Brevet FR2893294A1 — publié le 20070518

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de stabilisation d'un véhicule dans des situations limites de dynamique de roulage, notamment en cas de sous-virage, selon lequel on freine plusieurs roues pour réduire la vitesse du véhicule. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, dispositif de stabilisation d'un véhicule dans des situations limites de dynamique de roulage, notamment en cas de sous-virage, comprenant des capteurs pour saisir différents états du véhicule et un appareil de commande qui traite les signaux des capteurs et qui en cas de dépassement d'un seuil de déclenchement commande des actionneurs de frein pour que ceux-ci interviennent dans le fonctionnement de roulage pour décélérer le véhicule. Etat de la technique Les systèmes de régulation de dynamique de roulage tels que les systèmes ESP ou DSC servent à améliorer le contrôle des véhicules dans des situations de conduite critiques, par exemple en cas de survirage ou de sous-virage et de stabiliser le véhicule. Les systèmes connus comportent un ensemble de capteurs fournissant des valeurs de mesure relatives à l'état actuel du véhicule, un appareil de commande équipé d'un algorithme de régulation pour assurer une régulation de l'angle de flottement et/ou de la vitesse de lacet et au moins un organe d'actionnement pour influencer le comportement de roulage du véhicule. A partir des consignes de roulage, notamment de la position du volant, et de la position de la pédale d'accélérateur ou de la pédale de frein, on calcule différentes grandeurs de consigne pour les comparer à des grandeurs réelles. Si la déviation de régulation dépasse un seuil prédéfini, la régulation de la dynamique de roulage intervient sur le fonctionnement et génère un couple de lacet de compensation qui s'oppose au mouvement de lacet du véhicule et aligne le véhicule suivant des con-signes. Pour cela, les systèmes de régulation connus de dynamique de roulage utilisent habituellement les freins du véhicule et/ou la commande du moteur comme organes d'actionnement ou encore agissent sur la di-rection par l'intermédiaire d'un actionneur de direction. Les régulateurs de dynamique de roulage utilisés actuelle-ment sont en général conçus pour freiner la roue arrière à l'intérieur de la courbe lorsque le véhicule est en sous-virage. Cela se traduit par un couple de lacet en direction du côté intérieur de la courbe qui place le véhi- cule plus fortement dans la courbe. Le véhicule peut ainsi suivre des rayons de courbure plus étroits. En cas de vitesses de roulage élevées avec des accélérations transversales élevées, correspondantes, on rencontre néanmoins une difficulté car les roues à l'intérieur de la courbe sont plus fortement déchargées et ne peuvent ainsi recevoir qu'une force longitudinale réduite. Cela ne permet pas une action de freinage parfaitement efficace par la roue arrière à l'intérieur de la courbe. Pour améliorer la stabilisation du véhicule, on a introduit jusqu'à présent une fonction de régulation supplémentaire (fonction con-nue sous la dénomination Bosch : EUC). Cette fonction déclenche une opération de freinage automatique avec pour objectif de décélérer globale-ment le véhicule et de réduire les efforts transversaux (accélération transversale). Dans le cadre de cette fonction, on augmente la pression de freinage au niveau des freins de roue des quatre roues avec la même intensité et on freine le véhicule. Le freinage des roues se traduit toutefois tout d'abord par une diminution du potentiel de guidage latéral. C'est pourquoi au niveau des roues avant on a tout d'abord un déplacement en biais plus important et ainsi un sous-virage plus fort du véhicule. Ce n'est que lorsque la vitesse du véhicule a suffisamment diminué que le véhicule 20 pourra de nouveau suivre le braquage. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé de stabilisation et un dispositif pour sa mise en oeuvre, permettant de réduire la vitesse du véhicule tout en maintenant une force de guidage laté- 25 raie maximale possible. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on exerce un couple de freinage plus élevé sur les roues arrière que sur les roues avant. 