Brevet FR2850346A1 — publié le 20040730

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de direction assistée de véhicules et une direction assistée fonctionnant selon un tel procédé. Etat de la technique De tels procédés d'assistance de direction et les dispositifs de direction assistée sont connus en principe selon l'état de la technique. On connaît en particulier des directions assistées dans lesquelles l'amorce d'une circulation en courbe lancée par le conducteur d'un vél0 hicule est enregistrée pour assister le conducteur dans la courbe en générant un couple appliqué à la colonne de direction ou au volant du véhicule qui correspond à la direction souhaitée pour le déplacement en courbe. On connaît également les principes suivants de la dyna15 mique de roulement explicités ensuite à l'aide de la figure 3. La figure 3 et la description qui s'y rapporte font l'objet d'une publication en page 57 de l'ouvrage " Simulation von Kraftfahrzeugen " G. Rill Vieweg-Verlag ISBN/ISBN-3-528-08931-8. Les trois figures 3a, 3b, 3c montrent les forces latérales et les traînées de pneus qui se traduisent par un couple 20 de rappel effectif des pneumatiques en cas de mouvement transversal de pneumatiques de véhicules en rotation, en fonction de différentes situations de conduite. Aux trois figures 3a, 3b, 3c, la répartition de la force latérale est présentée sur des ordonnées négatives indiquées par des lignes horizontales interrompues. Ces lignes horizontales représen25 tent le point de contact " fictif " entre les pneumatiques et le sol. En abscisses, dans les trois figures, on a représenté, symétriquement par rapport au point de contact, la longueur de la surface d'appui de roue ( L = verrouillage) et le milieu de ce verrouillage est également représenté par la ligne horizontale en trait interrompu. La figure 3a montre la distribution de la force latérale en fonction de la longueur de la surface d'appui de roue pour un faible patinage, c'està-dire lorsque le conducteur circule normalement dans une courbe. On voit que le point d'attaque de la force latérale qui correspond au centre de gravité de la distribution présentée de la force latérale ne 35 se situe pas au niveau de la ligne en trait interrompu et ainsi le point de contact " fictif " se situe entre le pneumatique et le sol. Ce point de contact ou d'attaque de la force latérale à la figure 3a se situe bien plus en dessous du trait interrompu. Cette situation est la cause du couple de rappel effectif Mrapp, qui se calcule comme suit: Mrapp = Fy;n dans 5 cette relation, Fy est l'amplitude de la force latérale et n est la traînée dynamique du pneumatique. La grandeur n est représentée à la figure 3a par la distance entre le point de contact et le point d'attaque de la force latérale. La grandeur n permet d'influencer par construction la grandeur du couple de rappel effectif Mrapp. A la figure 3a, le couple de 10 rappel effectif produit de facto un rappel du volant lorsqu'il y a une liaison mécanique entre le volant et les pneumatiques. Le couple de rappel effectif s'oppose ainsi le cas échéant à la demande du conducteur qui souhaite passer dans une courbe. La figure 3b montre que pour des valeurs de glissement 15 (patinage) moyennes, la situation est totalement différente. Le centre de gravité de la distribution de la force latérale se situe au-dessus de la ligne en trait interrompu et c'est pourquoi le point d'attaque de la force latérale résultant du mouvement transversal d'un pneumatique en rotation se situe au-dessus de cette ligne. Ainsi, le signe algébrique de la 20 distance entre le point d'attaque, la force latérale et la ligne horizontale s'inverse. Il en résulte une modification du signe algébrique du couple de rappel qui ne se répercute pas sensiblement dans cette situation par le rappel du volant mais par un entraînement du volant dans la courbe que l'on amorce. Ainsi, ce couple de rappel devient un couple qui conti25 nue d'augmenter l'angle de braquage. La figure 3c montre la distribution de la force latérale pour un patinage important, c'est-à-dire lorsque le pneumatique ne fait que glisser sur la chaussée sans s'y accrocher. Le comportement du véhicule correspond alors à un sous-virage. La traînée (n) du pneumati30 que est nulle