Brevet FR2944232A1 — publié le 20101015

i "Système et procédé de stabilisation d'un véhicule automobile attelé" La présente invention concerne un système et un procédé de stabilisation d'un véhicule automobile attelé. Dans l'état de la technique, on a remarqué qu'un véhicule automobile tractant une remorque ou une caravane peut présenter un comportement routier à caractère instable. Or, lorsque la remorque amorce un mouvement pendulaire sur le point d'attache de l'attelage ou de la remorque, si une telle io oscillation ne reçoit pas une action contraire, on a le risque de retournement de la remorque et/ou une perte de contrôle du véhicule. Il est donc essentiel que le véhicule tracteur dispose de moyens de stabilisation de l'ensemble tracté. Dans l'état de la technique, on a déjà proposé des systèmes de détection du début 15 des oscillations, d'une part, et des systèmes permettant de stabiliser l'attelage sur le véhicule automobile tracteur. Dans cet état de la technique, on utilise le système de freinage pour réaliser la stabilisation de l'attelage, tandis que la détection de l'instabilité de la remorque est réalisée sur la base 20 de données mesurées par des capteurs de vitesse de lacet et d'accélération transversale. Dans le document WO 2007/060135, on utilise des signaux d'entrée pour calculer un signal de référence sous forme de composants oscillatoires pour en déduire le contrôle de la 25 dynamique de stabilisation du véhicule. Pour augmenter la fiabilité d'un tel contrôle, le document décrit un système permettant de superposer une composante oscillatoire à une composante de base. On en déduit une variable d'actionnement permettant d'influencer le comportement de conduite du véhicule 30 tracteur. Dans le document WO 2006/000578, il est décrit un procédé et des dispositifs de stabilisation du véhicule tracteur dans lesquels un contre-couple est appliqué sur le volant en 2 fonction de la tendance en amplitude d'une valeur différentielle pondérée entre une valeur mesurée de la vitesse de lacet et d'une valeur de lacet de référence calculée. Dans le document WO 2004/041612, il est décrit un procédé et un système de stabilisation d'un attelage dans lequel la dérive de l'écart entre une vitesse de lacet mesurée et une vitesse de lacet de référence est détectée et une alarme est déclenchée lorsque la dérive prend une valeur trop importante. Il n'y a pas d'actions particulières enseignées, le document se io limitant à détecter une condition dans laquelle la stabilité devient dangereuse. Dans le document WO 2004/041613, la grandeur contrôlée est l'accélération de lacet et le procédé de stabilisation de détection des instabilités est relativement proche de celui du 15 document précédent. Dans le document WO 2004/041614, lorsque l'instabilité a été détectée, par exemple selon l'enseignement de l'un ou l'autre des deux documents précédents, l'instabilité est réduite par une décélération du véhicule menant à l'aide de son système de 20 freinage. Dans cet état de la technique, il n'est pas possible de réaliser une détection du début des oscillations sur des capteurs directs installés sur le véhicule menant. Dans le document WO 2007/008150, il est décrit un 25 système et un procédé de stabilisation d'un attelage qui est constitué par un tracteur et une remorque, et en général, il s'agit d'un système de type camion. De même dans le document US 2006/0229782, il est décrit un système de stabilisation et de contrôle de la manoeuvrabilité 30 qui utilise un système de commande du braquage des roues arrière directrices. Comme dans les précédents états de la technique, il est utilisé des capteurs sur le véhicule tracteur pour détecter les 3 éventuelles modifications dynamiques de la remorque sur la base des capteurs de vitesse de lacet et d'accélération transversale de la caisse. Pour porter remède à cet état de la technique, la présente invention concerne un système de détection de l'état dynamique d'un attelage à un véhicule automobile, dans lequel un moyen de détection de la position instantanée relative de l'attelage est prévue et est connectée à un moyen pour déterminer une instabilité de la position relative. io Selon d'autres aspects de l'invention, le système de l'invention est tel que : - le moyen de détection de la position instantanée comporte un moyen de mesure de l'angle d'attelage par rapport à un axe de référence du véhicule tracteur, 15 - le capteur de mesure de l'angle d'attelage comporte une pluralité de capteurs de distance entre plusieurs points de l'arrière du véhicule tracteur et plusieurs points en regard de l'avant de la remorque ; - le système de détection de l'état dynamique du véhicule 20 comporte un asservissement de direction assistée comportant un correcteur d'instabilité d'attelage. L'invention concerne aussi un procédé de stabilisation d'un véhicule automobile attelé qui consiste, dans une première étape, à déterminer une trajectoire désirée par le conducteur. 