Brevet FR2940232A1 — publié le 20100625

PROCEDE DE CONTROLE DE LA DIRECTION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UNE UNITE DE CONTROLE DU FREINAGE La présente invention concerne un système et un procédé de contrôle de la direction en cas de freinage d'urgence, pour véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule équipé d'un tel système. Les véhicules automobiles comportent généralement un dispositif de freinage indépendant sur chaque roue, couplé à une unité de contrôle électronique. En utilisant différents capteurs fournissant des informations sur l'état du véhicule, les vitesses de rotation des roues notamment, on peut en exerçant un couple de freinage modulé indépendamment sur chaque roue, réaliser en temps réel un contrôle de la vitesse de rotation de ces roues. Ce dispositif permet de fournir un freinage comprenant une fonction d'antiblocage des roues ou ABS (Anti-lock Braking System), permettant dans toutes les conditions de circulation, de bénéficier du meilleur freinage possible du véhicule en cas de demande d'un freinage d'urgence par le conducteur. En particulier suivant la dynamique du véhicule et les conditions d'adhérence des roues sur le sol, pour un freinage d'urgence le dispositif de freinage applique un couple de freinage sur chaque roue qui entraîne une part de glissement longitudinal du pneumatique, correspondant sensiblement au coefficient d'adhérence longitudinal maximum. En parallèle le dispositif de freinage s'assure que le conducteur garde le contrôle de la direction du véhicule, en limitant notamment le glissement transversal des roues pour conserver une adhérence transversale suffisante. Le dispositif de freinage peut aussi comporter un certain contrôle de la trajectoire, en travaillant comme un système de contrôle de trajectoire ou ESP (Electronic Stability program), pour contrôler le couple de lacet du véhicule par rapport à la demande du conducteur, notamment en cas de différence d'adhérence entre les deux côtés du véhicule. Ce contrôle de trajectoire se fait sans intervention du système sur la colonne de direction, qui reste manoeuvrée uniquement par le conducteur. En variante, le dispositif de freinage peut comporter un lien avec la commande de direction, comme présenté notamment dans le document US- 4998593. Ce dispositif comporte pour améliorer le contrôle de la trajectoire en cas de freinage d'urgence, un moyen d'intervention sur les roues directrices s'ajoutant au contrôle individuel du freinage des roues, pour maintenir la trajectoire demandée tout en assurant la distance de freinage la plus courte. De tels dispositifs de freinage permettent d'optimiser la distance de freinage au mieux des conditions d'adhérence des pneumatiques sur le sol, mais ne peuvent pas réduire la distance à parcourir pour freiner le véhicule au delà d'un minimum théorique qui reste lié à la décélération maximum pouvant être obtenue. Or la distance de freinage est un élément important de la sécurité, pour éviter un choc sur un obstacle, ou si ce n'est pas possible pour réduire la vitesse de ce choc. L'invention a notamment pour but de parvenir à réduire cette distance de freinage. Elle propose à cet effet un procédé de contrôle de la direction d'un véhicule automobile, comportant une unité de contrôle du freinage appliquant un couple de freinage des roues du véhicule dépendant de paramètres de fonctionnement de ce véhicule, ainsi qu'une motorisation du système de direction du véhicule qui s'ajoute à la manoeuvre du volant de direction réalisée par le conducteur, caractérisé en ce que lors d'un freinage d'urgence, une unité de contrôle de la direction recevant des signaux de l'unité de contrôle du freinage, pilote la motorisation du système de direction pour réaliser un mouvement alternatif d'oscillation du véhicule, de part et d'autre de la trajectoire demandée par le conducteur. Un avantage du procédé de contrôle selon l'invention, et que le mouvement alternatif d'oscillation du véhicule de part et d'autre de la trajectoire demandée, permet tout en suivant globalement cette trajectoire, d'allonger la distance réellement parcourue par le véhicule entre deux points de la trajectoire, ce qui diminue la distance finale d'arrêt. De plus le procédé de contrôle de la direction selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le mouvement alternatif d'oscillation du véhicule est sensiblement sinusoïdal. Les caractéristiques du mouvement alternatif d'oscillation, peuvent varier en permanence au cours du freinage, notamment en fonction de la vitesse du véhicule. Avantageusement, l'unité de