Brevet FR2943417A1 — publié le 20100924

Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne un procédé de détermination d'un coefficient d'adhérence maximal d'une roue en cours de roulage sur un sol donné. Elle concerne aussi un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé. Arrière plan technologique [0002] Le coefficient d'adhérence maximal d'une roue évolue en fonction des conditions de roulage de la roue, notamment en fonction du type de route sur lequel roule la roue, les conditions climatiques ou en fonction de la température. [0003] Il est particulièrement intéressant de connaître en temps réel le coefficient 10 d'adhérence maximal de la roue en roulage pour déterminer si celle-ci est proche ou non de perdre son adhérence sur le sol. [0004] Cette information concernant l'adhérence de la roue peut être transmise au conducteur du véhicule muni de la roue pour qu'il adapte sa conduite en conséquence, ou à un dispositif électronique de contrôle de la tenue de route du véhicule. 15 [0005] Il a été montré dans l'état de la technique, notamment dans WO 03/066400, que l'on peut déterminer le coefficient d'adhérence maximal d'un pneumatique d'une roue à partir de mesures des trois composantes des efforts appliqués sur le pneumatique, du couple d'autoalignement, de la pression de gonflage du pneumatique et du carrossage du pneumatique. 20 [0006] En particulier, ce document précise que cette détermination du coefficient d'adhérence maximal est possible lorsqu'il existe une zone de glissement dans l'aire de contact du pneumatique avec le sol de roulage. Dès que cette zone de glissement existe, à même effort transversal par exemple, le couple d'auto alignement est une fonction monotone du coefficient d'adhérence maximal. 25 [0007] La limite de cette méthode de détermination du coefficient d'adhérence maximal est qu'elle ne peut être effectuée que sous des efforts d'accélération ou de freinage importants ou en virage. - 2 [0008] Le document FR 2 916 412 présente un montage de roue d'un véhicule automobile par l'intermédiaire d'un porte-roue associé au véhicule par au moins un pivot de sorte que le plan de la roue puisse présenter un premier angle de pince sensiblement nul et un deuxième angle de pince non nul. Le montage comprend un actionneur binaire avec un dispositif de commande agencé pour déplacer le plan de la roue dans des conditions de roulage données. Description de l'invention [0009] Dans ce qui suit, on entend par � roue � un ensemble constitué d'une roue au sens particulier avec un disque et une jante et d'un pneumatique monté sur la jante de la l0 roue. [0010] Par définition, chaque roue d'un essieu d'un véhicule fait un angle, dit angle de braquage, avec un plan perpendiculaire au sol et parallèle à la direction d'avancement du véhicule. Lorsque sur un même essieu les plans des roues de cet essieu convergent pour se couper vers l'avant du véhicule, on parle de pince. Lorsque sur un même essieu 15 les plans des roues de cet essieu convergent pour se couper vers l'arrière du véhicule, on parle d'ouverture. L'angle de carrossage d'une roue est l'angle que fait, dans un plan perpendiculaire au sol et contenant l'axe de la roue, le plan de la roue avec le plan médian du véhicule. On parle de contre carrossage (ou de carrossage négatif) lorsque les plans des roues d'un même essieu se croisent au dessus du sol. 20 [0011] L'invention a pour objet un procédé de détermination d'une grandeur caractéristique représentative du coefficient d'adhérence maximal d'une roue d'un véhicule, comprenant les étapes suivantes : - mettre le véhicule en roulage sur un sol donné : - imposer aux deux roues d'un même essieu du véhicule une variation simultanée 25 d'angle de braquage donnée, l'amplitude de la variation d'angle de braquage étant identique pour les deux roues mais de sens opposés ; et - mesurer la grandeur caractéristique pour l'un au moins des deux roues. 2943417 -3 [0012] Selon cet objet de l'invention, on impose une mise en braquage simultanée des deux roues d'un même essieu. De préférence une mise en pince simultanée de ces deux roues lorsqu'il s'agit d'un essieu arrière et une mise en ouverture simultanée des deux roues pour un essieu avant. Cette mise en pince (respectivement ouverture) simultanée a 5 l'avantage que les efforts transversaux produits par les deux roues se compensent et s'annulent quasiment. L'équilibre dynamique du véhicule n'est ainsi pas perturbé. En particulier, cette mise en pince (respectivement ouverture) simultanée est possible lors d'un roulage en ligne droite, c'est-à-dire pratiquement à tout moment. [0013] De préférence, après avoir imposé aux deux roues la variation d'angle de braquage simultanée donnée, on effectue la mesure de la grandeur caractéristique après une distance de roulage du véhicule supérieure à la