Brevet FR3000434A1 — publié le 20140704

- I - SUSPENSION DE VEHICULE AVEC CORRECTION D'ANTIROULIS [0001] La présente invention concerne les véhicules routiers. Elle concerne en particulier les suspensions de tels véhicules, et notamment les moyens utilisés pour compenser les variations d'assiette. De manière préférentielle, la présente invention concerne les véhicules de tourisme, à traction ou à propulsion. [0002] Au cours du développement de systèmes de sécurité et de confort pour véhicules routiers, on a vu apparaître différents systèmes visant à compenser les variations d'assiette subies par un véhicule en mouvement. En effet, de telles variations, notamment le roulis, conduisent à un inconfort des passagers du véhicule, et peuvent également être préjudiciables au travail des pneumatiques. On rappelle ici que le roulis correspond à une inclinaison de la caisse du véhicule autour d'un axe horizontal, compris dans le plan longitudinal et vertical de symétrie du véhicule. Une prise de roulis se produit le plus fréquemment lors d'un virage du véhicule, sous l'effet de la force centrifuge. [0003] Un moyen couramment employé pour remédier à cette prise de roulis consiste à utiliser une barre d'antiroulis installé sur un essieu du véhicule. On a toutefois constaté que ces barres ne permettaient pas de supprimer totalement le roulis, mais ne pouvaient que le limiter. La barre anti-roulis n'a d'effet que dans des phases où les roues avants ne débattent pas identiquement. C'est une raideur différentielle entre les roues gauche et droite, qui n'induit donc pas d'efforts dans la caisse si les deux roues passent par exemple simultanément sur le même dos d'âne en ligne droite. Si par contre, même en ligne droite, la roue droite monte sur une bosse alors que la roue gauche reste sur le plat, il y aura un effet induit par la barre anti-roulis. Il faut aussi préciser que la raideur des barres anti-roulis a une grande importance sur le comportement du véhicule, plus précisément la répartition des raideurs entre les barres avant et arrière. Sur un véhicule classique, cette répartition est fixée une fois pour toutes, obligeant à un certain compromis. [0004] On connaît également, par le brevet EP 1 197 363, des suspensions de véhicules terrestres adaptées pour combattre les phénomènes de roulis et de tangage. Ces suspensions comprennent des moyens pour évaluer une sollicitation non verticale appliquée à la masse suspendue, susceptible de provoquer une variation d'assiette. Ces suspensions comportent, en outre, des vérins électriques pilotés, en fonction de la sollicitation non verticale, de manière à corriger cette variation d'assiette. - 2 - [0005] Toutefois, on a constaté que les suspensions décrites dans ce brevet pouvaient créer des micro-corrections désagréables pour le conducteur. Par ailleurs, ces suspensions ne permettent pas de tenir compte de situations de conduite qui peuvent fausser l'évaluation de la sollicitation non verticale, par exemple la circulation du véhicule sur une route en dévers. [0006] L'objectif de la présente invention est de proposer une suspension de véhicule permettant de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. [0007] Ainsi, la présente invention concerne une suspension d'un véhicule comportant au moins deux liaisons au sol reliant une masse non suspendue comprenant une roue à 10 une masse suspendue comprenant une caisse, chaque liaison au sol comprenant un dispositif de suspension verticale autorisant un débattement de la roue par rapport à la caisse, ladite suspension comprenant - - des moyens pour déterminer une accélération transversale mesurée du véhicule, 15 - des moyens pour calculer une accélération transversale du véhicule, indépendamment de l'accélération transversale mesurée, - des moyens pour commander un couple de correction de roulis déterminé en fonction de l'accélération transversale mesurée et/ou de l'accélération transversale calculée. [0008] Dans une réalisation, les moyens pour déterminer une accélération transversale 20 mesurée du véhicule comprennent un capteur embarqué, et les moyens pour calculer une accélération transversale du véhicule comprennent des moyens pour effectuer le produit de