Brevet FR2908725A1 — publié le 20080523

Procédé et dispositif de commande de la direction d'un véhicule L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de commande de la direction d'un véhicule et, plus spécialement, un procédé permettant de compenser les effets de couple dans le volant dûs à une variation de la démultiplication. Un véhicule automobile repose sur le sol, habituellement, par quatre roues, respectivement un train avant directeur et un train arrière qui, le plus souvent, n'est pas orientable. L'orientation du train directeur est commandée manuellement par un conducteur au moyen d'un volant tournant autour d'un axe et relié au train directeur par un système de transmission qui assure un certain rapport de démultiplication entre l'angle de rotation du volant et l'angle de rotation des roues directrices, normalement les roues avant. Ce train directeur peut être réalisé de diverses façons et, habituellement est du type à parallélogramme déformable. Son orientation peut être commandée, par exemple, par une crémaillère sur laquelle engrène un pignon entraîné en rotation, dans un sens ou dans l'autre, par un système de démultiplication, sous l'action d'un ordre d'orientation donné par le volant. Auparavant, le volant directeur était relié directement au train directeur par un système mécanique assurant la démultiplication. Actuellement, cependant, la direction est habituellement assistée pour que le conducteur ne soit pas soumis directement aux efforts extérieurs de contact des roues avec le sol, lors d'un changement de direction. Il est nécessaire, cependant, de permettre au conducteur de ressentir ces efforts extérieurs lorsqu'il agit sur le volant afin de lui donner des sensations correspondant à de vraies sensations de conduite. A cet effet, l'axe de rotation du volant est soumis, d'une part à un ordre de rotation donné manuellement par le conducteur et, d'autre part, à un couple représentatif des efforts extérieurs, appliqué par un actionneur et dépendant du rapport de démultiplication. Ainsi, dans le cas d'une direction assistée telle que décrite, par exemple dans le document EP 1 304 276, le système de transmission comporte un mécanisme de démultiplication ayant un arbre d'entrée dont la rotation est commandée par le volant et un arbre de sortie qui commande l'orientation du train directeur par l'intermédiaire d'un actionneur. DB5033 FR DEM 0 2908725 2 De ce fait, les efforts extérieurs appliqués sur le train directeur au cours de son orientation sont transmis au volant par l'intermédiaire du moyen de démultiplication. Mais on peut aussi utiliser une direction découplée dite, en anglais steer by 5 wire (SBW) dans laquelle l'actionneur de démultiplication qui commande l'orientation des roues directrices reçoit simplement un signal émis par le volant et correspondant à l'angle d'orientation souhaité par le conducteur. Du fait qu'il n'existe, alors, aucune liaison physique entre le volant et l'actionneur de démultiplication, un second actionneur applique sur le volant un couple dit de 10 restitution qui dépend du rapport de démultiplication et des efforts extérieurs de contact du train directeur avec le sol afin de faire ressentir au conducteur un couple représentatif des conditions de conduite, lorsqu'il actionne le volant. Cependant, on réalise maintenant des véhicules automobiles équipés de systèmes actifs permettant de modifier dynamiquement la géométrie du train 15 directeur afin, notamment, d'améliorer le comportement du véhicule ainsi que le confort du système de direction. En particulier, pour améliorer les performances dynamiques du véhicule et le confort de conduite, il est intéressant de modifier le rapport de démultiplication de la direction en fonction, notamment, de la vitesse du véhicule. 20 En effet, un faible rapport de démultiplication permet d'améliorer la maniabilité du véhicule à faible vitesse alors qu'une forte démultiplication à vitesse élevée permet d'améliorer la précision de conduite. On a donc développé des systèmes permettant de modifier le rapport de démultiplication en fonction de certains paramètres, en particulier la vitesse du 25 véhicule. Par exemple, dans la disposition décrite dans le document EP 1 304 276 déjà cité, le mécanisme de démultiplication est associé à une commande électrique de modification du rapport de démultiplication commandée par une unité de contrôle sur laquelle sont affichés les paramètres à prendre en compte mesurés par des 30 capteurs, tels que la vitesse du véhicule, l'angle de rotation du volant et la température de la commande électrique. Le document EP 1 325 857 décrit également un système de variation du rapport de démultiplication de la direction. DB5033 FR DEM 0 2908725 3 Il est apparu, cependant, qu'une telle variation, en cours de conduite, de la démultiplication risquait de perturber les sensations apportées au conducteur par le volant de direction. L'invention a pour objet d'éviter cet inconvénient grâce à un procédé et un 5 dispositif permettant de fournir au conducteur des sensations de conduite qui ne sont pas influencées par une variation de la démultiplication des roues avant. L'invention présente, en outre, l'avantage de pouvoir s'appliquer aux différents systèmes de direction découplée, par exemple du type dit steer by wire (SBW), ou bien du type direction active dite active front steering (AFS). 