Brevet FR2894878A1 — publié le 20070622

Procede et systeme anti-roulis d'un vehicule et vehicule correspondant. La presente invention releve du domaine des systemes de commande de vehicules terrestres, en particulier de vehicules automobiles a roues. De facon classique, les vehicules automobiles sont pourvus d'un chassis, d'un habitacle, de roues reliees au chassis par un mecanisme de suspension avec des roues avant directrices commandoes par un volant a la disposition du conducteur dans 1'habitacle du vehicule, et des roues arriere directrices ou non-directrices. Le document US 2004/0117085 decrit un systeme de commande de la stabilite en lacet d'un vehicule equipe d'un capteur d'acceleration laterale, d'un capteur de roulis, d'un capteur d'angle de braquage et d'au moins un capteur de vitesse fournissant des informations a une unite de commande de la stabilite de lacet, une unite de commande de la stabilite de roulis et une unite de fonction de la priorite et d'integration permettant de commander un systeme de suspension active et un systeme de barre anti-roulis active. Le systeme fonctionne en boucle fermee. Le document US 2004/0117071 decrit un procede pour reduire les oscillations de roulis d'un vehicule par un systeme en boucle fermee tenant compte de 1'angle de roulis, de la vitesse de roulis et de 1'acceleration de roulis. Le document US 4 939 654 decrit un systeme de commande des caracteristiques de conduite d'un vehicule en fonction du braquage des roues du vehicule au moyen d'un capteur d'angle de braquage et d'au moins un capteur de vitesse pour agir sur des amortisseurs pilotables. Toutefois, ces systemes necessitent de nombreux capteurs et procurent au vehicule un comportement insuffisamment stable lors de certaines sollicitations du conducteur ou sur certains etats de chaussoe. Certaines situations peuvent engendrer une perte de controle du vehicule, par exemple un evitement d'obstacle simple ou double. Les pertes de controle dans ce cas sont souvent dues a une reponse inadaptee du vehicule car trop vives, pas assez amorties ou encore peu previsibles. L'invention vise un systeme de commande anti-roulis a reglage progressif assurant une securite, une sensation de securite, un confort et un plaisir de conduite eleve. Le procede de commande de systeme anti-roulis pour vehicule A. au moins trois roues comprend 1'elaboration d'une consigne de correction de roues libres en fonction de 1'acceleration laterale du vehicule, de donnees de deplacement du vehicule et du rapport de vitesse engage, et 1'envoi de ladite consigne de correction de roues libres a un actionneur capable d'appliquer un couple anti-roulis. La prise de roulis quasi statique du vehicule est reduite par application du couple anti-roulis pour une plage de vitesse allant de la marche arriere jusqu'a la marche avant. Le couple anti-roulis peut titre remis a zero de fawn progressive a 1'approche de 1'arret du vehicule ou a 1'approche d'un faible angle du volant. On peut regler la progressivite du couple anti-roulis pour eviter toute sensation de conduite inconfortable. Lesdites donnees de deplacement du vehicule peuvent comprendre la vitesse longitudinale du vehicule et/ou une mesure de 1'angle de braquage de roues avant. Dans un mode de realisation, en dessous d'un premier seuil d'acceleration laterale, la consigne de correction de roulis est nulle. Dans un mode de realisation, au-dessus d'un deuxieme seuil d'acceleration laterale, la consigne de correction de roulis est constante. Dans un mode de realisation, la consigne de correction de roulis est monotone croissante entre un premier et un deuxieme seuils d'acceleration laterale. La consigne de correction de roulis peut titre comprise entre une droite et une parabole croissante entre le premier et le deuxieme seuils d'acceleration laterale. La consigne d'acceleration de roulis peut titre nulle en dessous d'un seuil de vitesse ou de rapport de vitesses engage. Le systeme anti-roulis pour vehicule a au moins trois roues comprend un moyen pour elaborer une consigne de correction de roulis en fonction de 1'acceleration later-ale du vehicule, de donnees de deplacement du vehicule, et du rapport de vitesse engage, et un actionneur capable d'appliquer un couple anti-roulis en fonction de la consigne de correction de roulis. Dans un mode de realisation, le moyen pour