et le point d'attaque de la force latérale se trouve exactement au point de contact. Le couple de rappel, et ainsi sa réaction sur le volant, est égal à zéro. En résumé, ce n'est que dans le cas de la figure 3a que le conducteur est assisté automatiquement par le couple de rappel effectif 35 Mrapp, créé par construction lorsqu'il entre dans une courbe. Dans les deux autres conditions de circulation représentées aux figures 3b et 3e, le conducteur n'a pas d'assistance pour braquer dans une courbe; au contraire, dans le cas représenté à la figure 3b il lui est même difficile de prendre la courbe. But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer le procédé connu pour faciliter l'opération de braquage d'un véhicule à l'aide d'un dispositif de direction assistée, ainsi qu'un programme d'ordinateur et un dispositif de direction assistée, 10 pour la mise en oeuvre du procédé et de la commande du véhicule de façon à faciliter le rappel du volant du véhicule à la sortie d'une courbe. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu' - on détermine que le conducteur à la fin d'un trajet en courbe veut de nouveau sortir de la courbe (étape Si), - on calcule un couple de rappel de volant adapté à cette situation de conduite actuelle (étapes S2 et S3) et - on introduit le couple de rappel de volant ainsi calculé dans le dispo20 sitif. Pour la compréhension de l'invention il est important de distinguer entre le couple de rappel Mrapp connu selon l'état de la technique décrit cidessus et qui est conditionné par la construction du châssis et le couple de rappel du volant calculé selon l'invention. Ce 25 dernier couple de rappel est calculé en particulier en utilisant le couple de rappel effectif et de son effet sur la direction, en particulier le volant. Alors que le couple de rappel effectif agit à l'origine au point de contact entre le pneumatique et le sol et ne produit une réaction que dans le cas d'une liaison mécanique entre le pneumatique et le volant, vers le 30 volant, le couple de rappel du volant n'agit que directement pour la direction. De façon avantageuse, le conducteur d'un véhicule est assisté par le couple de rappel du volant lorsqu'on tourne en arrière le volant à la sortie de la courbe. Cela améliore ainsi globalement la ma35 noeuvre du véhicule. Selon un premier exemple de réalisation, pour calculer le couple de rappel approprié du volant, on tient compte du couple actuel appliqué au volant, de l'angle de braquage actuel du volant et de la situation de conduite sous la forme de la commande en survirage ou en sous-virage actuelle du véhicule. De façon avantageuse, ces quelques paramètres suffisent pour un calcul intéressant du couple de rappel du volant. Selon une seconde variante de réalisation, le calcul du couple de rappel approprié du volant se fait uniquement en tenant 10 compte du couple de rappel effectif Mrapp = Fy n, formule dans laquelle Fy est la force latérale et n la traînée dynamique du pneumatique. Pour améliorer davantage le calcul du couple de rappel du volant il est intéressant d'utiliser également d'autres paramètres comme par exemple la vitesse de lacet, la vitesse angulaire du volant, la 15 vitesse linéaire du véhicule, l'actionnement des freins ou la valeur des pédales dans le calcul. Le problème ci-dessus de l'invention est également résolu par un programme d'ordinateur pour le dispositif de direction assistée d'un véhicule automobile et par le dispositif de direction assistée ou un 20 actionneur actif fournissant le couple appliqué au volant et enfin par un véhicule équipé d'un tel dispositif de direction assistée. Les avantages de ces solutions correspondent aux avantages évoqués ci-dessus. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière 25 plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure l montre le procédé de l'invention, - la figure 2 montre le dispositif de direction assistée selon l'invention, - la figure 3 montre les bases de la physique de roulement connue selon l'état de la technique. Description de modes de réalisation La figure 1 montre que dans le procédé de l'invention on détermine tout d'abord que l'on circule en courbe et en particulier la sortie d'une trajectoire en courbe (étape 1). Puis on analyse la situation de roulement actuelle du vé35 hicule (étape S2). Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, cette analyse peut consister à déterminer le couple actuel du volant, l'angle actuel du volant et la situation de sur ou sous-virage du véhicule. Ces trois données sont en elles-mêmes suffisantes pour calculer dans l'étape S3 suivante un couple de rappel de volant adapté à la situation de conduite actuelle. En variante, dans l'étape S2, on peut analyser la situation de roulement sous la forme du couple de rappel effectif Mrapp comme déjà défini cidessus en référence à l'état de la technique. Le couple de rappel effectif est suffisant pris en lui-même pour calculer le 10 couple de rappel approprié du volant adapté à la situation de conduite actuelle. Indépendamment des requêtes minimales décrites dans les deux paragraphes ci-dessus pour calculer le couple de rappel voulu pour le volant, il est possible de préciser son calcul en tenant compte 15 d'autres paramètres de roulement. Comme tels paramètres on a en particulier la vitesse de lacet, la vitesse angulaire du volant, la vitesse du véhicule (vitesse linéaire), l'actionnement des freins ou différentes valeurs d'actionnement de pédale dans la situation actuelle. La majorité de ces paramètres peut être fournie par le 20 système du programme de stabilisation électronique ESP appliqué par le véhicule. Si l'angle de braquage est utilisé comme paramètre de calcul du couple de rappel du volant, on a une relation de proportionnalité entre les deux grandeurs. Plus on braque et plus grande sera la 25 course vers la position neutre et plus grande sera l'accélération de braquage nécessaire pour revenir rapidement à nouveau dans la position neutre. En tenant compte de la vitesse angulaire du volant on analyse le souhait du conducteur. Si après un trajet en courbe le con30 ducteur veut rapidement de nouveau circuler en ligne droite, c'est-àdire avoir un volant en position neutre, alors dans la phase initiale de son mouvement de retour il tirera plus fortement sur le volant. En outre, en tenant compte du changement de signe algébrique de la vitesse du volant, on peut déceler un changement de direction de braquage uti- lisable comme critère pour calculer et fournir le couple de rappel de direction, supplémentaire, selon l'invention. Il est en outre avantageux de calculer le couple de rappel du volant en fonction de la vitesse actuelle du véhicule car plus ce cou5 ple est important et plus le couple de rappel du volant devra être dimensionné faiblement ou de manière sensible. Il est en outre avantageux que le couple du volant prédéterminé par le conducteur soit intégré dans le calcul pour saisir aussi rapidement que possible le souhait du conducteur après un change10 ment de direction. Indépendamment du calcul final du couple de rappel du volant, selon l'étape S4 du procédé représenté à la figure 1, il faut alimenter le dispositif de direction assistée 100 du véhicule pour développer son effet, à savoir simplifier le rappel du volant par le conducteur à 15 la sortie d'une courbe. La figure 2 explicite la réalisation d'un dispositif de direction assistée 100 selon l'invention. Ce dispositif comprend un capteur 110 pour déterminer si le conducteur du véhicule cherche à la fin d'un trajet en courbe de sortir de la courbe en rappelant le volant 200 et 20 si pour saisir la situation de conduite actuelle sous la forme d'un sous ou survirage du véhicule ou sous la forme du couple de rappel effectif. Les données fournies par l'installation de capteur 110 sont appliquées à une installation de calcul 120 qui exploite ces données et, suivant le résultat de l'exploitation, cette installation calcule un couple de rappel 25 de volant approprié pour la situation de conduite actuelle. Le couple de rappel calculé du volant est alors transmis à un actionneur 130 du dispositif de direction assistée 100 qui fait agir ce couple de rappel du volant directement sur la direction ou le volant 200. L'importance du couple de rappel calculé pour le volant 30 dépend comme indiqué de la situation de conduite. Ainsi, dans le cas de situations avec un faible glissement comme celui de la figure 3a, en général il n'est pas nécessaire d'injecter un couple de rappel de volant calculé selon