10 L'invention s'applique donc, d'une façon générale, à tout système de direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable prenant appui sur le sol et soumis à des efforts extérieurs, un moyen d'orientation du train directeur, un organe de pilotage manuel par un conducteur, monté rotatif autour d'un axe un système de transmission, au train directeur, d'un ordre d'orientation donné par le 15 conducteur, par rotation de l'organe de pilotage, comportant un moyen de démultiplication avec un rapport variable entre l'angle de rotation de l'organe de pilotage et l'angle souhaité d'orientation du train directeur, et un moyen d'application sur l'axe de rotation de l'organe de pilotage, d'un couple représentatif des efforts extérieurs exercés par le sol sur le train directeur. 20 Conformément à l'invention, le moyen d'application d'un couple représentatif des efforts extérieurs et le moyen de commande du rapport de démultiplication sont totalement découplés, le couple appliqué sur l'organe de pilotage dépendant seulement des paramètres dynamiques du véhicule et pouvant varier indépendamment des variations du rapport de démultiplication, afin de fournir au 25 conducteur une sensation de conduite homogène et sans perturbation. En particulier, dans le cas où le rapport de démultiplication varie selon une loi prédéterminée en fonction de certains paramètres représentatifs de l'état dynamique du véhicule, le couple appliqué sur l'organe de pilotage ne risque pas d'être affecté par les variations du rapport de démultiplication. 30 De façon particulièrement avantageuse, une variation, en cours de marche, du rapport de démultiplication (d) est compensée, à chaque instant, par une correction correspondante du couple (Cm) représentatif des efforts extérieurs Fyl appliqué sur l'organe de pilotage (3). DB5033 FR DEM 0 2908725 4 A cet effet, dans un mode de réalisation préférentiel, une unité de contrôle du système de transmission détermine, en fonction des conditions de conduite, d'une part le rapport de démultiplication entre l'angle de rotation de l'organe de pilotage et l'angle d'orientation du train directeur et d'autre part, une consigne 5 affichée sur le moyen d'application du couple représentatif des efforts extérieurs, la dite consigne étant déterminée en fonction d'une expression des efforts extérieurs appliqués sur le train directeur, calculée au moyen d'un modèle mathématique incorporé dans l'unité de calcul et en fonction des caractéristiques du moyen d'orientation et du rapport de démultiplication et, en cas de variation du rapport de 10 démultiplication, ladite consigne de couple représentatif est corrigée de façon à compenser une variation dudit couple représentatif induite par la variation de la démultiplication. L'invention s'applique spécialement à un système de direction découplée dans lequel le système de transmission comporte un premier actionneur de 15 démultiplication, commandé à distance par l'organe de pilotage pour l'application sur le train directeur d'un couple d'orientation avec un rapport de démultiplication variable et un second actionneur de restitution pour l'application sur l'organe de pilotage d'un couple ressenti représentatif des efforts extérieurs et une unité de contrôle déterminant, d'une part une consigne de démultiplication affichée sur 20 l'actionneur de démultiplication et, d'autre part, une consigne de couple ressenti affichée sur l'actionneur de restitution et dépendant du rapport de démultiplication et des efforts extérieurs mesurés et une variation du rapport de démultiplication est compensée en permanence par une correction correspondante de la consigne de couple ressenti calculée par l'unité de contrôle, de façon que ledit couple ressenti 25 dépende uniquement de la mesure des efforts extérieurs sans effet dynamique induit par la variation dudit rapport de démultiplication. Pour cela, de façon particulièrement avantageuse, le modèle mathématique incorporé dans l'unité de calcul détermine, dans le domaine de Laplace, une expression des efforts extérieurs de la forme : 30 Fo = H (s,V) Ar dans laquelle s est la variable de Laplace, V la vitesse du véhicule et Or l'angle d'orientation du train directeur par rapport à l'axe du véhicule, et l'unité de calcul détermine la consigne de couple ressenti appliqué sur l'axe de l'organe de pilotage en appliquant dans le domaine temporel une équation de la forme : DB5033 FR DEM 0 2908725 5 C'm = A h (t,V) end dans laquelle h (t,V) est la transformée de Laplace inverse de la fonction H(s,V), A est un paramètre dépendant des caractéristiques du moyen d'orientation, 0, est l'angle de rotation de l'organe de direction correspondant à un angle 5 d'orientation Ordu train directeur, d est le rapport de démultiplication. Dans un mode de réalisation préférentiel, à partir d'une mesure, en temps réel, d'un ensemble de paramètres de conduite comportant au moins la vitesse V du véhicule, l'accélération latéraley , l'angle de braquage des roues Or, la vitesse de lacet yr' et les efforts extérieurs Fo appliqués sur le train directeur, l'unité de 10 contrôle détermine la valeur mesurée Cext du couple d'orientation appliqué sur le train directeur par la formule Cext = B Fy1, dans laquelle B est une fonction des caractéristiques du système d'orientation et génère, à chaque instant, une consigne de couple ressenti affichée sur l'actionneur de restitution, qui est une fonction Cm = f (Cext) de ladite valeur mesurée dépendant au moins des efforts extérieurs Fy1, 15 et, en cas de variation bd de la consigne de démultiplication (d), la consigne de couple ressenti ainsi générée est multipliée par le rapport d + àd de façon à d compenser ladite variation bd en maintenant inchangée la consigne de couple affichée sur l'actionneur de restitution. Dans le cas habituel où le train directeur est du type à parallélogramme 20 déformable avec une bielle de direction de longueur dbie, et un angle de chasse ach, et où le moyen d'orientation dudit train directeur comporte une crémaillère sur laquelle engrène un pignon de rayon Rpc entraîné en rotation