la vitesse véhicule par sa vitesse de lacet. Pour le calcul des corrections à apporter au véhicule, on considère la valeur d'accélération transversale mesurée et/ou la valeur calculée. [0009] Afin de proposer une correction de roulis efficace tout en restant confortable 25 pour le conducteur et les passagers du véhicule, il est utile d'utiliser la valeur calculée dans certaines situations, et la valeur mesurée dans d'autres situations. [0010] En effet, pour de très faibles niveaux d'accélération transversale où aucune correction d'antiroulis n'est nécessaire, le bruit du signal du capteur est source de micro-corrections désagréables. Par conséquent, dans ces situations de faible accélération 30 transversale, il est utile de ne pas tenir compte de la mesure du capteur, et d'utiliser la valeur calculée. Cette valeur calculée est basée, dans une réalisation préférentielle, de deux mesures : la vitesse de lacet (omega Z) et la vitesse véhicule. Dans ce cas, cette valeur calculée est moins - 3 - perturbée par les aspérités de la route car ces deux mesures sont filtrées par l'inertie de la caisse, ce qui est moins le cas du capteur d'accélération latérale qui, lui, voit tous les chocs. En outre, dans une telle situation de faible accélération transversale, de petites irrégularités du sol peuvent également conduire à des micro-corrections désagréables si on utilise la valeur mesurée pour calculer un couple de correction. [0011] Par ailleurs, lorsque le véhicule roule sur une route en dévers, le capteur renvoie une accélération transversale qui est bien réelle mais qui idéalement ne devrait pas conduire à une correction de roulis. Cette situation se traduit, si la trajectoire du véhicule est droite, par une vitesse de lacet nulle. Par conséquent, dans cette situation encore, il est pertinent d'effectuer une correction de roulis basée sur la valeur de l'accélération transversale calculée, et non pas la valeur mesurée. [0012] Dans cette situation particulière, outre des problèmes d'inconfort pour les utilisateurs du véhicule, l'utilisation de la valeur d'accélération mesurée, qui conduirait à l'application d'un couple de correction, pourrait engendrer des problèmes thermiques car les moteurs de suspension génèrent des efforts de correction qui peuvent durer. [0013] En revanche, la valeur de l'accélération transversale calculée via le produit de la vitesse véhicule par la vitesse de lacet peut donner des valeurs fausses dans certaines situations de roulage très dynamiques. Ainsi, dans un exemple, si le véhicule tourne sur lui-même telle une toupie tout en suivant une trajectoire rectiligne, il n'y a pas d'effort transversal appliqué au véhicule alors que le calcul donne une accélération transversale considérable. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser la valeur d'accélération transversale mesurée, afin de commander la correction nécessaire. [0014] Ainsi, on constate que, dans certains cas, la valeur d'accélération transversale dont il faut réellement tenir compte est celle fournie par la mesure et dans d'autres celle fournie par le calcul, et qu'il est donc nécessaire de fixer un critère permettant de déterminer laquelle des deux doit être considérée. [0015] Ainsi, dans une réalisation préférentielle, les moyens pour commander un couple comprennent des moyens pour calculer une différence d'accélération entre l'accélération transversale mesurée et l'accélération transversale calculée. Le choix de l'utilisation de l'une ou l'autre des valeurs est alors, dans une réalisation préférentielle, basée sur le résultat de cette différence, de la manière suivante : - 4 - - lorsque la différence d'accélération est inférieure à une première valeur prédéterminée, les moyens pour commander le couple utilisent l'accélération transversale calculée, et - lorsque la différence d'accélération est supérieure à une seconde valeur prédéterminée, les moyens pour commander le couple utilisent l'accélération transversale mesurée. [0016] En effet, lorsque les deux valeurs sont proches, c'est-à-dire lorsque leur différence est faible, on préfère travailler avec la valeur calculée, notamment pour ne pas subir le bruit du signal émis par le capteur. En revanche, lorsque