Brevet FR2920122A1 — publié le 20090227

PROCEDE DE CONTROLE DE LA TRAJECTOIRE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE APRES UNE COLLISION La présente invention concerne un procédé de contrôle de la trajectoire d'un véhicule automobile après une collision. Elle s'applique particulièrement dans le cas de collision frontale. Lors d'un accident de la route impliquant une collision, que ce soit avec un autre véhicule ou avec des éléments de l'infrastructure routière, il arrive fréquemment que le véhicule accidenté ne s'immobilise pas 1 o instantanément à l'endroit précis de la collision. Cela se produit dans toutes les situations où l'énergie dissipée par déformation lors du choc est inférieure à l'énergie cinétique du véhicule avant la collision. La trajectoire qui fait suite au choc, appelée trajectoire d'échappement dans le domaine de l'accidentologie, se poursuit alors sans contrôle et laisse la possibilité de 15 collisions secondaires ou post-collisions . De fait, le phénomène de collision secondaire est fréquemment observé. La présente invention se propose notamment de minimiser les risques associés à ces trajectoires d'échappement. 20 La demande de brevet français FR 2 840 866 suggère d'immobiliser rapidement un véhicule accidenté. Dans ce brevet, le système d'antiblocage des roues, connu par l'acronyme anglo-saxon ABS signifiant Antilock Braking System , et le système de contrôle de trajectoire, connu par l'acronyme anglo-saxon ESP signifiant Electronic 25 Stability Program restent opérationnels. Par la suite, ces systèmes seront simplement désignés système ABS et système ESP . Or, cette stratégie peut ne pas aller dans le sens de la sécurité maximum dans le cas particulier d'une post-collision. Car d'une part, le système ABS maintient le pouvoir directeur des roues alors qu'elles peuvent avoir une orientation 30 quelconque. Et d'autre part, le système ESP assure que le véhicule suit la direction correspondant à la position du volant, alors que cette position peut parfaitement être involontaire du fait d'actions réflexes du conducteur paniqué et/ou de la déformation du train directeur. Par ailleurs, ce document cite comme moyen de freinage pour immobiliser le véhicule accidenté des systèmes de freinage à commande découplée. Contrairement au document précité, l'invention propose notamment de tirer parti des performances des actuels systèmes de freinage à commande non découplée, et qui permettent de réaliser la fonction souhaitée avec les matériels de freinage qui équipent actuellement la majorité des véhicules automobiles, tels que l'ESP. 1 o L'invention a notamment pour but de minimiser la longueur et l'incertitude de la trajectoire d'échappement parcourue par un véhicule à la suite d'une collision dont il ressort avec une vitesse non nulle. II s'agit notamment d'appliquer une stratégie de conduite largement employée en compétition automobile et enseignée en stage de pilotage : lorsque le pilote 15 constate qu'il est dans une situation de perte de contrôle irréversible, il agit très fortement sur les freins pour déclencher le blocage des quatre roues. Pour mettre en oeuvre automatiquement cette stratégie, l'invention agit sur le système de freinage usuel du véhicule. Le freinage est déclenché à partir de la détection d'un choc d'une gravité significative occasionnant au véhicule 20 des dommages susceptibles de le rendre non contrôlable par le conducteur. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de contrôle de la trajectoire d'un véhicule automobile après une collision. II comporte une étape de détection de la collision et une étape de blocage des roues du 25 véhicule (et en particulier des roues directrices) afin de supprimer leur capacité directionnelle. II permet de maintenir le véhicule automobile sur une trajectoire rectiligne et tangente à celle qu'il suivait avant la collision, permettant ainsi au véhicule de rester sensiblement sur sa voie de circulation et d'éviter de passer sur la voie de circulation opposée où il pourrait percuter 30 un véhicule venant en sens inverse et/ou de sortir de la route. Les roues peuvent être bloquées si la collision détectée inflige au véhicule des dommages susceptibles de le rendre incontrôlable par son conducteur. Par exemple, les roues peuvent être bloquées si un seuil donné de décélération est franchi ou si des coussins gonflables de sécurité se déclenchent. Un système de freinage à génération annexe de