Brevet FR2909064A1 — publié le 20080530

"Procédé et dispositif de contrôle des roues directrices d'un véhicule à roues découplées" La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle des roues directrices d'un véhicule à roues découplées. Dans l'état de la technique, les véhicules à quatre roues en deux essieux comportent au moins deux roues directrices. Un volant de braquage est disposé dans le poste de conduite et est relié par l'intermédiaire d'un mécanisme de braquage à la paire de roues directrices. Il en résulte que les actions appliquées par le conducteur sur le volant de braquage sont transformées en un mouvement de braquage des roues ainsi qu'il est connu. Par ailleurs, il est connu d'utiliser un mécanisme de braquage dans lequel l'effort du conducteur sur le volant est assisté par un moteur d'assistance. Un tel mécanisme de direction assistée peut : - ou bien être composé d'un mécanisme entièrement découplé du volant de braquage, la position du volant étant recopiée à l'aide d'un asservissement sur l'angle de braquage des roues ; - ou bien être composé d'un mécanisme agissant en parallèle avec l'action de la colonne de direction, un effort d'assistance venant s'ajouter à celui de braquage appliqué par le conducteur. Dans un autre état de la technique, il a été décrit des systèmes de direction dans lesquels les roues directrices, (habituellement deux ou quatre roues directrices) sont braquées, toujours sur la commande du volant de direction manipulé par le conducteur, mais à l'aide d'actionneurs de direction séparés. Le braquage d'ensemble est réalisé sous le contrôle d'un calculateur central de direction et de plusieurs capteurs. Dans ce type de direction de véhicule, on dispose de plus de degrés de liberté pour réaliser un contrôle automatique de la dynamique du 2909064 2 véhicule et cette caractéristique est mise en oeuvre dans le but d'améliorer la sécurité du véhicule, notamment dans les situations délicates de conduite. Enfin, il est connu depuis de nombreuses années de régler 5 la direction d'un véhicule en adoptant un dimensionnement et en plaçant des organes de réglage fin de manière à assurer des angles et/ou des longueurs entre parties des mécanismes de braquage qui assurent un comportement dynamique du véhicule particulier. 10 Ainsi, il est connu que le réglage d'un angle entre le plan d'une roue directrice et l'axe central du véhicule qui serait l'angle de chaque roue pour répondre à la commande du volant de direction permet d'empêcher que, sous une vitesse longitudinale limite, les pneumatiques du véhicule ne se mettent à crisser et le 15 véhicule à amorcer un dangereux mouvement de glissade. Un tel angle de braquage est déterminé en appliquant une loi de Jeantaud ou de Ackermann, qui permet d'appliquer un angle de braquage sur la roue directrice intérieure au virage différent de l'angle de braquage sur la roue directrice extérieure au virage. 20 Quand les deux roues directrices sont braquées avec un seul et même mécanisme, et que la théorie de Jeantaud est appliquée à la conception du mécanisme seul, le réglage de la divergence de braquage entre les deux roues directrices n'est valable que pour une seule situation de conduite et résulte d'un compromis. 25 Or, l'association d'une direction à roues découplées à l'aide d'actionneurs indépendants a permis de mettre au point, en fonction de la cinématique ou même de la dynamique du véhicule, des lois différentes de réglage des angles de braquage des roues directrices selon qu'elles se situent à l'avant ou à l'arrière du 30 véhicule et surtout, à l'intérieur ou à l'extérieur du virage. Cependant, les réglages qui ont été envisagés ne permettent pas d'assurer en toutes circonstances une angulation de Jeantaud correct et particulièrement dans les situations de 2909064 3 manoeuvre à basse vitesse longitudinale du véhicule, comme celles quand le véhicule est en parking. La présente invention apporte remède à cet état de la technique en ce qu'elle concerne un procédé de contrôle des 5 roues directrices d'un véhicule à roues découplées qui consiste : - à détecter une situation de conduite dite de manoeuvres ; - à appliquer en réponse une angulation de Jeantaud des roues directrices permettant de réduire le rayon de courbure 10 en manoeuvre. Selon un aspect de l'invention, la détection de la situation de conduite comporte une étape pour détecter que la vitesse longitudinale du véhicule est inférieure à une vitesse de seuil donnée. 