les valeurs diffèrent fortement, on préfère se baser sur la valeur mesurée. [0017] Dans un premier exemple, on peut choisir une première et une seconde valeur égales, par exemple de l'ordre de 1.5m/s2, ou de l'ordre de 2m/s2. Dans un deuxième exemple préférentiel, les deux valeurs de seuil diffèrent, par exemple la première valeur prédéterminée est égale à 1.5 m/s2, et la seconde valeur prédéterminée est égale à 2m/s2. [0018] Dans ce deuxième exemple, il est utile de prévoir le cas où la différence se situe entre ces deux valeurs. Ainsi, dans une réalisation préférentielle, lorsque la différence d'accélération est comprise entre la première et la seconde valeurs déterminées, le couple de correction est commandé en fonction d'une valeur d'accélération transversale lissée. [0019] Cette valeur d'accélération lissée est, de manière préférentielle, obtenue par un calcul qui panache de façon continue la valeur obtenue par le calcul sur la base de la vitesse de lacet et la valeur remontée par le capteur embarqué. On évite ainsi une discontinuité de la valeur considérée, ce qui permet une certaine transition dans le comportement du véhicule entre un extrême et l'autre. [0020] Dans une autre réalisation préférentielle, la suspension comprend des moyens pour ajouter une valeur d'amortissement à la valeur du couple de correction de roulis déterminé. [0021] Cette valeur d'amortissement est obtenue par le produit de la vitesse de roulis mesurée par le capteur embarqué par un coefficient paramétrable. On note ici que la valeur d'amortissement peut être positive ou négative. Elle est alors ajoutée au couple de correction calculé de sorte que l'action de ces amortisseurs s'oppose aux mouvements de roulis. Dans un exemple de réalisation, la valeur d'amortissement est fixe. Dans un autre exemple, cette valeur - 5 - d'amortissement dépend de la vitesse véhicule ou encore de la vitesse de roulis Dans ce cas il est utile de disposer d'un capteur pour mesurer la vitesse de roulis, notée Omega X. [0022] De manière avantageuse, une suspension selon l'invention comprend un ou plusieurs des éléments suivants : - Un capteur d'accélération transversale, - Des moyens pour mesurer une vitesse du véhicule, - Des moyens pour mesurer une vitesse de lacet du véhicule, - Des moyens pour mesurer une vitesse de roulis du véhicule, - Un actionneur électrique, - Un microprocesseur, ou tout autre élément permettant de recueillir des mesures en provenance de capteurs du véhicule, et d'effectuer des calculs sur la base de ces données et de paramètres préenregistrés. [0023] Dans une réalisation préférentielle, l'actionneur électrique comporte un moteur électrique engrenant sur une crémaillère, appelé moteur de suspension. Dans une autre réalisation, on utiliser un dispositif différent, monté par exemple au milieu des barres anti- roulis traditionnelles et imposant une certaine torsion à ces barres. .) De manière préférentielle encore, l'invention est mise en oeuvre dans un véhicule comportant quatre moteurs de suspension, et la fonction d'antiroulis est réalisée par ces moteurs. Des efforts antagonistes gauche/droite sont ainsi générés, à la fois sur l'essieu avant et sur l'essieu arrière d'un véhicule mettant en oeuvre l'invention, pour produire au total un couple de correction de roulis, s'opposant au couple de roulis causé par l'accélération transversale. [0024] On va décrire, dans un mode de réalisation non limitatif, une répartition possible des efforts : Les consignes d'efforts à produire des deux côtés de l'essieu sont préférentiellement identiques en valeur absolue. En revanche la répartition entre l'essieu avant et l'essieu arrière du couple total à produire est préférentiellement variable en fonction de plusieurs paramètres. Pour la chiffrer, on peut parler d'une répartition en pourcentage (par exemple 40% AV, 60% AR) du couple total qu'on veut produire ou exprimer des raideurs d'antiroulis sur chaque essieu. Le couple total à produire n'est pas toujours l'intégralité en valeur absolue du couple causé par le roulis. On peut décider de sous- ou sur- compenser ce roulis, et selon le degré de compensation, le véhicule peut prendre un léger roulis, virer à plat ou même