elaborer une consigne comprend un module de normalisation de 1'acceleration laterale. Le module de normalisation peut comprendre une entree d'angle d'acceleration later-ale du vehicule, une entree de gain statique entre le roulis et 1'acceleration later-ale, et une entree de gain statique entre le roulis et le couple anti-roulis. Le moyen pour elaborer une consigne peut comprendre un module de calcul et une table de vitesse. Le module de calcul peut comprendre un parametre de vitesse minimale positive et un parametre de couple anti-roulis maximal. La table de vitesse peut comprendre, pour chaque valeur de vitesse, un parametre d'acceleration later-ale minimale, un parametre d'acceleration later-ale maximale, un parametre d'angle de volant, un parametre de pente, et un parametre de signe d'acceleration laterale. Le vehicule est pourvu d'un chassis et d'au moins trois roues reliees elastiquement au chassis. Le vehicule comprend un systeme anti-roulis pourvu d'un moyen pour elaborer une consigne de correction de roulis en fonction de 1'acceleration later-ale du vehicule, de donnees de deplacement du vehicule, et du rapport de vitesse engage, et un actionneur capable d'appliquer un couple anti-roulis en fonction de la consigne de correction de roulis. Le systeme est en boucle ouverte. L'actionneur peut faire partie d'une barre anti-roulis pilotable ou d'une suspension active. Dans un mode de realisation, les donnees de deplacement du vehicule peuvent comprendre une mesure de 1'angle de braquage de roues arriere, dans le cas d'un vehicule a roues arriere directrices. La miss au point du systeme est facilitee par le faible nombre de parametres mis en oeuvre et permet une progressivite des reglages quasi statiques. La presente invention sera mieux comprise a la lecture de la description detaillee de quelques modes de realisation pris A. titre d'exemples nullement limitatifs et illustres par les dessins annexes, sur lesquels: -la figure 1 est une vue schematique d'un vehicule equips d'un systeme de commande; -la figure 2 est un schema logique du systeme de la figure 1; et -la figure 3 est un diagramme de couple anti-roulis en fonction de 1'acceleration laterale. Comme on peut le voir sur la figure 1, le vehicule 1 comprend un chassis 2, deux roues avant directrices 3 et 4 et deux roues arriere 5 et 6 qui peuvent ou non etre directrices. Le vehicule 1 se complete par un systeme de direction 7 comprenant une cremaillere 8 disposee entre les roues avant 3 et 4, un actionneur de cremaillere 9 apte a orienter les roues avant 3 et 4 par 1'intermediaire de la cremaillere 8 en fonction d'ordres recus, de facon mecanique ou electrique, en provenance d'un volant de direction non represents, a disposition d'un conducteur du vehicule. Dans la variante a roues arriere directrices, des actionneurs 19 et 20 de braquage desdites roues arriere sont prevus. Le systeme anti-roulis 10 comprend une unite de commande 11, un capteur 12 de 1'acceleration laterale YT du vehicule, un capteur 13 de la vitesse de rotation des roues avant permettant de determiner la vitesse V du vehicule et un capteur 18 d'angle de braquage des roues avant 3 et 4, par exemple monte sur 1'actionneur 9. Le capteur 12 peut etre dispose au centre de gravite du vehicule 1. Le capteur de vitesses peut etre de type optique ou encore magnetique, par exemple a effet Hall, cooperant avec un codeur solidaire d'une partie mobile, tandis que le capteur est non-tournant. Le capteur d'acceleration peut etre de type accelerometre (masselotte et ressort). En outre, le systeme anti-roulis 10 comprend des barres antiroulis pilotables avant 14 et arriere 15 capables de modifier les parametres de la suspension disposee entre le chassis 2 et respectivement les roues 3 a 6. Les barres anti-roulis 14 et 15 peuvent comprendre des verins hydrauliques ou electriques. Le systeme anti-roulis 10 comprend un capteur 16 de la position du levier de vitesses 17 commandant une boite de vitesses, non representee, du vehicule 1. Le capteur 16 fournit un signal Sv de valeur 1 lorsqu'un rapport de marche avant est engage et de valeur -1 lorsqu'un rapport de marche arriere est engage ou au point mort. L'unite de commande 11 peut etre realisee sous la forme d'un microprocesseur equipe d'une memoire vive, d'une memoire morte, d'une unite centrale et d'interfaces d'entree-sortie