contrôle de la direction délivre un signal au système de freinage, pour lui permettre d'adapter son freinage en fonction de l'oscillation de trajectoire qui se produit. Selon un premier mode de réalisation, la motorisation du système de direction comporte un actionneur d'assistance de cette direction, qui reçoit une consigne d'oscillation de l'unité de contrôle de la direction. L'actionneur d'assistance peut comporter un moteur électrique. Selon un deuxième mode de réalisation, la motorisation du système de direction comporte un actionneur autonome de positionnement de cette direction, recevant une consigne d'un organe de commande manoeuvré par le conducteur sous forme d'un signal électrique, cet actionneur recevant de plus une consigne d'oscillation de l'unité de contrôle de la direction. L'invention a aussi pour objet un système de contrôle d'une direction d'un véhicule automobile, comportant un procédé de contrôle réalisé suivant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile, comprenant le système de contrôle d'une direction présentée ci-dessus. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, 30 donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un graphique présentant les coefficients d'adhérence d'une roue sur le sol suivant les directions longitudinales et transversales, en fonction du glissement de cette roue ; - la figure 2 est un schéma présentant un premier mouvement d'oscillation d'un véhicule, selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma présentant un deuxième mouvement d'oscillation d'un véhicule, selon l'invention ; - la figure 4 est un est un schéma présentant un troisième mouvement d'oscillation d'un véhicule, selon l'invention ; et - la figure 5 est un diagramme fonctionnel du procédé de contrôle de la direction. La figure 1 est un graphique dont l'axe des abscisses G présente en proportion le glissement d'un pneumatique sur le sol, à partir du point zéro représentant un glissement nul, et l'axe des ordonnés C présente le coefficient d'adhérence longitudinale pl ou transversale pt de ce même pneumatique, à partir du point zéro représentant une adhérence nulle. On constate que pour l'adhérence longitudinale pl en partant d'un glissement nul, l'adhérence à partir de zéro est rapidement croissante pour atteindre un maximum se trouvant dans une zone hachurée 2, correspondant à un petit glissement G1 de l'ordre de 10 à 15%. Ce maximum est suivi ensuite d'une décroissance lente. On constate de plus que pour l'adhérence transversale pt en partant d'un glissement nul, l'adhérence est forte, puis rapidement décroissante dans la zone hachurée 2 pour atteindre une valeur réduite de plus de la moitié. Au- delà de la zone hachurée 2, l'adhérence transversale pt décroît lentement. On a donc pour la zone 2 sensiblement centrée autour du point G1, une valeur optimum du glissement G procurant à la fois un maximum d'adhérence longitudinale pl permettant un freinage efficace et une réduction de la distance de freinage lors d'un freinage d'urgence, tout en gardant une valeur suffisamment élevée de l'adhérence transversale pt permettant de conserver une dirigeabilité du véhicule. Ce glissement G dans la zone 2 est contrôlé en permanence lors d'un freinage d'urgence, par une unité de contrôle du freinage pilotant la fonction d'antiblocage des roues ABS, pour maintenir ce glissement dans cette zone en fonction des conditions d'adhérence de la route ainsi que de la dynamique du véhicule. Dans ces conditions, bénéficiant d'une adhérence transversale suffisante, le conducteur reste maître de la direction de son véhicule et peut lui appliquer une certaine trajectoire pour notamment essayer d'éviter un obstacle. Pour les schémas des figures 2 à 4, l'axe des abscisses gradué en mètre présente un parcours du véhicule en ligne droite, et l'axe des ordonnés gradué aussi en mètre, présente un déplacement latéral d'un côté ou de l'autre de cette ligne droite. La figure 2 présente la trajectoire d'un véhicule freinant en ligne droite 10 à partir d'une vitesse de 50 km/h et sur une distance de 10 mètres, comparée à une trajectoire sensiblement sinusoïdale de freinage 12 oscillant autour de cette ligne droite, comprenant une longueur d'onde de 2,5 mètres et une amplitude latérale totale de 0,50 mètre. Pour une longueur développée de parcours de 10 mètres, la trajectoire sensiblement sinusoïdale de freinage 12 s'arrête au point 14. On constate que le point 14 correspond à une distance parcourue en ligne droite d'environ 9,15 mètres. Dans le cas où la décélération longitudinale du véhicule reste identique, et