Brevet FR2948334A1 — publié le 20110128

La présente invention concerne, d'une manière générale, les systèmes de direction assistée des véhicules automobiles, plus particulièrement les systèmes de direction assistée électrique qui sont pilotés par un calculateur électronique embarqué sur le véhicule. Encore plus particulièrement, cette invention s'intéresse à un procédé de détermination d'une consigne de couple au volant ou d'effort au volant, pour un système de direction assistée de véhicule automobile, visant à fournir au conducteur du véhicule un bon agrément de conduite en toutes circonstances. Le contexte de l'invention est rappelé par la figure 1 du dessin schématique annexé, qui montre les principaux éléments mécaniques et autres d'un système de direction assistée, ici électrique, de véhicule automobile. Un tel système de direction comprend une partie mécanique comportant un volant de conduite 2 lié en rotation à une colonne de direction 3, dont l'extrémité éloignée du volant 2 porte un pignon de direction en prise avec une crémaillère 4, montée coulissante dans un carter de direction 5. Les deux extrémités opposées de la crémaillère 4 sont respectivement liées, par l'intermédiaire de biellettes 6 et 7, aux roues directrices droite et gauche (non représentées) du véhicule. La direction comprend, pour assister l'effort manuel exercé par le conducteur du véhicule sur le volant 2, un moteur électrique d'assistance 8 à deux sens de rotation. L'arbre de sortie du moteur électrique d'assistance 8 est accouplé, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 9 notamment à vis sans fin et roue tangente ou à train d'engrenages, à la colonne de direction 3 ou au pignon de direction ou directement à la crémaillère 4, de manière à transmettre un couple moteur (éventuellement aussi un couple résistant) au système de direction. Le moteur électrique d'assistance 8 est piloté par un calculateur électronique embarqué 10, qui reçoit et traite divers signaux, en provenance de capteurs. Dans une réalisation habituelle, le calculateur électronique 10 reçoit notamment un signal électrique issu d'un capteur de couple 11 placé sur la colonne de direction 3, capteur qui mesure ainsi le couple exercé par le conducteur sur le volant 2, ainsi qu'un signal électrique issu d'un capteur d'angle 12 du volant 2. Ce calculateur électronique 10 peut encore recevoir un signal électrique issu d'un capteur de position angulaire 13 du moteur électrique d'assistance 8, ainsi qu'un signal électrique issu d'un capteur de vitesse (non représenté) du véhicule. A partir de tels signaux, le calculateur électronique 10 pilote le moteur électrique d'assistance 8, de telle sorte que ce moteur fournit à tout moment un couple ou un effort d'assistance, pour aider les mouvements exercés manuellement par le conducteur sur le volant 2, en amplifiant l'effort appliqué par le conducteur sur le volant ou éventuellement en compensant cet effort, selon des � lois d'assistance � prédéfinies. Toutefois, suivant les conditions d'utilisation du véhicule, il apparaît qu'une telle assistance n'apporte pas toujours au conducteur l'agrément de conduite et l'effort au volant attendus. A cet égard, il convient de noter que le couple au volant, ou plus exactement l'effort au volant, est le critère prédominant dans l'agrément de conduite d'un véhicule et dans la perception de la � dynamique � du véhicule par le conducteur. La présente invention vise à remédier aux inconvénients précédemment exposés, et elle a donc pour principal objectif de fournir un meilleur agrément de conduite en toutes circonstances, autrement dit dans toutes les conditions de roulage du véhicule concerné, en agissant sur le couple ou l'effort au volant en fonction des conditions dynamiques du roulage. A cet effet, l'invention a pour procédé de détermination d'une consigne de couple ou d'effort au volant, pour un système de direction assistée de véhicule automobile, la direction étant une direction à crémaillère et la consigne de couple ou d'effort étant déterminée en fonction de divers paramètres et/ou informations, le procédé étant essentiellement caractérisé par le fait que ladite consigne de couple ou d'effort au volant est déterminée en fonction de l'accélération latérale du véhicule, elle-même déterminée principalement à partir d'une estimation de l'effort s'exerçant sur la crémaillère du système de direction. Ainsi, l'idée à la base de la présente invention consiste à déterminer la consigne de couple ou d'effort au volant à partir du de l'accélération latérale, déterminée