Brevet FR2892086A1 — publié le 20070420

La présente invention concerne un système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule automobile. Plus particulièrement l'invention se rapporte à un système d'aide du type comportant une direction assistée associée à un volant de direction et à un actionneur d'assistance de direction, dont le fonctionnement est piloté par une unité de traitement d'informations pour appliquer un couple d'assistance sur la direction du véhicule. Durant les trente dernières années, l'industrie automobile a bénéficié de l'essor technologique dans le domaine de l'électronique. Des systèmes auparavant purement mécaniques sont maintenant réalisés avec des compétences dans différents domaines de la mécanique, de l'hydraulique et de l'électronique, ces différents systèmes étant connus par exemple sous le nom de systèmes mécatroniques . Ces derniers permettent d'augmenter très nettement les prestations du 15 véhicule pour une commande avancée. Parmi ces derniers, on peut citer par exemple les systèmes d'antiblocage de roues ou systèmes ABS qui évitent aux roues de se bloquer durant les phases de freinage du véhicule. En évitant ce blocage, les pneumatiques peuvent alors générer une force de freinage plus importante et optimiser ainsi la 20 distance de freinage du véhicule. Les systèmes de direction des véhicules ont également été améliorés. De façon historique, l'assistance hydraulique a tout d'abord permis de réduire le niveau d'effort à fournir au volant par le conducteur. Actuellement, la direction assistée électrique dite direction DAE tend à supplanter cette 25 technologie à assistance hydraulique. Les futures innovations porteront notamment sur des systèmes permettant l'ajout de couple sur la colonne de direction (Torque Overlay) permettant ainsi d'aider le conducteur dans certaines situations en lui orientant le volant de direction, des systèmes de commande par fil (steer-by-wire) dans 30 lesquels il n'existe plus de lien mécanique entre le volant et les roues et où seules des informations électriques transitent par un bus électrique, etc... Dans le cadre de ces nouvelles technologies, les organes de type DAE , activation de direction électrique ou hydraulique ou bien steer-by- wire offrent un nouveau degré de liberté qui est un nouveau paramètre dans le réglage des fonctions de la liaison au sol du véhicule. Ce degré de liberté permet un ajout de couple sur la colonne de direction permettant soit de faire varier le couple conducteur, soit de faire de l'autorotation du volant, ce qui était impossible avec une direction assistée hydraulique seule. Cette nouvelle fonctionnalité permet alors d'améliorer les prestations automobiles dans de nombreuses situations de vie, telles que notamment en compensation de tirage, en aide au freinage musplit , etc..., mais également lors de manoeuvres à basse vitesse du véhicule où l'on peut alors aider le conducteur afin que celui-ci produise moins de travail au volant pour effectuer les manoeuvres. La principale fonction d'un système de direction de véhicule automobile est de tourner les roues directrices par exemple avant du véhicule, afin de pouvoir diriger celui-ci. Ceci est réalisé généralement à partir d'un volant de direction, d'une colonne de direction, d'un pignon, d'une crémaillère et de biellettes de direction. Pour diminuer l'effort au niveau du volant, on a introduit des systèmes d'assistance de direction. Ceux-ci étaient par le passé des systèmes hydrauliques pour des questions de puissance. Or, aujourd'hui, on voit apparaître de petits moteurs électriques avec une puissance importante. L'assistance de direction passe alors petit à petit en électrique dans les systèmes appelés systèmes DAE . Les roues sont toujours liées mécaniquement au volant et tout braquage du volant entraîne un braquage des roues directrices du véhicule. Le but de l'invention est de simplifier encore les commandes lors de manoeuvres à basse vitesse d'un véhicule. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule automobile, du type comportant une direction assistée, associée à un volant et à un actionneur d'assistance de direction dont le fonctionnement est piloté par une unité de traitement d'informations pour appliquer un couple d'assistance sur la direction du véhicule, caractérisé en ce que l'unité de traitement d'informations est raccordée à des moyens de commande du rappel de la direction dans au moins une position prédéterminée, en calculant un couple de rappel à partir d'un couple de rejet de perturbations correspondant au couple résistant appliqué par le système de direction et d'un couple de consigne correspondant au couple nécessaire pour piloter la rotation du volant. Suivant d'autres caractéristiques : - la position prédéterminée est une position centrale de la direction dans laquelle les roues directrices du véhicule sont en ligne droite ; - les moyens de commande comprennent en outre des moyens d'acquisition de la vitesse du véhicule et du couple appliqué par le conducteur sur le volant, pour déclencher le rappel de la direction en position centrale, si la vitesse du véhicule est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée et si le conducteur n'applique pas de couple sur le volant ; - la valeur de seuil prédéterminée est égale à 30 Km/h ; - les moyens de commande sont associés à des moyens d'activation/désactivation de leur fonctionnement ; - la position prédéterminée est une position de butée de la direction dans laquelle les roues du véhicule sont braquées ; - les moyens de commande comprennent en outre des moyens formant interface homme-machine de pilotage de l'unité de traitement d'informations. - le couple de rejet de perturbations est calculé principalement à partir des informations de couple volant et de couple total appliqué par l'actionneur ; et - il comprend des moyens formant sommateur pour délivrer à partir du couple de rejet de perturbations et du couple de consigne, le couple de rappel. 