Brevet FR2850937A1 — publié le 20040813

I PROCEDE DE COMMANDE DE LA DIRECTION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE Domaine technique L'invention se rattache au domaine des systèmes de commande de direction équipant les véhicules automobiles, et notamment, mais non exclusivement, les véhicules industriels tels que les camions. Elle concerne plus spécifiquement les systèmes de direction dans lesquels le 10 braquage des roues n'est pas obtenu par une transmission mécanique mais par le biais d'un ou plusieurs dispositifs mettant en oeuvre des circuits hydrauliques, électro-hydrauliques ou électriques. Ce type de direction est connu sous l'appellation "steer by wire". L'invention vise plus spécifiquement un procédé de commande de direction au moyen de ce type de système, visant à conserver un 15 certain contrôle de la direction, au moment o les dispositifs de commande présentent une défaillance. Techniques antérieures De façon générale, les systèmes de direction "steer by wire" agissent sur 20 l'angle de braquage des roues au moyen d'un ou plusieurs actionneurs commandés en fonction de la position angulaire du volant, voire d'un manipulateur se présentant sous la forme d'un manche ou d'un levier, ou de façon plus générale de tout organe de commande de la direction. Ces signaux sont généralement traités par une unité de contrôle commande électronique. Cette unité de commande électronique pilote différents composants électriques ou électro-hydrauliques associés à un actionneur qui permet de faire varier l'angle de braquage de la roue. Il existe également des systèmes purement hydrauliques qui permettent également à partir de la rotation du volant de 30 commander une modification de l'angle de braquage des roues. Certains de ces systèmes, notamment ceux décrits par le Demandeur dans le document FR 2 810 615 comportent deux dispositifs distincts, chacun dédié à la commande de l'angle de braquage d'une roue. En pratique, ces véhicules comportent deux circuits hydrauliques associés chacun à un actionneur responsable 5 du braquage d'une des roues. Chacun de ces circuits hydrauliques est commandé par une unité de contrôle commande spécifique. Ce type de direction présente un inconvénient majeur lorsqu'un des dispositifs indépendants présente une défaillance. En effet, il est alors nécessaire d'établir une liaison mécanique entre les deux roues pour que leurs angles de braquage soient insensiblement égaux, aux 10 corrections de parallélisme près. Cette liaison mécanique fonctionnant en mode dégradé est particulièrement difficile à mettre en oeuvre. Le problème que se propose de résoudre l'invention est celui de gérer la défaillance d'un des systèmes assurant la commande de braquage d'une des roues, 15 et ce au moins pour permettre au conducteur de pouvoir contrôler la direction jusqu'à l'arrêt du véhicule. Or, les sources de défaillance de ces circuits de commande sont multiples, du fait du nombre important d'éléments mis en oeuvre. Outre les éventuelles pannes résultant d'une rupture mécanique, on peut principalement citer les défaillances dues à des problèmes survenant dans les 20 composants hydrauliques ou électro-hydrauliques, mais surtout dans les unités de contrôle commande électronique. D'un point de vue mécanique, les systèmes de direction comportent une articulation de la roue par rapport au châssis du véhicule se présentant sous la 25 forme d'un pivot. Ce pivot n'est pas exactement vertical, mais très légèrement orienté vers l'avant et vers l'extérieur, respectivement selon un angle de chasse et un angle de pivot. De ce fait, lorsque le dispositif qui assure la variation de l'angle de braquage devient inactif, et laisse donc la roue s'orienter naturellement, celle-ci a tendance à s'orienter en se braquant vers l'intérieur. Ce braquage inopiné de la 30 roue peut donc modifier la trajectoire et conduire à une perte de contrôle du véhicule. Un autre problème que cherche à résoudre l'invention est celui d'éviter le braquage intempestif et incontrôlé de la roue en cas de défaillance du système de commande du braquage de cette roue. Exposé de l'invention L'invention concerne donc un procédé de commande de direction d'un véhicule automobile, dans lequel l'angle de braquage de chaque roue est commandé indépendamment par un dispositif dédié à une roue. Chaque dispositif de commande du braquage d'une roue comporte un actionneur, une vanne by-pass, 10 un distributeur, une unité de commande. Conformément à l'invention, le procédé de commande de direction se caractérise en ce qu'en cas de défaillance d'un des dispositifs de commande du braquage d'une des roues, on limite fortement, et de façon automatique la capacité de variation de l'angle de braquage de la roue considérée. Autrement dit, lorsque l'on détecte que le dispositif de commande de braquage d'une roue n'est plus opérationnel, en ce sens qu'il n'est plus apte à imposer l'angle demandé par le conducteur, on empêche alors tout mouvement désordonné de la roue dont la commande n'est plus assurée. 