Brevet FR2932120A3 — publié le 20091211

FR 2932120 A3 20091211 FR 0853735 A 20080605 Procédé de commande d'un système antiroulis pour véhicule automobile et Dispositif correspondant. La présente invention concerne la commande des véhicules automobiles, et en particulier la commande des systèmes d'antiroulis qui permettent de contrôler la réponse statique en lacet du véhicule. De façon classique, les véhicules automobiles sont pourvus d'un châssis, d'un habitacle, de roues reliées au châssis par un mécanisme de suspension avec des roues avant directrices commandées par un volant à la disposition du conducteur dans l'habitacle du véhicule, et des roues arrière directrices ou non-directrices. On cherche aujourd'hui à améliorer le comportement des véhicules et le confort des passagers via le contrôle du comportement du véhicule en lacet, par exemple durant un virage ou plusieurs virages consécutifs. On sait en effet que les véhicules sont conçus en général de manière à présenter le comportement le plus stable possible quelles que soient les commandes fournies par le conducteur ou l'état de la chaussée. Cependant, certaines situations peuvent engendrer une perte de contrôle du véhicule comme par exemple un évitement d'obstacles, simple ou double. Les pertes de contrôle dans ce cas sont souvent dues à une réponse du véhicule inadaptée car trop vive, pas assez amortie, ou encore peu prévisible. Par ailleurs, on cherche à améliorer la sensation de sécurité ainsi que le confort et le plaisir de 30 conduite. On connaît à cette fin des véhicules automobiles dotés de moyens de commande d'un système antiroulis. Plus précisément, selon un premier de ses objets, l'invention concerne un procédé de commande d'un système antiroulis pour véhicule automobile. Selon l'invention, le procédé est essentiellement 5 caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant à . - mesurer des efforts appliqués à une roue du véhicule automobile, - élaborer, en référence à un modèle de référence, 10 une consigne de correction de roulis à partir de la mesure des efforts, et envoyer ladite consigne de correction à des moyens de correction de roulis du dit véhicule automobile. 15 Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à : - pour chaque effort, déduire de la mesure de l'effort la valeur d'une masse correspondante générant ledit effort. 20 De préférence, la mesure des efforts est mise en oeuvre pour une pluralité de roues du véhicule automobile, le procédé comprenant alors en outre des étapes consistant à : - déduire de la répartition des mesures d'efforts, 25 la répartition des masses correspondantes du véhicule automobile, et - calculer la position du centre de gravité du véhicule automobile à partir de ces masses correspondantes. 30 Avantageusement, les valeurs des masses et/ou la position du centre de gravité sont envoyées à un contrôleur du système antiroulis pour recaler le modèle de référence dudit système. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à : - émettre dans le véhicule un signal d'alarme si la consigne de correction de roulis est supérieure à un seuil. De préférence, le procédé comprend en outre une étape consistant à : - calculer le torseur d'efforts appliqués à la roue à partir de la mesure desdits efforts appliqués à ladite roue. Selon un autre de ses objets, l'invention concerne un dispositif de commande d'un système antiroulis sur un véhicule automobile, susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et comprenant : - des moyens pour mesurer les efforts appliqués à au moins une roue, - des moyens pour élaborer, en référence à un 20 modèle de référence, une consigne de correction de roulis à partir de la mesure des efforts, et - des moyens pour envoyer ladite consigne de correction à des moyens de correction de roulis du dit véhicule automobile. 25 De préférence, lesdits moyens pour mesurer les efforts appliqués à au moins une roue comprennent des capteurs d'efforts. Dans un mode de réalisation, les capteurs d'efforts comprennent des jauges de contraintes. 30 De préférence, les moyens pour mesurer les efforts appliqués à ladite roue sont disposés au niveau du roulement de ladite roue, ou du pneu, de ladite roue. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre un véhicule automobile intégrant un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la figure 2 illustre l'évolution du roulis en fonction de l'accélération transversale pour un même véhicule automobile, selon quatre configurations, et la figure 3 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention. A l'heure actuelle, les calculateurs de système antiroulis disposent d'informations telles que l'accélération transversale (gammat), la vitesse et l'angle volant du véhicule automobile, fournies par des capteurs spécifiques. capteurs permettent d'estimer les efforts sur une roue mais plusieurs problèmes se Ces verticaux posent : En régime efforts verticaux d'une estimationquasi-stationnaire, l'estimation des sur quatre roues est faite à partir de la masse du véhicule automobile, d'une estimation de la position dans l'espace du centre de gravité, longitudinale automobile. Or, lad'une