Brevet FR2989659A1 — publié le 20131025

"DISPOSITIF DE PILOTAGE POUR L'AMELIORATION DE LA MOTRICITE D'UN VEHICULE A AU MOINS DEUX ROUES MOTRICES" [0001] La présente invention concerne un dispositif de pilotage pour l'amélioration de la motricité d'un véhicule à au moins deux roues motrices. [0002] Elle peut s'appliquer non seulement à un véhicule automobile à deux roues motrices, mais également à un véhicule automobile à quatre roues motrices. [0003] On connaît un système permettant d'optimiser la motricité des deux roues avant d'un véhicule par l'intermédiaire d'un antipatinage intégré au sein du calculateur de contrôle dynamique de trajectoire désigné également par l'acronyme "ESP" pour "Electronic Stabily Program" en langue anglo-saxonne. [0004] Selon ce système, cinq modes ou situations de vie du véhicule sont proposés au conducteur : le mode standard où l'ESP est calibré pour un niveau de patinage faible basé sur différentes adhérences habituellement rencontrées sur route ; - le mode neige adaptant sa stratégie aux conditions d'adhérence rencontrées pour chacune des deux roues avant au démarrage. En phase de progression, le système optimise le patinage pour garantir la meilleure accélération possible en fonction de l'adhérence disponible. Le retour au mode standard s'effectue au-delà d'une vitesse du véhicule de 50 km ; - le mode Tout-chemin (boue, chemin de terre, herbe mouillée...) autorisant, lors du démarrage, beaucoup de patinage sur la roue la moins adhérente pour favoriser l'évacuation de la boue et retrouver une adhérence ou "grip" et, parallèlement, la roue la plus adhérente est gérée de façon à passer le plus de couple possible. Ce mode est actif jusqu'à une vitesse du véhicule de 80 km/h ; - le mode Sable autorisant un peu de patinage sur les deux roues motrices de façon simultanée pour faire progresser le véhicule et limiter les risques d'ensablement. Ici, le mode standard se reconnecte automatiquement au-dessus de 120 km/h ; et le mode ESP débranché ou Off laissant la possibilité de déconnecter l'ESP et l'aide à la motricité (ou Grip Control) jusqu'à une vitesse du véhicule de 50 km/h pour redonner une autonomie complète au conducteur. [0005] Ce système connu s'appuie non seulement sur un contrôle précis de la dynamique des roues, mais également sur la performance d'adhérence du pneumatique de la roue sur une surface glissante de la route, telle qu'une route enneigée. Dans ce dernier cas, des pneumatiques disposant d'un profil optimisé pour l'adhérence sur ce type de surface sont utilisés, par exemple du genre "boue et neige" désigné également par "Mud and Snow" en langue anglo-saxonne. [0006] Cependant, si l'adhérence du pneumatique de la roue est très mauvaise, ce système connu devient inefficace. [0007] La présente invention a pour but de palier l'inconvénient du système connu ci-dessus en optimisant l'adhérence de la roue se déplaçant sur une surface glissante d'une route ou d'un terrain, telle qu'une route enneigée ou boueuse. [0008] A cet effet, l'invention propose un dispositif de pilotage pour l'amélioration de la motricité d'un véhicule à au moins deux roues motrices, tel qu'un véhicule automobile, évoluant sur une route ou un terrain à faible adhérence, comprenant des moyens pour générer différents modes de pilotage fonction de paramètres d'évolution du véhicule ou liés à la volonté du conducteur, tels que la vitesse de rotation des roues, l'angle de rotation du volant actionné par le conducteur, et d'un mode de situation de vie du véhicule choisi par le conducteur parmi différentes situations de vie préétablies correspondant à différents types de routes ou de terrains à faible adhérence, un calculateur relié aux moyens générant les différents modes de pilotage et apte à fournir une consigne de commande du pivotement d'un angle relativement faible de l'une des roues motrices se déplaçant en patinant sur une partie de route ou de terrain à faible adhérence et s'ajoutant à l'angle d'orientation de cette roue motrice commandé au volant, tandis que l'autre roue motrice se déplaçant sur une autre partie de la route ou du terrain à forte adhérence reste orientée à l'angle d'orientation commandé au volant. [0009] Avantageusement, le calculateur, lorsque l'angle d'orientation de la roue motrice patinant commandé au volant est nul, est apte à fournir une consigne de commande du pivotement d'un angle relativement faible de cette roue motrice vers la droite du