légèrement s'incliner à l'intérieur du virage. Concrètement, les coefficients de compensation sont, par - 6 - exemple, de 0.7 en mode normal (70 % de compensation) et de 1.2 en mode sport (120% de compensation). [0025] Il est à noter que la répartition entre les essieux avant et arrière de l'antiroulis a une grande influence sur le comportement du véhicule. Ainsi, plus la part d'antiroulis reprise par un essieu est grande, plus grands seront les efforts verticaux appliqués sur ses roues et donc les efforts transversaux dans l'aire de contact entre le pneu et le sol. De par la non-linéarité entre l'angle de dérive d'un pneu et l'effort transversal, la dérive au niveau de cette roue augmente de plus en plus avec l'accroissement de l'effort d'antiroulis. Ainsi, si la raideur d'antiroulis est plus grande à l'arrière, l'essieu arrière reprendra plus d'antiroulis et dérivera donc plus, conférant au véhicule un caractère plutôt survireur. Inversement, une raideur d'antiroulis plus grande à l'avant conduit à un comportement plutôt sous-vireur. [0026] Le caractère survireur est apprécié pour l'agilité qu'il confère au véhicule mais n'est pas souhaité dans les situations critiques où on préfère avoir un véhicule tendant au sous-virage. Réciproquement, si le caractère sous-vireur est recherché sur un véhicule pour des questions de sécurité, par exemple pour des manoeuvres d'évitement à grande vitesse, il n'est, en revanche, pas apprécié dans les situations normales pour sa tendance à gommer la vivacité du véhicule. [0027] Ainsi, dans un exemple non limitatif, les règles de répartition suivantes peuvent être utilisées : une répartition constante jusqu'à une vitesse véhicule de 50 km/h, qui évolue ensuite de manière linéaire en fonction de la vitesse pour progressivement diminuer le couple exercé à l'arrière et augmenter le couple exercé à l'avant jusqu'à la vitesse de 150 km/h. Par exemple, la répartition peut être de 50% - 50% pour une vitesse répartition de 0.5 (50%) à 50 km/h et de 0.75 (75% de l'antiroulis est repris à l'avant) à 150 km/h. [0028] Dans un autre mode de réalisation non limitatif de l'invention, la répartition de l'antiroulis est effectuée en fonction de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. [0029] En effet, sur un véhicule à caractère sportif, un conducteur de véhicule apprécie de pouvoir, en sortie de courbe, placer son véhicule en faisant dériver l'arrière grâce à l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Ainsi, la répartition de l'antiroulis peut être modifiée par l'enfoncement de la pédale d'accélérateur dans le sens d'un comportement plus survireur. L'enfoncement de la pédale d'accélérateur, mesuré par un capteur et exprimé en pourmille (1000%o correspond à la pédale complètement enfoncée), ainsi qu'une valeur paramétrable fixe (valeur retenue dans le mode sport 0.3) sont multipliés entre eux et divisés par 1000 pour générer une quantité qui est alors composée avec la répartition d'antiroulis - 7 - existante. Si par exemple cette dernière vaut 0.6 à l'avant et 0.4 à l'arrière et qu'à ce moment le conducteur enfonce complètement la pédale d'accélérateur, les nouvelles répartitions seront de 0.6 - 1000*0.3/1000 à l'avant, soit 0.3, et de 0.4+1000*0.3/1000 à l'arrière, soit 0.7. Si pendant cette accélération en virage le véhicule part trop de l'arrière et que par réflexe il coupe son accélération, la répartition de l'antiroulis retrouvera une valeur qui confère au véhicule plus de stabilité car allant vers le sens du sous-virage. [0030] Dans un autre mode de réalisation, décrit à titre non limitatif, la suspension comprend des moyens de correction dans les situations jugées critiques. À cette fin, on compare en permanence l'accélération transversale mesurée par le capteur embarqué avec le produit de la vitesse véhicule par la vitesse de lacet. Dans le cas où le véhicule évolue de façon stable dans un virage, ces deux valeurs sont identiques. Dans des situations transitoires non critiques, une légère différence peut apparaître. [0031] Quand la différence entre cette accélération calculée et celle mesurée dépasse une certaine quantité paramétrable, par exemple 1.5 m/s2, on calcule une variation de l'antiroulis