moitié du périmètre de roulage des roues. Cela permet une stabilisation des efforts transmis par les roues. [0014] La grandeur caractéristique mesurée peut être le couple autoalignement Mz de la roue. [0015] La grandeur caractéristique mesurée peut aussi être l'effort latéral Fy de la roue. [0016] Ces deux mesures, à angle de braquage donné, donnent chacune une première estimation du coefficient d'adhérence maximal en temps réel qui peut être très utile. [0017] De préférence, la grandeur caractéristique mesurée comprend le couple autoalignement Mz et l'effort latéral Fy. La mesure simultanée de ces deux grandeurs permet d'obtenir une excellente estimation du coefficient d'adhérence maximal par comparaison d'un abaque et des mesures. [0018] L'ordre de grandeur des angles de braquage imposés est compris, de préférence, entre 1 et 1,5 degré. A ces valeurs de braquage, on constate que pour une très large majorité des pneumatiques tourisme, il existe une zone de glissement dans l'aire de contact, même dans des conditions de bonne adhérence. [0019] Ces valeurs d'angle de braquage imposées ont aussi l'avantage de n'être pratiquement pas décelables par un passager du véhicule. 2943417 -4 [0020] Pour améliorer la qualité de l'estimation, on peut aussi mesurer en outre la pression de gonflage du pneumatique de la roue. [0021] Selon un autre objet de l'invention, on impose successivement aux deux roues d'un même essieu plusieurs variations d'angles de braquage données d'amplitudes 5 différentes, les amplitudes des variations d'angles de braquage étant identiques pour les deux roues et de sens opposés. [0022] Cela revient à imposer une mise en pince simultanée des deux roues d'un même essieu arrière avec des amplitudes de pinces variables. [0023] La grandeur caractéristique mesurée peut, comme précédemment, comprendre 10 notamment le couple d'auto alignement, la force latérale ou les deux. [0024] Le fait d'obtenir plusieurs points de mesure améliore grandement la précision de l'estimation du coefficient d'adhérence maximal de la roue en temps réel. [0025] On peut aussi obtenir au moyen de ce procédé une bonne estimation de l'évolution de, par exemple, l'effort latéral Fy avec l'angle de braquage et notamment 15 de la valeur maximale de cet effort et l'utiliser comme entrée pour les systèmes d'aide à la conduite du véhicule. [0026] Il est possible et préférable d'effectuer cette mise en pince simultanée lorsque le véhicule est en roulage ligne droite. [0027] L'essieu choisi est de préférence non directeur et non moteur. Il est alors 20 souhaitable de vérifier, avant d'appliquer la mise en pince simultanée, que l'essieu n'est pas soumis à un couple freineur. La composante axiale ou longitudinale Fx des efforts est alors quasiment nulle et n'intervient pas dans l'estimation du �m.. [0028] L'essieu peut aussi être un essieu moteur. Il est alors souhaitable de vérifier que le véhicule n'est pas dans une phase d'accélération ou de freinage. 25 [0029] L'invention a aussi pour objet un montage de roues d'un essieu arrière d'un véhicule automobile par l'intermédiaire de porte-roue, chaque porte-roue étant associé - 5 au véhicule par l'intermédiaire d'au moins un pivot de sorte que le plan de la roue associée puisse présenter un premier angle de pince sensiblement nul et un deuxième angle de pince non nul, le montage comprenant en outre un actionneur pour le déplacement du porte-roue dans chacun des angles de pince du plan de roue et un dispositif de commande, caractérisé en ce que le montage de roue comprend des moyens de mesure d'au moins une grandeur caractéristique comprise dans le groupe du couple d'autoalignement de la roue et de l'effort latéral de la roue et en ce que le dispositif de commande est apte à imposer une mise en pince simultanée des deux roues de l'essieu arrière du véhicule. [0030] De préférence, le montage de roue comprenant un porte-roue mobile en rotation, un porte-fusée fixe en rotation et un roulement de liaison, le roulement est un roulement capteur d'efforts. [0031] L'actionneur peut être binaire ou non. Description brève des dessins [0032] Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 à 5, dans lesquelles : - la figure 1 illustre la relation entre le couple d'autoalignement Mz et la force latérale Fy sur un pneumatique réel en fonction du coefficient d'adhérence maximal �wax ; - les figures 2 et 3 illustrent de façon très schématique en vue de dessus le fonctionnement du procédé selon l'un des objets de l'invention dans le cas d'un essieu arrière de véhicule automobile, les deux roues étant à angle de pince usuel proche de zéro (Fig. 2) et à angle de pince non nul (Fig. 3) ; - la figure 4 présente en coupe horizontale un mode de réalisation d'un montage de roue selon l'un des objets de l'invention ; et - la figure 5 présente une vue en