25 Dans une seconde étape, on mesure l'angle de la remorque par rapport à un axe privilégié du véhicule. Dans une étape ultérieure, on détecte l'écart entre l'angle de consigne de remorque et l'angle de remorque constaté, et enfin, on applique une action correctrice sur l'organe de direction 30 de l'essieu directeur. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des figures parmi lesquelles : 4 - la figure 1 représente un attelage comportant un véhicule tracteur et une remorque attachée à un point d'attelage ; - la figure 2 représente un schéma des paramètres de contrôle du procédé de l'invention ; - la figure 3 représente l'attelage de la figure 1 lors d'un mouvement pendulaire ; - la figure 4 représente un schéma bloc du système de l'invention ; - la figure 5 représente un organigramme du procédé de io l'invention ; - la figure 6 représente deux graphiques dans un premier état de l'invention ; et - la figure 7 représente deux diagrammes dans un autre état dynamique du véhicule. 15 A la figure 1, on a représenté un attelage comportant un véhicule tracteur 1 et une remorque 2. La remorque 2 comporte un moyen d'attache 9 à un point d'encrage 8, comme une rotule solidaire de l'arrière du véhicule tracteur 1. 20 Le véhicule tracteur présente un essieu directeur comportant des roues 3, 4 et un essieu arrière 5, 6. La remorque 2 comporte un seul essieu comportant deux roues 6 et 7. On a représenté l'axe longitudinal central du véhicule en 25 tiret. Dans la représentation de la figure 1, la remorque et le véhicule tracteur sont représentés alignés le long de cet axe de référence privilégié qui représente la position stable de l'attelage. Selon un aspect de l'invention, pour détecter la position 30 angulaire instantanée de l'attelage relativement à l'axe de référence longitudinal, l'invention prévoit un moyen de mesure comportant une pluralité de capteurs 11-14 montés à l'arrière 10 du véhicule tracteur 1 et qui mesurent en temps réel à l'aide de faisceaux de mesure 17-20 la distance entre chaque point de l'arrière 10 du véhicule tracteur 1 et chaque point homologue sur l'avant de la remorque 2. A la figure 2, on a représenté la situation lorsque la 5 remorque présente une angulation a relativement à l'axe longitudinal du véhicule tracteur. L'arrière du véhicule tracteur 10 porte les capteurs 11-14 et la distance entre chaque de ces capteurs et le point homologue sur l'avant 16 de la remorque est repéré par les distances L1, L2, L3 et L4. io Lorsque l'on utilise des systèmes comme des systèmes à ultrasons par mesure de temps de vol, il est possible de calculer en temps réel les distances L1-L4 et d'en déduire par des calculs trigonométriques simples qui vont être détaillés ci-après, l'angle d'attelage a entre l'axe longitudinal de la remorque et l'axe 15 longitudinal de référence du véhicule. A la figure 3, on a représenté un attelage comportant une remorque 2 et un véhicule tracteur 1 lors d'un mouvement d'oscillation de l'attelage. Aux dessins, les mêmes éléments que ceux des figures 20 précédentes portent les mêmes numéros de référence et ne seront pas redéfinis ci-après. Lorsque le véhicule tracteur 1 présente un braquage des roues directrices 3, 4, il se constitue un centre instantané de rotation CIR qui est disposé à un rayon de giration A et la roue 25 directrice intérieure 3 présente une distance R3 au centre CIR, tandis que la roue directrice extérieure 4 présente un rayon R4. Le centre instantané de rotation CIR se trouve sur la ligne de l'essieu arrière, la roue 5 se trouvant à une distance R5 du centre instantané de rotation, d'une part, et l'axe longitudinal D1 30 de référence du véhicule tracteur 1 se trouvant à une distance ou rayon de