15 Selon un aspect de l'invention, la détection de la situation comporte une étape pour détecter l'état d'une commande de l'utilisateur de mise en situation de manoeuvre. Selon un aspect de l'invention, la détection de la situation comporte une étape pour détecter l'état de passage en butée de 20 braquage. Selon un aspect de l'invention, l'étape d'application d'une angulation de Jeantaud en manoeuvre comporte une étape pour placer en parallèle au moins une paire de roues directrices. Selon un aspect de l'invention, la modification de 25 l'angulation de Jeantaud est graduelle. L'invention concerne aussi un dispositif de contrôle des roues directrices d'un véhicule à roues découplées qui comporte : - un capteur d'angle de consigne de braquage ; - un capteur d'angle de braquage pour chaque roue 30 latérale d'au moins une paire de roues directrices découplées ; - un actionneur de braquage comportant un moyen pour appliquer une angulation modale selon la théorie de Jeantaud sur 2909064 4 chaque roue latérale d'au moins une paire de roues directrices découplées ; - un moyen pour déterminer une situation de conduite dite de manoeuvres ; et 5 - un calculateur mettant en oeuvre le procédé de l'invention lorsque le moyen pour déterminer une situation de conduite dite de manoeuvres est actif et comportant : o une section d'entrée sur laquelle sont appliqués les signaux des capteurs d'angle de braquage, du capteur 10 d'angle de consigne de braquage et du moyen pour déterminer une situation de conduite dite de manoeuvres ; o une section de sortie pour produire, en réponse aux signaux de la section d'entrée et de l'exécution d'un 15 programme enregistré exécutant les séquences dudit procédé, un signal de commande de braquage pour chacun des actionneurs de braquage de sorte que, lors de la manoeuvre, le rayon de braquage du véhicule soit minimal. 20 Selon un aspect de l'invention, le dispositif coopère avec un moyen de saisie d'une commande de mise en mode de manoeuvre du véhicule disposé en relation avec le poste de conduite du véhicule. Selon un aspect de l'invention, le moyen pour déterminer 25 une situation de conduite dite de manoeuvres comporte un détecteur de passage en butée du mécanisme de braquage. Selon un aspect de l'invention, le calculateur comporte aussi une section pour annuler progressivement le réglage de Jeantaud en cours de validité à la date de passage en mode de 30 manoeuvre. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : 2909064 5 - la figure 1 représente un schéma expliquant l'angulation de Jeantaud ; - la figure 2 représente un organigramme du procédé de l'invention ; 5 - la figure 3 représente un schéma bloc du dispositif de l'invention ; - la figure 4 représente un schéma expliquant l'application de l'invention sur un véhicule à deux roues directrices ; et - la figure 5 représente une disposition permettant 10 d'appliquer une progressivité de la réduction du rayon de braquage. À la figure 1, on a représenté un schéma pour expliquer, dans un véhicule à deux roues avant directrices, le réglage par application de la théorie de Jeantaud de façon à déterminer une 15 angulation de Jeantaud. Le véhicule 1 comporte un essieu avant à roues directrices 3 composé d'une roue 5 extérieure et d'une roue 7 intérieure au virage. Le véhicule comporte par ailleurs un essieu arrière 9 à deux roues. Bien entendu dans la description l'intérieur et 20 l'extérieur sont utilisés pour désigner le côté du véhicule respectivement dirigé du côté du centre du virage et dirigé du côté extérieur au virage. Le véhicule présente un empattement E et une largeur de voie V commun aux deux essieux. Bien entendu, des modélisations plus compliquées peuvent être mises en 25 pratique. Dans la situation de la figure 1, le véhicule se trouve dans la situation d'entrée du virage au cours de laquelle le volant de direction commence à produire une angulation pour faire entrer le véhicule en virage. Lorsque le virage commence, un centre du 30 virage I est représenté sur la direction de l'essieu arrière 9, non directeur, à une distance L de la roue intérieure de l'essieu arrière 9. Pour appliquer un point C caractéristique de trajectoire en virage du véhicule entre les deux roues directrices, il faut que 2909064 6 les trajectoires des points de contact entre chaque roue directrice et le sol présente le même centre de courbure I. Il en résulte que chacun des points