30 L'invention concerne également un dispositif du type défini pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, caractérisé en ce qu'il effectue une action de freinage en exerçant sur les roues arrière un couple de freinage plus élevé que sur les roues avant. Cette caractéristique essentielle de l'invention est qu'en cas 35 de véhicules à sous-virage, les roues avant critiques pour le comportement de roulage en courbe ne sont pas freinées ou ne le sont que faiblement alors que les deux roues arrière sont freinées beaucoup plus fortement. Selon un mode de réalisation préférentiel, le véhicule n'est freiné qu'au niveau des deux roues arrière alors que les roues avant ne sont pas freinées ou sont fortement sous-freinées. Cela se traduit par l'avantage important que l'on conserve la force de guidage latérale au ni- veau des roues avant et le véhicule décrit un rayon de courbure aussi ré-duit que possible. L'intensité de l'action de freinage dépend de préférence de la tendance à sous-virer du véhicule. Cela se détermine par exemple à partir de la vitesse de lacet mesurée et de la vitesse de lacet calculée. io Au niveau des roues arrière on peut exercer un couple de freinage de même intensité ou d'intensité différente. De préférence, on exerce le couple de freinage plus important à la roue arrière à l'intérieur de la courbe qu'à la roue arrière à l'extérieur de la courbe pour créer, en cas de véhicule sous-vireur, un couple de lacet antagoniste dans la direc- 15 tion du côté intérieur de la courbe. Pour les roues avant, la roue à l'intérieur de la courbe peut être soumise à un couple de freinage plus grand que la roue avant à l'extérieur de la courbe, pour ne pas diminuer le potentiel de guidage latéral du rayon à l'extérieur de la courbe. La roue avant à l'extérieur de la 20 courbe a le potentiel de guidage latéral le plus important et c'est pourquoi elle est particulièrement critique dans les trajets en courbe. Pendant toute la régulation, cette roue est de préférence freinée à un niveau plus faible ou même pas freinée du tout. Pour reconnaître un comportement sous-vireur, l'algorithme 25 de régulation calcule de préférence une grandeur indicatrice qui affiche la tendance au sous-virage. Cette grandeur indicatrice est de préférence une fonction de la vitesse de lacet comme par exemple le quotient de la vitesse de lacet souhaitée par le conducteur et de la vitesse de lacet mesurée. La vitesse de lacet souhaitée par le conducteur résulte de différentes grau- 30 deurs, notamment de la géométrie du véhicule, de la vitesse et du braquage des roues ; elle est de préférence calculée dans un appareil de commande. La vitesse de lacet mesurée s'obtient par exemple par un capteur de vitesse de lacet. La fonction de freinage selon l'invention est de préférence 35 déclenchée si la grandeur indicatrice dépasse un seuil prédéfini. Le seuil dépend de préférence de l'accélération transversale du véhicule. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, après le dépassement du seuil de déclenchement, on fournit des couples de consigne pour les roues arrière à des actionneurs correspondants et on les régule à l'aide d'une régulation de patinage. L'algorithme surveille à l'aide du patinage de roues si les couples de freinage de consigne prédéf - nie ont put être appliqués. Si le patinage de roue au niveau d'une roue arrière dépasse un seuil prédéfini, le couple que l'on ne peut appliquer est fourni à la roue avant correspondante. De préférence, seule la roue avant à l'intérieur de la courbe sera freinée. Une régulation de dynamique de roulage selon l'invention comprend des capteurs saisissant différentes grandeurs d'état du véhicule, un appareil de commande qui traite les signaux de capteur et qui en cas de dépassement d'un seuil de déclenchement effectue à l'aide des freins de roue, un freinage automatique du véhicule ou commande les freins de roue pour qu'ils exécutent un freinage automatique du véhicule. L'algorithme de régulation enregistré dans l'appareil de commande est 15 conçu pour exercer en cas de sous-virage du véhicule, un couple de freinage au niveau des roues arrière (chacune prise séparément ou globale-ment) plus important que sur les roues avant, et en particulier la roue avant à l'extérieur de la courbe étant fortement sous freinée. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 20 détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre le comportement en courbe d'un véhicule équipé de différents systèmes de régulation de la dynamique de roulage, - la figure 2 montre la courbe des différentes vitesses de lacet dans un trajet en courbe d'un véhicule sous-vireur, 25 - la figure 3 montre les principales étapes d'un procédé de freinage d'un véhicule dans un trajet en courbe, et - la figure 4 est un schéma par blocs d'un système de régulation de la dynamique de roulage avec une fonction de freinage étendue. Description de modes de réalisation de l'invention 30 La figure 1 montre plusieurs véhicules la- 1c équipés de différents régulateurs de dynamique