l'invention dans la direction assistée car on a déjà le couple de rappel effectif résultant de la construction qui assiste le conducteur 35 pour rappeler le volant, dans la mesure o il existe une liaison mécani- que entre les pneumatiques et le volant. La situation est différente pour des patinages moyens et importants lorsque ce couple de rappel n'existe pas comme cela a été décrit ci-dessus en se référant aux figures 3b, 3c. C'est ainsi que dans les situations de conduite avec des valeurs de pati5 nage moyennes, comme celles correspondant à la figure 3b, il est nécessaire de fournir un couple de rappel de volant particulièrement important qui non seulement compense le couple existant dans ce cas mais en outre assiste également effectivement le conducteur dans son rappel du volant. Dans des situations avec des patinages particulière10 ment importants, on se trouve dans un cas analogue à celui des patinages de valeurs moyennes; comme il n'y a pas d'accrochage, le couple de rappel du volant peut toutefois être plus faible car il n'a pas à compenser le couple qui se produit pour des valeurs de patinage moyennes. Par exemple, des situations de conduite pour lesquelles 15 l'invention a un effet intéressant pour un conducteur normal sont celles d'un trajet dans un sens giratoire ou pour des conducteurs sportifs, pour le parcours d'un tracé en slalom. Lorsqu'il parcourt un sens giratoire, le conducteur doit tout d'abord braquer à droite pour pénétrer dans le sens giratoire. Pour parcourir le trajet en cercle il doit braquer 20 vers la gauche fortement suivant la démultiplication de direction et en quittant le sens giratoire il faut de nouveau braquer vers la droite. En parcourant un tracé de slalom il est particulièrement important qu'après le braquage rapide, le volant revienne rapidement de nouveau dans la position neutre. Pour les deux situations de conduite ainsi dé25 crites il est avantageux que par le couple de rappel effectif produit le cas échéant, le couple de rappel de volant calculé selon l'invention agisse sur la colonne de direction ou le volant et assiste le conducteur lors du braquage. Plus précisément, la décharge consiste du fait du couple de rappel supplémentaire appliqué au volant, à pouvoir rappeler celui-ci de 30 nouveau en exerçant une force moindre sur le volant. L'expression mathématique permet de représenter l'action d'assistance du couple de rappel de volant selon l'invention par la formule suivante: 1)d = MF + Mrapp-volant - MB, avec O moment d'inertie de la ligne de transmission entre le volant et la crémaillère, co' accélération angulaire du vilebrequin MF couple de direction fourni par le conducteur Mrapp-volant couple de rappel de volant fourni en plus selon l'invention, MB couple créé par déformation élastique au niveau du verrou. Comme le montre déjà les explications de l'invention données ci-dessus, le couple de rappel du volant Mrapp-voiant est une fonction d'un grand nombre de variables suivant le mode de réalisation 10 de l'invention comme cela a déjà été indiqué ci-dessus. Le procédé décrit ci-dessus en préambule en référence à la figure 1 pour faciliter une opération de braquage pour le conducteur d'un véhicule équipé d'une installation de direction assistée selon l'invention peut se réaliser de différentes manières. C'est ainsi qu'il est 15 possible de réaliser ce procédé sous la forme d'un circuit électronique câblé avec lequel on détecte les grandeurs physiques fournies par les capteurs mais la comparaison des grandeurs saisies et le calcul du couple de rappel du volant selon l'invention est réalisée par des composants câblés. En variante il est possible d'exploiter les grandeurs physiques détectées et de faire le calcul du couple de rappel du volant par un programme. Une réalisation par programme signifie un programme d'ordinateur avec une suppression d'ordre; ces ordres effectuent finalement les fonctions de comparaison et de calcul évoquées ci-dessus. Dans les deux cas on peut prévoir un dispositif de direction assistée ou un actionneur de couple de rotation actif du volant pour assister le conducteur dans un déplacement en courbe. Le dispositif d'asservissement est alors représenté soit par le circuit câblé soit par le programme ou une combinaison des