autour de son axe par le premier actionneur de démultiplication, le couple (Cext) d'orientation du train directeur s'opposant aux efforts extérieurs Fo peut être donné par la formule : 25 Cext = Rpc (ach , dbiel) Fo Avec (P (ach , dbiel) = - cos 2 (a h) (r tan (aeh) + Cpneu) dbi et dans laquelle r est le rayon d'une roue directrice, et Cpneu la chasse au niveau du pneumatique. DB5033 FR DEM 0 2908725 6 Selon une autre caractéristique préférentielle, l'unité de contrôle utilise un modèle de type deux roues fournissant une expression des efforts extérieurs du niveau du train avant par l'équation : 1 Fy1 = - D~ (=' (T'+ ô - Or) 5 dans laquelle D, est la raideur des roues directrices Il est la distance du centre de gravité du véhicule à l'axe des roues directrices qi' est la vitesse de lacet 10 ô est la dérive au centre de gravité Or est l'angle d'orientation du train directeur par rapport à l'axe du véhicule. Mais l'invention s'applique également à un système de direction de type assistée dans lequel le système de transmission comporte un premier actionneur de démultiplication interposé entre l'organe de pilotage et le moyen d'orientation du 15 train directeur et un second actionneur d'assistance pour l'application, sur l'axe de rotation de l'organe de pilotage, d'un couple d'assistance permettant d'amplifier le couple de rotation appliqué par le conducteur pour donner un ordre d'orientation. Dans ce cas, selon l'invention, le système de transmission est commandé par une unité de contrôle comportant un premier bloc de calcul d'une consigne de 20 démultiplication (d) affichée sur l'actionneur de démultiplication et un second bloc de calcul d'une consigne de couple d'assistance C'm affichée sur l'actionneur d'assistance et, en cas de variation, en cours de marche, du rapport de démultiplication (d), déterminant une modification de la consigne d'assistance C'm calculée par le second bloc de calcul, l'unité de contrôle, détermine une correction 25 de compensation AC qui s'ajoute algébriquement à la consigne d'assistance modifiée CXt de façon que le couple d'assistance Cext reste inchangé, sans effet dynamique induit par la variation dudit rapport de démultiplication. De façon particulièrement avantageuse, à partir d'une mesure, en temps réel, des efforts Fo appliqués sur le train directeur, le second bloc de calcul 30 détermine une consigne de couple d'assistance C'm affichée sur l'actionneur d'assistance, de la forme : Cm = 4'l(ach) d Fo DB5033 FR DEM 0 2908725 7 dans laquelle c1(ach) est une fonction dépendant des caractéristiques des moyens d'orientation du train directeur et, en cas de variation bd de la consigne de démultiplication (d), l'unité de contrôle détermine une correction de compensation OC = 4.2eh) bd Fo qui s'ajoute algébriquement, selon le signe de8d , à la consigne 5 d'assistance modifiée ce e calculée à chaque instant en tenant compte de la variation bd du rapport de démultiplication (d), de façon à éviter un effet dynamique de cette variation sur le couple d'assistance Cext appliqué sur l'axe de l'organe de pilotage (3). D'autres caractéristiques avantageuse de l'invention apparaîtront à la 10 description suivante de certains modes de réalisation particulier, donnés à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés. La figure 1 est un schéma d'ensemble d'une direction découplée. La figure 2 est un schéma d'ensemble d'une direction assistée. Les figures 3, 4 et 5 montrent schématiquement, respectivement, en vue de 15 face, en vue de côté et en vue de dessus, le montage du train directeur au niveau d'une roue. La figure 6 est un schéma indiquant les différents paramètres utilisés dans un modèle de type deux roues. La figure 7 est un schéma fonctionnel d'une direction découplée avec une 20 compensation selon l'invention. La figure 8 est un schéma fonctionnel d'une direction assistée avec une compensation selon l'invention. Sur la figure 1 on a représenté, schématiquement, l'ensemble du système de direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable 1 dont l'orientation 25 peut être commandée, en réponse à un ordre d'orientation donnée par un organe de pilotage 3 tel qu'un volant, par un moyen d'orientation 2. Habituellement, le train directeur 1 comporte deux roues 10a, 10b, généralement les roues avant, tournant chacune autour d'un axe 11a, 11 b qui constitue un bras d'un levier tournant autour d'un axe fixe 12a, 12b et dont le 30 second bras 13a, 13b forme une bielle dont l'orientation peut être commandée par déplacement d'une crémaillère 20, l'ensemble constituant une sorte de parallélogramme déformable. Le déplacement de la crémaillère 20, dans un sens ou DB5033 FR DEM 0 2908725 8 dans l'autre, est commandé par un pignon 21 entraîné par un système de transmission 4 qui détermine un certain rapport de démultiplication d entre un angle de rotation du volant 3 autour de son axe 32 et l'angle d'orientation des roues 10a, 10b. 5 Dans le cas représenté sur la figure 1 d'une direction découplée, il n'existe pas de lien physique entre l'axe 32 du volant 3 et l'axe 21' du pignon 21 dont la rotation est commandée par un actionneur de démultiplication 40 à l'entrée duquel est affiché un ordre d'orientation transmis à distance par un capteur non représenté, en fonction de l'angle de rotation du volant 3 commandé manuellement par le 10 conducteur. De ce fait, pour simuler une sensation de conduite sur le volant 3, un second actionneur 30 applique un couple de rotation sur l'axe 32 du volant, par l'intermédiaire d'un réducteur 33. Ce couple de rotation est déterminé en fonction de la démultiplication et des efforts extérieurs Fo exercés par le sol sur le train directeur 15 de façon que le couple ressenti par le conducteur