perspective partielle, vu du côté du châssis du véhicule, du montage de roue de la figure 4. - 6 Description détaillée de modes de réalisation de l'invention [0033] Un premier objet de l'invention est un procédé de détermination d'une grandeur caractéristique représentative du coefficient d'adhérence maximal �ma. d'une roue d'une véhicule dans lequel après avoir mis en roulage le véhicule sur un sol donné, on impose aux deux roues d'un même essieu une variation d'angle de braquage donnée, l'amplitude de la variation d'angle de braquage étant identique pour les deux roues mais de sens opposés et on mesure la grandeur caractéristique pour au moins l'une des deux roues. [0034] Il est préférable de pratiquer une mise en pince (respectivement ouverture) simultanée des deux roues lorsque l'essieu est un essieu arrière (respectivement un essieu avant). La mise en pince des deux roues d'un essieu arrière d'un véhicule améliore la stabilité dynamique du véhicule ; la mise en ouverture des deux roues d'un essieu avant d'un véhicule entraîne des conséquences similaires. [0035] Dans ce qui suit, on va illustrer les objets de l'invention dans le cas d'un essieu 15 arrière d'un véhicule automobile ; on parlera de mise en pince simultanée des deux roues de cet essieu. [0036] On souhaite estimer ou mesurer en temps réel le coefficient d'adhérence �m. d'une roue sur un sol de roulage. [0037] Il est connu, par exemple de WO 03/066400 déjà cité, que le lun. dépend 20 notamment des paramètres suivants : - l'effort moteur ou freineur Fx appliqué à la roue ; - l'effort de poussée latérale ou effort latéral Fy appliqué à la roue ; - la charge Fz portée par la roue ; - le couple d'autoalignement Mz ou le moment autour de l'axe vertical exercé sur le 25 pneumatique ; - le carrossage de la roue ; et - la pression de gonflage du pneumatique de la roue. 2943417 -7 [0038] Ceci étant vrai lorsqu'il existe une zone de glissement dans l'aire de contact du pneumatique de la roue et le sol de roulage. [0039] En fait, il est aussi d'expérience commune qu'un changement de conditions d'adhérence du sol de roulage, par exemple le passage d'une route sèche à une route 5 mouillée diminue notablement la valeur du �mai et en particulier, à un angle de braquage donné, diminue notablement la valeur de la force latérale Fy et du couple d'autoalignement Mz dès qu'apparaît ce glissement dans l'aire de contact. [0040] En conséquence, selon un premier mode de réalisation, le procédé selon l'invention permet d'obtenir une première estimation du �mai basée seulement sur la 10 valeur mesurée de la force latérale ou du couple d'autoalignement. Cette estimation n'est pas très précise mais permet, par exemple, d'avertir le conducteur de conditions d'adhérence dégradées ou de modifier les lois de fonctionnement des dispositifs d'aide à la stabilité tels les ESP ou d'aide au freinage tels les ABS. [0041] La figure 1 illustre la relation entre le couple autoalignement Mz et l'effort 15 latéral Fy pour deux coefficients d'adhérence �mai donnés, lorsque Fx est nul et Fz constant. [0042] Sur ce graphique, on distingue trois zones : la zone 1 correspond à une absence de glissement de l'aire de contact du pneumatique, la zone 2 correspond à un glissement partiel et la zone 3 correspond à un glissement total. 20 [0043] Comme on peut le constater, lorsque l'on est dans la zone 1, c'est-à-dire lorsque le pneumatique adhère parfaitement au sol de roulage, la valeur du couple d'autoalignement Mz est sensiblement proportionnelle à la valeur de la poussée latérale Fy le coefficient de proportionnalité dépendant majoritairement de la longueur de l'aire de contact. 25 [0044] Selon un mode de traitement préférentiel, les grandeurs caractéristiques du �mai mesurées comprennent au moins le couple d'autoalignement Mz et l'effort latéral Fy. Il est alors très aisé d'obtenir une bonne estimation de la valeur du �mai en utilisant 2943417 -8 un abaque donnant une série de courbes de couple d'autoalignement en fonction de la force latérale pour diverses valeurs de �max. [0045] Ce traitement est de bonne qualité parce que les autres paramètres cités dans le document WO 03/066400 sont soit sensiblement constants (angle de carrossage, 5 pression de gonflage, charge appliquée) soit sensiblement nuls (Fx). [0046] Une mesure complémentaire de la pression de gonflage du ou des pneumatiques des roues améliore encore la précision de la mesure. [0047] Une condition nécessaire est d'imposer un angle de pince tel qu'il existe un glissement dans l'aire de contact entre le pneumatique et le sol de roulage. Des essais 10 réalisés sur un ensemble de pneumatiques tourisme ont montré que lorsque l'angle de pince est de 0,5 degré ou moins, ce glissement n'existe que dans des conditions d'adhérence très dégradées. Lorsque l'on impose un seul angle de