non seulement sous le contrôle de la commande maouelle mais aussi sous le contrôle d'un système de sécurité. Ainsi par exemple, on peut imprimer aux roues directrices un angle qui tient non seulement compte de la commande du conducteur du véhicule, mais qui tient également compte de paramètres dynamiques observés sur le véhicule. Lorsqu'un conducteur souhaite changer la trajectoire de son véhicule, cela peut répondre à deux besoins de nature assez différente. Le premier besoin est de prendre un virage et, dans ce cas, il est nécessaire d'imprimer une accélération de lacet au véhicule, suivie d'une phase o la vitesse P] 0-1 400-FR - 2 de lacet varie peu, puis une décélération de lacet en sortie de virage, afin d'obtenir une direction de déplacement différente après la man_uvre par rapport à ce qu'elle était avant la man_uvre. Lorsqu'il s'agit de dépasser un véhicule sur une route ou une autoroute, on sait que le conducteur agit sur le volant pour imposer un léger virage à gauche pour les pays dans lesquels on circule à droite, puis immédiatement après un léger virage à droite lorsque le véhicule s'est déplacé transversalement de façon suffisante; enfin, lorsque la man_uvre de dépassement s'achève, à nouveau un léger virage pour de nouveau changer l' orientation du véhicule afin de se rapprocher de la bande de cTrculation initiale, et enfin un quatrième loger virage. On constate donc que, pour pouvoir effectuer une man_uvre de dépassement, il est nécessaire d' imposer deux accélérations transversales au véhicule au moyen de quatre accélérations de lacets. Or en fait, seules les accélérations transversales sont utiles en man_uvre de dépassement en ligne droite. La présente invention a donc pour objectif de mettre à la disposition du conducteur du véhicule une commande spécifique, permettant de provoquer une translation transversale du véhicule à cap constant, cette commande étant indépendante de la commande de changement de direction du véhicule. L'objectif poursuivi est de proposer une commande qui soit aussi peu déroutante que possible pour un conducteur déjà habitué à utiliser un volant pour changer la trajectoire de son véhicule, tout en apportant un potentiel de progrès. C' est pourquoi la présente invention conserve l 'utilisation d' un premier organe du genre -" volant " pour imprimer des changements de direction au véhicule. Les commandes de changement de direction du véhicule se font de façon conventionnelle, c'est-à-dire en imprimant une rotation à ce premier organe. Afin de découpler la commande de translation transversale du véhicule à cap constant de la commande de changement de direction du véhicule, la présente invention propose d'équiper le dispositif de commande d'un second organe spécifique pour imprimer au véhicule un déplacement transversal sans lacet. Le dispositif de commande de l'invention est décrit plus en détail au moyen des figures suivantes, sur lesquels: 1a figure 1 montre un dispositif de commande installé dans 1'habitacle d'un véhicule; À Ia figure 2 est un schéma montrant plus en détails 1'agencement d'un mode de réalisation du dispositif de commande; À Ia figure 3 est un schéma illustrant un changement de trajectoire avec mouvement de lacet; P] 0-1 400-FR - 3 À Ia figure 4 est un schéma illustrant un changement de trajectoire à cap constant. A la figure 1, on voit un siège conducteur 1, un tableau de bord 2 et le dispositif de commande de la trajectoire 3 proposé par 1'invention. On voit une partie centrale 30 reliée à un arbre 33 (voir figure 2), la partie centrale 30 pouvant contenir un sac gonflable comme les volants de direction usuels. De part et d'autre de cette partie centrale 30 et reliées à celle-ci, on voit deux branches 31G et 31D, prolongées par deux poignées 32G et 32D, disposées à une certaine distance de l'arbre rotatif 33 et de façon sensiblement symétrique par rapport à celui-ci. A la figure 2, on voit que l'arbre rotatif 33 est pourvue d'au moins un capteur 34 d'angle de rotation et d'un moyen de rappel 35 en position ligne droite. Un caisson 36 appartenant à la structure rigide 10 du véhicule se termine par une embase 37, I'embase formant paliers pour un axe 38 monté rotatif sur les extrémités de 1'embase 37. Cet axe 38 est par ailleurs solidaire de l'arbre d'un fourreau 39 à 1'intérieur duquel est monté 1'arbre rotatif 33, à rotation libre par rapport au fourreau 39. Enfin, une biellette 4 équipée d'un capteur d'effort d'extension/compression relie le fourreau 39 à le caisson 36. Pour prendre un virage, l'action du conducteur est identique à ce qu'il ferait avec un véhicule de tourisme existant de nos jours. Il fait tourner les poignées 32G et 32D dans le sens des aiguilles d'une montre pour tourner à droite, et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour tourner à gauche, comme schématisé par les flèches F1. La rotation possible