Brevet FR2930197A3 — publié le 20091023

FR 2930197 A3 20091023 FR 0852616 A 20080417 Système et procédé de contrôle du roulis d'un véhicule. L'invention concerne un système de contrôle du roulis d'un véhicule permettant de connecter sur commande une barre antiroulis aux roues du véhicule. Elle concerne également un procédé de commande associé à un tel système. Une barre antiroulis est un élément mécanique intervenant dans la suspension d'un véhicule. Deux roues du véhicule de part et d'autre d'un axe longitudinal du véhicule sont aptes à se déplacer sensiblement verticalement par rapport à la carrosserie du véhicule par l'intermédiaire d'un système de suspension. Classiquement, la barre antiroulis comporte deux bras reliés par un tronçon apte à se déformer par torsion et monté pivotant sur la carrosserie selon un axe transversal. Chaque bras est connecté par l'intermédiaire d'une biellette à un support de la roue. Ainsi, lorsque le véhicule est en virage, il a tendance à basculer vers le côté extérieur par l'enfoncement de la roue extérieure et le relèvement de la roue intérieure. La barre antiroulis limite cette tendance. Cependant, lorsque le véhicule est en ligne droite sur une route chaotique, la barre antiroulis transmet les secousses que reçoit une roue à l'autre roue. Ce phénomène est appelé le copiage, et il diminue le confort des passager dans le véhicule. Pour limiter le phénomène de copiage, il est proposé dans le document WO 2005/120190 de remplacer au moins une biellette reliant la roue à la barre antiroulis par un vérin hydraulique couplé à un système de commande permettant de lier ou non la barre antiroulis à la roue. Ce système nécessite l'utilisation d'un circuit hydraulique qui pose des problèmes de maintenance et nécessite de prendre en compte en particulier le traitement du fluide lors du démantèlement du véhicule. C'est donc un objectif de l'invention que de proposer un système de contrôle de roulis d'un véhicule qui ne pose pas les problème de maintenance et de traitement propre au démantèlement d'un circuit hydraulique. Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un système de contrôle du roulis d'un véhicule, le véhicule comportant au moins deux roues de part et d'autre d'un axe longitudinal du véhicule, les roues étant montées mobiles élastiquement par rapport au véhicule pour la suspension du véhicule, le système comportant une barre antiroulis reliant les deux roues par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion. Le dispositif de connexion est un actionneur comportant des éléments électro-actifs. Ainsi, grâce à l'invention, le système de contrôle fonctionne entièrement de manière électrique, et on s'affranchit de l'utilisation d'un circuit hydraulique, ce qui ne pose plus de problème de démantèlement ni de maintenance. Selon une disposition de réalisation, l'actionneur comporte un premier et un deuxième membre, les membres étant montés coulissants entre eux, le premier membre étant lié à la barre antiroulis, le deuxième membre étant lié à la roue, un premier des éléments électro-actifs permettant de lier sur commande les deux membres. Lorsque les deux membres sont liés, ils forment une biellette qui donne toute sa fonctionnalité à la barre antiroulis. Par contre, lorsque les membres sont libres de coulisser, la barre antiroulis n'intervient plus dans la suspension, et le phénomène de copiage est éliminé. De manière particulière, les membres sont liés entre eux le premier élément électro-actif est au repos. Ainsi, en cas de défaillance d'alimentation du système de contrôle, la barre antiroulis est en service, ce qui est plus sûr pour la tenue de route du véhicule, même si le phénomène de copiage reste présent. Selon une autre option, le premier élément actif peut être arrangé pour que les membres soient libres lorsque le premier élément électro-actif est au repos. La barre anti-roulis est alors découplée des roues en cas de défaillance d'alimentation. Cette conception du système permet d'optimiser l'utilisation de l'énergie par le système. Selon un perfectionnement, l'actionneur comporte un capteur apte à mesurer la position relative des membres, un deuxième élément électroactif apte à lier sur commande un troisième élément électro-actif à l'un des membres, le troisième élément électro-actif étant apte à déplacer le deuxième élément électro-actif par rapport à l'autre membre. Un tel système est capable de fournir un déplacement relatif entre le premier et le deuxième membre, par un serrage alternatif du premier et du deuxième élément électro-actif combiné