pince, l'angle imposé doit donc être supérieur à 0,5 degrés. En revanche, lorsque l'angle de pince imposé est de l'ordre de deux degrés, le conducteur du véhicule peut y être sensible et les poussées latérales deviennent très notables ce qui peut entraîner une certaine usure des pneumatiques. Les angles imposés doivent être inférieurs à 2 degrés. Une gamme préférentielle est comprise entre 1 et 1,5 degrés. [0048] Selon un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, on impose successivement aux deux roues d'un même essieu une mise en pince simultanée (respectivement ouverture) lorsque l'essieu est un essieu arrière (respectivement un essieu avant) pour plusieurs amplitudes différentes des angles de braquage. [0049] On peut alors obtenir une courbe complète ou quasi complète de l'évolution de la grandeur caractéristique mesurée en fonction des angles de braquage imposés. Cela permet d'améliorer sensiblement la précision de l'estimation du coefficient d'adhérence maximal �max. [0050] Selon un autre objet de l'invention, le procédé peut être mis en oeuvre avec le dispositif décrit ci-après. 2943417 -9 [0051] Les figures 2 et 3 illustrent de façon très schématique le fonctionnement d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit dans le cas d'un essieu arrière porteur de véhicule automobile. Ces figures sont des vues de dessus des éléments essentiels du dispositif. 5 [0052] On voit la roue arrière gauche 1 et la roue arrière droite 3. Ces roues sont montées sur un système porte-fusée 5 et 7 respectivement. Ce système porte-fusée 5, 7 définit un pivot d'axe vertical 9, respectivement 11, qui permet de faire varier l'angle de braquage de la roue. Le système porte-fusée comprend aussi un actionneur 13, respectivement 15, pour piloter l'angle de braquage. Les deux actionneurs 13 et 15 sont 10 commandés par un dispositif de commande commun 17. [0053] A la figure 2, les deux roues 1 et 3 sont dans leur position de réglage usuelle tel que préconisé par le constructeur du véhicule. A la figure 3, les deux roues sont représentées avec un angle de pince (3 de l'ordre de 1 à 1,5 degrés. Les flèches indiquent le sens de déplacement du véhicule. Le système porte-fusée 5, 7 comprend des moyens 15 de mesure des efforts latéraux ou poussées de braquage ainsi que du couple d'autoalignement résultant de la mise en braquage des roues. Le dispositif de commande 17 comprend des moyens de traitement des signaux permettant d'estimer une grandeur liée au coefficient de frottement maximal de la roue sur le sol par comparaison avec des abaques par exemple et de transmettre les données résultantes au 20 conducteur ou aux dispositifs électroniques du véhicule. [0054] La figure 4 présente en coupe horizontale un mode de réalisation d'un montage de roue selon l'un des objets de l'invention. [0055] La roue 3 représentée est dans une position arrière droite d'un véhicule. La flèche F indique le sens de déplacement du véhicule. Cette roue comprend un 25 pneumatique non représenté, un disque 19 et une jante 21. [0056] La roue 3 est montée en rotation sur une cassette roulement-capteur porte-roue 23 fixée sur la fusée 25. 2943417 - 10 - [0057] Cette cassette roulement-capteur porte-roue est équipée de jauges d'extensométrie pour mesurer les déformations de la bague fixe du roulement qui est soumise aux efforts et moment développés au contact entre la roue et le sol. Un exemple d'une telle cassette roulement est le capteur d'efforts ASB3� de la société � SNR 5 Roulements �. [0058] La fusée est associée au véhicule par l'intermédiaire d'un système porte-fusée 7 portant un pivot central 11 permettant la disposition du plan de roue dans deux ou plus de deux positions angulaires par basculement du système 7 relativement au châssis du véhicule. 10 [0059] Le système porte-fusée 7 comprend un porte-fusée 27 équipé d'un actionneur 15 et une platine 29 de liaison au châssis via les bras de suspension 31. Les bras de suspension 31 sont reliés à la platine 29 par des rotules à axe sensiblement horizontal ou des articulations élastiques 33. [0060] Dans l'exemple représenté, l'actionneur 15 comprend un vérin hydroélastique 15 35 avec deux chambres 37 et 39 remplies d'un fluide incompressible sous une pression variable. Les chambres sont fermées par des pièces élastiques 43 par exemple en matériau caoutchouteux et aptes à se déformer sous l'influence des pressions respectives dans les chambres 37 et 39 et ainsi à imposer à la roue un angle de braquage variable. [0061] En fonction du mode de commande du vérin hydroélastique, cet actionneur 20 peut être binaire ou non. C'est-à-dire qu'il peut avoir deux positions de réglage ou plus de deux. [0062] La figure 5 est une vue en perspective partielle, du côté du châssis, du montage de roue de la figure 4. Sont représentés les extrémités des bras de suspension 31, les rotules 33, la platine de liaison 29 avec le pivot 1l, le porte-fusée 27 avec l'actionneur 25 15. On voit aussi le disque de frein 41 lié au porte-roue. [0063] L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés et diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. 