giration A du centre instantané de rotation CIR. Ainsi qu'il a été défini à la figure 2, l'angle d'attelage a réalisé entre l'axe longitudinal D2 de la remorque et l'axe longitudinal Dl du véhicule tracteur se retrouve entre le centre instantané de rotation CIR et le rayon R6-R7 reliant ce centre instantané de rotation à l'essieu arrière des roues 6, 7 de l'essieu de l'attelage 2, avec la demi-droite reliant le centre instantané de rotation CIR à l'essieu arrière 5 ou R5. L'arrière 10 du véhicule comporte une pluralité 15 de capteurs de distance Lr entre l'arrière 10 du véhicule et la partie avant de la remorque lui fait vis-à-vis. On a noté Rr la distance entre le point d'attelage 8 et le io centre O sur la remorque obtenue par l'intersection entre l'axe longitudinal D2 de la remorque et l'axe de l'essieu 6, 7. En se reportant à nouveau à la figure 3, on constate que les termes A et a sont les inconnus du système à modéliser. L'angle f3 est égal à l'angle roue moyen, c'est-à-dire qu'il 15 est égal à l'angle de braquage du volant divisé par le rapport de démultiplication de la direction appliqué au train avant 3,4. Un paramètre correspond à l'empattement du véhicule, tandis que le paramètre Lr correspond à la distance entre l'essieu arrière du véhicule 5 et l'essieu de la remorque 6 ,7. 20 Dans un mode particulier de réalisation, on fait l'approximation que la distance entre l'essieu arrière du véhicule et le crochet d'attelage est faible. Ainsi, la distance entre l'essieu arrière du véhicule et l'essieu de la remorque est environ égal à la distance entre l'essieu arrière du véhicule 5 et le crochet 25 d'attelage 8 augmenté de la distance au crochet d'attelage 8 à l'essieu arrière 6, soit la distance Rr. A la figure 4, on a représenté un mode particulier de réalisation d'un système de contrôle selon l'invention. En entrée du système 25, on applique une valeur de 30 mesure de l'angle a mesurée à partir de l'angle de braquage des roues avant directrices. Le paramètre d'entrée 25 est appliqué à un moyen 22 d'une consigne de calcul de l'angle de braquage corrigé. La sortie du moyen de calcul 22 produit un signal 31 7 mettant à disposition la valeur de consigne de l'angle de braquage corrigé de la remorque qui est fournie à l'entrée d'un correcteur d'instabilité d'attelage 23. Le correcteur 23 comporte essentiellement un combinateur 29 et un moyen 33 d'asservissement de la direction assistée de l'essieu directeur 3, 4 (figure 2). Le signal 31 est fourni à l'entrée d'un premier combinateur 29 dont une deuxième entrée 30 reçoit la valeur mesurée de l'angle de braquage a. Le combinateur 29 réalise une combinaison des deux io valeurs d'angle de braquage obtenues par le moyen de calcul 22, ou directement par le capteur d'angle de braquage et produit une valeur corrigée 32 qui est fournit à un moyen 33 d'asservissement de la direction assistée, connue en soi et comportant un actionneur de la colonne de direction ou de la crémaillère. 15 Le moyen 33 d'asservissement de la direction assistée produit une commande des roues directrices 34 dans un moyen de limitation des oscillations de la remorque. Il s'établit alors un couplage mécanique entre les roues directrices 34 et la remorque 35 attachée au véhicule tracteur, 20 dont la position instantanée relative 37 est mesurée par l'ensemble 36 des capteurs de braquage de la remorque. Le signal 37 élaboré à l'aide des moyens 36 de détection du braquage de la remorque est entré sur une entrée de correction du moyen 22 de calcul de l'angle de braquage. 25 Dans un mode particulier de réalisation, le moyen de calcul de l'angle de braquage comporte un premier circuit 26 de calcul d'un angle de consigne de braquage de la remorque dont la sortie est appliquée à l'entrée positive d'un organe de correction 27 dont l'entrée négative reçoit le signal 37 de détection du braquage 30 effectif de la remorque. Le signal de correction issu du correcteur 27 est appliqué à un circuit 28 de correction proportionnelle intégrale et différentielle de type PID qui produit le signal de consigne de 8 braquage 31 qui assure la correction des oscillations de la remorque dès le début de leur détection. A la figure 5, on a représenté un mode particulier de réalisation d'un procédé mis en oeuvre dans le système de contrôle de la figure 4. Dans une étape S1, une