où le véhicule peut supporter l'accélération transversale induite par les oscillations sensiblement sinusoïdale, on a donc raccourci la distance de freinage de 0,85 mètre par rapport à cette ligne droite. On notera qu'une trajectoire sensiblement sinusoïdale, comportant une succession de courbes chacune proche d'un arc de cercle dans lequel le véhicule subit une accélération transversale constante, alternativement d'un côté et de l'autre, est celle qui en restant dans une limite donnée pour cette accélération transversale, apporte la meilleure diminution de la distance de freinage. Avantageusement, cette trajectoire sensiblement sinusoïdale est maintenue sous le contrôle des différents capteurs du véhicule, notamment ceux relatifs à la dynamique du véhicule, pour assurer la stabilité et le contrôle de ce véhicule en même temps que l'optimisation de la distance de freinage. La figure 5 présente un diagramme fonctionnel du procédé de contrôle de la direction, permettant d'obtenir l'oscillation de la trajectoire. Un système de freinage 40 reçoit une consigne du conducteur 42 délivrée par la pédale de frein, pour appliquer un couple de freinage 44 sur les différents dispositifs de freinage des roues. Le système de freinage 40 comprend un moyen de contrôle électronique comme un système d'antiblocage des roues ABS ou un système de contrôle de trajectoire ESP, qui envoie des signaux 48 à une unité de contrôle de la direction 46, contrôlant l'oscillation de trajectoire. L'unité de contrôle de la direction 46 peut être indépendante, ou intégrée dans un autre système comme le système de freinage ou un système de contrôle de la direction. L'unité de contrôle de la direction 46 peut recevoir des signaux venant d'autres capteurs, comme par exemple un capteur environnemental 64 détectant la proximité d'un obstacle à éviter. Quand l'unité de contrôle de la direction 46 déduit des différents signaux reçus la nécessité de mettre en oeuvre un freinage d'urgence, elle calcule une stratégie d'oscillation de trajectoire. L'unité de contrôle de la direction 46 délivre alors une consigne d'oscillation 54 à un système de direction 60, qui comporte par ailleurs un volant 56 manoeuvré par le conducteur, pour le contrôle de cette direction. Le système de direction 60 comprend une source d'énergie 58 lui permettant d'appliquer un certain couple sur la commande de direction, pour obtenir de manière autonome au moins un petit écart angulaire de cette direction d'un côté et de l'autre de la position de consigne demandée par le conducteur, en réponse à l'oscillation de trajectoire demandée par la consigne d'oscillation 54. Le système de direction 60 comporte par exemple un actionneur d'assistance qui peut être un vérin hydraulique, ou un moteur électrique piloté par une commande électronique, cet actionneur recevant la consigne d'oscillation 54. Le système de direction 60 peut aussi comprendre une commande électrique de direction ou � Steer by Wire �, recevant un signal électrique de contrôle de la direction 56 émis par un organe de commande manoeuvré par le conducteur, pour réaliser ensuite avec un actionneur électrique autonome un braquage des roues directrices. Dans ce cas, il n'y a pas de liaison mécanique entre le braquage des roues directrices et le volant de direction, ce qui fait que l'oscillation de trajectoire demandée par l'unité de contrôle de la direction 46, ne sera pas transmise à l'organe de commande manoeuvré par le conducteur. L'unité de contrôle de la direction 46 délivre aussi un signal 52 au système de freinage 40, pour lui permettre d'adapter son freinage en fonction de l'oscillation de trajectoire qui se produit, pour assurer la stabilité du véhicule. D'une manière générale la trajectoire demandée par le conducteur peut être droite ou courbe, ou variable au cours du freinage. L'oscillation de trajectoire s'appliquant de part et d'autre de cette trajectoire, est valable dans tous les cas pour ajouter à la trajectoire demandée, une distance additionnelle permettant de réduire la distance globale d'arrêt. Dans son calcul d'une stratégie d'oscillation de trajectoire, l'unité de contrôle de la direction 46 tient compte des différents paramètres de fonctionnement du véhicule, en particulier de sa vitesse, pour adapter l'oscillation à effectuer, notamment la longueur d'onde et l'amplitude latérale de cette oscillation, afin d'optimiser le raccourcissement de la distance de freinage. Il importe notamment de rester dans la zone hachurée 2 définie figure 1, pour garder des conditions d'adhérence optimum. En variante de l'oscillation 12 de la