de contact entre le sol Me pour la roue extérieure 5, Mi pour la roue intérieure 7 et C pour le point de 5 contrôle de trajectoire en virage du véhicule doit se trouver de telle sorte que les angles relatifs de leur rayon-vecteur avec le centre de courbure I soient respectivement définis par leurs tangentes tan E 10 tan (aroue extérieure) = L+V E tan (aroue_moyen) = L + V/2 15 E tan (aroue intérieure) = L Pour que aucune des deux roues intérieure ou extérieure ne dérape, il faut donc que l'actionneur de braquage place la roue 20 directrice dans la direction de la tangente à la trajectoire qu'elle suit, et donc que l'angle de braquage soit perpendiculaire respectivement au rayon-vecteur IMe ou au rayon-vecteur IMi selon un angle de braquage respectivement qe pour la roue extérieure 5 et qi pour la roue intérieure 7. Ces angles sont donc 25 parfaitement définis par rapport au centre de courbure I en virage, et nécessairement différents l'un de l'autre. La théorie de Jeantaud permet sous différentes conditions de vitesses et de trajectoire en virage de calculer la différence entre l'angle de braquage qi de la roue intérieure et l'angle de braquage qe de la 30 roue extérieure au virage. Ainsi qu'on l'a déjà décrit, dans l'état de la technique, la disposition des actionneurs de braquage pour chacune des roues directrices permet de régler la différence entre les angles de 2909064 7 braquage dans différentes situations de conduite à l'aide d'un calculateur convenablement programmé. Cependant, ces réglages programmés ne sont pas adaptés à la situation de manoeuvre, notamment de manoeuvre du véhicule 5 au parking. À la figure 2, on a représenté un organigramme du procédé de l'invention. Après une étape de mise en route, il est exécuté une étape de détection d'une situation de manoeuvre lors d'une étape S1. La surveillance reprend alors si le test S1 est 10 négatif. Dans le cas contraire, le test S1 étant positif, on exécute une étape S2 de réduction de la différence angulaire calculée par la théorie de Jeantaud et appliquée sur les angles de braquage qe de la roue intérieure et qi de la roue extérieure. À la figure 3, on a représenté un mode particulier de 15 réalisation d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Un volant de braquage 11 est disposé dans le poste de conduite à la disposition du conducteur qui applique alors un angle de braquage volant av qui est détecté par un capteur 20 d'angle volant 12. Par ailleurs, un capteur 14 de l'angle de braquage de la roue gauche 5 et un capteur 15 de l'angle de braquage de la roue droite 7 sont disposés en relation avec le mécanisme de braquage entraîné par l'actionneur de roue gauche 16 ou par l'actionneur de roue droite 17. 25 De plus, un moyen 18 de détection de situation de manoeuvre est connecté par une entrée E18 à la section d'entrée E d'un calculateur 19, section d'entrée E sur laquelle sont aussi rapportés les signaux détectés respectivement par les capteurs 12, 14 et 15. 30 La section d'entrée E du calculateur 19 détecte l'angle volant av sur son entrée E12 ainsi que en permanence les angles instantanés de braquage qi de la roue intérieure et qe de la roue extérieure respectivement selon le sens du virage aux entrées 2909064 8 E14 et E15. Si le moyen 18 de détection de situation de manoeuvre est inactif, l'étape S1 du procédé décrit à l'aide de la figure 2 étant négative, le calculateur 19 applique les stratégies convenables de braquage qui ne sont pas concernées directement 5 par l'invention. En sortie S, le calculateur 19 applique alors une commande de braquage à l'actionneur de roue gauche 16 et une commande de braquage à l'actionneur de roue droite 17. Si le moyen 18 de détection de situation de manoeuvre est actif, l'étape S1 du procédé décrit à l'aide de la figure 2 étant 10 positive, le calculateur 19 applique la stratégie de braquage conformément à l'invention, en appliquant l'étape S2 du procédé décrit à l'aide de la figure 2, et applique un angle de braquage identique pour les deux roues de l'essieu directeur. À cette fin, le calculateur 19 comporte une mémoire de programmes, dans 15 laquelle est enregistré au moins un programme de calcul de l'angle de braquage de chaque roue directrice qui est exécuté lorsque le moyen 18 de détection de situation de manoeuvre est activé. Le calculateur 19 exécute alors le programme de braquage 20 des roues directrices écrit selon le procédé de l'invention selon