en manoeuvrant le volant 3 soit représentatif du comportement du véhicule. Le rapport de démultiplication d= 6v entre l'angle de rotation 6v du volant et Or l'angle d'orientation Or des roues directrices dépend de l'ensemble des organes du système de transmission 4 interposé entre le volant 3 et les roues directrices 10a, 20 10b. En particulier, comme indiqué plus haut, pour améliorer la précision de conduite, ce rapport de démultiplication peut être modifié en fonction, notamment, de la vitesse du véhicule et de l'angle d'orientation des roues. A cet effet, le véhicule est équipe d'une unité de contrôle 60 qui détermine 25 une consigne variable de démultiplication affichée sur l'actionneur 40 de commande de la crémaillère 20. Comme le montre le schéma fonctionnel de la figure 7, le véhicule est équipé d'un ensemble de capteurs 5 fournissant des mesures en temps réel d'un certain nombre de paramètres représentatifs des conditions de conduite, en particulier la 30 vitesse du véhicule (V), son accélération latérale ou radiale (y ), l'angle de braquage des roues avant (Or) et la vitesse de lacet (qi'). Les signaux de mesure correspondants sont affichés aux entrées d'un calculateur 6 dit contrôle chassis DB5033 FR DEM 0 2908725 9 qui fournit, sur sa sortie 61, une consigne de démultiplication Cd affichée à l'entrée 41 de l'actionneur de démultiplication 40. Le fonctionnement d'une telle direction à rapport de démultiplication variable et la détermination de la consigne de démultiplication ont été décrits dans différents 5 documents tels que, par exemple, EP 1 304 276 ou EP 1 325 857. Cependant, comme indiqué plus haut, dans une direction découplée du type schématisé sur la figure 1, il est nécessaire d'associer au volant 3 un actionneur de restitution 30 qui applique sur l'axe 32 du volant un couple de rotation permettant au conducteur de ressentir l'effet d'un changement de direction. 10 A cet effet, l'unité de contrôle 60 comporte un bloc de calcul 7 qui détermine une consigne de couple ressenti C'm affichée à l'entrée de l'actionneur de restitution 30 afin d'appliquer sur l'axe 32 du volant un couple de restitution Cm permettant de reproduire les sensations nécessaires au conducteur dans la conduite du véhicule. Ce couple est une image du couple d'orientation Cext appliqué sur l'axe de 15 l'actionneur 40 de pilotage des roues avant et s'opposant aux efforts extérieurs Fo exercés par le sol et transformés par l'ensemble train avant 1, crémaillère 20, de la façon indiquée schématiquement sur la figure 1. Ce couple de restitution Cm ressenti par le conducteur est donc de la forme Cm = f (Cext) 20 La fonction f qui permet de générer ce couple ressenti Cm en fonction des efforts extérieurs Fo peut dépendre éventuellement d'autres variables correspondant aux conditions de conduite à chaque instant, telles que l'angle volant 0v , la vitesse de lacet du véhicule, son accélération latérale, etc... Cette fonction f peut être déterminée de façon connue, selon le type de 25 direction découplée utilisé, afin de générer le couple de restitution Cm permettant d'avoir une sensation des efforts extérieurs appliqués par le sol. Pour cela, dans l'invention, la consigne de couple ressenti C'm est déterminée par le bloc de calcul 7 de la façon indiquée ci-après, à partir d'un signal de mesure des efforts extérieurs Fo affiché sur une entrée 71 par le bloc de capteur 30 51, de la consigne de démultiplication Cd affichée sur une entrée 72 par le calculateur 6 de contrôle châssis, ainsi que des différents paramètres de constitution du train avant (1) qui est représenté schématiquement sur les figures 3 et 4. De façon classique, on peut définir les paramètres suivants : api, : angle fait par l'axe de pivot avec la verticale ; DB5033 FR DEM 0 2908725 10 ach : angle de chasse de l'axe de pivot ; dep : déport total du sol c : chasse géométrique du train avant ; db,e, : bras de levier ; 5 r : rayon de la roue ; cpneu : chasse pneumatique (supposée constante) : Fcrem : effort appliqué sur la crémaillère (2) ; Rpc : rayon du pignon crémaillère (21). On peut établir que l'ensemble du train avant représente un gain défini par 10 l'équation suivante obtenue par le calcul en tenant compte de la géométrie du train directeur défini par les paramètres indiqués plus haut : Fcrem cos (CXeh) 2 (r tan (acb)+cpneu) Fo (1) db = T(ach, dbiel) Fo avec $zl)(a h, db,e,) = - cos (aeh) 2 (r tan (acb)+cpneu) (2) dbi et 15 Or, le couple d'orientation Cext qui doit être appliqué par l'actionneur 40 de pilotage des roues avant, sur le pignon 21 engrenant avec la crémaillère 2 pour commander l'orientation des roues est de la forme : Cext = Rpc Fcrem On a donc : 20 Cext = Rpc cp (ach, dbiel) Fo (3) Cependant, on sait aussi que les efforts appliqués aux roues directrices avant lors d'un changement de direction sont liés à la position angulaire des roues avant et à la vitesse du véhicule par une fonction de la forme Fy i = h (t, V) Ar (4) 25 Selon l'une des caractéristiques de l'invention, pour déterminer cette fonction h (t, V), le bloc de calcul 7 fait appel à un modèle dynamique du véhicule incorporé dans l'unité de contrôle. En particulier, il est avantageux d'utiliser un modèle de type deux roues tel que schématisé sur la figure 5, utilisant les variables suivantes : Définitions des variables du système er Angle de braquage des roues avant V Vitesse du véhicule i DB5033 FR DEM 0 2908725 11 F Efforts extérieurs sur le train avant VI Vitesse roue avant Y1 F Efforts extérieurs sur le train arrière V2 Vitesse roue arrière Y2 (5, Dérive train avant Distance du centre de gravité O à l'axe avant ô2 Dérive train arrière 2 Distance du centre de gravité O à l'axe arrière Dérive au centre de gravité (0) D1 Raideur roues avant Y Accélération radiale D2 Raideur roues arrière Y' Vitesse de lacet Mror Masse totale du véhicule I Z Inertie en lacet du véhicule Bai Constante de ballant aux roues avant Dans un tel modèle, les forces de contact correspondant aux efforts extérieurs FY sur le train avant et FY sur le train arrière s'écrivent : 2 F =- D, 8 Y1 FY =-D2 ô2 5 Si l'on fait le bilan des forces transversales sur le véhicule, on a ' + F, = Mror y (5) z De même, le bilan des moments verticaux sur le véhicule donne l'équation : /I Y1-12 Y2=Iz ry (6) Cependant, les expressions des vitesses transversales au niveau du train avant et du train arrière, en fonction de la vitesse de lacet sont respectivement : V (Or+ c51 - à) = lq y' (7) V(ô2 - ô)=-/2q' 15 De plus, l'accélération transversale y peut s'écrire : y=V(Y'+5') Comme indiqué plus haut, les efforts au niveau des roues avant sont donnés FY = - D1 51 10 par: DB5033 FR DEM 0 2908725 12 En tirant 51 de l'équation précédente (7), on peut donc écrire : FY = - Di (V Yr + 6 -Br) (8) Le modèle deux roues permet ainsi d'établir une expression des efforts extérieurs appliqués par le sol sur les roues avant, au cours du déplacement du 5 véhicule, en fonction de la vitesse de lacet , de la dérive b et de l'angle de braquage Or. Cependant, ces variables peuvent être déduite des équations 5, 6, 7 indiquées plus haut en faisant passer celles-ci dans le domaine de Laplace, pour obtenir une expression des efforts extérieurs FY sous forme d'une fraction 10 rationnelle : F = so + sis + s2s2 6r (9) Yi ro +ris+r2s2 Ainsi, le modèle deux roues incorporé à l'unité de contrôle permet d'établir une expression des efforts extérieurs Fy1 appliqués sur les roues, en fonction de la variable de Laplace s et de la vitesse V, de la forme : 15 FY =H(s, V) Or (10) En prenant la transformée de Laplace inverse L-' de cette fonction H (s, V), le bloc de calcul 7 peut alors calculer la fonction h (t, V) = L-' [H (s, V)] et en déduire la valeur du couple d'orientation Cext auquel s'opposent les efforts extérieurs FY par la formule : 20 Cext = Rpc si) (îch, dbiel) h (t, V) Or (11) qui peut s'écrire, en prenant en compte l'angle de rotation du volant 0v: Cext = Rpc (I) (ach, dbiel) h (t, V) d (12) Comme indiqué plus haut, pour faire ressentir au conducteur, sur le volant, l'effet exercé par le sol sur le train directeur, l'actionneur de restitution 30 doit 25 appliquer sur l'axe 32 du volant 3 un couple ressenti : Cm = f (Cext) = f (Rpc (I) (lac, dbiel) h (t, V) d) (13) qui est une image du couple d'orientation Cext• DB5033 FR DEM 0 2908725 13 En pratique, le bloc de calcul 7 va calculer une consigne de couple ressenti C'm qui est affichée sur une entrée 31 de l'actionneur de restitution 30, par la formule C'm = f (Cext) à partir de la valeur mesurée Cext Cext = Rpc (P (acb, dbiel) h (t, V) d (14) 5 qui est déterminée elle-même à partir de la fonction h(t,V) établie par le modèle deux roues de la façon indiquée plus haut et de la valeur mesurée des efforts extérieurs Fo exercés sur le moyen d'orientation des roues avant. Cependant, comme indiqué plus haut, le rapport de démultiplication de la direction déterminé par le bloc de calcul 6 peut varier en fonction des paramètres de 10 conduite. Une modification de ces paramètres, en particulier la vitesse du véhicule, entraîne donc une variation de ce rapport d qui risque de perturber la perception, par le conducteur, du comportement du véhicule. Selon l'invention, pour éviter cet inconvénient, l'unité de contrôle détermine une variation correspondante de la consigne de couple ressenti C'm affichée sur 15 l'actionneur de restitution 30. A cet effet, le bloc de calcul 7 comporte des moyens de compensation 70 qui déterminent de la façon suivante la correction à apporter à la consigne de couple calculée C'm : Si le rapport de démultiplication d est modifié dans le sens positif ou négatif 20 pour devenir d + bd , cette variation bd du rapport de démultiplication entraîne une variation du couple d'orientation Cext correspondant aux efforts extérieurs et, par conséquent, du couple mesuré Cext qui devient : Cext -, Cext = Rpc (I) (ad, , dbiel) h (t, V) 6v (15) d +Vd Selon l'invention, pour éviter une modification du couple ressenti risquant de 25 perturber le conducteur, la consigne calculée de couple ressenti C'm est compensée de façon à ne pas prendre en compte la modification du couple mesuré engendrée par la variation du rapport de démultiplication. Cette compensation peut être réalisée, par exemple en multipliant la valeur mesurée par le facteur d +8d selon la formule : C'm = f (Cext d ~ d ~d ) = f (Rpc (1) (aeh , dbiel) h (t, V) d ) 30 DB5033 FR DEM 0 2908725 14 La consigne de couple affichée sur l'actionneur de restitution 30 reste donc inchangée. Ainsi, en cas de modification de la démultiplication globale de la direction, le ressenti du conducteur n'estpas perturbé, les effets de couple dus à cette 5 modification de la démultiplication n'étant pas appliqués sur l'axe du volant. Dans le cas d'une direction découplée qui vient d'être décrit, le bloc de calcul 7 du couple ressenti doit donc simplement comporter des moyens 70 de calcul de la compensation à apporter à la consigne de couple calculée C'm pour que le couple ressenti Cm ne soit pas modifié. 