Brevet FR2919255A1 — publié le 20090130

B07/0563FR ù GK/EVH Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s Dispositif de direction pour véhicule, procédé et véhicule correspondant Invention de : Jannick AUVINET Daniel ROUYER Christophe BOUET Guillaume TORRES Dispositif de direction pour véhicule, procédé et véhicule correspondant La présente invention concerne le domaine des organes de direction d'un véhicule automobile, plus particulièrement des directions possédant un découplage entre le volant et les roues directrices. Il est possible de supprimer la colonne de direction, ce qui s'avère intéressant en termes d'encombrement, de masse et de possibilité d'ajout de nouvelles fonctionnalités. On connaît à cet égard le document FR 2 873 343 (RENAULT) qui décrit un système de direction assistée de véhicule avec restitution d'efforts pour donner au conducteur une sensation de conduite qui lui permette de surveiller l'évolution du braquage et du reste du comportement dynamique du véhicule. La présente invention vise à améliorer les systèmes découplés de direction de véhicule. La présente invention vise un système de direction de véhicule dont l'utilisation soit plus sûre et plus agréable pour le conducteur. Le dispositif de direction pour véhicule a au moins une roue orientable, comprend un organe de manoeuvre à disposition d'un conducteur, un système de braquage de ladite roue et une unité de commande du système de braquage. Le dispositif comprend un capteur du couple exercé sur l'organe de manoeuvre. L'unité de commande comprend une entrée reliée à la sortie du capteur de couple et un moyen de génération d'une consigne de braquage du système de braquage en fonction du couple exercé sur l'organe de manoeuvre, ladite consigne étant envoyée au système de braquage. Le dispositif permet une diminution très importante de la plage de rotation de l'organe de manoeuvre. Les mains du conducteur peuvent ainsi rester dans une zone où leur dextérité est maximale. On réduit le besoin qu'éprouve le conducteur de déplacer ses mains par rapport à l'organe de manoeuvre, par exemple en cas de braquage fort. On réduit le risque qu'un conducteur n'effectue des gestes généralement déconseillés tels que le croisement des bras lors d'un braquage fort. On offre ainsi au conducteur une meilleure maîtrise du véhicule, d'où une réduction du risque d'accident. Par ailleurs, le confort et l'agrément de conduite du conducteur sont accrus dans les situations nécessitant un braquage fort, par exemple sur des routes en lacet, en ville ou encore lors de manoeuvres de parcage. L'organe de manoeuvre peut être un volant, une manette simple ou double ou encore un guidon. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un actionneur de restitution couplé à l'organe de manoeuvre. L'unité de commande peut comprendre un moyen de génération d'une commande de l'actionneur de restitution en fonction du couple exercé sur l'organe de manoeuvre, ladite commande étant envoyée à l'actionneur de restitution. Le conducteur bénéficie de la sorte d'une sensation de réaction analogue à celle dont il peut avoir l'habitude avec une direction mécanique. Bien entendu, la sensation de réaction peut être améliorée par rapport à celle que le conducteur connaît avec une direction mécanique. Dans un mode de réalisation, le moyen de génération d'une commande de l'actionneur de restitution comprend une consigne de maintien en position initiale de l'organe de manoeuvre. L'organe de manoeuvre est ainsi maintenu en position initiale. Le système de braquage est commandé par le couple exercé par le conducteur. Dans un autre mode de réalisation, l'organe de manoeuvre est fixe tout en étant pourvu d'un capteur de couple. L'actionneur de restitution peut comprendre un vibreur. Dans un mode de réalisation, le moyen de génération d'une commande de l'actionneur de restitution comprend un correcteur appliqué sur la différence entre une position de l'organe de manoeuvre mesuré par un capteur et la consigne de l'actionneur de restitution. Dans un mode de réalisation, l'unité de commande comprend une entrée de vitesse de véhicule. Le moyen de génération d'une commande de système de braquage prend en compte la vitesse du véhicule pour générer la consigne du système de braquage. On peut prévoir une direction plus dure à vitesse élevée afin de favoriser la stabilité de la trajectoire du véhicule, et plus réactive à faible vitesse afin d'éviter au conducteur d'avoir à exercer un couple très élevé lors du braquage des roues à l'arrêt qui nécessite une force importante devant être exercée par le système de braquage. Dans un mode de réalisation, le moyen de génération d'une commande du système de braquage comprend un correcteur appliqué sur la différence entre un braquage mesuré par un capteur et la consigne du système de braquage. Le procédé de commande de direction pour véhicule à au moins une roue directrice comprend la mesure par un capteur d'un