est d'angle limité à une valeur très inférieure à +90 ou -90 . La rotation couvre par exemple la gamme allant de -30 à +30 Les poignées 32G et 32D constituent essentiellement le premier organe de commande. Les poignées 3 2G et 32D constituent un levier d' action fort comparable à un volant traditionnel auquel le conducteur imprime une variation d'angle correspondant à une demande de variation de la vitesse de lacet. Le dispositif de commande à la disposition du conducteur comporte un second organe permettant d'agir sur la trajectoire du véhicule, grâce auquel il peut exprimer une demande de déplacement transversal à cap constant. Dans une première variante de réalisation, ce second organe comporte au moins un capteur d'effort agencé pour détecter une sollicitation tendant à peser sur lesdites poignées autour d'un P10-1400-FR axe de basculement sensiblement perpendiculaire à l'arbre rotatif, ledit axe de basculement étant sensiblement compris dans le plan de symétrie du premier organe. Dans ce cas, I'arbre 33 est disposé plutôt horizontalement, c'est à dire comme la colonne de direction des véhicules de tourisme courants. Le conducteur impose aux poignées 32G et 32D un effort de basculement comme schématisé par les flèches F2, par exemple un effort tendant à éloigner la poignée 32G pour déplacer transversalement le véhicule vers la gauche tout en maintenant son orientation longitudinale inchangée, et un effort tendant à éloigner la poignée 32D pour déplacer transversalement le véhicule vers la droite tout en maintenant son orientation longitudinale inchangée. Selon une première possibilité, cet effort ne provoque aucun déplacement, mais il y a de préférence un seuil minimal à dépasser avant d'agir sur la trajectoire. Cet effort est mesuré par le capteur 40. Il y a d'autres possibilités de mise en _uvre. On peut par exemple conflgurer la commande pour qu'il y ait un léger déplacement, notamment au delà d'un certain seuil pendant que la commande est active. Dans le cas d'une translation transversale, la commande imprimé par le conducteur (flèches F2) est traduite de façon à ce que toutes les roues du véhicule braquent dans la même direction et du même angle. De cette façon, on évite d' imposer au véhicule des accélérations de lacet inutiles pour la man_uvre et d'autant plus préjudiciables que l'inertie de lacet du véhicule est importante. Il en résulte une réduction de l'usure des pneus. Un véhicule ainsi équipé passe bien plus facilement le test dit " de l'élan ". C'est l'avantage apporté par la double commande agissant séparément sur la mise en lacet et sur le déplacement transversal pur. Les ordres imprimés par le conducteur du véhicule sur son moyen de commande, aussi bien la rotation schématisée par les flèches F1 que 1'effort de basculement comme schématisé par les flèches F2, sont envoyés à un calculateur (non représenté) chargé de programmes adéquats aDm de pouvoir piloter les actionneurs électriques au niveau des roues, de préférence individuellement roue par roue. De préférence, la démultiplication entre la rotation des poignées 32G et 32D (commande selon les flèches F1) et le braquage des roues est variable en fonction de la vitesse de déplacement longitudinale du véhicule, ce que le calculateur peut aisément prendre en compte. P1 0-1 400-FR s Bien entendu, afn de pouvoir effectuer un déplacement transversal sans lacet (commande schématisée par les flèches F2), il convient que toutes les roues du véhicule soient directrices, afin de pouvoir les braquer toutes du même angle, aux dérives des pneus près. A titre purement illustratif, soulignons que la technologie décrite dans la demande de brevet EP 0 878 332 et la demande de brevet EP 0 878 378 se prête aisément à construire un véhicule dont toutes les roues sont directrices. Plus généralement, afin de pouvoir mettre en _uvre l' invention, le pré- requis est d'installer au moins un actionneur pour braquer les roues sur chaque essieu. Chaque essieu peut comporter une liaison mécanique entre roues directrices, du genre crémaillère de direction, et le coulissement de celle-ci est contrôlé par un seul actionneur électrique. On peut aussi installer un actionneur électrique sur chaque roue pour commander l'angle de braquage individuellement sur chaque roue, la cohérence des braquages individuels en fonction de la trajectoire souhaitée pour le véhicule étant alors assurée par ledit calculateur. Bien entendu, aux ordres imprimés par le conducteur du véhicule sur son moyen de commande, le calculateur peut superposer des éventuels correctifs déterminés par une fonction de contrôle de la traj ectoire comme celle procurée par un système ESP, et déterminer détermine l' angle de braquage aux roues en conséquence. Dans ce cas, I'angle de braquage comporte une composante résultant des ordres imprimés par le conducteur du véhicule sur son moyen de commande