figure 2, la figure 3 présente comparée à une trajectoire droite 20 de 10 mètres et pour une vitesse de 50 km/h, une trajectoire sensiblement sinusoïdale de freinage 22 oscillant autour de la ligne droite, comprenant une longueur d'onde de 5 mètres et une amplitude latérale totale de 0,60 mètre. Pour une longueur développée de parcours de 10 mètres, la trajectoire sensiblement sinusoïdale de freinage 22 s'arrête au point 24 correspondant à une distance parcourue en ligne droite d'environ 9,65 mètres. On a dans ce cas raccourci la distance de freinage de 0,35 mètre par rapport à la ligne droite, mais avec une accélération latérale plus faible qui peut convenir par exemple pour une adhérence transversale de la roue sur le sol réduite. Suivant une autre variante, la figure 3 présente comparée à une trajectoire droite 30 de 65 mètres et pour une vitesse de 130 km/h, une trajectoire sensiblement sinusoïdale de freinage 32 oscillant autour de la ligne droite, comprenant une longueur d'onde de 10 mètres et une amplitude latérale totale de 0,60 mètre. Pour une longueur développée de parcours de 65 mètres, la trajectoire sensiblement sinusoïdale de freinage 32 s'arrête au point 34 correspondant à une distance parcourue en ligne droite d'environ 64,40 mètres. On a dans ce cas raccourci la distance de freinage de 0,60 mètres par rapport à la ligne droite. D'une manière générale, on adapte systématiquement à la vitesse du véhicule ainsi qu'aux autres conditions comme l'adhérence de la roue, les caractéristiques de l'oscillation, sa longueur d'onde et son amplitude latérale notamment. Ces caractéristiques peuvent varier en permanence au cours du freinage, par exemple en diminuant la longueur d'onde en fonction de la réduction de la vitesse du véhicule, pour à chaque moment ajouter le meilleur allongement de parcours possible. REVENDICATIONS1 ù Procédé de contrôle de la direction d'un véhicule automobile, comportant une unité de contrôle du freinage (40) appliquant un couple de freinage (44) des roues du véhicule dépendant de paramètres de fonctionnement de ce véhicule, ainsi qu'une motorisation du système de direction (60) du véhicule qui s'ajoute à la manoeuvre du volant de direction (56) réalisée par le conducteur, caractérisé en ce que lors d'un freinage d'urgence, une unité de contrôle de la direction (46) recevant des signaux (48) de l'unité de contrôle du freinage (40), pilote la motorisation du système de direction pour réaliser un mouvement alternatif d'oscillation (12, 22, 32) du véhicule, de part et d'autre de la trajectoire demandée par le conducteur. 2 ù Procédé de contrôle de la direction d'un véhicule suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement alternatif d'oscillation (12, 22, 32) de ce véhicule, est sensiblement sinusoïdal. 3 ù Procédé de contrôle de la direction d'un véhicule suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les caractéristiques du mouvement alternatif d'oscillation (12, 22, 32), varient en permanence au cours du freinage, notamment en fonction de la vitesse du véhicule. 4 ù Procédé de contrôle de la direction d'un véhicule suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de contrôle de la direction (46) délivre un signal (52) au système de freinage (40), pour lui permettre d'adapter son freinage en fonction de l'oscillation de trajectoire qui se produit. 5 ù Procédé de contrôle de la direction d'un véhicule suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la motorisation du système de direction comporte un actionneur d'assistance de cette direction, qui reçoit une consigne d'oscillation (54) de l'unité de contrôle de la direction (46).6 ù Procédé de contrôle de la direction d'un véhicule suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'actionneur d'assistance comporte un moteur électrique. 7 ù Procédé de contrôle de la direction d'un véhicule suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la motorisation du système de direction comporte un actionneur autonome de positionnement de cette direction, recevant une consigne (56) d'un organe de commande manoeuvré par le conducteur sous forme d'un signal électrique, cet actionneur recevant de plus une consigne d'oscillation (54) de l'unité de contrôle de la direction (46). 8 ù Système de contrôle d'une direction d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un procédé de contrôle de cette direction réalisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes. 9 ù Véhicule automobile comprenant un système de contrôle de la direction, caractérisé en ce que ce système est réalisé suivant la revendication 8.