Brevet FR2838702A1 — publié le 20031024

DISPOSITIF DE COMMANDE DE L'ANGLE DE BRAQUAGE DES ROUES DIRECT1tICES D'UN VEHICVLE. Domaine technique: L' invention se rattache au domaine des systemes de commande de direction equipant les vehicules automobiles, et notamment les vehicules industrials, tels que les camions. Wile concerne plus specifiquement les systemes de direction dans lesquels le braquage des roues n'est pas obtenu par une transmission mecanique, mais par le biais d'un dispositif mettant en ceuvre un calculateur electronique. Ce type de direction est connu sous ['appellation "Steer by Wire". L' invention concerne plus specifiquement un mode de fonctionnement de ce type de dispositif permettant entre autres d'assurer une securite optimisee de la conduite. Techniclues anterieures: De facon generale, les systemes de direction "Steer by Wire" comprennent un capteur associe au volant qui peut informer un systeme calculateur de la position angulaire mecanique du volant. Le calculateur compare cette valeur de position du volant avec une valeur de reference, representative de la position neutre du volant, de maniere a determiner ['angle de rotation qu'a imprime le conducteur au volant. Cet angle de rotation du volant est ensuite traite par un calculateur pour commander un actionneur agissant sur le systeme de braquage des roues selon une loi de calcul en fonction de ['angle de rotation du volant. De facon generale, ['angle de braquage des roues est proportionnel a ['angle de rotation du volant selon un coefficient de demultiplication. On a deja propose de corriger la loi de calcul de ['angle de braquage en fonction de differents parametres de conduite pour tenir compte de certains phenomenes. Ainsi, on a deja propose d' augmenter le facteur de demultiplication pour les forts angles de braquage, pour eviter au conducteur d'avoir a imprimer un angle trop important lorsqu'il sonhaite effectuer des manceuvres, dans lesquelles ['angle de braquage de roues est particulierement important. On a egalement propose de modifier le facteur de demultiplication en fonction de la vitesse du vehicule. Plus precisement, on ajuste ce facteur de demultiplication pour qutil soit plus eleve a haute vitesse afin d'eviter qutune faible rotation du volant ne provoque des ecarts de trajectoire involontaires. A ['inverse, lorsque le vehicule est a faible vitesse et qu ' il est done possible d' effectuer des manceuvres ou des changements de direction tres marques, ce coefficient est reduit, pour qu'il ne soit pas necessaire au conducteur d'avoir a imprimer des angles trop importants au volant. En pratique, les facteurs de demultiplication vent fonctions de la taille du vehicule. Plus celui ci est lourd, plus la demultiplication est importante. La valeur est de l'ordre de 20 a 23 sur un camion, et il faudra 2.5 tours de volant pour braquer les roues a fond (par rapport a la ligne droite). Pour une voiture, cette valeur est plus faible. La correction du coeffcient de demultiplication en fonction de la vitesse presente certains avantages, mais peut dans certaines conditions provoquer certains desagrements au conducteur. En effet, lorsque le vehicule penetre dans une courbe avec un angle de braquage des roues determine, si il y a une reduction de sa vitesse, celle-ci se traduit done par une diminution du facteur de demultiplication et ce, sans que le conducteur n'agisse sur son volant. Ainsi, ['angle du volant restart constant, la vitesse diminuant, ['angle de braquage des roues se trouve modife par un braquage parasite. Ce braquage parasite peut entraner soit un deport de la trajectoire du vehicule, soit contraindre le conducteur a corriger la kajectoire en agissant sur le volant. Le probleme que se propose de resoudre ['invention est celui de ['existence de ce braquage parasite consecutive a une modification du rapport de demultiplication independent de la volonte du conducteur. Expose de ['invention: L'invention concerne done un dispositif de commande de ['angle de braquage des roues directrices d'un vehicule. Un tel dispositif comporte de maniere connue: À des moyens de determination de la position angulaire mecanique du volant () du vehicule, À des moyens de determination de ['angle de rotation (oc) du volant par comparaison de la position angulaire du volant (p) avec une valeur de reference () representative de la position neutre du volant; À des moyens de commande d'un actionneur agissant sur ['angle de braquage () des roues directrices selon une loi de calcul fonction de ['angle de rotation du volant (a); À des moyens de correction apses a modifer ladite loi de calcul en fonction de la vitesse du vehicule; Conformement a ['invention, le dispositif de commande comporte egalement des moyens apses a modifer en fonction du temps la valeur de reference representative de la position neutre du volant. Autrement dit, le principe de l' invention consiste a decaler la position du point neutre du dispositif de direction, qu; est alors decouplee de la position angulaire d'un point fixe du volant. La position neutre du volant est