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 Fig.1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'un système d'aide selon l'invention ; -la Fig.2 illustre le fonctionnement de celui-ci ; - la Fig.3 représente un graphique montrant les améliorations apportées ; et - la Fig.4 illustre le calcul du couple de rappel. On a en effet illustré sur la figure 1, un système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule automobile qui comporte une direction assistée désignée par la référence générale 1 sur cette figure, associée à un volant de direction désigné par la référence générale 2 et à un actionneur d'assistance de direction désigné par la référence générale 3, dont le fonctionnement est piloté par une unité de traitement d'informations désignée par la référence générale 4 pour appliquer un couple d'assistance sur la direction du véhicule. Comme cela a été indiqué précédemment, l'actionneur 3 de direction assistée peut par exemple être un moteur électrique d'assistance. Selon l'invention, l'unité de traitement d'informations 4 est raccordée à des moyens de commande du rappel de la direction dans au moins une position prédéterminée. Ces moyens sont désignés par la référence générale 5 sur cette figure et peuvent par exemple comporter des moyens de rappel de la direction en position centrale de celle-ci dans laquelle les roues du véhicule sont en ligne droite. Dans ce cas, les moyens de commande 5 comportent des moyens d'acquisition de la vitesse du véhicule et du couple appliqué par le conducteur sur le volant, pour déclencher le rappel de la direction en position centrale, si la vitesse du véhicule est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée fixée par exemple à 30 Km/h et si le conducteur n'applique pas de couple sur le volant. Ces informations sont alors délivrées à partir de capteurs de couple et de vitesse correspondants. Les capteurs correspondants sont par exemple désignés par les références générales 6 pour le couple appliqué sur le volant et 7 pour la vitesse du véhicule. On conçoit alors que dans ce cas, lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à 30 Km/h et que le conducteur n'applique pas de couple sur le volant de direction, le système permet de rappeler la direction en position centrale, c'est-à-dire les roues en position de ligne droite. Bien entendu, dans ce cas, l'unité de traitement d'informations est reliée à des moyens 8 d'activation/désactivation (M/A) de la fonction correspondante. De même, l'unité de traitement d'informations est également reliée à d'autres capteurs pour asservir le rappel en position. C'est ainsi par exemple que cette unité de traitement d'informations est également reliée à un capteur d'angle de volant, désigné par la référence générale 9, de vitesse de déplacement de celui- ci désigné par la référence générale 10 et de couple total d'actionneur désigné par la référence générale 11. Bien entendu, les moyens de commande 5 peuvent également comporter des moyens de commande de la direction assistée dans une position autre que la position centrale, telle que par exemple une position de butée de la direction dans laquelle les roues du véhicule sont braquées. Ceci est alors réalisé à travers une interface homme-machine désignée par la référence générale 12 sur cette figure, qui permet au conducteur de piloter l'unité de traitement d'informations en fonction de ses souhaits de 10 contrôle du braquage de la direction. On conçoit alors qu'un tel système permet de simplifier les commandes, notamment lors de manoeuvres à basse vitesse du véhicule, et d'utiliser de nouvelles interfaces pour simplifier l'utilisation du véhicule par son conducteur. 15 Le système utilise alors par exemple le moteur d'assistance de direction pour faire tourner le volant et donc les roues, sans que le conducteur ne touche à son volant. L'objectif de l'invention est donc de diviser le travail du conducteur lors des manoeuvres à basse vitesse. 20 Ceci est par exemple illustré sur la figure 2, dans laquelle on peut constater que l'unité de traitement d'informations est adaptée pour calculer un couple de rappel lorsque le conducteur du véhicule lâche le volant et que la vitesse du véhicule est inférieure par exemple à la valeur de seuil prédéterminée de 30 Km/h. 25 Ce couple est ensuite appliqué sur la colonne et au système de direction pour faire tourner le volant et donc amener les roues dans la position prédéterminée. Lors de manoeuvres à basse vitesse avec des systèmes de l'état de la technique comprenant par exemple la vitesse de véhicule nulle, le moment 30 d'auto-alignement du train directeur du véhicule est très faible car la vitesse du véhicule est faible. Celui-ci ne peut donc pas ramener le volant vers le centre, car son effet est très nettement inférieur au couple de ripage des pneumatiques. C'est pour cela qu'à vitesse nulle, lorsque le conducteur lâche le volant de direction, celui-ci reste en place après une légère oscillation due au couple de torsion des pneumatiques. En manoeuvre à basse vitesse, le conducteur travaille donc dans les quatre quadrants illustrés sur la figure 3, illustrant la relation couple conducteur/angle volant. Il