estimation des accélérations transversale subie par le véhicule masse du véhicule automobile varie en et et fonction par exemple du nombre et de la masse respective de passagers, et leur répartition, donc la position du centre de gravité, varie en fonction par exemple de la position des passagers ou des charges embarquées. Pour connaître la valeur de chaque effort à chaque roue, il faudrait connaître précisément la valeur des raideurs et amortissements sur chaque quart du véhicule automobile. Or ces valeurs dépendent notamment de la position verticale de la roue, des raideurs parasites de la suspension, de la contribution des éléments actifs et passifs liés. En outre, les efforts verticaux varient en fonction des sollicitations dynamiques de la caisse et des roues. En dehors du régime quasi-stationnaire, il faut prendre en compte les mouvements transitoires de la caisse, et ses inerties, difficiles à estimer. De même, au niveau d'une roue subissant un battement vertical généré par des obstacles de la chaussée, l'absorption de cette énergie par les divers éléments du châssis (pneus, articulations, amortisseurs...) empêche une estimation précise des efforts verticaux sur la roue. De ce fait, les incertitudes sur les grandeurs des masses du véhicule automobile et de leur répartition pénalisent l'efficacité et la précision des contrôleurs, ce qui est dommageable dans des situations accidentogènes et nuit également au confort des occupants. Pour pallier ces inconvénients, le procédé selon l'invention comprend une étape consistant à mesurer les efforts appliqués à au moins une roue. A cet effet, les moyens pour mesurer les efforts appliqués à au moins une roue comprennent des capteurs d'efforts, en l'espèce des jauges de déformation ou jauges de contraintes, et permettent de reconstituer grâce à des moyens de calcul (algorithme) les efforts verticaux entrant par la roue. Les capteurs d'efforts peuvent être disposés au niveau du roulement de ladite roue, ou du pneu de ladite roue, ou encore au niveau de tout élément mécanique permettant de reconstruire par calcul au minimum la composante verticale et de préférence l'intégralité du torseur d'efforts appliqué à la roue. De préférence, le procédé et le dispositif selon 10 l'invention sont mis en oeuvre sur chaque roue du véhicule automobile. Par exemple, on représente sur la figure 1 un véhicule automobile 1 intégrant un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. 15 A cet effet, le véhicule automobile 1 comprend un châssis 2 et est équipé de roues avant 3, 4, et de roues arrière 5, 6. En outre, un actionneur de crémaillère 7 est apte à orienter les roues avant 3 et 4 de façon mécanique ou 20 électrique par l'intermédiaire d'une crémaillère en fonction d'ordres reçus en provenance d'un volant de direction (non représenté) à disposition d'un conducteur du véhicule 1. Un système antiroulis 10 selon l'invention équipe 25 le véhicule automobile 1 et comprend une unité de commande 11 et des barres antiroulis avant 12 et arrière 13. Le véhicule automobile 1 comprend également des actionneurs de braquage des roues avant 14, 15, et peut 30 comprendre des actionneurs de braquage des roues arrière 16, 17. Selon l'invention, le dispositif comprend des capteurs d'efforts des roues avant 20, 21 et de préférence également des capteurs d'efforts des roues arrière 22, 23. Grâce à la mesure des efforts appliqués à au moins une roue par les capteurs d'effort 20 à 23, on peut élaborer, en référence à un modèle de référence, une consigne de correction de roulis. En effet, le modèle de référence permet de calculer 10 le roulis du véhicule automobile en fonction des mesures (du torseur) d'effort. On peut alors ensuite envoyer ladite consigne de correction de roulis à des moyens de correction de roulis dudit véhicule automobile, en l'espèce un actionneur 15 antiroulis ou une suspension pilotable agissant sur la raideur d'une suspension dudit véhicule automobile. Grâce à ces mesures d'effort, on peut aisément, grâce à un modèle basé sur la principe fondamental de la dynamique, déterminer les masses du véhicule automobile. 20 Ainsi par la répartition des mesures d'effort, on peut déterminer la répartition des masses correspondantes aux efforts mesurés, donc la position de centre de gravité dudit véhicule, y compris si celui-ci est équipé d'un attelage. 25 Par exemple, lorsque le véhicule est à l'arrêt sur un plan horizontal XY, la mesure des efforts verticaux donne directement le poids à chaque roue. On peut alors en déduire la masse du véhicule et la position de son centre de gravité dans le plan XY. 30 Grâce à l'invention, sur le plan dynamique, on peut déterminer la position selon l'axe Z (vertical) du centre de gravité de manière beaucoup précise que par les solutions de l'art antérieur mettant en oeuvre une estimation des efforts. Les valeurs des masses et/ou la position du centre de gravité calculées sont envoyées à un contrôleur, en l'espèce l'unité de commande 11, du système antiroulis pour recaler le modèle de référence. Les corrections du contrôleur ainsi appliquées sont par conséquent plus précises puisqu'elles dépendent