10 Mais l'invention peut également s'appliquer à d'autres types de direction, par exemple une direction à assistance électrique (DAE) ou une direction active (AFS) en ajoutant simplement au couple d'assistance un couple de compensation des effets parasites induits par les variations de la démultiplication. A titre d'exemple, la figure 2 est un schéma d'une direction assistée 15 comportant, comme dans le cas de la figure 1 un organe de pilotage tel qu'un volant 3 qui commande un moyen 2 d'orientation du train directeur 1 tel qu'une crémaillère 20, par l'intermédiaire d'un actionneur 40' déterminant un rapport de démultiplication d entre l'angle de rotation du volant ev et l'angle de braquage Or des roues directrices 10a, 10b. 20 Cependant, dans le cas d'une direction assistée, le volant 3 est relié mécaniquement au moyen 2 d'orientation du train directeur par un moyen d'assistance 30', généralement un actionneur hydraulique qui permet au conducteur d'orienter sans effort les roues directrices, un faible couple exercé sur le volant étant amplifié hydrauliquement par l'actionneur 40' pour appliquer le couple de rotation 25 nécessaire sur le pignon 21 engrenant avec la crémaillère 20 de commande de l'orientation des roues, le moyen de démultiplication 40' pouvant être, par exemple, un simple différentiel ayant un arbre d'entrée relié cinématiquement à l'arbre 32 du volant 3 et un arbre de sorite qui entraîne le pignon 21. L'actionneur d'assistance 30' permet ainsi au conducteur de ressentir le 30 couple Cext qui doit être exercé sur le pignon 21 pour orienter les roues 10a, 10b et qui est transmis aux roues par la crémaillère 20. On a donc : Cext = RPC Fcrem Rpc étant le rayon du pignon 21 et Fcrem l'effort exercé sur la crémaillère 20. DB5033 FR DEM 0 2908725 15 Cet effort d'orientation s'oppose aux efforts extérieursFyl exercés par le sol sur les roues avant, l'ensemble train avant représentant un gain qui, comme indiqué plus haut, peut être défini par l'équation : Fcrem = - cos(aeh )2 (r tan (ach)+Cpneu) Fo (1) d biel 5 On a donc : Cext = - RPC cos(uch)2 (r tan (ach)+Cpneu) Fo dbiel D'autre part, le rapport de démultiplication d entre l'angle ev de rotation du volant et l'angle (*d'orientation des roues dépend cinématiquement du rapport d1 = dbiel entre la longueur de bras de levier db,e, commandant l'orientation des roues R rc 10 et le rayon Rpc du pignon 21 sur lequel est appliqué le couple d'orientation Cext. On peut donc écrire : Cext = ( (lch) Fo di Avec 41 (ach) = - cos(ach)2 (r tan (ach)+cpneu) La liaison entre le volant 3 et les roues 10 étant cinématique, toute 15 modification bd du rapport de démultiplication apportée par l'un des organes du système de transmission (4) modifie le couple Cext à appliquer sur le pignon de commande 21, qui devient : Cmoextdif = 1 a F 8 1 (( ch) Y1 a(1+ d) ce qui donne, par une approximation de premier ordre : modif = 1 ( 8d Cext d. "1 \ach) (1 d) FY1 soit : Cmoextdif = Cext - (Mach) 8 d FY1 (18) d2 Ainsi, pour éviter que l'effet ressenti par le conducteur sur le volant soit perturbé par une modification bd du rapport de démultiplication, il suffit d'ajouter 20 DB5033 FR DEM 0 2908725 16 algébriquement au couple d'assistance appliqué sur l'axe du volant par l'actionneur 30', un couple de compensation : Ac=01 (4ch)8dF1 (19) La figure 8 donne, à titre d'exemple, un schéma fonctionnel d'un système de 5 compensation selon l'invention, appliqué à une direction du type DAE représentée schématiquement sur la figure 2. Comme dans le cas de la figure 6, le véhicule est équipé d'un ensemble de capteurs 5 fournissant des signaux de mesure des paramètres représentatifs des conditions de conduites qui sont affiché aux entrées de l'unité de calcul 60. 10 Celle-ci comporte, comme précédemment, un calculateur 6 dit contrôle châssis qui détermine la démultiplication souhaitée à chaque instant en fonction des conditions de conduite, notamment la vitesse V du véhicule et affiche un signal correspondant à l'entrée 41' de l'actionneur de démultiplication 40'. Dans le cas d'une direction assistée représentée schématiquement sur la 15 figure 2, un bloc de calcul 8 détermine un signal de consigne de couple d'assistance C'm qui est affiché à l'entrée 31' de l'actionneur d'assistance 30'. Cette consigne est déterminée de façon connue, à partir de la mesure des efforts extérieurs Fyl fournie par le bloc de capteurs 5 et de la mesure du couple appliqué sur le volant comme cela est décrit, par exemple dans les documents EP 20 1 508 501 ou US 2003/0114970. Cependant, l'unité de calcul 60 comporte également un calculateur de compensation 7' qui, à partir de la mesure des efforts extérieurs Fo et de la consigne de démultiplication fournie à chaque instant par le calculateur 6, détermine à chaque instant la variation bd de la démultiplication et, en appliquant l'équation 25 (19), calcule la valeur du couple de compensation AC qui est ajoutée algébriquement, par un sommateur 80, à la consigne d'assistance C'm fournie par le calculateur 8, de façon que le couple Cm ainsi compensé, appliqué par l'actionneur d'assistance 30' sur l'axe 32 du volant 3, ne soit pas perturbé par la variation de la démultiplication. 30 Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails des modes de réalisation qui ont été décrits à titre de simples exemples mais englobe toutes les variantes utilisant des moyens équivalents pour compenser des modifications de la démultiplication, en restant dans le même cadre de protection. DB5033 FR DEM 0 2908725 17 En particulier, on a décrit schématiquement une direction découplée et une direction assistée mais l'invention peut s'appliquer à tout type de direction assurant un rapport de démultiplication variable entre le volant et les roues directrices. En particulier, un système analogue pourrait être utilisé pour compenser les 5 variations de couple dans la direction, dues à des déformations du train avant pouvant induire une variation de la démultiplication. D'autre part, les équations utilisées par les calculateurs, qui ont été indiquées plus haut pour le cas d'une direction à crémaillère, pourraient être adaptées à d'autres types de direction. 