et une composante de correction. En déplacement à vitesse soutenue, le pilote exprime des demandes de changement de trajectoire avec ou sans variation de la vitesse de lacet, les deux pouvant bien entendu étre combinés par exemple pour un dépassement dans un virage. En variante du capteur d'effort, le second organe pourrait comporter une gâchette sensitive sur chaque poignée, par exemple actionnable par les pouces, actionnant l'une le déplacement transversal à cap constant dans un sens et l'autre le déplacement transversal à cap constant dans l' autre sens, en fonction de l ' amplitude de la pression exercée sur la gâchette. Dans cette variante, I'orientation de l'arbre 33 n'a pas nécessairement les limites indiquées ci-dessus. Il est important de pouvoir tenir compte de l'éducation des conducteurs de véhicules automobiles. La présente invention permet d'offrir une latitude de commande des trajectoires P 0-1 400-FR - 6 supplémentaire tout en maintenant le moyen usuel de commander le changement de direction du véhicule. Ainsi, le conducteur non habitué à cette commande supplémentaire pourra très bien ne pas s'en servir et agir seulement en imprimant des rotations au volant. De plus, on peut s'habituer progressivement à cette commande supplémentaire. Dans un système de direction électrique pour un véhicule à roues directrices multiples, de préférence, il y a un actionneur pour chaque roue directrice. Un contrôleur permet d'imposer sélectivement un angle de braquage approprié à chacune des roues directrices en fonction au moins de la position de ladite roue directrice sur le véhicule, de la vitesse du véhicule et du changement de trajectoire demandé. La fgure 3 illustre le cas d'un mouvement de lacet à une vitesse soutenue. On repère sur le véhicule la roue directrice avant gauche lAvG, la roue directrice avant droite lAvD, la roue directrice arrière gauche lArG et la roue directrice arrière droite lArD. On sait que pour maintenir une bonne stabilité du véhicule, il est utile de faire braquer les roues arrière dans le même sens que les roues avant, mais d'un angle CtArG(L) plus faible que l'angle AvG(L) à l'avant. De façon générale, la commande de l'angle de braquage sélectivement roue par roue peut, à partir de l' angle au volant imposé par le conducteur du véhicule et de la vitesse de déplacement longitudinal du véhicule, déterminer quel est le centre instantané de rotation idéal pour le véhicule. Ce centre instantané de rotation est identifié par le point Q. A partir du moment o ce centre instantané de rotation est choisi, en le reliant au centre de chacune des roues directrices, on peut calculer l'angle de braquage de chacune des roues de façon à ce que le plan de la roue se présente perpendiculairement à la ligne reliant le centre de la roue considérée au centre instantané de rotation du véhicule Q. Le calculateur est chargé des programmes adéquats pour effectuer ce caloul. A la dérive des pneus près, le véhicule tourne autour du centre instantané de rotation du véhicule Q. Le centre instantané de rotation du véhicule Q est en permanence calculée de façon dynamique, en fonction des conditions de conduite (vitesse du véhicule, vitesse de lacet,...). Enfin, la figure 4 illustre le cas d'un changement de trajectoire par déplacement transversal à cap constant. On voit cette fois que toutes les roues braquent du même angle cc(T). P10-1400-FR - 7 REVENDI(::ATIONS 1. Dispositif de commande pour agir sur la trajectoire d'un véhicule dont toutes les roues sont directrices, la transmission des ordres de déplacement se faisant par voie électrique, le dispositif comprenant un premier organe de commande pour imprimer un mouvement de lacet au véhicule, le premier organe comportant essentiellement un arbre rotatif (33) solidaire de deux poignées (32G, 32D) disposées à une certaine distance de l'arbre rotatif et de fa,con sensiblement symétrique par rapport à celui-ci, ledit arbre rotatif étant pourvu d' au moins un capteur d'angle de rotation (34) et d'un moyen de rappel en position ligne droite (35), et comportant un second organe pour imprimer au véhicule un déplacement transversal sans lacet. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le second organe comporte au moins un capteur d'effort (40) agencé pour détecter une sollicitation tendant à basculer lesdites poignées autour d'un axe de basculement perpendiculaire à l'arbre rotatif, ledit axe de basculement étant sensiblement compris dans le plan de symétrie du premier organe. 3. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le second organe comporte essentiellement une gâchette sensitive sur chaque poignée, actionnant 1'une le déplacement transversal dans un sens et l'autre le déplacement transversal dans l'autre sens. 4. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le premier organe a la forme d'un volant au moins partiellement.