lequel les angles de Jeantaud sont réduits, et préférentiellement annulés, les roues directrices d'un même essieu directeur étant alors parallèles l'une à l'autre. Dans un mode particulier de réalisation, l'angle de 25 braquage des deux roues directrices intérieure et extérieure, est égal à l'angle de braquage normalement calculé dans la théorie de Jeantaud pour la roue intérieure du virage ainsi qu'il va être décrit à l'aide de la figure 4. A la figure 4, on a représenté avec les mêmes références 30 qu'à la figure 1, l'application d'un mode de réalisation de l'invention à un véhicule à un essieu avant de roues directrices. Si on applique la théorie de Jeantaud, on trouve le centre de courbure 1 à une distance L de la roue intérieure de l'essieu 2909064 9 arrière. Les angles de braquage sont alors qi pour la roue intérieure 7 et qel pour la roue extérieure 5. Le point caractéristique C de la trajectoire du véhicule en virage est alors défini par un rayon-vecteur : 5 Cl = Rmin1. En situation de manoeuvre, notamment quand la vitesse longitudinale du véhicule est faible, par exemple de l'ordre de quelques kilomètres/heure, le risque de dérapage du véhicule est relativement modéré. 10 Selon l'invention on exécute une réduction du réglage des angles de braquage calculés selon la théorie de Jeantaud. A la limite, cette réduction est une annulation. Dans le schéma de la figure 4, l'annulation porte sur le seul angle de braquage de la roue extérieure qui devient alors 15 parallèle à la roue intérieure. Il en résulte que la trajectoire de la roue extérieure suit le rayon-vecteur Mele parallèle au rayon-vecteur Mil de la roue intérieure. Il en résulte que le point caractéristique C de la trajectoire du véhicule en virage est alors défini par un rayon-vecteur : 20 Clp = RminO. On remarque que Ip est situé entre les deux centres de courbure des trajectoires des deux roues, et il en résulte que le rayon de courbure de la trajectoire du véhicule en manoeuvre Clp est inférieur au rayon de courbure I de la trajectoire du véhicule 25 en réglage de Jeantaud. Il en résulte que la manoeuvrabilité du véhicule est améliorée lors de la situation de manoeuvre, notamment lors d'une mise en parking. On remarque qu'une analyse similaire peut être faite avec un véhicule différent, par exemple avec deux essieux directeurs, 30 auquel l'invention s'applique aussi. On remarque que la mise en parallèle des deux roues directrices de l'essieu directeur a été réalisée en annulant l'angle de Jeantaud de la seule roue extérieure. Il est possible dans 2909064 10 d'autres circonstances de modifier simultanément les deux angles de Jeantaud. A la figure 5, on a représenté un graphique représentant une évolution d'un coefficient de gradation de la situation de 5 manoeuvre par rapport à la solution de Jeantaud lors de la durée t d'exécution d'une manoeuvre. Dans le procédé de l'invention, l'étape de modification de l'angulation de Jeantaud est alors graduelle. Particulièrement, dans un mode de réalisation, le calculateur du dispositif de l'invention comporte aussi une section 10 pour annuler progressivement le réglage de Jeantaud en cours de validité à la date de passage en mode de manoeuvre. A la date t = 0, le moyen 18 de détection de situation de manoeuvre est activé. Le calculateur 19 exécute alors le programme de réduction de l'angle de Jeantaud pour la roue 15 extérieure seule de sorte que, en fonction de la vitesse longitudinale du véhicule, la valeur d'angle de Jeantaud soit annulée. Si on détermine une durée minimale t1 de manoeuvre, on utilise une fonction de réduction dans le programme enregistré de la forme qe = qe0 * exp (-a*t/t1) dans laquelle la valeur de l'angle 20 de braquage de Jeantaud instantané, qe0 est la valeur initiale avant que le moyen 18 de détection de situation de manoeuvre soit activé, a un coefficient d'adaptation de l'exponentielle. La gradualité de l'effet de l'invention est représentée par l'exponentielle 20 décroissante. Lorsque le moyen 18 de détection 25 de situation de manoeuvre est désactivé, la fonction inverse de gradualité est utilisée pour revenir selon l'exponentielle croissante 21 à l'angle de Jeantaud pour la roue extérieure. Dans un mode particulier de réalisation, le moyen 18 de détection de situation de manoeuvre comporte un dispositif de 30 saisie de commande, comme un commutateur électrique sur le poste de conduite. Lorsque le conducteur décide de réaliser une manoeuvre, il manoeuvre le commutateur précité dont l'état est lu sur la section d'entrée du calculateur 19. 