de mesure et non plus d'estimations. Grâce à l'invention, par exemple, le maintien de caisse en virage est amélioré car plus proche des valeurs cible de roulis de vitesse de roulis fixées. Grâce à l'invention, les capteurs d'efforts peuvent également être mis en oeuvre pour émettre un signal d'alarme si la consigne de correction de roulis est supérieure à un seuil. Ainsi, un conducteur peut être averti si le chargement de son véhicule et/ou de son attelage dépasse des limites autorisées. Les avantages de l'invention par rapport à l'art antérieur sont illustrés sur la figure 2 qui représente l'évolution du roulis e en fonction de l'accélération transversale gammat, pour un même véhicule automobile selon quatre cas A, B, C et D. La courbe A représente le véhicule automobile en 25 poids total en charge (PTAC) sans système d'antiroulis actif, la courbe B représente le véhicule automobile vide en ordre de marche (VODM), avec un conducteur, sans système d'antiroulis actif, 30 la courbe C représente le véhicule automobile en poids total en charge (PTAC) avec un système d'antiroulis selon l'art antérieur, et la courbe D représente le véhicule automobile vide en ordre de marche (VODM), avec un conducteur, avec système d'antiroulis selon l'invention. Sans système d'antiroulis actif, plus l'accélération transversale est forte, plus l'angle de roulis est important, d'autant plus de le véhicule est chargé (massique). Sur les systèmes d'antiroulis actuels, lorsque le véhicule automobile est à vide, le système d'antiroulis admet un roulis croissant jusqu'à un seuil gammat seuil, en l'espèce 0,4G, au-delà duquel la pente suit sensiblement celle d'un système passif. La présente invention permet d'améliorer sensiblement l'efficacité des systèmes d'antiroulis puisqu'en deçà du seuil, la correction effectuée permet de compenser totalement l'angle de roulis, et au-delà du seuil d'amoindrir les effets de l'accélération transversale. L'invention est avantageusement mise en oeuvre pour les systèmes antiroulis actifs, mais peut être également mise en oeuvre pour les systèmes antiroulis semi actifs dans lesquels la mesure des efforts appliqués à au moins une roue du véhicule automobile, permet d'envoyer la consigne de correction à des moyens de correction de roulis dudit véhicule automobile de sorte à connecter ou déconnecter les moyens de correction de roulis (par exemple barres antiroulis). Grâce à l'invention, les capteurs d'accélération transversale ne sont plus nécessaires dans les systèmes 30 d'antiroulis actif. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un système antiroulis pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant à : mesurer des efforts appliqués à une roue du véhicule automobile, élaborer, en référence à un modèle de 10 référence, une consigne de correction de roulis à partir de la mesure des efforts, et envoyer ladite consigne de correction à des moyens de correction de roulis dudit véhicule automobile. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en 15 outre une étape consistant à : - pour chaque effort, déduire de la mesure de l'effort la valeur d'une masse correspondante générant ledit effort. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la 20 mesure des efforts est mise en oeuvre pour une pluralité de roues du véhicule automobile, le procédé comprenant en outre des étapes consistant à : - déduire de la répartition des mesures d'efforts, la répartition des masses correspondantes du véhicule 25 automobile, et - calculer la position du centre de gravité du véhicule automobile à partir de ces masses correspondantes. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, 30 dans lequel les valeurs des masses et/ou la position du centre de gravité sont envoyées à un contrôleur dusystème antiroulis pour recaler le modèle de référence dudit système. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape consistant à : - émettre dans le véhicule un signal d'alarme si la consigne de correction de roulis est supérieure à un seuil. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape consistant à : - calculer le torseur d'efforts appliqués à la roue à partir de la mesure desdits efforts appliqués à ladite roue. 7. Dispositif de commande d'un système antiroulis sur un véhicule automobile, susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant : - des moyens pour mesurer les efforts appliqués à 20 au moins une roue, - des moyens pour élaborer, en référence à un modèle de référence, une consigne de correction de roulis à partir de la mesure des efforts, et - des moyens pour envoyer ladite consigne de 25 correction à des moyens de correction de roulis dudit véhicule automobile. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel lesdits moyens pour mesurer les efforts appliqués à au moins une roue comprennent des capteurs d'efforts. 30 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les capteurs d'efforts comprennent des jauges de contraintes. 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel les moyens pour mesurer les efforts appliqués à ladite roue sont disposés au niveau du roulement de ladite roue, ou du pneu, de ladite roue.