couple exercé sur un organe de manoeuvre par un conducteur, la génération par une unité de commande d'une consigne de braquage du système de braquage de ladite roue en fonction du couple mesuré et l'envoi de ladite commande au système de braquage. Dans un mode de réalisation, l'unité de commande génère une consigne de couple de restitution. Dans un mode de réalisation, la consigne de couple de restitution est appliquée par un actionneur de restitution. Un véhicule peut comprendre un dispositif tel que décrit ci-dessus monté pour la commande du braquage des roues directrices, par exemple des roues avant ou des roues arrière. Grâce à l'invention, on bénéficie d'un organe de manoeuvre à disposition du conducteur qui reste sensiblement stationnaire, d'où une meilleure visibilité des voyants du tableau de bord, une meilleure position des mains du conducteur lors de braquages importants, la possibilité de concevoir un organe de manoeuvre de forme novatrice, par exemple s'éloignant du volant habituel, et ce tout en bénéficiant des avantages des directions découplées, notamment en terme d'encombrement, de masse et de sécurité en cas d'accident. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique du dispositif de direction ; - la figure 2 est une vue schématique partielle de l'unité de commande ; et - les figures 3 à 5 sont des courbes montrant le couple de l'actionneur de direction en fonction du couple volant et de la vitesse du véhicule. Comme on peut le voir sur la figure 1, un véhicule 1 comprend une caisse 2 et des roues, ici au nombre de quatre, fixées par l'intermédiaire d'un mécanisme de suspension, non représenté, à la caisse 2. Dans le mode de réalisation représenté, les roues avant 3, 4 sont directrices et les roues arrière 5, 6 sont directrices ou non. Les roues directrices 3 et 4 sont orientées en braquage par un système de braquage 7. Le système de braquage 7 peut comprendre une crémaillère 8 agissant sur l'orientation des roues 3 et 4 par l'intermédiaire de barres de direction 9 et 10. La crémaillère 8 est actionnée par un moteur 11, directement ou par l'intermédiaire d'engrenages 12. Le véhicule 1 comprend un organe de manoeuvre 13, par exemple un volant à disposition du conducteur dans l'habitacle du véhicule 1. L'organe de manoeuvre 13 est associé à un capteur d'angle 14 et à un capteur de couple 15. Le capteur de couple est configuré pour mesurer le couple exercé sur l'organe de manoeuvre 13 par le conducteur. Un actionneur 16 de restitution de couple est relié à l'organe de manoeuvre 13, directement ou par l'intermédiaire d'engrenages 17. Le véhicule 1 comprend une unité de commande 18 de direction comprenant une entrée reliée à la sortie du capteur d'angle 14, une entrée reliée à la sortie du capteur de couple 15 et une entrée reliée à une sortie d'un capteur de vitesse 19. Le capteur de vitesse 19 peut servir à plusieurs fonctionnalités, notamment à l'antiblocage de freins. L'information de vitesse peut être présente à bord d'un réseau, par exemple de type CAN, d'information du véhicule. L'unité de commande 18 comprend un module 20 de génération d'une consigne de braquage du système de braquage 7. L'unité de commande 18 peut comprendre un module 21 de génération d'une consigne de restitution de couple envoyée à l'actionneur de restitution 16. De préférence, le module 21 de génération d'un couple de restitution comprend une consigne permanente de maintien à zéro de l'angle de l'organe de manoeuvre 13. On peut ainsi maintenir en position l'organe de manoeuvre 13 à la résolution du capteur 14 près et à la réaction de l'actionneur 16 près. En pratique, l'organe de manoeuvre 13 peut être maintenu dans une plage par rapport à la position neutre. Le module 21 de génération d'une consigne de restitution de couple est illustré plus en détail sur la figure 2. Le module 21 peut être construit de telle sorte que l'organe de manoeuvre 13 reste fixe. Le module 21 peut comprendre un régulateur PID 22 émettant en sortie une consigne de courant envoyée à l'actionneur 16. Le module 21 comprend également un comparateur 23 recevant sur une entrée positive la consigne d'angle de l'organe de manoeuvre et sur une entrée négative l'angle mesuré fourni par le capteur d'angle 14. Dans le cas où la consigne d'angle de l'organe de manoeuvre 13 est en permanence nulle, le comparateur 23 peut être remplacé par un inverseur. L'angle du volant peut être modélisé de la façon suivante : c + I mot _vol v r.kmot _vol Av = Jv s2 ( 1) avec A,, la position angulaire de l'organe de manoeuvre 13 mesurée par le capteur 14, C,, le couple mesuré par le capteur de couple 15, Imot_vol la consigne en courant de l'actionneur 16, r la réduction des engrenages 17, kmot_vo1 la constante de couple de l'actionneur 16, J, l'inertie de l'organe de manoeuvre 13, des engrenages 17 et de l'actionneur 16 et s la variable de temps. Le couple de consigne du moteur de direction 11 peut être établi par le module 