qui est le produit d'un gain paramétrable, par exemple fixé à 0.05, par l'excédent la valeur de la différence. [0032] Ainsi, à titre d'exemple, si le véhicule subit une accélération latérale de 3 m/s2, et une accélération calculée sur la base d'une vitesse de 20 m/s et d'une vitesse de lacet de 0.5 rad/s (ce qui donne 20*0.5=10 m/s2), la variation d'antiroulis sera de ((10-3)-1.5)*0.05), soit 0.275. Si juste avant l'intervention liée à ce critère de stabilité la répartition d'antiroulis vaut par exemple 0.5 à l'avant et 0.5 à l'arrière, la nouvelle répartition sera de 0.775 à l'avant et de 0.225 à l'arrière. Le train avant devra alors reprendre beaucoup plus d'antiroulis et se mettra logiquement à plus dériver, alors que le contraire se produira sur le train arrière, conduisant ainsi le véhicule à redevenir sous-vireur et donc à retrouver de la stabilité. [0033] En tout état de cause, dans une réalisation avantageuse, des valeurs limites sont fixées de manière à éviter que la répartition d'antiroulis évolue au-delà de certains extrêmes. Dans un exemple, ces valeurs sont égales à 0.2 et 0.85, ce qui signifie qu'on ne reprend à l'avant donc jamais moins de 20% et jamais plus de 85% du roulis. [0034] L'invention concerne également un véhicule comprenant quatre roues motorisées, chaque roue étant munie d'une suspension selon l'invention. Par roue motorisée, on entend une roue au sein de laquelle un moteur électrique de traction est installé. REVENDICATIONS1. Suspension d'un véhicule comportant au moins deux liaisons au sol reliant une masse non suspendue comprenant une roue à une masse suspendue comprenant une caisse, chaque liaison au sol comprenant un dispositif de suspension verticale autorisant un débattement de la roue par rapport à la caisse, ladite suspension comprenant - - des moyens pour déterminer une accélération transversale mesurée du véhicule, - des moyens pour calculer une accélération transversale du véhicule, indépendamment de l'accélération transversale mesurée, - des moyens pour commander un couple de correction de roulis déterminé en fonction de l'accélération transversale mesurée et/ou de l'accélération transversale calculée. 2. Suspension selon la revendication 1, dans laquelle les moyens pour commander un couple comprennent des moyens pour calculer une différence d'accélération entre l'accélération transversale mesurée et l'accélération transversale calculée. 3. Suspension selon la revendication 2, dans laquelle les moyens pour commander un couple comprennent : - des moyens pour commander le couple en fonction de l'accélération transversale calculée lorsque la différence d'accélération est inférieure à une première valeur prédéterminée. - des moyens pour commander le couple en fonction de l'accélération transversale mesurée lorsque la différence d'accélération est supérieure à une seconde valeur prédéterminée. 4. Suspension selon la revendication 3, comprenant des moyens pour calculer une accélération transversale lissée déterminée en continue à partir de l'accélération transversale mesurée et de l'accélération transversale calculée. 5. Suspension selon la revendication 4, dans laquelle les moyens pour commander un couple comprennent des moyens pour commander le couple en fonction de l'accélération transversale lissée lorsque la différence d'accélération est comprise entre la première et la seconde valeurs déterminées.- 9 - 6. Suspension selon l'une des revendications précédentes comprenant, en outre, des moyens pour ajouter une valeur d'amortissement à la valeur du couple de correction de roulis déterminé. 7. Suspension d'un véhicule selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les moyens pour calculer une accélération transversale du véhicule comprennent des moyens pour mesurer une vitesse du véhicule, et des moyens pour mesurer une vitesse de lacet du véhicule. 8. Suspension d'un véhicule selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les moyens pour commander un couple de correction de roulis comportent au moins un actionneur électrique. 9. Suspension d'un véhicule selon la revendication 7, dans laquelle l'actionneur électrique comporte un moteur électrique engrenant sur une crémaillère. 25 30 35