done decalee angulairement pour faire en sorte que l' angle de braquage des roues ne soit pas perturbe par des braquages parasites malgre les variations de demultiplication. En consequence, le point de reference par rapport anquel est mesuree la rotation du volant se decale, de telle sorte qu'apres la modification de ce point de reference, on peut obtenir un angle de braquage nul, bien que le volant ne revienne pas dans la position neutre initiale. En pratique, l' angle de braquage des roues est calcule comme le quotient de ['angle de rotation du volant par un coeffcient de demultiplication, qui peut etre lui-meme assujetti a differentes variations en fonction de la vitesse, ou bien encore en fonction d'autres parametres relatifs au fonctionnement du vehicule. Dans une forme particuliere d'execution, la valeur de reference representative de la position neutre du volant peut evoluer de telle sorte que sa derivee par rapport au temps est proportionnelle au produit de la derivee par rapport au temps du coefficient de demultiplication multipliee par la valeur de ['angle de braquage. Cette loi de correction permet de conserver un angle de braquage des roues constant malgre une diminution de vitesse en courbe. Description sommaire des ffures La maniere de realiser ['invention, ainsi que les avantages qui en decoulent ressortiront bien de la description du mode de realisation qui suit, donne a titre d'exemple non limitatif, et a l'appui des figures annexees dans lesquelles: La figure 1 est une representation schematique du volant d'un vehicule sur lequel vent representes les differents angles d'un dispositif de commande selon ['invention La figure 2 est une representation schematique du dispositif de commande conformement a ['invention. Les figures 3a, 3b, 3c et 3d vent des representations schematiques illustrant la modification de la position angulaire du volant et de ['angle de braquage des roues consecutifs, pour 4 phases successives. Maniere de realiser ['invention L' invention concerne un dispositif de commande de [ ' angle de braquage des roues directrices d'un vehicule. Cet angle de braquage est detemine en fonction de la position du volant du vehicule, dont un exemple est donne a la fgure 1. Le volant (1) comprend une circonference (2) reliee a l' axe de rotation (4) par differents rayons (3). Ces rayons vent illustres pour materialiser les differents angles intervenant dans le principe de ['invention, mais ils ne vent en aucun cas necessaires au fonctionnement du dispositif de commande conforme a ['invention. La position angulaire du volant (lj peut etre determinee en mesurant ['angle ( separant un point fxe (5) du volant (1) par rapport a une direction fxe du vehicule. Dans la forme illustree, le point fixe (5) a ete situe entre les rayons (7,8) du volant. Conformement a ['invention, ['angle de braquage des roues est determine en fonction de la position du volant, plus precisement par rapport a ['angle de rotation (a) du volant (1) mesure par rapport a un point neutre (10) qui pour des raisons de comprehension est materialise par un carre sur le volant. Conformement a ['invention, la position neutre (10) du volant est variable selon ['evolution de la vitesse de ['angle de braquage du vehicule. L'evolution de la position du point neutre peut s'evaluer egalement par rapport a la direction fixe (6) et 8tre caracterisee par la valeur de ['angle (). Le fonctionnement de ['invention peut 8tre illustre a la fgure 2, dans laquelle on observe le volant (1) qui est relic a un dispositif de mesure (12) integrant par exemple un capteur de rotation, associe a l'axe (11) du volant. La position du point fixe (5) du volant, representee par ['angle (q>) est envoyee a destination d'un calculateur (15) represente en traits pointilles a la fgure 2. Ce calculateur (15) comprend un certain nombre de moyens de calcul qui peuvent etre materiels et/ou logiciels. Ce calculateur (15) elabore ['angle de rotation du volant (1) par rapport a la position neutre (10) du volant, en effectuant, dans le bloc (16) la determination de ['angle (a), comme la difference de ['angle (p) du point fxe (5) par rapport a ['angle (,B) du point neutre (10) du volant. Parallelement, un calculateur elabore au niveau du bloc (17) la valeur du coeffcient de demultiplication (D) qui dans la forme illustree depend de la valeur de la vitesse (v) du vehicule elle-meme mesuree par un tachymetre (18). D'autres grandeurs physiques mesurees par les capteurs (19) peuvent etre utilisees par un calculateur (15) pour determiner le coefficient de demultiplication (D). Au niveau du bloc reference (20), le calculateur (15j determine ['angle de braquage () que peut prendre les roues (25) en fonction de l' angle de rotation (a) du volant. Cet angle () est envoye sous forme diune consigne a un dispositif de braquage des roues (26) qui agit sur les differents organes mecaniques de liaison aux roues (25) pour obtenir ['angle de braquage () voulu. Conformement a ['invention, le calculateur effectue comme illustre au bloc (20) la determination d'une action correctrice