de roulage en cas de sous-virage. Les régulateurs de dynamique de roulage utilisent différentes stratégies de régulation pour tenir le véhicule sur sa trajectoire 3. Le système de régulation de dynamique de roulage du véhi- 35 cule la à droite, à l'extérieur, freine de façon connue la roue arrière à l'intérieur de la courbe pour générer ainsi un contre-couple de lacet en direction du côté intérieur de la courbe. La force longitudinale appliquée à la roue arrière gauche 6 est indiquée par une flèche F. Le système de régulation de dynamique de roulage du véhicule lb représenté au milieu, utilise une fonction connue (fonction EUC) qui augmente fortement de manière identique la pression de frein de roue appliquée aux quatre roues 4-7. Les forces de freinage exercées sur les quatre roues 4-7 sont indiquées par les flèches F1 ou F2 et F3. La force de freinage F3 appliquée aux roues 4, 5 est symétrique et est conditionnée par le coefficient de freinage (CP), en général plus élevé que sur l'essieu arrière. La roue arrière 6 à l'intérieur de la courbe est soumise à une force de freinage supérieure à celle de la roue 7 à l'extérieur de la courbe comme cela a été indiqué ci-dessus, de manière à créer un contre couple de lacet. Le véhicule 1c, représenté à gauche, comporte un régulateur de dynamique de roulage selon l'invention ; ce régulateur freine l'essieu arrière en cas de situation de sous-virage de toutes les roues 6, 7. Les roues avant 4, 5 les plus importantes pour le comportement du véhicule en courbe et qui doivent absorber des efforts transversaux aussi élevés que possible, ne seront freinées que très peu ou même pas du tout. On conserve ainsi le potentiel de guidage latéral des roues avant 4, 5 et ainsi le véhicule 1c sera néanmoins freiné, ce qui lui permet de suivre un rayon de courbure aussi réduit que possible. Dans l'exemple de réalisation présenté, toutes les quatre roues 4-7 sont freinées avec une intensité différente. La roue arrière 6, à l'intérieur de la courbe, est celle qui est le plus fortement freinée ; ensuite, on a la roue arrière 7 à l'extérieur de la courbe. Les deux roues avant 4, 5 ne sont que très faiblement freinées et en particulier la roue avant 5 à l'extérieur de la courbe ne sera freinée que de manière minimale ou même pas du tout. Cette répartition du freinage permet au véhicule 1c représenté à gauche de suivre un rayon de courbure beaucoup plus petit que celui suivi par les deux autres véhicules la et lb équipés de régulateurs connus de dynamique de roulage. La figure 2 montre la courbe des différentes vitesses de la-cet pendant un trajet en courbe pour le véhicule le en sous-virage. La courbe 8 montre l'évolution de la vitesse de giration de consigne repré-sentant le souhait du conducteur. Comme le montre la figure, le conduc-teur braque de plus en plus le volant jusqu'à un braquage maximum. La courbe 9 représente la vitesse de lacet maximale possible dans les condi-tions de roulage données (véhicule, pneumatiques, chaussée, vitesse, etc...). Cette courbe peut être obtenue avec une régulation optimale de dy- namique de roulage. La courbe 10 montre la vitesse de lacet effectivement mesurée pendant un trajet en courbe. Comme cela apparaît, la vitesse de lacet mesurée est en partie beaucoup plus faible que la vitesse de lacet 9 maximale possible. Dans cette zone le véhicule 1 dérive plus que néces- saire en direction du côté extérieur du virage. La figure 3 montre les principales étapes d'un procédé de freinage d'un véhicule dans une situation de sous-virage. L'algorithme cal-cule dans l'étape 15 tout d'abord un indicateur de sous commande kä qui donne la tendance de sous-virage du véhicule 1c. De façon simplifiée, on a la relation suivante pour l'indicateur : k _ cons u mes yfcons = f(géométrie du véhicule, Lw, vFZ). Dans ces relations, yicons est la vitesse de lacet de consigne résultant de la géométrie du véhicule, de la vitesse vFZg du véhicule et de l'angle de braquage Lw, et représente la demande du conducteur ; yrmes est une vitesse de lacet mesurée. Si ce quotient dépasse un seuil SW (étape 16) prédéfini, dé- pendant de l'accélération transversale, la fonction de freinage selon l'invention sera activée automatiquement. Dans l'étape 17, on calcule ainsi tout d'abord une décélération de consigne axcons qui dépend de la tendance à la sous commande kä et de la position de la pédale d'accélérateur. On a ainsi la relation suivante : axcons = f(k,,, position de la pédale d'accélérateur) On en déduit les couples de freinage des roues arrière 4, 5 et le cas échéant également des roues avant 6, 7. Pour les roues arrière et jusqu'à