véhicule. [0010] Ce dispositif de pilotage comprend deux moyens de commande associés respectivement aux deux roues motrices, l'un des moyens de commande pouvant être sélectivement activé par la consigne du calculateur pour commander le pivotement d'un angle additionnel relativement faible de la roue motrice correspondante se déplaçant en patinant tandis que l'autre moyen de commande est inactivé. [0011] Avantageusement, l'angle additionnel d'orientation de la roue motrice est d'environ cinq degrés. [0012] De préférence, le calculateur est un calculateur ESP. [0013] Les deux roues motrices sont des roues directrices avant du véhicule. [0014] Chaque moyen de commande comprend un mécanisme permettant de modifier la longueur de la biellette de direction de la roue motrice correspondante se déplaçant en patinant pour provoquer le pivotement de l'angle additionnel relativement faible de cette roue motrice. [0015] L'invention vise également un véhicule, tel qu'un véhicule automobile, et qui est caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de pilotage tel que défini précédemment. [0016] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma synoptique d'un mode de réalisation du dispositif de pilotage de l'invention ; - la figure 2A est une vue de dessus schématique d'un véhicule dont les roues directrices avant sont orientées vers la gauche par le volant de direction du véhicule ; - la figure 2B est une vue de dessus semblable à celle de la figure 2A montrant le pivotement additionnel de la roue directrice avant gauche du véhicule par le dispositif de pilotage de l'invention ; - la figure 3A est une vue de dessus du véhicule dont les deux roues avant directrices sont droites pour un angle nul du volant de direction du véhicule ; - la figure 3B est une vue de dessus semblable à celle de la figure 3A et montrant le pivotement vers la droite de la roue avant gauche du véhicule par le dispositif de pilotage de l'invention ; et - la figure 4 est une vue en perspective d'un ensemble de direction avant d'un véhicule auquel s'applique le dispositif de pilotage de l'invention. [0017] La figure 1 représente un mode de réalisation d'un dispositif de pilotage embarqué à un véhicule automobile et qui comprend : - un organe de sélection 1, tel qu'une molette située sur la planche de bord du véhicule, permettant au conducteur de sélectionner une situation de vie du véhicule, par exemple Tout-chemin (herbe mouillée, boue, chemin de terre...), Neige, Sable, Normal et ESP débranché ; - une machine d'état 2 utilisant l'information de situation de vie (Tout-chemin, neige, sable...) provenant de l'organe de sélection 1 et des informations issues de capteurs 3 présent sur le véhicule, notamment vitesses de rotation Vr des roues, vitesse de lacet Vlct, accélérations latérale ACy et longitudinale ACx, pression maitre cylindre Pme, pour activer des algorithmes dont certains sont spécifiques, - des modules de pilotage 4 comportant chacun un algorithme correspondant à des stratégies de pilotages associées aux différents états dans la machine d'état 2 et qui définissent des consignes de pilotage de couple moteur et de freinage des roues. Par exemple, ces modules comprennent un premier module 42 définissant une stratégie de pilotage sur chemin ou route normale, un deuxième module 44 définissant une stratégie sur route boueuse, un troisième module 46 pour route ensablée et un quatrième module 48 pour route enneigée. [0018] La machine d'état 2 a pour but d'activer des stratégies de contrôle et, à cet effet, elle intègre une logique de reconnaissance 5 qui permet ou non de confirmer la sélection par le conducteur du type de situation de vie, par exemple par une estimation de l'adhérence des roues. [0019] Le dispositif est configuré pour activer les stratégies de pilotages spécifiques optimales (modules 4) en fonction de la situation de vie résultant de l'estimation d'adhérence réalisée par le dispositif des indications du conducteur (mode sélectionné). [0020] Les stratégies de pilotage du dispositif consistent en l'optimisation du point de fonctionnement du pneumatique de chaque roue du véhicule dans le repère effort longitudinal / taux de glissement. L'optimisation du point de fonctionnement est effectuée principalement à partir des valeurs fournies par les capteurs ou calculées à partir des valeurs fournies par les capteurs du véhicule, notamment : l'adhérence de roue disponible : une estimation d'adhérence disponible