permettant de recevoir des informations des capteurs et d'envoyer les instructions aux barres anti-roulis 14 et 15. Plus precisement, 1'unite de commande 11 comprend un bloc d'entree 22 recevant les signaux en provenance des capteurs 12 et 13, plus particulierement la vitesse du vehicule V et 1'acceleration transversale 7T. La vitesse du vehicule peut etre obtenue en faisant la moyenne de la vitesse des roues avant ou des roues arriere, telle que mesuree par des capteurs d'un systeme antiblocage de roues. Dans ce cas, it est prevu un capteur 13 par roue, le systeme antiblocage de roues comprenant une sortie reliee a une entree de 1'unite de commande 11 pour fournir l'information de vitesse du vehicule. Alternativement, chaque capteur 13 est relie a une entree de 1'unite de commande 11, 1'unite de commande 11 effectuant alors la moyenne de la vitesse des roues. L'unite de commande 11 comprend egalement un bloc de calcul 23 pourvu d'un parametre de butee B, d'une entree de signe de vitesse Sv, d'un parametre de zone morte Zm, d'un parametre de gain statique G et d'un parametre de pente p. Le signe de vitesse est egal a 1 si un rapport de vitesses positif est engage et a -1 si la marche arriere est engagee ou si le levier de vitesses est au point mort. Le parametre de butee B est egal au couple maximum applicable et permet d'eviter 1'application d'un couple excessif desagreable pour le conducteur et/ou nuisible aux actionneurs des barres anti-roulis pilotables. Le parametre de zone morte Zm est homogene a une acceleration laterale et determine le seuil d'acceleration laterale yT en dessous duquel la consigne prend une valeur nulle. Le parametre de pente p determine la pente de la consigne de couple en fonction de 1'acceleration laterale 'T entre la zone morte et la butee. Le bloc de calcul 23 comprend un bloc de normalisation 29 recevant la valeur d'acceleration laterale yT et effectuant le calcul de normalisation de 1'acceleration laterale pour obtenir : yTn = yT Gy/G avec Gy le gain statique entre le roulis et 1'acceleration laterale du vehicule et G le gain statique entre le roulis et le couple anti-roulis. Le bloc de calcul 23 comprend un module de generation de la commande quasi statique 30 associe a une table 31 de vitesse et de couple anti-roulis, qui, en fonction de la vitesse, de 1'angle de volant, de 1'acceleration laterale normalisee yTn et des parametres B, S,,, Z,,,, G et p, genere une consigne de couple anti-roulis. Les parametres determinent la courbe de couple anti-roulis en fonction de 1'acceleration laterale yTn dont un exemple est illustre sur la figure 3 et ce pour un grand nombre de valeurs de vitesses V; stockees clans une table. En d'autres termes, les parametres B, S,,, Z,,,, G et p dependent de la vitesse. La determination de la consigne de couple anti-roulis peut etre effectuee de la maniere suivante. Pour une vitesse de valeur absolue inferieure Vm;n ou d'un angle volant de valeur absolue inferieur a am;n, le couple anti-roulis est nul. Pour une valeur d'acceleration laterale de valeur absolue inferieure a un seuil ou zone morte Zm, alors le couple anti-roulis est nul. La consigne de couple anti-roulis est plafonnee a une valeur de butee ou maximale B. En d'autres termes, si 1'acceleration laterale est superieure a un deuxieme seuil ymax, la consigne de couple anti-roulis est egale a la butee B. On calcule la vitesse signee Vs egale au produit de la vitesse V par le signe Sv et on recherche dans la table 31 une valeur de vitesse inferieure et/ou egale la plus proche possible de la valeur Vs. Pour des valeurs absolues d'acceleration laterale normalisee yTn comprises entre le premier seuil Zm et le deuxieme seuil ymax, le couple anti-roulis est determine par une fonction parabolique de 1'acceleration laterale YTn. On calcule alors : d = ymax/(ymax - Zm)2 a = (1-pente) d b = d (pente(y,nax + Zm) ù 2 Zm) c = aZm2ûbZ,,, La consigne de couple anti-roulis C = a YTn2 + blyräI +c La determination du signe de la consigne de couple anti-roulis peut s'effectuer de la facon suivante. Si la valeur absolue de 1'acceleration laterale lyräI est differente de zero, alors le signe de 1'acceleration laterale est egal au quotient de 1'acceleration laterale YTn par la valeur absolue de 1'acceleration laterale lyTnl. Sinon, le signe de 1'acceleration laterale est nul. La valeur du