elle-même à partir de l'estimation de l'effort s'exerçant sur la crémaillère de la direction. Il est ici rappelé que l'accélération latérale d'un véhicule se définit comme l'accélération centripète de la trajectoire du centre de gravité du véhicule, ramenée dans un repère lié au véhicule. Avantageusement, le procédé selon l'invention de détermination d'une consigne de couple ou d'effort au volant prend aussi en compte un ou plusieurs des éléments suivants, avec une pondération : - Accélération latérale obtenue à partir de la position angulaire du volant et de la vitesse longitudinale du véhicule ; - Accélération latérale mesurée au moyen d'un capteur gyroscopique ; - Accélération latérale déterminée à partir de la vitesse de lacet et de la vitesse longitudinale du véhicule ; - Accélération latérale déterminée en fonction des vitesses des roues, plus particulièrement en fonction de l'écart des vitesses des roues d'un même essieu. La prise en compte de l'accélération latérale obtenue à partir de la position angulaire du volant et de la vitesse longitudinale du véhicule permet de compenser l'effet des frottements présents dans l'ensemble du système de direction, depuis la chaussée jusqu'aux mains du conducteur. La prise en compte de l'un au moins des trois autres modes optionnels de détermination de l'accélération latérale permet d'augmenter la robustesse de la consigne d'effort de couple au volant, au regard des modifications apportées au véhicule et/ou des conditions extérieures. Dans la détermination de l'accélération latérale à partir d'une estimation de l'effort s'exerçant sur la crémaillère, cet effort peut notamment être estimé à partir de données internes du système de direction assistée électrique, telles que : couple d'assistance du moteur électrique ou courant traversant ce moteur, vitesse de rotation de ce moteur, couple exercé par le conducteur, tandis qu'un modèle se présentant comme une table de paramètres est utilisé pour passer de l'effort estimé à l'accélération latérale. Pour le ou les autres modes de détermination de l'accélération latérale, utilisés avantageusement en combinaison avec le précédent, on utilise des capteurs, des informations et des fonctions déjà présents ou disponibles sur les véhicules modernes, en particulier ceux équipés d'un système de contrôle de trajectoire dit � ESP �. La mise en oeuvre de l'invention ne nécessite donc pas l'ajout de composants supplémentaires. La pondération, à réaliser ici entre toutes les déterminations simultanées d'accélération latérale du véhicule, peut être effectuée en attribuant à chacune des valeurs d'accélération latérale un � poids � qui, de préférence, est fonction de la valeur de l'accélération latérale elle-même. On obtient ainsi une accélération latérale théorique, qui est exploitée comme valeur d'entrée d'une table de paramètres principale qui fournit finalement la consigne de couple ou d'effort au volant. En variante, il est aussi possible de déterminer d'abord une consigne théorique d'effort ou de couple au volant à partir de l'accélération latérale, puis de pondérer cette consigne en fonction des mêmes � poids �, plutôt que de pondérer directement l'accélération latérale. De plus, lorsque la vitesse de rotation du volant augmente de façon sensible, il est avantageux, soit pour augmenter la consistance de l'effort ou du couple au volant lorsque celui-ci est tenu, soit pour amortir le mouvement de rotation alternatif du volant lorsque celui-ci est lâché, de déterminer aussi la consigne de couple ou d'effort au volant en fonction de la vitesse de rotation du volant. Cette vitesse du volant peut être déterminée par le calcul, à partir de la vitesse de rotation instantanée du moteur électrique d'assistance de la direction. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé illustrant, à titre d'exemple, un mode de mise en oeuvre de ce procédé de détermination d'une consigne de couple au volant : Figure 1 (déjà mentionnée) est une vue en perspective d'un 20 système de direction assistée électrique auquel s'applique le procédé de l'invention ; Figure 2 est un schéma-bloc simplifié, résumant ce procédé. En se référant à la figure 2, et plus particulièrement à la partie gauche de cette figure, sont indiqués symboliquement les divers paramètres 25 pris en compte par le procédé de l'invention, à savoir : - A : vitesse angulaire du volant de conduite 2 ; - B : vitesse longitudinale du véhicule ; - C : vitesse de lacet du véhicule ; - D : position angulaire du volant de conduite 2 ; 30 - E : accélération latérale du