Brevet FR2882666A1 — publié le 20060908

Dispositif vibratoire et procédé de pilotage d'un élément vibratoire La présente invention concerne un dispositif atténuateur de vibrations et d'aide à la conduite et un véhicule comportant un tel dispositif. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif atténuateur destiné à être fixé sur un élément de structure, par exemple la structure d'un véhicule automobile, ledit dispositif étant également apte à avertir notamment par des vibrations le conducteur du véhicule d'événements extérieurs liés ou en rapport avec l'utilisation du véhicule. L'invention concerne également un procédé de pilotage d'un élément vibratoire en mode de fonctionnement soit en antivibratoire, soit d'aide à la conduite. II est connu des dispositifs anti-vibratoires qui sont aptes à améliorer le confort des passagers d'un véhicule automobile en générant des vibrations déterminées et adaptées aux caractéristiques vibratoires d'une source, afin d'en atténuer les effets. Il est aussi connu que la principale source vibratoire de la structure d'un véhicule automobile est constituée par le groupe motopropulseur, dont le fonctionnement à bas régime se traduit par une dégradation significative du confort des occupants. Pour pallier ce manque de confort, il est connu d'utiliser un moyen générateur de vibrations, de préférence disposé sur un élément de structure du véhicule. Le pilotage du moyen générateur de vibrations s'effectue habituellement par un moyen de commande qui est apte à recevoir un signal de référence provenant d'un moyen de mesure des vibrations de la source vibratoire du véhicule et qui est apte à délivrer un signal de pilotage audit moyen générateur de vibrations pour générer des vibrations déterminées adaptées aux caractéristiques vibratoires de la source. Il est ainsi connu que le pilotage s'effectue sur une plage de fréquences limitée, par exemple uniquement lorsque le moteur fonctionne à bas régime. Pour des plages de fréquences plus élevées, le pilotage du moyen générateur de vibrations ne s'effectue plus. La demanderesse a constaté que de tels dispositifs vibratoires ont une mise en oeuvre relativement coûteuse au vu des prestations données, lesquelles se limitent uniquement à une utilisation des dispositifs vibratoires pour des fréquences limitées, c'est-à-dire principalement lorsque le moteur du véhicule fonctionne au ralenti. Par conséquent, l'intérêt de recourir à de tels dispositifs n'est pas généralisable à l'ensemble des véhicules et plus particulièrement pour des véhicules citadins, pour lesquels le coût de fabrication en grande série ne peut s'affranchir d'une telle mise en oeuvre. Ainsi, le but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le dispositif vibratoire selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le moyen de commande est également apte à recevoir un signal d'alerte pour délivrer audit moyen générateur de vibrations un signal de pilotage pour générer des vibrations déterminées inadaptées aux caractéristiques vibratoires de la source et destinées à être ressenties par le conducteur. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - ledit moyen de commande comporte un filtre adaptatif pour transformer le signal de référence délivré par le moyen de mesure des vibrations en un signal de pilotage dudit moyen générateur de vibrations, une unité de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre pour l'application de cet ensemble par le filtre, - ledit moyen de commande comporte des premiers et seconds ensembles de paramètres de filtre permettant de générer des vibrations de première nature déterminée adaptée aux caractéristiques vibratoires de la source afin d'en atténuer les effets, et de seconde nature déterminée et inadaptée aux caractéristiques vibratoires de la source afin d'être ressenties par le conducteur, lesdits premiers ensembles de paramètres de filtre correspondant à différents états prédéterminés de fonctionnement de ladite source, lesdits seconds ensembles de paramètres de filtre correspondant à différents états prédéterminés de signal, - un ensemble de paramètres de filtre parmi lesdits premiers ensembles ou lesdits seconds ensembles est sélectionné par l'unité de sélection sélectionne lorsque les moyens de mesure délivrent respectivement uniquement un signal de référence ou un signal d'alerte, - le dispositif vibratoire comporte des moyens de recueil d'un signal de contrôle des vibrations et une unité d'ajustage des paramètres dudit filtre adaptatif en fonction de ce signal de contrôle, - le moyen de mesure du signal de référence est un accéléromètre. L'invention a également pour objet un procédé de pilotage d'un élément vibratoire comprenant une étape de recueil d'un signal de référence traduisant les vibrations émises par une source, une étape de pilotage de l'élément vibratoire de sorte à générer des contre vibrations déterminées adaptées aux