pression peut permettre le blocage des roues, comme un système ABS et/ou un système ESP et/ou un système CMBS (Collision Mitigation by Braking System). Le système de freinage peut permettre le blocage des roues en actionnant une pompe hydraulique ou un servomoteur électrique. L'invention a encore pour principaux avantages qu'elle permet d'offrir, sur tout véhicule doté d'un système ESP de génération récente et de coussins gonflables de sécurité, une fonction complémentaire de sécurité pour un surcoût minime. L'invention porte également sur un véhicule automobile équipé d'un organe de commande destiné à contrôler la direction dudit véhicule automobile après une collision, ledit organe de commande appliquant un procédé de contrôle tel que décrit ci-avant. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : - les figures 1 a, 1 b, 1c et 1 d, par un synoptique, sont une illustration 25 d'un exemple de collision entre des véhicules qui ne sont pas équipés d'un système selon la présente invention ; - la figure 2, par un graphe, est une illustration de l'un des principes de la présente invention ; - les figures 3a, 3b, 3c et 3d, par un synoptique, sont une illustration 30 du même exemple de collision que celui des figures la, 1 a, 1c et 1d, mais lorsque l'un des véhicules est équipé d'un système selon la présente invention.15 Les figures 1 a, 1 b, 1c et 1d illustrent un exemple de collision entre deux véhicules A et B qui ne sont pas équipés d'un système selon la présente invention. La figure 1 a illustre les deux véhicules A et B, alors qu'ils sont sur le point de se croiser sur une route. Ils se rapprochent avec des vitesses respectives VAo et VBo. La figure 1 b illustre les deux véhicules A et B entrant en collision. 1 o Ils ont l'un et/ou l'autre dévié vers le milieu de la route et ont mordu la ligne médiane. Ils se percutent par l'avant gauche, toujours avec les vitesses respectives VAo et VBo. A l'instant de la collision, le choc génère sur le véhicule A une force F de sens opposé à VAo et un moment de rotation M, qui entraînent une décélération et une mise en rotation du véhicule A. 15 La figure 1c illustre les changements dans la cinématique des deux véhicules A et B immédiatement après le choc. La vitesse du véhicule A s'est réduite à une vitesse VA1 où VA1 La figure 1d illustre plus particulièrement la trajectoire 25 d'échappement du véhicule A dans les secondes qui suivent le choc. Le véhicule A poursuit son avancée sur une trajectoire courbe 2 déterminée par l'angle de braquage à gauche de ses roues avant. Sa vitesse se réduit, passant par une vitesse VA2 où VA2 Par des procédés décrits par la suite, la présente invention se propose notamment de limiter les risques de voir le véhicule A changer de 35 voie après la collision. Pour cela, la présente invention poursuit un double objectif. II s'agit d'une part d'annuler le plus rapidement possible la vitesse résiduelle VA1 du véhicule A en sortie de collision, et donc d'annuler l'énergie cinétique subsistante qui peut donner lieu à la collision secondaire avec le véhicule C. II s'agit d'autre part d'éviter des modifications aléatoires de l'orientation de la trajectoire d'échappement 2 du véhicule A. S'il était équipé d'un système selon la présente invention, le véhicule A ne suivrait pas la trajectoire curviligne 2 déterminée par l'angle de braquage de ses roues avant ayant conservé leur pouvoir directeur. 1 o La figure 2 illustre un principe de la présente invention, qui cherche notamment à bloquer les roues. II faut noter que l'invention vise là un effet inverse de celui du système ABS. Car dans une situation où le véhicule n'est plus sous contrôle, l'orientation des roues n'a plus aucun rapport avec la trajectoire souhaitée, que ce soit suite à des déformations du 15 châssis ou du fait d'actions involontaires du conducteur. Dans ce cas, il est préférable d'éviter que les roues n'infléchissent la trajectoire dans une direction qui n'est pas souhaitée. Or, en bloquant les roues, elles perdent tout pouvoir directeur, contrairement à l'ABS qui vise à ce que les roues conservent leur pouvoir directeur sur la trajectoire du véhicule. 