est réalisée à l'aide des capteurs 3 du véhicule et du mode sélectionné par le conducteur, la vitesse et l'accélération longitudinale du véhicule : fournis par les capteurs, - en virage : la vitesse de lacet et de l'accélération latérale du véhicule fournies par les capteurs. La machine d'état 2 et les modules de pilotage 4 sont implantés dans un calculateur 6 du véhicule, de préférence dans le calculateur ESP du véhicule comportant notamment d'autres modules 7 définissant d'autres types de stratégie, par exemple des stratégies du système de freinage (ESP, ASR, ABS) pour : le contrôle de stabilité, l'antiblocage des roues, répartition de freinage, freinage en courbe ou autres. [0021] En outre, l'organe de sélection 1 est connecté au calculateur 6 pour fournir l'information à la machine d'état 2 du choix du conducteur sur la situation de vie du véhicule et les capteurs 6 connectés au calculateur 6 fournissent à la machine d'état 2 les paramètres d'évolution du véhicule sus-mentionnés, tels que les vitesses des roues Vr, l'accélération latérale Acy, l'accélération longitudinale Acx, la vitesse de lacet Vlct, la pression du maitre cylindre Pme. [0022] Le calculateur 6 fournit cinq consignes Cn de commande des couples de freinage et moteurs des roues : quatre consignes 01, C2, C3 et C4 de pression de freinage et une consigne de couple moteur Cm. [0023] Selon l'invention le calculateur 6 comporte en outre un module 8 définissant une stratégie dite "Angle roue" pour permettre un pivotement d'un angle relativement faible de l'une des roues motrices avant du véhicule se déplaçant en patinant sur une portion de surface glissante d'une route et qui s'ajoute au pivotement ou orientation de cette roue commandé au volant par le conducteur, l'autre roue motrice avant qui se déplace sur une autre portion de route à forte adhérence, restant orientée à sa position donnée par le volant de direction. [0024] Les capteurs 3 connectés au calculateur 6 comprennent également un capteur fournissant une information sur l'angle de rotation du volant de direction AngVol reflétant la volonté du conducteur, un capteur fournissant une information relative à l'angle de pivotement AngA de la roue directrice avant gauche du véhicule et un capteur fournissant une information relative à l'angle de pivotement AngB de la roue directrice avant droite du véhicule. [0025] La stratégie "Angle roue" est esclave de la stratégie motricité, c'est-à-dire lorsque la machine d'état 2 a activé la stratégie motricité classique autorisant du patinage sur l'une des roues motrices avant du véhicule évoluant sur une partie de route glissante, telle que par exemple enneigée, l'autre roue motrice évoluant sur l'autre portion de route à adhérence convenable, telle que du goudron, pour compenser le manque d'adhérence de la roue motrice évoluant sur la portion glissante, si une évolution de la motricité est requise, la stratégie motricité activée par la machine d'état 2 demandera d'appliquer une consigne de pivotement d'angle déterminé de la roue qui patine s'ajoutant à l'angle de braquage de cette roue par le volant de direction en plus de l'évolution du couple moteur Cn et de la pression de freinage Cx. [0026] La figure 2A représente schématiquement le véhicule à deux roues avant directrices et motrices A, B braquées vers la gauche par le volant de direction du véhicule en considérant que la zone glissante de la route (neige, boue...) est sur la gauche du véhicule et sur laquelle évolue en patinant la roue gauche A conformément à la stratégie motricité activée par la machine d'état 2, la roue B se trouvant sur une surface d'adhérence convenable (de plus forte adhérence) de cette route. [0027] Si l'évolution de la motricité est requise du fait que la roue motrice A continue de patiner sans trouver d'adhérence convenable, la machine d'état 2 et, par conséquent, le calculateur 6 va fournir une consigne de commande du pivotement d'un angle relativement faible vers la gauche de la roue motrice A et s'ajoutant à l'angle d'orientation de cette roue commandé au volant de direction comme représenté en figure 2B sans perturber l'angle de rotation de l'autre roue B commandé au volant pour respecter la consigne du conducteur. [0028] Si l'angle de rotation du volant braque les roues motrices A, B vers la droite du véhicule, le calculateur 6 fournit une consigne de commande de pivotement d'un angle additionnel relativement faible vers la droite de la