avec un allongement ou une rétractation du troisième élément électro-actif. A titre d'exemple, les éléments électro-actifs sont choisis parmi des éléments à matériau magnétostrictif, électrostrictif ou piézoélectrique. De tel matériau développe une contraction ou un allongement lorsqu'ils sont soumis soit à un champ magnétique, soit à un champ électrique. Un exemple de matériau magnétostrictif est le Terfénol-D, un alliage de fer, de terbium et de dysprosium. L'allongement possible du matériau est de l'ordre de 0,2% avec une bande passante de l'ordre de 15 kHz. L'invention a aussi pour objet un procédé de commande d'un système tel que décrit précédemment, selon lequel on commande les éléments électro-actifs pour lier la barre antiroulis aux roues lorsque le véhicule est en virage. La barre antiroulis est donc en fonction lorsque le véhicule est en virage. Dans le cas où les membres sont liés entre eux lorsque le premier élément électro-actif est au repos, on commande les éléments électro-actifs pour lier la barre antiroulis aux roues lorsque le véhicule est en ligne droite et sur une route lisse. Le confort dans le véhicule n'est pas affecté dans ces conditions par la mise en service de la barre antiroulis. De plus, on évite ainsi la consommation d'énergie électrique pour libérer la liaison entre les membres. Selon une disposition particulière, on détermine que la route est lisse lorsqu'un signal filtré par un filtre passe-haut d'une information d'accélération latérale est inférieur à un seuil prédéterminé. L'accélération latérale est représentative des secousses auxquelles est soumis le véhicule, générées par les reliefs de la route sur laquelle le véhicule circule. Le filtre passe-haut permet de faire abstraction des situations de virage. A titre d'exemple, une fréquence de coupure du filtre passe haut est comprise entre 3 et 10 Hz. Selon un perfectionnement, pour actionner la liaison de la barre antiroulis aux roues, on actionne progressivement les éléments électro-actifs. Les éléments électro-actifs permettent de commander une déformation proportionnelle à la sollicitation. On peut donc commander une progressivité dans la commutation entre l'état libre et l'état lié, par exemple avec une durée de commutation de l'ordre de 1 s à 10 s. Dans le cas d'un système de contrôle avec le deuxième et le troisième élément électro-actif, on peut commander le déplacement relatif des membres vers une position centrale lorsque le véhicule est en sortie de virage. Si les membres sont liés entre eux dans une position différente d'une position centrale dans laquelle ils se trouveraient lorsque le véhicule est à l'équilibre, la libération des membres provoquerait une oscillation perçue négativement par les occupants du véhicule. En ramenant progressivement les membres vers la position centrale de manière contrôlée, on évite cette perception négative. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de contrôle du roulis conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un 10 dispositif de connexion du système de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique d'un élément électro-actif du dispositif de la figure 2 ; 6 - la figure 4 15 figure 1 ;est une variante du système de la - la figure 5 est un diagramme fonctionnel d'un procédé de commande du système de l'invention - la figure 6 est un diagramme montrant les étapes d'un mode de fonctionnement du système de la 20 figure 1. Un système véhicule conformede contrôle 1 du roulis d'un à l'invention est représenté sur les figures 1 à 3. Deux roues 2 du véhicule, situées de part et d'autre d'un axe longitudinal, sont 25 montées mobiles élastiquement par rapport au véhicule par des moyens de suspension classiques, non représentés, hormis un coulisseau 20 s'étendant sensiblement verticalement et muni d'un ressort 21. Le système comporte une barre antiroulis 10 reliant 30 l'un des coulisseaux 20 par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion 11 et l'autre coulisseau 20 par une biellette 12. La barre antiroulis 10 comporte à ses extrémités deux bras 102. La barre 10 comporte un tronçon 101 reliant les deux bras 102. Elle est montée pivotante sur la carrosserie 3 au moyens de paliers de fixation, non représentés, selon un axe transversal B et est apte à se déformer par torsion. En se référant à la figure 2, le dispositif de connexion 11 comporte deux membres, le premier membre 111 étant lié à la barre antiroulis 10, le deuxième membre 112 étant lié à la roue 2. Les liaisons sont réalisées par exemple par l'intermédiaire de joints à rotule. Les