ce que l'on atteint la limite de patinage sur une roue on a la relation suivante : mFzg axcons roue 2 Les couples calculés dans l'étape 18 sont fournis comme couples de consigne destinés aux roues arrière 6, 7 pour être régulés à l'aide d'une régulation de patinage. L'algorithme utilisant le patinage de Mh roue dans l'étape 19 vérifie si l'on peut appliquer les couples de freinage de consigne Mh prédéfinis. Si le patinage de roue dépasse un seuil pré- défini SW (oui), le couple de freinage non applicable est transmis à la roue avant correspondante. A ce moment on freinera de préférence seulement la roue avant 4 à l'intérieur de la courbe (étape 20). Dans le cas contraire (non) la fonction se termine. En principe, les différents couples de roues sont répartis pour que globalement on n'obtienne pas de couple de lacet ou seulement un couple de lacet dirigé vers le côté intérieur de la courbe. La figure 4 montre un système pour la mise en oeuvre d'une opération de freinage automatique dans une situation de sous commande. Le système comprend pour l'essentiel un appareil de commande 23 contenant l'enregistrement de la fonction de freinage sous la forme d'un algorithme, un ensemble de capteur 24 pour prendre différentes grandeurs d'état de roulage et les organes d'actionnement 29 de l'installation de frei- nage du véhicule, organes d'actionnement commandés par l'appareil de commande 23. L'algorithme enregistré dans l'appareil de commande 23 comprend une unité 25 pour calculer les grandeurs indicatrices k,,, une unité 26 pour calculer une décélération de consigne et une unité 27 qui calcule les couples de freinage de roues MFL, MFR, MRL, MRR en fonction des décélérations de consigne pour les différentes roues. Les couples de freinage sont transmis par une interface 28 aux différents actionneurs de freins 29. Le dispositif fonctionne par exemple comme décrit ci-dessus 25 à l'aide de la figure 3. 30 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de stabilisation d'un véhicule (la-1c) dans des situations limites de dynamique de roulage, notamment en cas de sous-virage, selon lequel on freine plusieurs roues (4-7) pour réduire la vitesse (v) du véhi- cule (la-1c), caractérisé en ce qu' on exerce un couple de freinage (Mh) plus élevé sur les roues arrière (6, 7) que sur les roues avant (4, 5). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on exerce un couple de freinage (Mh) sur les deux roues arrière (6, 7). 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue avant (4) à l'intérieur du virage subit un couple de freinage (Mn) plus important que la roue avant (5) à l'extérieur du virage. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on n'exerce aucun couple de freinage (Mb) sur la roue avant (5) à l'extérieur du virage. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on calcule une grandeur indicatrice (kä) qui affiche une tendance au sous-virage. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la grandeur indicatrice est une fonction de la vitesse de lacet (yJd) souhaitée par le conducteur et d'une vitesse de lacet (yrm) mesurée. 7 ) Dispositif de stabilisation d'un véhicule (la-1c) dans des situations li- mites de dynamique de roulage, notamment en cas de sous-virage, com- prenant des capteurs (24) pour saisir différents états du véhicule (yr, ay, v) et un appareil de commande (23) qui traite les signaux des capteurs et qui en cas de dépassement d'un seuil de déclenchement commande des ac- 10 15 20tionneurs de frein (29) pour que ceux-ci interviennent dans le fonctionne-ment de roulage pour décélérer le véhicule (la-1c), caractérisé en ce qu' on effectue une action de freinage en exerçant sur les roues arrière (6, 7) 5 un couple de freinage (Mh) plus élevé que sur les roues avant (4, 5). 8 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' il exerce un couple de freinage (Mh) sur les deux roues arrière (6, 7). 9 ) Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu' il exerce un couple de freinage (Mb) plus important sur la roue avant (4) à l'intérieur du virage que sur la roue avant (5) à l'extérieur du virage. 10 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' il n'exerce aucun couple de freinage (Mb) sur la roue avant (5) à l'extérieur du virage. 11 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'appareil de commande (23) comporte une unité (26) pour calculer une décélération de consigne (axe.). 25 12 ) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'appareil de commande (23) comporte une unité (27) pour calculer les couples de freinage individuels (Mb) des différentes roues (4-7) du véhicule 30 (la-1c). 35