20 Cette limitation de la capacité de variation d'angle de braquage peut s'obtenir par un blocage complet mais aussi quasi complet de l'angle de direction, c'est-àdire la mise, des différents actionneurs intervenants, dans une configuration telle, qu'ils amortissent très fortement les mouvements de braquage de la roue. 25 En pratique, le blocage de l'angle de la roue considérée peut intervenir soit immédiatement après l'apparition de la défaillance, ou bien encore lorsque l'angle de braquage entre dans une plage prédéterminée dans laquelle on considère que les conditions de sécurité sont remplies pour que la trajectoire soit conservée jusqu'à 30 l'arrêt du véhicule. En pratique, on pourra préférer que le blocage de l'angle de braquage se fasse pour une valeur d'angle de braquage nulle, correspondant à une trajectoire rectiligne, en ligne droite. A titre d'exemple, le dispositif de commande peut comporter un actionneur hydraulique tel qu'un vérin. Dans ce cas, en cas de défaillance du dispositif de commande de braquage, on peut bloquer le piston du vérin en position fixe, en 5 fermant les circuits d'alimentation du vérin. Dans ce cas, le blocage peut ne pas être total, mais on peut observer une légère fluctuation de cet angle de braquage, due aux fuites au sein du vérin, consécutives aux efforts importants engendrés par le positionnement de la roue dans une direction s'écartant légèrement de la trajectoire. Dans une forme particulière de l'invention, on peut également assurer le maintien de la roue dans la direction de braquage souhaitée en appliquant un effort de freinage sur la roue défaillante. Cet effort de freinage compense la tendance naturelle de la roue, qui n'est plus guidée en direction, à braquer vers l'intérieur. On 15 exerce donc un effort de freinage sur cette roue, de sorte que la réaction s'opposant à cet effort de freinage provoque un braquage de la roue libre vers l'extérieur. En d'autres termes, on exerce cet effort de freinage pour compenser le braquage naturel vers l'intérieur, ce qui permet de conserver une certaine maîtrise sur la direction de la roue associée au système défaillant, lorsque l'amortissement généré 20 sur l'actionneur autorise un certain mouvement de la roue. Cet effet consécutif à un freinage peut être employé de plusieurs façons. Ainsi, avant même de bloquer l'angle de braquage, il peut être utilisé pour ajuster le braquage à une valeur souhaitée. Ce freinage est ensuite interrompu, pour initier 25 une phase de blocage (ou de fort amortissement) du braquage. Ce freinage spécifique peut également intervenir après une première phase de blocage, pour optimiser l'angle de braquage à une valeur qui a évolué. Dans ce cas, le blocage est interrompu quelques instants pour permettre à cet effort de freinage spécifique d'amener la roue dans une position de braquage correspondant à l'évolution de la 30 trajectoire. Le blocage (ou le fort amortissement) est ensuite appliqué à nouveau. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles: La figure 1 est un schéma général synoptique montrant un exemple de réalisation d'un système de direction conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de côté de la roue droite directrice montrant l'inclinaison de l'avant du pivot de direction. La figure 3 est une vue de dessus de la roue de la figure 2. La figure 4 est une vue de face de la roue de la figure 2, montrant l'inclinaison vers l'extérieur du pivot de direction. Manière de réaliser l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un procédé de commande de 15 direction d'un véhicule automobile qui peut être réalisé de différentes manières, notamment selon le mode de réalisation exposé à la figure 1. Ainsi, on observe à la figure 1 l'essieu (1) sur lequel sont montées les deux roues directrices (2, 3). Ces deux roues directrices (2, 3) sont articulées par rapport 20 à l'essieu (1) au niveau des pivots de direction (4, 5). Les bielles de direction (6, 7) sont reliées à deux actionneurs (8, 9), qui dans la forme illustrée, peuvent être des distributeurs hydrauliques mais qui pourraient être réalisés selon d'autres technologies, notamment électrique, sans sortir du cadre 25 de l'invention. La commande de chaque actionneur (8, 9) se fait de manière indépendante, à partir d'une information issue d'un capteur (10), et représentative de l'angle de rotation de l'organe de direction (11), qui dans la forme illustrée, est un volant. 