doit alors ramener son volant vers le centre lors de manoeuvres dans les quadrants 2 et 4 illustrés. Le système selon l'invention en utilisant le système de direction pour ajouter du couple sur la colonne et ainsi rappeler le volant vers le centre lorsque le conducteur lâche celui-ci, permet au conducteur de ne travailler alors que dans les quadrants négatifs 1 et 3, ce qui divise par deux son travail au volant. Comme cela a été indiqué précédemment, le système peut être piloté à travers une interface homme-machine, c'est-à-dire par exemple des boutons de commande ou être présent de façon permanente dans le véhicule. L'unité de traitement d'informations intégrée dans le système selon l'invention utilise alors les informations d'angle de volant, de vitesse volant, de couple volant et de couple total de l'actionneur de direction assistée. A partir de l'information de couple volant, le système détecte de manière continue si le conducteur maintient ou non son volant. Si le conducteur lâche le volant dans la plage de vitesses ciblée, comprise par exemple entre 0 et 30 Km/h, le système calcule alors un couple de rappel à partir des informations d'angle de volant, de vitesse volant, de couple volant et de couple total d'actionneur pour permettre de ramener le volant vers le centre. Si le conducteur reprend le volant alors le système coupe de manière continue le couple additionnel. Le calcul du couple de rappel en situation de lâché du volant est illustré sur la figure 4. En fait, ce couple de rappel appliqué sur la colonne de direction par l'actionneur peut être décomposé comme étant la somme de deux couples distincts et homogènes. L'un des couples est un couple dit de rejet de perturbations désigné par la référence générale 15 sur cette figure 4, qui correspond au couple résistant appliqué par le système de direction. Ce couple résistant correspond alors aux efforts de crémaillère, aux inerties équivalentes, aux frottements secs et visqueux, etc.. Ce couple est calculé principalement à partir des informations de couple volant et de couple total appliqué par l'actionneur. Le couple volant obtenu si l'on applique ce couple avec un système selon l'invention, est donc nul. L'autre couple est un couple dit de consigne désigné par la référence générale 16 sur cette figure 4, qui est équivalent au couple nécessaire pour piloter la rotation du volant. Ce couple est donc équivalent au couple volant mesuré et est indépendant des conditions extérieures au système de direction. De fait, le couple de rappel peut être calculé à partir d'informations, comme par exemple, l'angle volant, la vitesse, etc.., c'est-à-dire directement ou par calcul direct ou asservissement, c'est-à-dire indirectement. Les moyens de calcul correspondants sont alors raccordés en entrée aux différents détecteurs et capteurs mentionnés précédemment, permettant d'obtenir le couple volant, le couple total actionneur, l'angle volant, la vitesse du volant, la vitesse du véhicule. En sortie, ces moyens de calcul sont raccordés à des moyens formant sommateur désignés par la référence générale 17 sur cette figure 4, pour délivrer à partir de ces deux couples, le couple de rappel appliqué par la fonction en situation de lâché du volant. Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule automobile, du type comportant une direction assistée (1), associée à un volant (2) et à un actionneur (3) d'assistance de direction dont le fonctionnement est piloté par une unité de traitement d'informations (4) pour appliquer un couple d'assistance sur la direction du véhicule, caractérisé en ce que l'unité de traitement d'informations (4) est raccordée à des moyens (5) de commande du rappel de la direction (1) dans au moins une position prédéterminée, en calculant un couple de rappel à partir d'un couple de rejet de perturbations correspondant au couple résistant appliqué par le système de direction et d'un couple de consigne correspondant au couple nécessaire pour piloter la rotation du volant. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position prédéterminée est une position centrale de la direction dans laquelle les roues directrices du véhicule sont en ligne droite. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (5) comprennent en outre des moyens d'acquisition de la vitesse du véhicule (7) et du couple (6) appliqué par le conducteur sur le volant, pour déclencher le rappel de la direction (1) en position centrale, si la vitesse du véhicule est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée et si le conducteur n'applique pas de couple sur le volant. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valeur de seuil prédéterminée est égale à 30 Km/h. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de commande sont associés à des moyens (8) d'activation/désactivation de leur fonctionnement. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position prédéterminée est une position de butée de la direction dans laquelle les roues du véhicule sont braquées. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens 30 de commande comprennent en outre des moyens formant interface homme-machine (12) de pilotage de l'unité de traitement d'informations. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le couple de rejet de perturbations est calculéprincipalement à partir des informations de couple volant et de couple total appliqué par l'actionneur. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens formant sommateur (17) pour délivrer à partir du couple de rejet de perturbations et du couple de consigne, le couple de rappel.