véhicule. Un bloc 14 calcule une accélération latérale théorique à partir de l'effort théorique sur la crémaillère 4, calculé par le calculateur électronique 10 de la direction assistée électrique, et de la vitesse longitudinale B du véhicule. Un autre bloc 15 calcule une accélération latérale théorique à partir 35 de la vitesse longitudinale B du véhicule et de la vitesse de lacet C du véhicule, elle-même mesurée par un gyroscope. Encore un autre bloc 16 calcule une accélération latérale théorique à partir de la vitesse longitudinale B du véhicule et de la position angulaire D du volant. E représente une accélération latérale du véhicule mesurée par un gyroscope, qui est traitée par un bloc 17 incorporant un filtre passe-bas. D'une manière non représentée, un bloc supplémentaire peut encore calculer une accélération latérale théorique à partir de l'écart des vitesses des roues d'un même essieu du véhicule, de la voie de cet essieu et de la vitesse longitudinale du véhicule. Dans un bloc 18, réunissant les sorties des divers blocs précédemment mentionnés et recevant aussi la vitesse longitudinale B du véhicule, il est procédé à la détermination de la consigne de couple au volant ; cette détermination combine les diverses valeurs d'accélération latérale notamment fournies par les blocs 14 à 17, avec une pondération appropriée. Un dernier bloc 19 réalise une fonction d'amortissement, à partir de la vitesse angulaire A du volant et en tenant compte de la vitesse longitudinale B du véhicule. La combinaison des sorties des blocs 18 et 19 fournit finalement la consigne de couple CC au volant qui est exploitée par le système de direction 20 assistée. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de mise en oeuvre de ce procédé de détermination d'une consigne de couple au volant qui a été décrit ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes respectant le même principe. 25 REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'une consigne de couple ou d'effort au volant (2) pour un système de direction assistée de véhicule automobile, la direction étant une direction à crémaillère (4) et la consigne de couple ou d'effort étant déterminée en fonction de divers paramètres et/ou informations, caractérisé en ce que ladite consigne de couple ou d'effort au volant (2) est déterminée en fonction de l'accélération latérale du véhicule, elle-même déterminée principalement à partir d'une estimation de l'effort s'exerçant sur la crémaillère (4) du système de direction. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la détermination de la consigne de couple ou d'effort au volant (2) prend aussi en compte un ou plusieurs des éléments suivants, avec une pondération : - Accélération latérale obtenue à partir de la position angulaire du volant et de la vitesse longitudinale du véhicule ; - Accélération latérale mesurée au moyen d'un capteur gyroscopique ; - Accélération latérale déterminée à partir de la vitesse de lacet et 20 de la vitesse longitudinale du véhicule ; - Accélération latérale en fonction des vitesses des roues, plus particulièrement en fonction de l'écart des vitesses des roues d'un même essieu. 6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que 25 l'estimation de l'effort s'exerçant sur la crémaillère (4) est faite à partir de données internes du système de direction assistée électrique, telles que : couple d'assistance du moteur électrique (8) ou courant électrique traversant ce moteur (8), vitesse de rotation de ce moteur (8), couple exercé par le conducteur, tandis qu'un modèle se présentant comme une table de 30 paramètres est utilisé pour passer de l'effort estimé à l'accélération latérale. 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pondération, réalisée entre toutes les déterminations simultanées d'accélération latérale du véhicule, est effectuée en attribuant à chacune des valeurs d'accélération latérale un � poids � qui, de préférence, est fonction de 35 la valeur de l'accélération latérale elle-même, pour obtenir une accélération latérale théorique, qui est exploitée comme valeur d'entrée d'une table deparamètres principale qui fournit finalement la consigne de couple ou d'effort au volant (2). 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la consigne de couple ou d'effort au volant est déterminée aussi en fonction de la vitesse de rotation du volant (2), soit pour augmenter la consistance de l'effort ou du couple au volant (2) lorsque celui-ci est tenu, soit pour amortir le mouvement de rotation alternatif du volant (2) lorsque celui-ci est lâché.