caractéristiques vibratoires de la source afin d'en atténuer les effets. Le procédé selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte une étape de recueil d'un signal d'alerte et une étape de pilotage de l'élément vibratoire de sorte à générer des vibrations déterminées inadaptées aux caractéristiques vibratoires de la source ou des nuisances sonores destinées à être ressenties ou perçues par le conducteur. Selon d'autres caractéristiques du procédé de l'invention: - il comporte une étape de sélection du mode de fonctionnement d'aide à la conduite lorsque, indépendamment du signal de référence, un système de surveillance délivre le signal d'alerte, le pilotage de l'élément vibratoire consiste soit en une étape de traitement du signal de référence, une étape de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre parmi des premiers ensembles, une étape d'application d'un premier ensemble de paramètres sélectionné à un filtre, une étape de filtrage du signal de référence selon le premier ensemble de paramètres de filtre sélectionné, et une étape de génération de contre vibrations déterminées adaptées aux caractéristiques vibratoires de la source, - soit en une étape de traitement du signal de référence, une étape de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre parmi des seconds ensembles, une étape d'application d'un second ensemble de paramètres sélectionné à un filtre, une étape de filtrage du signal de référence selon le second ensemble de paramètres de filtre sélectionné, et une étape de génération de vibrations déterminées inadaptées aux caractéristiques vibratoires de la source, - la fréquence du signal de pilotage de l'élément vibratoire est comprise entre 10 et 1 kHz pour le mode de fonctionnement en antivibratoire, et est comprise entre 10 et 20 kHz pour le mode de fonctionnement d'aide à la conduite. - en mode de fonctionnement d'aide à la conduite, le signal de pilotage de l'élément vibratoire a une fréquence supérieure à 100 Hz, de sorte à permettre audit élément vibratoire de créer une alerte sonore. - il comporte une étape de recueil d'un signal de contrôle des vibrations ressentie par le conducteur et une étape d'ajustage des paramètres dudit filtre adaptatif en fonction de ce signal de contrôle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente un schéma bloc général d'un dispositif vibratoire mettant en oeuvre l'invention; -la figure 2 représente un organigramme du procédé de l'invention. La figure 1 représente un système vibratoire embarqué sur un véhicule automobile, comprenant notamment un groupe motopropulseur GMP 2, formé principalement d'un moteur thermique et d'une boite de transmission, source de vibrations dites initiales. Les vibrations initiales sont représentées sur la figure 1 sous la forme d'une onde se propageant à partir de la source 2 vibratoire du véhicule automobile, à la structure porteuse de celle-ci. Un moyen 4 de mesure formant capteur de vibrations 4 est associé et placé à proximité de la source vibratoire 2 de manière à délivrer un signal de référence, noté REF, qui traduit les vibrations initiales VI. Ledit moyen de mesure des vibrations est de préférence un capteur 4 du type accéléromètre. Le dispositif vibratoire se compose de préférence d'un moyen générateur de vibrations constitué principalement par un ou plusieurs générateurs 6 et apte à générer notamment une vibration de même pulsation et en opposition de phase à la vibration initiale transmise par la source 2. Le dispositif vibratoire comporte également un moyen 10 de commande apte à piloter au moins l'un des générateurs 6 selon la nature du signal de référence REF. De préférence, ledit moyen de commande comporte un filtre 12 adaptatif qui est apte à transformer le signal de référence REF en un signal de pilotage C du générateur 6 de vibrations. Le moyen de commande comporte également des premiers ensembles de paramètres de filtre 14 stockés dans des zones mémoire et au moins une unité 18 de sélection d'un de ces premiers ensembles 14. De préférence, la sélection s'effectue selon le signal de référence REF. L'unité 18 est alors apte à appliquer l'ensemble sélectionné de paramètres au filtre 12 adaptatif. Dans un mode de réalisation préféré, le moyen générateur 6 de vibrations comporte un unique générateur de vibrations agencé sur un élément de la structure du véhicule. L'élément de la structure est de préférence une traverse disposée sensiblement à l'avant du véhicule, tandis que l'unique générateur 6 est du type batteur. La traverse, sur laquelle est ainsi solidarisé le batteur, coopère avec au moins un élément de support d'un groupe motopropulseur de sorte que le fonctionnement du moteur provoque des vibrations de la traverse, principalement au ralenti, c'est-à-dire pour une fréquence voisine de 25 Hz. Le générateur 6 de contre-vibrations génère ainsi sous la commande du dispositif 10 des contre-vibrations destinées