roue A évoluant sur la surface glissante, la roue B restant braquée à sa position de consigne du conducteur imposée par le volant de direction. [0029] La figure 3A représente le véhicule dont les roues avant motrices et directrices A, B sont droites, c'est-à-dire parallèles à la direction d'avancement du véhicule, pour un angle de rotation au volant nul avec la roue gauche A patinant sur la surface glissante, la roue droite B étant sur une surface de forte adhérence. Arbitrairement, le calculateur 6 va fournir une consigne de commande de braquage supplémentaire au braquage du volant d'un angle relativement faible de la roue A vers la droite. [0030] Bien entendu, la stratégie "Angle volant" décrite ci-dessus s'applique également au cas de la roue avant motrice droite B se déplaçant sur une zone glissante à droite du véhicule, et de la roue avant gauche A se déplaçant sur une surface à adhérence convenable à gauche du véhicule. [0031] Le dispositif de pilotage de l'invention permet ainsi d'accentuer l'angle de braquage sur la roue motrice directrice qui se trouve sur une surface glissante et de générer une contrainte plus importante sur le pneumatique de la roue, par cisaillement, pour optimiser l'adhérence de ce pneumatique sur la surface glissante. [0032] La variable d'angle AngA, AngB dans le cadre de la stratégie à angle de roue suivant que la roue A patine ou la roue B patine, est calculée pour ne pas perturber la variable d'angle de rotation du volant AngVol, c'est-à-dire pour ne pas prendre le risque de ne plus respecter l'angle du volant reflétant la volonté du conducteur, l'angle AngA ou AngB pouvant dépendre du type de pneumatique utilisé et/ou de la surface à faible adhérence sur laquelle évolue la roue qui patine. L'angle de braquage supplémentaire imposé à la roue située sur la surface glissante est ainsi très peu prononcé, par exemple d'environ cinq degrés et l'information issue du capteur d'angle de la roue A ou de la roue B se déplaçant sur la surface glissante est utilisée dans le calculateur 6 pour asservir en position l'angle de la roue A ou de la roue B. Typiquement, la stratégie "Angle roue" est inhibée ou atténuée si l'angle de braquage du volant de direction est modifié par le conducteur. [0033] Le dispositif de pilotage de l'invention peut s'appliquer à un véhicule à quatre roues motrices pour accentuer l'angle de braquage sur les roues avant A et arrière C à gauche du véhicule lorsqu'elles se trouvent sur une surface glissante tandis que les roues avant B et arrière D à droite du véhicule se trouvent sur une surface à forte adhérence, ou réciproquement. [0034] La figure 4 représente un mode de réalisation d'un ensemble de direction avant du véhicule permettant à la consigne du calculateur 6 d'accentuer l'angle de braquage de l'une ou l'autre des deux roues motrices avant se trouvant sur une surface glissante. [0035] Comme représenté, l'ensemble de direction comprend classiquement le volant de direction 10, la colonne de direction 11 à l'extrémité de laquelle est solidarisé un pignon 12 en engrènement avec une crémaillère 13 dont les extrémités sont accouplées de manière articulée respectivement à deux extrémités de deux biellettes 14 dont les extrémités opposées sont articulées aux porte-fusées de roues 15. [0036] A chacune des biellettes de direction 14 est associé un moyen de commande 16 permettant de modifier la longueur de la biellette 14 lorsque ce moyen de commande reçoit la consigne du calculateur 6 pour accentuer l'angle de braquage de la roue motrice correspondante. [0037] Chaque moyen de commande 16 est du type hydraulique et, à cet effet, chaque biellette 14 comprend un corps creux en forme de tube 17 dans lequel peuvent se déplacer deux pistons 18 axialement espacés l'un de l'autre et dont les tiges 19 font saillie de part et d'autre du corps creux 17 en étant reliées articulées aux extrémités correspondantes de la crémaillère 13 et aux porte-fusées de roues 15. Un fluide hydraulique, telle que de l'huile, peut être introduit dans la zone centrale entre les deux pistons 18 pour provoquer leur déplacement dans le corps creux 17 dans un sens les écartant l'un de l'autre pour ainsi allonger la biellette 14 et, par conséquent, provoquer le pivotement ou braquage de la roue correspondante se déplaçant sur une surface glissante et qui s'ajoute au braquage de cette roue appliqué par le volant de direction 10. [0038] La conduite 20 d'introduction du fluide