10 DB5033 FR DEM 0 REVENDICATIONS 1. Procédé de commande de la direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable (1) prenant appui sur le sol et soumis à des efforts extérieurs Fo, un moyen (2) d'orientation du train directeur (1), un organe (3) de pilotage manuel par un conducteur, monté rotatif autour d'un axe (30) et un système (4) de transmission au moyen d'orientation (2) d'un ordre d'orientation donné par le conducteur par rotation de l'organe de pilotage (3), comportant un moyen (40, 21, 20) de commande d'un rapport de démultiplication variable (d) entre l'angle de rotation (6v) de l'organe de pilotage et l'angle d'orientation (Or ) du train directeur, et un moyen (30) d'application sur l'axe de rotation (30) de l'organe de pilotage, d'un couple Cm représentatif des efforts extérieurs Fo exercés par le sol sur le train directeur (1), caractérisé par le fait que le moyen (30) d'application d'un couple Cm représentatif des efforts extérieurs et le moyen (40) de commande du rapport de démultiplication sont totalement découplés, le couple (Cm) appliqué sur l'organe de pilotage (3) dépendant seulement des paramètres dynamiques du véhicule et pouvant varier indépendamment des variations du rapport de démultiplication (d), afin de fournir au conducteur une sensation de conduite homogène et sans perturbation. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport de démultiplication (d) varie selon une loi prédéterminée en fonction de certains paramètres représentatifs de l'état dynamique du véhicule et que le couple (Cm) appliqué sur l'organe de pilotage n'est pas affecté par les variations du rapport de démultiplication. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'une variation, en cours de marche, du rapport de démultiplication (d) est compensée, à chaque instant, par une correction correspondante du couple (Cm) représentatif des efforts extérieurs Fo appliqué sur l'organe de pilotage (3). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'une unité de contrôle (60) du système de transmission (4) détermine, en fonction des conditions de conduite, d'une part le rapport de démultiplication d entre l'angle (6v) de rotation de l'organe de pilotage (3) et l'angle (Or ) d'orientation du train directeur (1) et d'autre part, une consigne (C'm) affichée sur le moyen (30) d'application du couple représentatif des efforts extérieurs, la dite consigne C'm étant déterminée en fonction DB5033 FR DEM 0 2908725 19 d'une expression des efforts extérieurs Fo appliqués sur le train directeur, calculée, au moyen d'un modèle mathématique incorporé dans l'unité de calcul (60), en fonction des caractéristiques du moyen d'orientation (2) et du rapport de démultiplication (d) et que, en cas de variation du rapport de démultiplication, ladite 5 consigne de couple représentatif (C'm) est corrigée de façon à compenser une variation du couple représentatif Cm pouvant être induite par la variation bd de la démultiplication. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le système de transmission (4) comporte un premier actionneur (40) de démultiplication, commandé à distance 10 par l'organe de pilotage (3) pour l'application sur le train directeur (1) d'un couple d'orientation (Cext) avec un rapport de démultiplication variable (d) et un second actionneur (30) de restitution, pour l'application sur l'organe de pilotage (3) d'un couple ressenti (Cm) représentatif des efforts extérieurs (Fyo), caractérisé par le fait qu'une unité de contrôle (60) détermine, d'une part une consigne de démultiplication 15 (Cd) affichée sur l'actionneur de démultiplication (40) et, d'autre part, une consigne de couple ressenti (C'm) affichée sur l'actionneur de restitution (30) et dépendant du rapport de démultiplication (d) et des efforts extérieurs mesurés (Fyo) et qu'une variation (6d) du rapport de démultiplication (d) est compensée en permanence par une correction correspondante de la consigne de couple (C'm) calculée par l'unité de 20 contrôle (60), de façon que le couple ressenti (Cm) dépende uniquement de la mesure des efforts extérieurs (Fo) sans effet dynamique induit par la variation dudit rapport de démultiplication (d). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le modèle mathématique incorporé dans l'unité de calcul (60) détermine, dans le domaine de 25 Laplace, une expression des efforts extérieurs de la forme : Fo = H (s,V) Ar dans laquelle s est la variable de Laplace, V la vitesse du véhicule et Or l'angle d'orientation du train directeur (1) par rapport à l'axe du véhicule, et que l'unité de calcul (60) détermine la consigne de couple ressenti (C'm) appliqué sur 30 l'axe (32) de l'organe de pilotage (3) en appliquant dans le domaine temporel une équation de la forme : C'm = A h (t,V) 6~ d DB5033 FR DEM 0 2908725 20 dans laquelle h (t,V) est la transformée de Laplace inverse de la fonction H (s,V), A est un paramètre dépendant des caractéristiques du moyen d'orientation, Ov est l'angle de rotation de l'organe de direction (3) correspondant à un angle d'orientation Or du train directeur (1), d est le rapport de démultiplication. 5 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, à partir d'une mesure, en temps réel, d'un ensemble de paramètres de conduite comportant au moins la vitesse V du véhicule, l'accélération latéraley , l'angle de braquage des roues Or, la vitesse de lacet yr' et les efforts extérieurs Fo appliqués sur le train directeur (1), l'unité de contrôle (60) détermine la valeur mesurée Cext du couple 10 d'orientation appliqué sur le train directeur (1) par la formule Cext = B Fy1, dans laquelle B est une fonction des caractéristiques du système d'orientation et génère, à chaque instant, une consigne de couple ressenti (Cm) affichée sur l'actionneur de restitution (30), qui est une fonction Cm = f (Cext) de ladite valeur mesurée dépendant au moins des efforts extérieurs Fy1, et que, en cas de variation bd de la 15 consigne de démultiplication d, la consigne de couple ressenti ainsi générée est multipliée par le rapport d + 5d de façon à compenser ladite variation bd en d maintenant inchangée la consigne de couple affichée sur l'actionneur de restitution (31). 