membres 111, 112 sont montés coulissants entre eux. Un premier élément électro-actif 113 permet de lier sur commande les deux membres 111, 112 en empêchant leur coulissement. Le premier élément électro-actif 113, faisant fonction de frein est détaillé sur la figure 3. Il comporte une première mâchoire 1131 montée fixe sur le premier membre 111. Il comporte également une deuxième mâchoire 1132 opposée à la première 1131 par rapport au deuxième membre 112. La deuxième mâchoire 1132 est fixée sur une extrémité d'un barreau électro-actif 1130, l'autre extrémité dudit barreau 1130 étant fixée sur le premier membre 111. Le barreau 1130 et les mâchoires 1131, 1132 sont arrangés pour que lorsque le barreau 1130 est au repos, les mâchoires 1131, 1132 serrent entre elles le deuxième membre 112 de manière à empêcher son coulissement. Lorsque le barreau 1130 électro-actif est activé, il s'allonge et permet le relâchement du deuxième membre 112 de manière à autoriser son coulissement par rapport au premier membre 111. Le dispositif de connexion 11 comporte en outre un deuxième élément électro-actif 114 comportant également un deuxième barreau électro-actif, non représenté et deux mâchoires 1141, 1142, de constitution identique au premier élément électroactif 113. Cependant, le deuxième élément électroactif 114 est fixé à l'extrémité du barreau d'un troisième élément électro-actif 115, ledit barreau 1150 étant monté dans la direction de coulissement du deuxième membre 112. Ainsi, le troisième élément électro-actif 115 est apte à modifier la distance entre le premier 113 et le deuxième élément électro- actif 114. Les barreaux électro-actifs 1130, 1150 sont par exemple en matériau magnétostrictif, électrostrictif ou piézoélectrique. Le dispositif de connexion 11 comporte par ailleurs un capteur 116 apte à mesurer la position relative des membres 111, 112. Le système de contrôle 1 du roulis comporte un calculateur, non représenté, qui peut être dédié, ou qui peut réaliser aussi d'autres fonctions. Le calculateur reçoit en entrée, comme représenté sur la figure 5, une information sur la position du volant îv de direction du véhicule, une information Vv sur la vitesse du véhicule et une information yt d'accélération latérale du véhicule. Ces informations îv, Vv, yt peuvent provenir de capteurs dédiés, mais proviennent préférentiellement de systèmes remplissant d'autres fonctions, tel qu'un système de contrôle de trajectoire. Le calculateur détermine dans un premier bloc 51 fonctionnel si le véhicule est dans une situation de virage ou non, en fonction de l'angle du volant îv et de la vitesse du véhicule Vv. Parallèlement, dans un deuxième bloc 52 fonctionnel, l'information d'accélération transversale yt est filtrée par un filtre passe-haut et est comparée à un seuil prédéterminé pour délivrer une information de route lisse si le signal filtré est inférieur audit seuil prédéterminé. Un troisième bloc fonctionnel 53 reçoit l'information de virage et l'information de route lisse et en déduit les commandes à envoyer aux élément électro-actifs 113, 114, 115. Il commande que le premier 113 et le deuxième élément électro-actif 114 soient désactivés lorsque le véhicule est en virage ou que la route est lisse. Dans cette situation, la barre antiroulis 10 est couplée aux deux roues 2 et est pleinement fonctionnelle. Autrement dit, le premier et le deuxième élément électro-actif 114 sont activés lorsque le véhicule n'est pas en virage en même temps que la route est chaotique. Dans cette situation, la barre antiroulis 10 est découplée des roues 2 et les suspensions du véhicule agissent indépendamment. Lors d'une transition de l'état lié vers l'état libre de la barre antiroulis 10, le troisième bloc fonctionnel 53 commande le déplacement relatif des membres 111, 112 vers une position centrale. Le capteur 116 de position permet de connaître la distance des membres 111, 112 à la position centrale et de déterminer quel mouvement doit être commandé. L'état lié des membres 111, 112 est représenté à l'étape 0 de la figure 6. Lorsque le déplacement est commandé, on commande plusieurs cycles dont un est décrit ci-après, des étapes 1 à 5. A l'étape 1, on commande l'activation du premier élément électro-actif 113. Les mâchoires 1131, 1132 du premier élément électro-actif 113 se desserrent et les membres 111, 112 restent liés entre eux par le deuxième élément électro-actif 114. A l'étape 2, on active le troisième élément électroactif 115, ce qui provoque l'éloignement du premier élément électro-actif 113 par rapport au deuxième d'une distance p. A