trajectoire choisie par le conducteur est déterminée à l'aide notamment de l'angle de braquage volant a. Dans le même temps, on réalise une mesure instantanée io de la position relative de la remorque par rapport au véhicule tracteur à l'aide du dispositif de détection comme le dispositif 10 de la figure 2. Lors d'une étape S2, on exécute le calcul de l'angle de la remorque qui est un angle de consigne a calculé et, lors d'une 15 étape S3, on réalise la détection de l'écart entre l'angle de remorque de consigne et l'angle de remorque constaté mesuré à l'aide ou lors d'une étape S5 de mesure de l'ange de remorque constaté. Une fois l'étape S3 réalisée, on réalise, lors d'une étape 20 S6, une action correctrice sur la direction des roues avant. A la figure 6, on a représenté deux diagrammes dont les abscisses sont les temps et les ordonnées sont respectivement AB l'angle de braquage et AR l'angle de la remorque. L'angle de braquage est l'angle de commande ou de 25 consigne appliqué au système par le volant de braquage ou de direction. En tiret, ABA est l'angle de braquage additionnel, tandis que le trait continu du premier diagramme a est l'angle de braquage de consigne qui est appliqué par l'angle volant. 30 A l'aide du dispositif 10 de détection de l'angle de la remorque AR, on mesure l'angle de remorque calculé ARC en trait continu, et l'angle de remorque réellement mesuré ARM en tiret. On remarque que l'application du braquage additionnel 9 appliquée lors de l'étape S6 du procédé de l'invention permet d'annuler en moins d'une période les oscillations mesurées sur l'angle de la remorque. Cette situation correspond du fait de la grande amplitude 5 de l'angle de braquage AB à une situation de virage dans une route sinueuse, par exemple. A la figure 6, on a représenté les mêmes éléments sur des diagrammes a et b de la figure 7 correspondant à des mesures en ligne droite. io L'invention ne se limite pas au mode de réalisation indiqué, mais permet ainsi de commander avec une correction de l'organe de braquage des roues avant du véhicule, un contrôle de la trajectoire de la remorque tractée. REVENDICATIONS1. Système de détection de l'état dynamique d'un attelage à un véhicule tracteur, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (11-14) pour détecter la position instantanée relative de l'attelage (2) par rapport au véhicule tracteur (1), connecté à un moyen (22) pour déterminer une instabilité de la position instantanée relative. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour détecter la position instantanée (a) relative de l'attelage (21) comporte un moyen de mesure de l'angle d'attelage io par rapport à un axe de référence (Dl) du véhicule tracteur. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de mesure de l'angle d'attelage comporte une pluralité de capteurs de distance entre plusieurs points de l'arrière (10) du véhicule tracteur (1) et plusieurs points en regard de l'avant (16) 15 de la remorque tractée (2). 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte aussi un moyen (23) d'asservissement de direction assistée constituant un correcteur d'instabilité d'attelage qui reçoit un signal de consigne 20 (31) de braquage corrigé du moyen (22). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen (22) comporte un circuit de calcul (26) d'une consigne de braquage sur la base de la mesure de l'angle de braquage du volant (a), connecté à l'entrée positive d'un correcteur (27) dont 25 l'entrée négative reçoit le signal (37) de mesure du moyen (11-14, 36) de la position relative d'attelage et dont la sortie de différence est connectée à l'entrée d'un circuit de correction proportionnelle intégrale et différentielle (PID) (28) qui produit le signal de consigne (31) de braquage corrigé des oscillations de la 30 remorque. 6. Procédé de stabilisation d'un véhicule automobile attelé, caractérisé en ce qu'il consiste, dans une première étape, à déterminer une trajectoire désirée par le conducteur (S1), dans Il une seconde étape (S4, S5) à constater un angle mesuré de la remorque, puis lors d'une étape (S3), à détecter l'écart entre l'angle de consigne de remorque calculé lors d'une étape (S2), et l'angle de remorque constaté à l'étape (S5), et lors d'une étape (S6), à appliquer une action correctrice sur l'organe de direction de l'essieu directeur.