10 REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'une grandeur caractéristique représentative du coefficient d'adhérence maximal d'un pneumatique d'une roue d'un véhicule, comprenant les étapes suivantes : - mettre le véhicule en roulage sur un sol donné ; - imposer aux deux pneumatiques d'un même essieu dudit véhicule une variation simultanée d'angle de braquage donnée, l'amplitude de la variation d'angle de braquage étant identique pour les deux pneumatiques mais de sens opposés ; et - mesurer ladite grandeur caractéristique pour l'un au moins des deux pneumatiques. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on impose aux deux roues d'un essieu arrière du véhicule une mise en pince simultanée. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, on impose aux deux roues d'un 15 essieu avant du véhicule une mise en ouverture simultanée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, après avoir imposé aux deux pneumatiques la variation d'angle de braquage donnée, on effectue la mesure de la grandeur caractéristique après une distance de roulage du véhicule 20 supérieure à la moitié du périmètre desdits pneumatiques. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la grandeur caractéristique mesurée est le couple d'autoalignement Mz dudit pneumatique. 25 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la grandeur caractéristique mesurée est l'effort latéral Fy dudit pneumatique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la grandeur caractéristique mesurée comprend le couple d'autoalignement Mz et l'effort 30 latéral Fy. 2943417 - 12 - 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 7, dans lequel on mesure en outre la pression de gonflage d'au moins un pneumatique. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'amplitude des 5 variations des angles de braquage imposés est inférieure à 2 degrés. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'amplitude des variations des angles de braquage imposés est supérieure à 0,5 degrés. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'amplitude des variations des angles de braquage imposés est comprise entre 1 et 1,5 degrés. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on impose successivement aux deux pneumatiques d'un même essieu plusieurs variations d'angles de braquage données d'amplitudes différentes, les amplitudes des variations d'angle de braquage étant identique pour les deux pneumatiques et de sens opposés . 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le 20 véhicule est en roulage ligne droite. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'essieu dudit véhicule étant un essieu non directeur et non moteur, avant d'imposer auxdites roues une variation d'angle de braquage donnée, on vérifie que ledit essieu 25 n'est pas soumis à un couple freineur. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, l'essieu dudit véhicule étant un essieu moteur, avant d'imposer auxdites roues une variation d'angle de braquage donnée, on vérifie que ledit véhicule n'est pas dans une 30 phase d'accélération ou de freinage. 2943417 - 13 - 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, après avoir mesuré la grandeur caractéristique, on détermine le coefficient d'adhérence du pneumatique au moyen d'un abaque reliant ladite grandeur caractéristique et ledit coefficient d'adhérence. 5 17. Montage de roues d'un essieu d'un véhicule automobile par l'intermédiaire de porte-roue, chaque porte-roue étant associé audit véhicule par l'intermédiaire d'au moins un pivot de sorte que le plan de la roue associée puisse présenter un premier angle de pince sensiblement nul et un deuxième angle de pince non nul, ledit montage t o comprenant en outre un actionneur pour le déplacement du porte roue dans chacun des angles de pince du plan de roue et un dispositif de commande, caractérisé en ce que le montage de roue comprend des moyens de mesure d'au moins une grandeur caractéristique comprise dans le groupe du couple d'auto alignement de la roue et de l'effort latéral de la roue et en ce que le dispositif de commande est apte à imposer une 15 mise en pince simultanée des deux roues de l'essieu du véhicule. 18. Montage de roue selon la revendication 17, dans lequel, ledit montage de roue comprenant un porte-roue mobile en rotation, un porte-fusée fixe en rotation et un roulement de liaison, ledit roulement est un roulement capteur d'efforts. 19. Montage de roue selon l'une des revendications 17 et 18, dans lequel l'actionneur est un actionneur binaire.