deux pour exécuter le pro30 cédé de l'invention. Dans le cas d'une réalisation sous forme de programme il est possible d'enregistrer le programme d'ordinateur correspondant le cas échéant avec d'autres programmes d'ordinateurs pour réaliser la direction assistée et d'enregistrer l'ensemble sur un support de données que peut lire un ordinateur. Il peut s'agir d'une dis35 quette, d'un disque compact CD, d'une mémoire flash ou de moyens analogues. Les programmes enregistrés sur le support de données peuvent être vendus comme produits aux clients. Dans le cas d'une réalisation par programmes, il est également possible de distribuer le programme d'ordinateur ainsi que d'autres programmes d'ordinateur 5 pour la direction assistée (sans utiliser de support de mémoire électronique) par un réseau de communication électronique comme produits offerts aux clients. Le réseau de communication peut être notamment le système Internet. REVENDICATIONS 10) Procédé pour faciliter une manoeuvre de direction du conducteur d'un véhicule équipé d'un dispositif de direction assistée caractérisé par les étapes suivantes: - on détermine que le conducteur à la fin d'un trajet en courbe veut de nouveau sortir de la courbe (étape SI), - on calcule un couple de rappel de volant adapté à cette situation de conduite actuelle (étapes S2 et S3) et - on introduit le couple de rappel de volant ainsi calculé dans le dispo10 sitif d'asservissement du véhicule (étape S4). 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour le calcul du couple de rappel adapté du volant on utilise le couple 15 actuel du volant, l'angle de braquage actuel du volant et la situation de conduite sous la forme d'une commande de survirage ou de sous-virage du véhicule automobile. 30) Procédé selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que pour le calcul du couple de rappel approprié on exploite la situation de conduite sous la forme du couple de rappel effectif Mrapp. 4 ) Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, 25 caractérisé en ce qu' on calcule le couple de rappel approprié du volant en tenant compte en outre de la vitesse de lacet, de la vitesse angulaire, du volant, de la vitesse du véhicule, de l'actionnement des freins ou de valeurs de pédale du véhicule. 50) Programme d'ordinateur pour une direction assistée d'un véhicule automobile comportant un code de programme permettant d'exécuter le procédé selon l'une des revendications 1-4 sur un ordinateur. 60) Programme d'ordinateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' il est enregistré sur un support de données que peut lire un ordinateur. 70) Dispositif de direction assistée (100) pour faciliter une manoeuvre de braquage du conducteur d'un véhicule, caractérisée par - une installation de capteur (110) pour déterminer que le conducteur, à la fin d'un trajet en courbe, cherche à sortir de la courbe et pour saisir la situation de conduite actuelle, - une installation de calcul (120) pour calculer un couple de rappel de volant approprié à la situation de conduite actuelle et - un actionneur (130) pour émettre le couple de rappel calculé du volant sur la commande de direction (200) véhicule. 80) Dispositif de direction assistée selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'installation de calcul (120) calcule le couple de rappel du volant en tenant compte du couple de rappel effectif. 9 ) Dispositif de direction assistée selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'installation de calcul (120) calcule le couple de rappel du volant en tenant compte du couple de roues de braquage actuel, de l'angle de braquage actuel et de la sur ou sous commande du véhicule. 25 100) Véhicule équipé d'un dispositif de direction assistée, caractérisé en ce que le dispositif de direction assistée (100) comporte une installation de capteur (110) pour déterminer si le conducteur cherche, à l'extrémité 30 d'un trajet en courbe, de passer dans la courbe et pour saisir la situation de conduite actuelle, une installation de calcul (120) pour calculer un couple de rappel de volant adapté à la situation de conduite actuelle ainsi qu'un actionneur (130) pour transmettre le couple de rappel de volant, calculé, pour la commande de direction (200) du véhicule auto35 mobile