8. Procédé selon l'une des revendications 5, 6 et 7, caractérisé par le fait 20 que, le train directeur (1) étant du type à parallélogramme déformable avec une bielle de direction (13a) de longueur dbie, et un angle de chasse ach, et le moyen de d'orientation (2) dudit train directeur (1) comportant une crémaillère (20) sur laquelle engrène un pignon (21) de rayon Rpc entraîné en rotation autour de son axe par le premier actionneur de démultiplication (40), le couple (Cext) d'orientation du train 25 directeur (1) s'opposant aux efforts extérieurs Fo est donné par la formule : Cext = Rpe P (ach , dbiel) Fy1 Avec (aeh , dbiel) COS 2 GY h (r tan (aeh) + Cpneu d bi et dans laquelle r est le rayon d'une roue directrice, et Cpneu la chasse au niveau du pneumatique. DB5033 FR DEM 0 2908725 21 9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que l'unité de contrôle utilise un modèle de type deux roues fournissant une expression des efforts extérieurs du niveau du train avant par l'équation : Fo = - D1 (11 (p'+ ô - Or) V 5 dans laquelle D1 est la raideur des roues directrices l est la distance du centre de gravité du véhicule à l'axe des roues directrices qi' est la vitesse de lacet 10 ô est la dérive au centre de gravité Or est l'angle d'orientation du train directeur par rapport à l'axe du véhicule. 10. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le système de transmission (4) comporte un premier actionneur de démultiplication (40) interposé entre l'organe de pilotage (3) et le moyen (2) d'orientation du train directeur et un second 15 actionneur d'assistance pour l'application, sur l'axe de rotation de l'organe de pilotage, d'un couple d'assistance Cm permettant d'amplifier le couple de rotation appliqué par le conducteur pour donner un ordre d'orientation, caractérisé par le fait que le système de transmission est commandé par une unité de contrôle (60) comportant un premier bloc de calcul (6) d'une consigne de démultiplication (d) 20 affichée sur l'actionneur de démultiplication (40') et un second bloc de calcul (7') d'une consigne de couple d'assistance Cm affichée sur l'actionneur d'assistance (30'), et qu'en cas de variation, en cours de marche, du rapport de démultiplication (d), déterminant une modification de la consigne d'assistance Cm calculée par le second bloc de calcul (7), l'unité de contrôle (60), détermine une correction de 25 compensation OC qui s'ajoute algébriquement à la consigne d'assistance modifiée Cmext de façon que le couple d'assistance Cext, reste inchangé, sans effet dynamique induit par la variation dudit rapport de démultiplication (d) 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que, à partir d'une mesure, en temps réel, des efforts extérieurs Fyl appliqués sur le train 30 directeur (1), le second bloc de calcul (7) détermine une consigne de couple d'assistance Cm affichée sur l'actionneur d'assistance (31) de la forme 1 (a ch ) Cext = d Fo DB5033 FR DEM 0 2908725 22 dans laquelle .1D1(aCh) est une fonction dépendant des caractéristiques des moyens (2) d'orientation du train directeur (1) et que, en cas de variation bd de la consigne de démultiplication (d), l'unité de contrôle détermine une correction de compensation OC = 4'l(OCh) bd Fo qui s'ajoute algébriquement, selon le signe 5 de8d , à la consigne d'assistance modifiée C ,,calculée à chaque instant en tenant compte de la variation bd du rapport de démultiplication (d) de façon à éviter un effet dynamique de cette variation sur le couple d'assistance Cext appliqué sur l'axe (32) de l'organe de pilotage (3). 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le 10 fait qu'il permet de compenser une variation (6d) de la démultiplication (d) due à une déformation du train directeur (1) ou résultant d'une loi de démultiplication variable. 13. Dispositif de commande de la direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable (1) prenant appui sur le sol, un organe de pilotage manuel (3) 15 monté rotatif autour d'un axe (32) et délivrant un ordre d'orientation par rotation d'un certain angle (Or) autour de son axe (32), un moyen (2) d'orientation du train directeur (1), commandé par un premier actionneur (40), une unité de contrôle (60) comportant des moyens (6) de calcul d'une consigne de démultiplication (d) affichée sur le premier actionneur (40) pour l'établissement d'un rapport variable entre l'angle 20 de rotation (Or) de l'organe de pilotage (3) et l'angle d'orientation (Or) du train directeur (1), et un second actionneur (30) sur lequel est affichée une consigne de couple (C'm) calculée par l'unité de contrôle (60) à partir d'une mesure des efforts extérieurs (Fyo) et en tenant compte du rapport de démultiplication (d), pour l'application sur l'organe de pilotage (3), d'un couple de rotation (Cm) autour de son 25 axe, caractérisé par le fait que l'unité de contrôle (60) comporte des moyens (70) de calcul permanent d'une correction AC à apporter, en cas de variation (6d) de la consigne de démultiplication (d), à la consigne de couple (C'm) calculée par l'unité de contrôle (60) de façon à compenser les effets de cette variation sur le couple de 30 rotation (Cm) appliqué par le second actionneur (30) sur l'organe de pilotage (3). 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