20 La figure 2 illustre ce principe. L'axe des abscisses représente le glissement G longitudinal des roues, défini comme le rapport entre la différence (vitesse périphérique du pneu moins vitesse d'avancement du véhicule) et la vitesse d'avancement du véhicule, soit G= (RwùV) V où R = rayon de la roue = vitesse radiale de la roue V = vitesse d'avancement du véhicule 30 Si les roues du véhicule A sont libres, c'est-à-dire ni ralenties par freinage ni accélérées par l'arbre moteur, alors G=0%. Si les roues du véhicule A sont bloquées, alors G=100%, c'est-à-dire que les roues sont en pure glissage. 25 L'axe des ordonnées représente la force F exercée par le sol sur la roue du véhicule, et plus particulièrement sur son pneumatique. La force F a deux composantes : une composante longitudinale FL et une composante transversale FT. La composante FL est la composante motrice ou freineuse, c'est elle qui résulte de l'effet du couple moteur pour accélérer le véhicule (par entraînement en rotation des roues motrices) ou de celui des freins pour le ralentir. La composante FT est la composante transversale dont l'effet provoquera la mise en virage ; cette composante FT résulte de l'orientation 1 o de la projection au sol du plan de roue par rapport à la direction courante du vecteur vitesse du véhicule (cet angle est couramment appelé angle de dérive). La figure 2 montre que, en présence d'un angle de dérive non nul, 15 lorsque les roues sont libres, c'est-à-dire lorsque G=0%, la composante longitudinale FL est nulle et la force transversale FT est maximale. La figure 2 montre également que, à l'inverse, lorsque les roues sont bloquées, c'est-à-dire lorsque G=100%, la composante transversale FT est nulle. Ceci signifie que lorsque les roues sont bloquées, les roues ne jouent plus aucun rôle 20 directionnel, ou encore que les roues ont perdu tout pouvoir de modifier la direction dans laquelle se déplace le véhicule A. Tourner le volant ne sert plus à rien. La figure 2 montre également que lorsque les roues sont bloquées, la composante longitudinale FL, quoique non maximum, reste à une valeur élevée qui permet d'immobiliser rapidement le véhicule A. La 25 présente invention se base sur cette double constatation. Elle propose de bloquer les roues dès la détection d'un choc, à la fois pour leur enlever tout pouvoir directionnel et à la fois pour ralentir efficacement le véhicule A. Ainsi, si le blocage des roues se fait suffisamment tôt, le véhicule A devrait poursuivre sur une trajectoire rectiligne et tangente à celle précédant 30 immédiatement la collision et s'immobiliser rapidement. Les figures 3a, 3b, 3c et 3d illustrent le même exemple de collision que celui des figures 1 a, 1 b, 1c et 1d, mais cette fois lorsque le véhicule A est équipé d'un système selon la présente invention. 35 La figure 3a illustre, comme à la figure 1 a, les deux véhicules A et B sur le point de se croiser avec les vitesses respectives VAo et VBo. La figure 3b illustre, comme à la figure 1 b, les deux véhicules A et B entrant en collision, toujours avec les vitesses respectives VAo et VBo, le choc générant sur le véhicule A la force F et le moment M, qui entraînent une décélération et une mise en rotation du véhicule A. La figure 3c illustre, comme à la figure 1c, les changements dans la cinématique des deux véhicules A et B immédiatement après le choc. La vitesse du véhicule A s'est réduite à la vitesse VA1. Le véhicule A a également pris la vitesse de lacet 1' et ses roues avant sont braquées à gauche. Dès cet instant, le système selon la présente invention freine les roues du véhicule A jusqu'à leur blocage total. La figure 3d illustre, comme à la figure 1d, la trajectoire d'échappement du véhicule A dans les secondes qui suivent le choc. Contrairement à la figure 1d, sur la figure 3d le véhicule A continue sur une trajectoire d'échappement rectiligne 1 correspondant à son orientation et à sa vitesse immédiatement avant le choc. C'est pourquoi le véhicule A reste sur la voie de droite et il ne risque donc pas de percuter le véhicule C arrivant derrière le véhicule B. La vitesse de lacet yr'1 tend à s'annuler progressivement sous l'effet du glissement des pneus bloqués sur le sol, passant par une vitesse de lacet yr'2 telle que yr'2 Concernant les moyens pour actionner automatiquement le freinage selon la présente invention, les systèmes de freinage actuels comme les systèmes ABS et ESP utilisent d'ores et déjà un dispositif annexe et autonome permettant de générer une force de freinage sans action du conducteur sur la pédale de frein. Dans le cas d'un freinage hydraulique par exemple, il peut s'agir d'une pompe hydraulique. Dans le cas d'un système de freinage électrique, il peut s'agir d'un