30 Cette information angulaire est traitée par les unités de commande électronique (12, 13) qui est propre au dispositif de commande (21, 22) de braquage d'une des roues (2, 3). Ces unités de commande électroniques (12, 13) peuvent dialoguer et échanger un certain nombre d'informations, notamment pour le fonctionnement en mode dégradé. Un véhicule comporte en général deux dispositifs (21, 22) de commande du braquage, comportant chacun une unité de commande électronique (12, 13) qui génère un signal électrique permettant de commander un distributeur hydraulique (14, 15), lui-même alimentant le vérin (8, 9) à travers une vanne de by-pass (16, 17). Le fonctionnement de l'invention dépend notamment de la géométrie de l'articulation de la roue (2, 3) par rapport à l'essieu directeur (1), et notamment de l'inclinaison de l'axe du pivot d'articulation (4, 5). Plus précisément, et comme illustré à la figure 2, l'axe du pivot d'articulation (4) est incliné vers l'avant, selon un angle de chasse P mesuré par rapport à la verticale. Comme illustré à la figure 4, l'axe du pivot d'articulation (4) est également 20 incliné latéralement, selon un angle de pivot de roue. Il s'ensuit, comme illustré à la figure 3, que dans le cas o la roue (2) est libre, et ne suit donc plus les effets de la bielle de direction (6), elle a tendance naturellement à s'orienter vers l'intérieur, selon la flèche Fl. Conformément à l'invention, en cas de défaillance du dispositif (21) de commande du braquage de la roue (2), on limite fortement, et de façon automatique la capacité de variation de l'angle de braquage de la roue (2) considérée. En pratique, on préfère bloquer l'actionneur (8) qui est responsable du braquage d'une roue (2), afin d'éviter cette tendance naturelle au braquage vers l'intérieur. Ainsi, et comme illustré à la figure 1, ce blocage peut par exemple intervenir en commandant la vanne by-pass (16) de telle manière que les deux chambres du vérin (8) se trouvent bouchées. Dans ce cas, le vérin (8) n'a plus la possibilité de se 5 déplacer librement. Cependant, le blocage ne peut pas être total, on observe une légère fluctuation de cet angle de braquage, due aux fuites au sein du vérin (8). Ces fuites proviennent des efforts importants engendrés par le positionnement de la roue (2) dans une direction qui s'écarte légèrement de la trajectoire. En pratique, la commande du blocage peut se faire de différentes manières, soit immédiatement après l'apparition de la défaillance, soit lorsque l'angle de braquage entre dans une plage prédéterminée dans laquelle on considère que les conditions de sécurité sont remplies pour que la trajectoire soit conservée jusqu'à l'arrêt du véhicule. En pratique, on pourra préférer que le blocage de l'angle de 15 braquage se fasse pour une valeur d'angle de braquage nulle, correspondant à une trajectoire rectiligne, en ligne droite. Ainsi, une unité de commande électronique (20) dédiée à la fonction de blocage peut recevoir des informations sur le bon fonctionnement des différents 20 dispositifs (21, 22) de commande de braquage dédiée à chaque roue (2, 3). Lorsque l'un de ces dispositifs (21, 22) est défaillant, l'unité (20) peut déterminer le blocage qu'il convient d'appliquer à la roue (2, 3) en question à partir d'une information représentative de l'angle de braquage de cette dernière. Cette 25 information peut émaner d'un capteur associé au dispositif (21) de la commande de braquage de la roue (2) en question, soit émaner d'un capteur associé au dispositif (22) de la commande de braquage de l'autre roue (3). Il peut s'agir d'un capteur de position associé au vérin (8) du dispositif (21) de braquage défaillant. Il peut également s'agir d'une information relative au braquage de l'autre roue (3), à partir 30 de laquelle il est possible d'utiliser l'angle de braquage de la roue défaillante (2), en tenant compte de la géométrie du parallélisme, et par exemple par l'intermédiaire des épures de Jeantaud. Il ressort de ce qui précède que le procédé de commande de direction conforme à l'invention permet de limiter fortement, et de façon automatique la capacité de variation de l'angle de braquage d'une roue, lorsque son dispositif de commande devient défaillant, et est donc inactivé. REVENDICATIONS 1/ Procédé de commande de la direction d'un véhicule automobile, dans lequel l'angle de braquage de chaque roue (2, 3) est commandé indépendamment par un 5 dispositif (21, 22) dédié à une roue (2, 3), caractérisé en ce qu'en cas de défaillance d'un des dispositifs (21, 22) de commande du braquage d'une des roues (2, 3), on limite fortement et de façon automatique la capacité de variation de l'angle de braquage de la roue (2, 3) considérée. 2/ Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on bloque l'angle de braquage de la roue (2, 3) considérée. 3/ Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on bloque l'angle de braquage de la roue (2, 3) considérée dès l'apparition de la défaillance. 15 4/ Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on bloque l'angle de braquage de la roue (2, 3) considérée lorsque l'angle de braquage entre dans une plage prédéterminée. 5/ Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on bloque l'angle de braquage lorsque l'angle de braquage est voisin de 00. 6/ Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel chaque dispositif (21, 22) de commande de braquage comporte un actionneur hydraulique (8, 9) tel 25 qu'un vérin, caractérisé en ce qu'en cas de défaillance du dispositif (21, 22) de commande du braquage, on bloque le piston du vérin en position fixe en fermant les circuits d'alimentation du vérin. 7/ Procédé de commande selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on agit sur 30 l'angle de braquage de la roue défaillante en appliquant un effort de freinage sur ladite roue.