sur la valeur de ['angle 6.representant la position du point neutre du volant. Dans la forme illustree, la correction est telle que: d =k. d B(t), ou k est un coefficient deterne en fonction de parametres propres au vehicule. La valeur de ['angle,B est alors determinee pour pouvoir servir ensuite de mesure de reference a la determination d'un nouvel angle de rotation du volant tel qu'illustre au bloc (16). Bien entendu, la representation des differentes operations sous forme de blocs est donnee dans un but d' illustration et les differentes operations peuvent etre executees au sein d'un meme logiciel, ou bien encore en combinant des aspects logiciels et materiels. Les figures 3a a 3d illustrent le fonctionnement de ['invention. Ainsi, a la figure 3a, le volant est dans une position neutre, de sorte que le point fixe (5) se trouve confondu avec la position neutre (10) illustree par un carre. Le point fixe (5) et la position neutre (10) vent alignees sur la direction fxe (6); ['angle de braquage est alors nul, comme illustre a la figure 3a. Par la suite, un virage engage a une premiere vitesse, par exemple 100 km/in, avec un rapport de demultiplication egal a 4. Le volant est alors pivote d'un angle p de 20 degree, induisant un braquage des roues de 5 degree, correspondent a la configuration illustree en figure 3b. Aucune correction du rapport de demultiplication n'etant encore intervenue, la position du point neutre (10) reste la meme et,B vaut zero. Dans la courbe, la vitesse du vehicule est reduite par exemple a une vitesse de km/in, pour lequel le rapport de demultiplication ne vaut plus que trots. Dans ce cas, comme le conducteur a tendance a conserver le volant dans la meme position, puisque la courbure du virage reste la meme, ['angle de braquage () aurait tendance a augmenter de 5 a 6.66 , si le dispositif, conformement a ['invention, n'effectuait pas ['action correctrice caracteristique. Cette action caracteristique permet de modifier la position du point neutre (10) en la decalant en direction du point fixe (5) du volant. Cette correction genere comme nouvelle valeur de la position neutre la valeur de 5 degree. La valeur de ['angle de rotation oc du volant (soit cp - p) vaut alors de 15 degree. Cela correspond avec le nouveau rapport de demultiplication D = 3 a un angle de braquage conserve a 5 degree, comme illustre a la figure 3c. Autrement dit, la variation du rapport de demultiplication n'entraine pas la modification de ['angle de braquage, ni la necessite pour le chauffeur de modifier la position du volant. Lorsque le vehicule quitte la courbe, le chauffeur ramene le volant dans Ia position neutre en realignant le point fixe (5) sur la position neutre (10) telle qu'illustree a la figure 3d. Globalement, entre les deux positions de lignes droites illustrees figures 3a et 3d, le point fixe du voIant et la position correspondent se trouve decalee de 5 degree. I1 ressort de ce qui precede que le dispositif de commande de braquage, conformement a ['invention, presente l'avantage essentiel de supprimer les desagrements dus a des braquages parasites que l'on observe lors des phases transitoires pendant lesquelles le rapport de demultiplication evolue, par exemple, pour tenir compte des variations de vitesse. Bien entendu, le principe de ['invention peut 8tre applique a differents vehicules, soit des vehicules legers ou des vehicules lourds. I1 peut egalement s'appliquer a des lois de calculs plus complexes que celles mettant en ccuvre un rapport de demultiplication, des lors que la position neutre du volant est corrigee en consequence. REVENDICATIONS -1- Dispositif de commande de ['angle de braquage des roues directrices (25) d'un vehicuIe, comportant: À des moyens de determination de la position angulaire mecanique (p) du volant (1) du vehicule, À des moyens de determination de ['angle de rotation (oc) du volant (1) par comparaison de la position angulaire du volant (p) avec une valeur de reference () representative de la position neutre (10) du volant, À des moyens de commande d'un actionneur (26) agissant sur ['angle de braquage () des roues directrices (25) selon une loi de calcul fonction de ['angle de rotation du volant (a) À des moyens de correction apses a modifer ladite loi de calcul en fonction de la vitesse du vehicule caracterise en ce qutil comporte egalement des moyens apses a modifier en fonction du temps la valeur de reference (,8) representative de la position neutre (10) du volant. -2- Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce que ['angle de () est calcule comme le quotient de ['angle de rotation du volant (a) par un coeffcient de demultiplication (D) -3- Dispositif selon la revendication 1 caracterise en ce que la valeur de reference (,B) representative de la position neutre du volant evolue de telle sorte que sa derivee par rapport au temps ( dd) est proportionnelle au produit de la derivee par rapport au temps ( dd) du coefficient de demultiplication multiplie par la valeur de ['angle de braquage () Deposant: RENAULT V.I. Mandataire: Cabinet LAURENT ET CHARRAS