servomoteur électrique. Ces dispositifs peuvent avantageusement être réutilisés pour mettre en oeuvre la présente invention. Les systèmes ABS nécessitent d'ores et déjà de disposer 1 o d'organes de réglage permettant de piloter la pression de freinage pour chaque roue. Comme explicité par la suite, les organes permettant de piloter cette pression peuvent avantageusement être actionnés dès détection d'une collision jugée critique, de manière à bloquer les quatre roues. Obtenir une pression suffisante dans le circuit de freinage sera d'autant plus facile que la 15 collision survient le plus souvent à l'issue d'une phase de freinage par le conducteur, qui aura eu pour effet d'amener le circuit de freinage à une pression significative. Concernant la détection de la collision, le critère de 20 déclenchement peut par exemple être la détection d'une collision infligeant au véhicule des dommages susceptibles de le rendre incontrôlable par le conducteur. Un tel évènement peut par exemple correspondre au franchissement d'un seuil de décélération critique donné. Par exemple, le déclenchement des coussins gonflables de sécurité peut être retenu comme 25 critère. En effet, le conducteur n'ayant plus la possibilité de voir la route lorsque les coussins sont gonflés, il n'a donc plus non plus la possibilité de contrôler la trajectoire de son véhicule. Actionner le freinage automatique selon l'invention au gonflage des coussins peut donc être tout à fait opportun. 30 II apparaît que la présente invention s'implante de manière particulièrement simple sur les véhicules déjà dotés de systèmes ABS et ESP, ainsi que de coussins gonflables de sécurité, ces systèmes étant aujourd'hui très largement répandus. Elle peut également se combiner très avantageusement avec des systèmes connus par l'acronyme anglo-saxon 35 CMBS signifiant Collision Mitigation by Braking System . Ces systèmes visent à assurer un freinage automatique en cas de détection d'une situation de collision inévitable. Leur effet sera, quelle que soit l'action du conducteur, d'avoir déjà une pression de freinage significative dans le circuit lors de la collision, permettant ainsi une mise en action optimale du dispositif selon l'invention. Le seul surcoût induit par la présente invention est donc lié à la réalisation d'une fonction de commande de mise en pression maximale du circuit de freinage, à partir d'une source annexe de pression. Cette fonction 1 o peut être déclenchée sur dépassement d'un seuil donné de décélération. De manière optimale, elle peut être hébergée dans le calculateur du système de freinage, qui doit être relié avec l'organe chargé de la détection de collision par une liaison rapide et de haute fiabilité. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de la trajectoire d'un véhicule automobile (A) après une collision, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de détection de la collision ; - une étape de blocage des roues du véhicule afin de supprimer leur capacité directionnelle ; de sorte à maintenir le véhicule après la collision sur une trajectoire ( 1) rectiligne et tangente à celle qu'il suivait avant la collision. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roues sont 1 o bloquées si la collision détectée est susceptible d'infliger au véhicule (A) des dommages susceptibles de le rendre incontrôlable par son conducteur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les roues 15 sont bloquées si un seuil donné de décélération est franchi. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les roues sont bloquées si des coussins gonflables de sécurité se déclenchent. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un système de freinage à génération annexe de pression permet le blocage des roues. 25 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de freinage est un système ABS et/ou un système ESP et/ou un système CMBS. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le système 30 de freinage permet le blocage des roues en actionnant une pompe hydraulique. 20 8. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le système de freinage permet le blocage des roues en actionnant un servomoteur électrique. 9. Véhicule automobile (A) équipé d'un organe de commande destiné à contrôler la direction dudit véhicule automobile après une collision, caractérisé en ce que ledit organe de commande applique un procédé de contrôle conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.