à atténuer les vibrations initiales générées par le GMP 2, ces contre-vibrations sont représentées sur la figure 1 par une onde CVI se propageant à partir du générateur 6. Le moyen 10 de pilotage comporte, outre lesdits premiers ensembles 14 de paramètres de filtre, des seconds ensembles 15 de paramètres de filtre, ou cartographies, chaque ensemble de paramètres de filtre étant destiné à être utilisé par le filtre 12 adaptatif pour transformer le signal de référence REF de manière à piloter le générateur 6. Par exemple, chaque ensemble de paramètres permet d'obtenir un signal de commande pour une plage de fréquence différente. En général, l'application des premiers ensembles 14 de paramètres au filtre 12 adaptatif rend apte la génération de contre vibrations CVI en opposition de phase aux vibrations émises par la source vibratoire, de sorte à en atténuer les effets. L'application des seconds ensembles 15 de paramètres au filtre 12 rend apte la génération de vibrations VI inadaptés aux vibrations émises par la source vibratoire, de sorte à accentuer les vibrations initiales. Une unité 16 de détermination d'un état de fonctionnement de la source 2, une unité 17 de détermination des événements extérieurs liés ou en rapport avec l'utilisation du véhicule, et une unité 18 de sélection d'un ensemble de paramètres parmi lesdits premiers et seconds ensembles 14 et 15 sont également compris dans le dispositif 10 de commande et permettent de sélectionner un ensemble de paramètres de filtre correspondant soit à un état de fonctionnement déterminé de la source 2, soit à un degré de dangerosité, pour transmettre cet ensemble de paramètres sélectionné au filtre 12. Tandis que les unités de détermination 16 et de sélection 18 permettent de sélectionner un ensemble de paramètres parmi lesdits premiers 14 uniquement à partir du signal REF délivré par le capteur 4, les unités de détermination 17 et de sélection 18 permettent quant à elles de sélectionner un ensemble de paramètres parmi lesdits seconds 15 à partir d'un signal ALT délivré par un système 19 de surveillance à la conduite d'un véhicule. Selon que l'unité 18 de sélection applique au filtre 12 un ensemble de paramètres parmi lesdits premiers et seconds ensembles 14 et 15, le générateur de vibration génère soit des contre vibrations déterminées et adaptées aux caractéristiques vibratoires de la source 2 afin d'en atténuer les effets, soit des vibrations déterminées inadaptées aux caractéristiques vibratoires de la source 2 afin d'accentuer ou de créer des vibrations de la structure du véhicule ou des nuisances sonores, lesquelles sont de préférence destinées à être ressenties ou perçues par le conducteur. Avantageusement, le système comprend également un capteur 20 de contrôle des vibrations résultantes qui permet de mesurer les vibrations résultant des vibrations initiales générées par la source 2 et des vibrations VI ou CVI générées par le générateur 6. Le signal délivré par le capteur de contrôle 20 est recueilli par une unité d'ajustage 22 incluse dans le dispositif 10 de commande, puis transmis au filtre 12 afin d'en modifier des paramètres courants, entraînant de la sorte une convergence vers soit un minimum de vibrations soit un maximum de vibrations selon les valeurs respectives des signaux de référence REF et d'alerte ALT. En référence à la figure 2, on va maintenant décrire le procédé de l'invention de manière générale. Ce procédé débute par une étape 30 de recueil du signal REF délivré par le moyen 4 de mesure traduisant les vibrations initiales émises par la source 2. Cette étape 30 est suivie d'une étape 31 de traitement du signal REF par l'unité 16 pour délivrer à l'unité 18 de sélection directement la commande de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre parmi lesdits premiers ensembles 14 de paramètres de filtre. L'étape 31 est suivie d'une étape 32 de sélection d'un premier ensemble de paramètres de filtre et d'une étape 33 d'application de l'ensemble de paramètres sélectionné au filtre 12. S'ensuit une étape 34 de filtrage du signal de référence REF à l'aide de l'ensemble de paramètres de filtre sélectionné pour former le signal de pilotage C et une étape 35 de génération de contre vibrations CVI par le générateur 6. Le procédé comporte également une étape 300 de recueil du signal d'alerte ALT délivré par le système 19 de surveillance à la conduite d'un véhicule, une étape 301 de traitement du signal ALT par l'unité 17 pour délivrer à l'unité 18 de sélection directement la commande de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre parmi lesdits seconds ensembles 15 de paramètres de filtre. L'étape 301 est suivie d'une étape 302 de sélection d'un second ensemble de paramètres de filtre et d'une étape 303 d'application de l'ensemble de paramètres sélectionné au filtre 12. Le procédé comporte aussi une étape 400 de comparaison du signal ALT à un seuil S1 réalisée