couple anti-roulis C peut alors etre fournie par le produit de la valeur absolue du couple antiroulis par le signe de 1'acceleration laterale et par un parametre d'opposition de phase valant 1 ou -1 et permettant de mettre en opposition de phase ou en phase le couple anti-roulis par rapport a 1'acceleration laterale. On peut ensuite calculer par interpolation lineaire sur la vitesse la valeur finale du couple de la consigne et du couple anti-roulis, en prenant une vitesse V; immediatement inferieure a la vitesse V et une vitesse V;+1 immediatement superieure a la vitesse V d'ou deux valeurs du couple anti-roulis C, et C;+i. Grace a l'invention, on obtient une correction de roulis relativement simple a mettre en oeuvre et permettant une correction de roulis ameliorant la securite du vehicule et le confort de conduite eprouve par le conducteur en maintenant une correction nulle pour de faibles vitesses et de faibles accelerations laterales, en bornant le couple anti-roulis a un maximum pour de fortes accelerations laterales et en assurant une progressivite entre 1'absence de correction et la correction maximale. REVENDICATIONS 1-Procede de commande de systeme anti-roulis pour un vehicule a au moins trois roues, dans lequel en fonction de 1'acceleration laterale du vehicule, de donnees de deplacement du vehicule, et du rapport de vitesses engage, on elabore une consigne de correction de roulis et on envoie ladite consigne de correction de roulis a un actionneur capable d'appliquer un couple anti-roulis. 2-Procede selon la revendication 1, dans lequel lesdites donnees de deplacement du vehicule comprennent la vitesse longitudinale V du vehicule et/ou une mesure de 1'angle de braquage de roue avant. 3-Procede selon 1'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel en dessous d'un premier seuil d'acceleration laterale, la consigne de correction de roulis est nulle et/ou au dessus d'un deuxieme seuil d'acceleration laterale, la consigne de correction de roulis est constante. 4-Procede selon 1'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel entre un premier et un deuxieme seuil d'acceleration laterale, la consigne de correction de roulis est monotone croissante. 5-Procede selon la revendication 4, dans lequel entre un premier et un deuxieme seuil d'acceleration laterale, la consigne de correction de roulis est comprise entre une droite et une parabole croissante. 6-Systeme anti-roulis pour un vehicule (1) a au moins trois roues, comprenant un moyen (11) pour elaborer une consigne de correction de roulis en fonction de 1'acceleration laterale du vehicule, de donnees de deplacement du vehicule, et du rapport de vitessesengage, et un actionneur (14, 15) capable d'appliquer un couple antiroulis en fonction de la consigne de correction de roulis. 7-Systeme selon la revendication 6, dans lequel ledit moyen pour elaborer une consigne comprend un module (29) de normalisation 5 de 1'acceleration laterale. 8-Systeme selon la revendication 7, dans lequel ledit module de normalisation (29) comprend une entree d'angle d'acceleration laterale du vehicule, une entree de gain statique entre le roulis et 1'acceleration laterale, et une entree de gain statique entre le roulis et le couple anti- 10 roulis. 9-Systeme selon la revendication 7 ou 8, dans lequel ledit moyen pour elaborer une consigne comprend un module de calcul (30) et une table de vitesses (31). 10-Systeme selon la revendication 9, dans lequel ledit module 15 de calcul comprend un parametre de vitesse minimale positive et un parametre de couple anti-roulis maximal. 11-Systeme selon la revendication 9 ou 10, dans lequel la table de vitesses comprend, pour chaque valeur de vitesse, un parametre d'acceleration laterale minimale, un parametre d'acceleration laterale 20 maximale, un parametre d'angle de volant, un parametre de pente, et un parametre de signe d'acceleration laterale. 12-Vehicule (1) pourvu d'un chassis (2) et d'au moins trois roues reliees elastiquement au chassis (2), comprenant un systeme anti-roulis comprenant un moyen (11) pour elaborer une consigne de 25 correction de roulis en fonction de 1'acceleration laterale du vehicule, de donnees de deplacement du vehicule, et du rapport de vitesses engage, et un actionneur (14, 15) capable d'appliquer un couple antiroulis en fonction de la consigne de correction de roulis.