hydraulique dans le corps creux 17 est raccordée à une pompe d'alimentation et une électrovanne est interposée sur la conduite 20 pour autoriser le passage de fluide hydraulique dans le corps 17. Cette électrovanne est ainsi commandée à sa position d'ouverture du passage de fluide hydraulique dans la conduite 20 par la consigne provenant du calculateur 6. Pour ramener la roue à sa position de braquage correspondant à celle imposée par le volant de direction 10 une fois cette roue ayant retrouvé de l'adhérence sur la surface glissante, le calculateur 6 est adapté pour introduire du fluide hydraulique dans les deux chambres extrêmes 21 du corps creux 17 par l'intermédiaire de deux conduites 22 et rapprocher ainsi l'un de l'autre les deux pistons 18, le fluide hydraulique présent entre les deux pistons 18 étant évacué au travers de la conduite 20 vers un réservoir de récupération. [0039] Ainsi, les deux moyens de commande 16 du braquage additionnel des roues directrices fonctionnent indépendamment l'un de l'autre, c'est-à-dire lorsque l'un des moyens de commande de braquage de la roue motrice se déplaçant sur une surface glissante est activé par la consigne du calculateur 6, l'autre moyen de commande est inactivé pour maintenir la roue motrice correspondante à sa position de braquage imposée par le volant de direction du véhicule. [0040] Le dispositif de pilotage de l'invention permet d'optimiser l'adhérence du pneumatique de la roue sur une surface glissante en s'appuyant sur une modification relativement mineure de l'angle de la roue par rapport au braquage imposé par le volant de direction du véhicule pour disposer d'une surface d'attaque du pneumatique plus efficace. REVENDICATIONS1. Dispositif de pilotage pour l'amélioration de la motricité d'un véhicule à au moins deux roues motrices (A,B), tel qu'un véhicule automobile, évoluant sur une route ou un terrain à faible adhérence, comprenant des moyens (1,3) pour générer différents modes de pilotage fonction de paramètres d'évolution du véhicule ou liés à la volonté du conducteur, tels que la vitesse de rotation des roues, l'angle de rotation du volant (10) actionné par le conducteur, et d'un mode de situation de vie du véhicule choisi par le conducteur parmi différentes situations de vie préétablies correspondant à différents types de routes ou de terrains à faible adhérence, un calculateur (6) relié aux moyens (1,3) générant les différents modes de pilotage et apte à fournir une consigne de commande du pivotement d'un angle relativement faible de l'une des roues motrices (A,B) se déplaçant en patinant sur une partie de route ou de terrain à faible adhérence et s'ajoutant à l'angle d'orientation de cette roue motrice commandé au volant (10), tandis que l'autre roue motrice (A,B) se déplaçant sur une autre partie de la route ou du terrain à forte adhérence reste orientée à l'angle d'orientation commandé au volant (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur (6), lorsque l'angle d'orientation de la roue motrice patinant (A,B) commandé au volant (10) est nul, est apte à fournir une consigne de commande du pivotement d'un angle relativement faible de cette roue motrice vers la droite du véhicule. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux moyens de commande (16) associés respectivement aux deux roues motrices (A,B), l'un des moyens de commande (16) pouvant être sélectivement activé par la consigne du calculateur (6) pour commander le pivotement d'un angle additionnel relativement faible de la roue motrice correspondante (A,B) se déplaçant en patinant tandis que l'autre moyen de commande (16) est inactivé. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle additionnel d'orientation de la roue motrice (A,B) est d'environ cinq degrés. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le calculateur (6) est un calculateur ESP. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux roues motrices (A,B) sont des roues directrices avant du véhicule. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que chaque moyen de commande (16) comprend un mécanisme permettant de modifier la longueur de la biellette de direction (14) de la roue motrice correspondante (A,B) se déplaçant en patinant pour provoquer le pivotement de l'angle additionnel relativement faible de cette roue motrice. 8. Véhicule, tel qu'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de pilotage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 7.