après l'étape 30 de recueil du signal REF. De préférence, le seuil SI permet de vérifier la présence du signal ALT délivré par le système 19 de surveillance à la conduite d'un véhicule, de sorte à préférer l'avertissement du conducteur d'un événement extérieur au traitement de l'antivibratoire. Ainsi, dès que le système 19 de surveillance délivre un signal d'alerte, le batteur 6 bascule du mode de fonctionnement en antivibratoire au mode de fonctionnement d'aide à la conduite, indépendamment de la valeur du signal de référence. Avantageusement, le procédé comporte également une étape 40 de recueil d'une mesure des vibrations résultant des vibrations initiales émises par la source 2 et des vibrations VI ou CVI émises par le générateur 6 et une étape 41 d'ajustage de paramètres du filtre 12 mis en oeuvre par le module 22 qui permet, à l'aide d'algorithmes connus, d'ajuster des paramètres sélectionnés du filtre adaptatif 12 de manière à faire converger le système vers soit un minimum de vibrations lorsque des premiers ensembles 14 de paramètres sont appliqués au filtre 12, soit un maximum de vibrations lorsque des seconds ensembles 15 de paramètres sont appliqués au filtre 12. L'invention permet ainsi d'obtenir une bonne réactivité du dispositif vibratoire grâce à l'utilisation d'ensembles 14 et 15 prédéterminés de paramètres de filtre. Dans le mode de réalisation décrit, le signal de pilotage C délivré par le filtre adaptatif 12 est, tel qu'à l'issue de l'étape 34: -soit le signal REF filtré, amplifié et en opposition de phase générant des contre vibrations déterminées et adaptées aux caractéristiques vibratoires de la source 2 afin d'en atténuer les effets, - soit le signal REF filtré, amplifié et de phase quelconque générant des vibrations déterminées inadaptées aux caractéristiques vibratoires de la source 2 afin d'accentuer ou de créer des vibrations de la structure du véhicule destinées à être ressenties par le conducteur, ou de créer des nuisances sonores destinées à être perçue par le conducteur. Dans le mode de réalisation décrit, le batteur 6 est de préférence apte à traiter I'antivibratoire pour un signal de pilotage ayant une fréquence comprise entre 10 et 1 kHz, et d'avertir le conducteur d'un événement extérieur pour une fréquence comprise entre 10 et 20 kHz. Le batteur 6 est également apte à créer un signal acoustique pour un signal de pilotage ayant une fréquence supérieure à 100 Hz. Ainsi, le dispositif de l'invention permet avantageusement de réduire les vibrations provoquées par le fonctionnement d'un moteur à combustion interne au ralenti afin d'augmenter le confort du véhicule, mais aussi de créer des vibrations ou une nuisance sonore, ou les deux en même temps, 20 afin d'informer le conducteur d'un événement extérieur lié ou en rapport avec l'utilisation du véhicule. Dans le mode de réalisation décrit, le batteur 6, disposé de préférence sur la traverse du véhicule, transfert une accélération du volant de l'ordre d'environ 0,70 m.s"2 pour une fréquence vibratoire d'environ 75 hertz en mode de fonctionnement en accentuation des vibrations. Pour ce même mode de fonctionnement, la batteur 6 est apte à créer un bruit pour une fréquence vibratoire d'environ 1 kHz. De plus, l'invention permet également une forte adaptabilité aux différences entre les véhicules grâce à l'utilisation d'un dispositif adaptatif permettant de modifier les paramètres de filtre en fonction des vibrations résultantes mesurées, tant en mode vibratoire qu'en mode contre vibratoire. Une telle invention est remarquable en ce qu'elle peut être aisément mise en oeuvre et en ce qu'elle permet de réduire significativement les vibrations de la structure du véhicule pour des points de fonctionnement déterminés du groupe motopropulseur, et d'avertir le conducteur d'évènements qui sont liés ou en rapport avec la conduite de son véhicule. Un tel dispositif vibratoire est remarquable en ce qu'il permet une commande du batteur 6 sur une bande de fréquence plus large, comprise de préférence entre 10 Hz et 20 kHz, afin de traiter soit l'antivibratoire, soit l'avertissement du conducteur d'un événement extérieur lié ou en rapport avec l'utilisation du véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif vibratoire du type comprenant un moyen générateur (6) de vibrations, destiné à être disposé sur un élément de structure notamment d'un véhicule automobile, un moyen de commande (10) apte à recevoir un signal de référence (REF) provenant d'un moyen de mesure (4) des vibrations transmises par une source (2) vibratoire du véhicule, ledit moyen de commande (10) étant apte à délivrer un signal de pilotage (C) audit moyen générateur (6) de vibrations pour générer des contre vibrations déterminées et adaptées aux caractéristiques vibratoires de la source (2) afin d'en atténuer les effets, caractérisé en ce que ledit moyen (10) de commande est également apte à recevoir un signal d'alerte (ALT) pour délivrer audit moyen générateur (6) de vibrations un signal de pilotage (C) pour générer des vibrations déterminées inadaptées aux caractéristiques vibratoires de la source (2) ou des nuisances sonores, destinées à être ressenties ou perçues par le conducteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de commande (10) comporte un filtre (12) adaptatif pour transformer le signal (REF) délivré par le moyen de mesure (4) des vibrations en un signal de pilotage (C) dudit moyen générateur (6) de vibrations, une unité (18) de sélection d'un ensemble de paramètres (14, 15) de filtre pour l'application de cet ensemble par le filtre (12). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de commande (10) comporte des premiers et seconds ensembles (14, 15) de paramètres de filtre permettant de générer des vibrations de première nature déterminée adaptée aux caractéristiques vibratoires de la source (2) afin d'en atténuer les effets, et de seconde nature déterminée et inadaptée aux caractéristiques vibratoires de la source (2) afin d'être ressenties par le conducteur, lesdits premiers ensembles (14) de paramètres de filtre correspondant à différents états prédéterminés de fonctionnement de ladite source (2), lesdits seconds ensembles (15) de paramètres de filtre correspondant à différents états prédéterminés de signal. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un ensemble de paramètres de filtre parmi lesdits premiers ensembles (14) et lesdits seconds ensembles (15) est sélectionné par l'unité (18) de sélection lorsque les moyens de mesure (4, 19) délivrent respectivement uniquement un signal de référence (REF) ou un signal de d'alerte (ALT). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recueil d'un signal de contrôle des vibrations et une unité (22) d'ajustage des paramètres dudit filtre adaptatif (12) en fonction de ce signal de contrôle. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de mesure (4) du signal de référence (REF) est un accéléromètre. 7. Procédé de pilotage d'un élément (6) vibratoire comprenant une étape (30) de recueil d'un signal de référence (REF) traduisant les vibrations émises par une source (2), une étape (35) de pilotage (C) de l'élément (6) vibratoire de sorte à générer des contre vibrations (CVI) déterminées adaptées aux caractéristiques vibratoires de la source (2) afin d'en atténuer les effets, l'élément vibratoire (6) étant en mode de fonctionnement en antivibratoire, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (300) de recueil d'un signal d'alerte (ALT) et une étape (35) de pilotage (C) de l'élément (6) vibratoire de sorte à générer des vibrations (VI) déterminées inadaptées aux caractéristiques vibratoires de la source (2) ou des nuisances sonores destinées à être ressenties ou perçues par le conducteur, l'élément vibratoire (6) passant alors en mode de fonctionnement d'aide à la conduite. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (400) de sélection du mode de fonctionnement d'aide à la conduite lorsque, indépendamment du signal de référence (REF), un système de surveillance (19) délivre le signal d'alerte (ALT). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le pilotage (C) de l'élément (6) vibratoire comporte une étape (31) de traitement du signal de référence (REF), une étape (32) de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre parmi des premiers ensembles (14), une étape (33) d'application d'un premier ensemble de paramètres sélectionné à un filtre (12), une étape (34) de filtrage du signal de référence (REF) selon le premier ensemble de paramètres de filtre sélectionné, et une étape (35) de génération de contre vibrations (CVI) déterminées adaptées aux caractéristiques vibratoires de la source (2). 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le pilotage (C) de l'élément (6) vibratoire comporte une étape (301) de traitement du signal de référence (REF), une étape (302) de sélection d'un ensemble de paramètres de filtre parmi des seconds ensembles (15), une étape (303) d'application d'un second ensemble de paramètres sélectionné à un filtre (12), une étape (34) de filtrage du signal de référence (REF) selon le second ensemble de paramètres de filtre sélectionné, et une étape (35) de génération de vibrations (VI) déterminées inadaptées aux caractéristiques vibratoires de la source (2). 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la fréquence du signal de pilotage de l'élément vibratoire (6) est comprise entre 10 et 1 kHz pour le mode de fonctionnement en antivibratoire, et est comprise entre 10 et 20 kHz pour le mode de fonctionnement d'aide à la conduite. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte une étape (40) de recueil d'un signal de contrôle des vibrations ressentie par le conducteur et une étape (41) d'ajustage des paramètres dudit filtre (12) adaptatif en fonction de ce signal de contrôle.