20 à partir du couple mesuré par le capteur de couple 15 et à partir de la vitesse du véhicule mesurée par le capteur de vitesse 19. Pour une vitesse du véhicule donnée, l'effort nécessaire que doit fournir le système de braquage 7 est une loi cubique de l'effort au volant. Plus particulièrement, on peut prévoir que la consigne envoyée par le module 20 au moteur de direction 11 est la somme du produit du couple mesuré par le capteur de couple 15 et d'une constante et du produit du cube du couple mesuré par le capteur de couple 15 et d'une autre constante. Par ailleurs, la consigne fournie au moteur de direction 11 est décroissante avec la vitesse. Un exemple de loi d'effort à fournir par le moteur de direction en fonction de l'effort mesuré au volant et de la vitesse du véhicule est illustré par les figures 3 à 5. Comme on peut le voir sur la figure 3, pour un couple volant positif élevé, la consigne de braquage est monotone décroissante en fonction de la vitesse. I1 en va de même, en valeur absolue, pour un couple volant maximal négatif. A faible vitesse de véhicule, la courbe de couple de consigne de braquage en fonction du couple volant présente une pente très faible, voire nulle, à proximité du zéro du couple volant et une pente maximale à proximité des minimum et maximum du couple volant. A titre d'exemple, on peut prévoir un couple de consigne de braquage Cab produit d'une fonction f de la vitesse du véhicule V1 et d'une fonction g du couple mesuré Cv. On peut choisir : f (Vlongi) _ A2 (2) O O (volant) = A3 .Cvolant + A4 .Colant Avec AI, A2, A3 et A4 des constantes, AI étant comprise entre 100 et 500, A2 étant comprise entre 1000 et 20000, A3 étant comprise entre 0,01 et 0,1, et A4 étant comprise entre 0,1 et 5, Grâce à l'invention, on dispose d'un volant plus généralement d'un organe de manoeuvre stationnaire avec pilotage en couple de l'angle de braquage des roues directrices. L'invention peut s'appliquer aux véhicules à deux ou quatre roues directrices. L'invention offre une sécurité de conduite accrue, une ergonomie améliorée et un agrément de conduite de haut niveau. Al ù Viongi Y- .7 REVENDICATIONS 1-Dispositif de direction pour véhicule (1) à au moins une roue orientable, comprenant un organe de manoeuvre (13) à disposition d'un conducteur, un système de braquage (7) de ladite roue, et une unité de commande (18) du système de braquage, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur de couple (15) exercé sur l'organe de manoeuvre (13), l'unité de commande (18) comprenant une entrée reliée à la sortie du capteur de couple (15) et un moyen de génération (20) d'une consigne de braquage du système de braquage en fonction du couple exercé sur l'organe de manoeuvre, ladite consigne étant envoyée au système de braquage (7). 2-Dispositif selon la revendication 1, comprenant un actionneur de restitution (16) couplé à l'organe de manoeuvre (13), l'unité de commande (7) comprenant un moyen de génération (21) d'une commande de l'actionneur de restitution (16) en fonction du couple exercé sur l'organe de manoeuvre (13), ladite commande étant envoyée à l'actionneur de restitution (16). 3-Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le moyen de génération d'une commande de l'actionneur de restitution (16) comprend une consigne de maintien en position initiale de l'organe de manoeuvre (13). 4-Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le moyen de génération (21) d'une commande de l'actionneur de restitution (16) comprend un correcteur (22) appliqué sur la différence entre une position de l'organe de manoeuvre (13) mesurée par un capteur (14) et la consigne de l'actionneur de restitution. 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'unité de commande (7) comprend une entrée de vitesse de véhicule, le moyen de génération (20) d'une commande 9 du système de braquage (7) prenant en compte la vitesse de véhicule pour générer la consigne du système de braquage (7). 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen de génération (20) d'une commande du système de braquage (7) comprend un correcteur appliqué sur la différence entre un braquage mesuré par un capteur et la consigne du système de braquage. 7-Procédé de commande de direction pour véhicule à au moins une roue orientable, dans lequel un capteur (15) mesure un couple exercé sur un organe de manoeuvre (13) par un conducteur, une unité de commande génère une commande d'un système de braquage (7) de ladite roue en fonction du couple mesuré, et envoie ladite commande au système de braquage (7). 8-Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'unité de commande (18) génère une consigne de couple de restitution. 9-Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la consigne de couple de restitution est appliquée par un actionneur de restitution (16). 10-Véhicule (1) comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, monté pour la commande du braquage des roues directrices.