2909064 11 Dans un mode particulier de réalisation, le moyen 18 de détection de situation de manoeuvre comporte un moyen de détection de la vitesse longitudinale du véhicule ainsi qu'un comparateur avec une vitesse de seuil V_seuil prédéterminée. 5 Quand la vitesse longitudinale détectée est inférieure à la vitesse de seuil le comparateur déclenche un état actif qui représente l'activation de la situation de manoeuvre. Il est aussi possible de sortir de la situation de manoeuvre en détectant que la vitesse longitudinale dépasse la vitesse de seuil V_seuil ou une autre 10 valeur déterminée de ré enclenchement de la situation hors manoeuvres. Dans un mode particulier de réalisation, le moyen 18 de détection de situation de manoeuvre comporte un détecteur de braquage en butée. Lorsque l'angle volant av détecté par le 15 capteur d'angle volant dépasse une certaine valeur, le moyen 1 8 de détection de situation de manoeuvre place alors sa sortie à l'état actif. Bien entendu, il est possible d'effectuer une combinaison de ces différents moyens de détection de situation de manoeuvre 20 notamment pour activer ou désactiver l'état de manoeuvres. REVENDICATIONS 1 - Procédé de contrôle des roues directrices d'un véhicule à roues découplées, caractérisé en ce qu'il consiste : - à détecter une situation de conduite dite de manoeuvres (S1) ; - à appliquer en réponse une angulation de Jeantaud des roues directrices permettant de réduire le rayon de courbure de la trajectoire du véhicule en manoeuvre (S2). 2 û Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détection de la situation de conduite comporte une étape pour détecter que la vitesse longitudinale du véhicule est inférieure à une vitesse de seuil donnée. 3 û Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détection de la situation comporte une étape pour détecter l'état d'une commande de l'utilisateur de mise en situation de manoeuvre. 4 û Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détection de la situation comporte une étape pour détecter l'état de passage en butée de braquage. 5 û Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'application d'une angulation de Jeantaud en manoeuvre comporte une étape pour placer en parallèle au moins une paire de roues directrices. 6 û Procédé selon la revendication 1 ou 5, caractérisé en ce que l'étape de modification de l'angulation de Jeantaud est graduelle. 7 - Dispositif de contrôle des roues directrices d'un véhicule à roues découplées, caractérisé en ce qu'il comporte : - un capteur (12) d'angle de consigne de braquage ; - un capteur (14, 15) d'angle de braquage pour chaque roue latérale d'au moins une paire de roues directrices découplées ; 2909064 13 - un actionneur de braquage (16, 17) comportant un moyen pour appliquer une angulation modale selon la théorie de Jeantaud sur chaque roue latérale d'au moins une paire de roues directrices découplées ; 5 - un moyen (18) pour déterminer une situation de conduite dite de manoeuvres ; et - - un calculateur (13) mettant en oeuvre le procédé de l'invention lorsque le moyen pour déterminer une situation de conduite dite de manoeuvres est actif et comportant : 10 une section d'entrée (E) sur laquelle sont appliqués les signaux des capteurs d'angle de braquage, du capteur d'angle de consigne de braquage et du moyen pour déterminer une situation de conduite dite de manoeuvres ; - une section de sortie (S) pour produire, en réponse 15 aux signaux de la section d'entrée et de l'exécution d'un programme enregistré exécutant les séquences dudit procédé, un signal de commande de braquage pour chacun des actionneurs de braquage ; de sorte que lors de la manoeuvre, le rayon de braquage du 20 véhicule soit minimal. 8 û Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il coopère avec un moyen de saisie d'une commande de mise en mode de manoeuvre du véhicule disposé en relation avec le poste de conduite du véhicule. 25 9 û Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen pour déterminer une situation de conduite dite de manoeuvres comporte un détecteur de passage en butée du mécanisme de braquage. 10 û Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce 30 que le calculateur comporte aussi une section pour annuler progressivement le réglage de Jeantaud en cours de validité à la date de passage en mode de manoeuvre.