l'étape 3, on désactive le premier élément électro-actif 113 qui se lie alors au deuxième membre 112. A l'étape 4, on active le deuxième élément électro-actif 114, ce que le libère du deuxième membre 112, et on désactive le troisième élément électro-actif 115, ce qui provoque le rapprochement du premier élément électro-actif 113 par rapport au deuxième. A l'étape 5, on désactive le deuxième élément électro-actif 114, ce qui le lie au deuxième membre 112. On est alors dans la même situation qu'à l'étape 0, hormis le fait que les deux membres 111, 112 se sont déplacés relativement l'un à l'autre d'une distance p. La fréquence des cycles qui peuvent se succéder est élevée, de l'ordre de 10 à 15 kHz, ce qui permet d'obtenir une vitesse de déplacement raisonnable. Lorsque le véhicule est en ligne droite et revient sur une route lisse, le troisième bloc détermine qu'il faut établir la connexion des membres 111, 112. On peut alors commander le premier et le deuxième élément électro-actif 114 de manière progressive en diminuant le signal de commande des éléments électro-actifs pendant une durée de 0,5 à 10 s. Dans un deuxième mode de réalisation, montré sur la figure 4, le système 1' comporte deux dispositifs de connexion 11, 11' tels que décrits précédemment. On peut ainsi déconnecter complètement la barre antiroulis 10 et diminuer la masse associée aux roues 2. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple. Le deuxième 114 et le troisième élément électro-actif 115 peuvent être supprimés en renonçant à la fonction de recentrage des membres 111, 112. REVENDICATIONS1. Système de contrôle du roulis d'un véhicule, le véhicule comportant au moins deux roues (2) de part et d'autre d'un axe longitudinal du véhicule, les roues (2) étant montées mobiles élastiquement par rapport au véhicule pour la suspension du véhicule, le système comportant une barre antiroulis (10) reliant les deux roues (2) par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion (11), caractérisé en ce que le dispositif de connexion (11) est un actionneur comportant des éléments électro- actifs (113, 114, 115). 2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'actionneur comporte un premier (111) et un deuxième membre (112), les membres (111, 112) étant montés coulissants entre eux, le premier membre (111) étant lié à la barre antiroulis (10), le deuxième membre (112) étant lié à la roue (2), un premier des éléments électro-actifs (113, 114) permettant de lier sur commande les deux membres (111, 112). 3. Système selon la revendication 2, dans lequel les membres (111, 112) sont liés entre eux lorsque le premier élément électro-actif (113) est au repos. 4. Système selon la revendication 2, dans lequel l'actionneur (11) comporte un capteur (116) apte à mesurer la position relative des membres (111, 112), un deuxième élément électro-actif (114) apte à lier sur commande un troisième élément électro-actif(115) à l'un des membres (112), le troisième élément électro-actif (115) étant apte à déplacer le deuxième élément électro-actif (114) par rapport à l'autre membre (111). 5. Système selon la revendication 1, dans lequel les éléments électro-actifs (113, 114, 115) sont choisis parmi des éléments à matériau magnétostrictif, électrostrictif ou piézoélectrique. 6. Procédé de commande d'un système selon l'une des revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu'on commande les éléments électro-actifs (113, 114, 115) pour lier la barre antiroulis (10) aux roues (2) lorsque le véhicule est en virage. 7. Procédé de commande selon la revendication 6 d'un système selon la revendication 3, selon lequel on commande les éléments électroactifs pour lier la barre antiroulis (10) aux roues (2) lorsque le véhicule est en ligne droite et sur une route lisse. 8. Procédé de commande selon la revendication 7, selon lequel on détermine que la route est lisse lorsqu'un signal filtré par un filtre passe-haut d'une information d'accélération latérale est inférieur à un seuil prédéterminé. 9. Procédé de commande selon la revendication 8, selon lequel une fréquence de coupure du filtre passe haut est comprise entre 3 et 10 Hz. 10. Procédé de commande selon la revendication 7, selon lequel, pour actionner laliaison de la barre antiroulis (10) aux roues (2), on actionne progressivement les éléments électro-actifs (113, 114). 11. Procédé de commande selon la revendication 6 d'un système selon la revendication 4, selon lequel on commande le déplacement relatif des membres (111, 112) vers une position centrale lorsque le véhicule est en sortie de virage.