Brevet FR3006941A1 — publié le 20141219

"SYSTEME DE SUSPENSION D'UN VEHICULE" [0001] L'invention concerne un système de suspension d'un véhicule comprenant pour chaque roue un amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables pouvant être réglées par un actionneur commandé par un calculateur de suspension embarqué, ainsi qu'un procédé de commande correspondant. [0002] L'invention concerne donc le domaine des liaisons au sol d'un véhicule et plus particulièrement le confort de suspension du véhicule. Elle porte sur une stratégie d'optimisation de la loi d'amortissement de la suspension. [0003] Il existe des systèmes de suspension pilotés où les amortisseurs sont commandés suivant une loi d'amortissement tendant à simplifier le mouvement de la caisse du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel (le « ciel ») se déplaçant à la même vitesse horizontale que le véhicule. Une telle loi est appelée de type « Skyhook » par opposition aux lois d'amortissement de type « Roadhook » qui visent le comportement des roues par rapport au sol. [0004] Cependant, dans une loi de commande d'amortissement d'un système de suspension piloté selon la modélisation de type Skyhook », seul les efforts transmis à la caisse du véhicule depuis la route au travers de l'amortisseur sont pris en compte. Cela signifie que cette modélisation ignore l'impact des sollicitations de la route s'appliquant sur le ressort et qu'elle ne prend pas en compte non plus des effets induits dans certaines situations de conduite par de l'énergie accumulée dans le ressort. [0005] Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. [0006] Le but de l'invention est atteint avec un système de suspension d'un véhicule comprenant pour chaque roue un amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables pouvant être réglées par un actionneur commandé par un calculateur de suspension embarqué, le système comprenant des premiers moyens adaptés pour fournir au calculateur de suspension des données relatives à des accélérations que le véhicule subit par la route au cours de son déplacement, et le calculateur de suspension étant adapté pour traiter les données fournies par les premiers moyens en vue d'une réduction des effets résultant de ces accélérations, suivant au moins une loi d'amortissement tendant à simplifier le mouvement de la caisse du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel se déplaçant à la même vitesse horizontale que le véhicule, loi d'amortissement dite de type « Skyhook ». [0007] Selon l'invention, le système de suspension comprend également des deuxièmes moyens adaptés pour fournir au calculateur de suspension des données relatives à l'état de la route sur laquelle le véhicule se déplace et qui est susceptible d'imposer au véhicule des accélérations, et le calculateur de suspension est adapté pour pouvoir traiter les données représentatives de l'état de la route également suivant au moins une loi d'amortissement de type « Skyhook ». [0008] Selon le mode de réalisation choisi, le système de suspension de l'invention peut également présenter au moins une des caractéristiques supplémentaires suivantes : - les premiers moyens sont des capteurs sensibles à des sollicitations mécaniques et les deuxièmes moyens sont des moyens d'imagerie ; - le système comprend un sélecteur de caractéristiques adapté pour sélectionner une ou plusieurs lois d'amortissement parmi l'ensemble des lois d'amortissement stockées dans le calculateur de suspension pour pouvoir adapter le système de suspension à des types de sollicitation associés par exemple à des types de conduite ou à des types de route ; - les premiers moyens comprennent des capteurs de débattement des roues et des accéléromètres de caisse ; - les deuxièmes moyens sont des moyens d'imagerie adaptés pour des prises de vue réelles ; - les deuxièmes moyens sont des moyens d'imagerie adaptés pour des prises de vue résultant d'une analyse de la route par des rayons laser. [0009] Le but de l'invention est également atteint avec un procédé de commande d'un système de suspension d'un véhicule comprenant pour chaque roue un amortisseur à caractéristiques d'amortissement variables pouvant être réglées par un actionneur commandé par un calculateur de suspension embarqué, le système comprenant des premiers moyens adaptés pour fournir au calculateur de suspension des données relatives à des accélérations que le véhicule subit par la route au cours de son déplacement, et le procédé comprenant une étape de traitement des données fournies par les premiers moyens en vue d'une réduction des effets résultant de ces accélérations, suivant au moins une loi d'amortissement tendant à simplifier le mouvement de la caisse du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel se déplaçant à la même vitesse horizontale que le véhicule, loi d'amortissement dite de type « Skyhook », le procédé comprenant également une étape de traitement de données fournies par des deuxièmes moyens du système et représentatives de l'état de la route sur laquelle le véhicule se déplace et qui est susceptible d'imposer au véhicule des accélérations, le traitement des données fournies par les deuxièmes moyens étant également effectué suivant au moins une loi d'amortissement de type « Skyhook ». [0010] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après de l'invention en référence aux dessins dont - la Figure 1 représente les éléments d'un système de suspension d'un véhicule à quatre roues, - la Figure 2 représente les éléments de la modélisation d'un amortissement selon une loi dite de type « Skyhook », - la Figure 3 représente les éléments d'une modélisation de l'amortissement d'une masse unique selon l'invention, et - les Figures 4 et 5 représentent des oscillogrammes comparatifs des amortissements obtenus respectivement sans et avec l'application de l'invention. [0011] La Figure 1 représente schématiquement les éléments réels d'un système de suspension d'un véhicule à quatre roues R. Ce système comprend, pour chacune des quatre roues R, un amortisseur C et un ressort K, tous les deux étant attachés à la caisse du véhicule, qui est représentée par un parallélogramme M, et à une roue R correspondante. Selon la position respectivement droite ou gauche et avant ou arrière de l'amortisseur et du ressort sur le véhicule, ces éléments sont référencés C1g, C1 d, C2g, C2d et K1g, K1d, K2g, K2d. La Figure 1 indique également les déplacements verticaux u des roues et les déplacements verticaux z de la caisse, résultant pour chacune des roues des accélérations imposés par la route. Les déplacements u et z sont référencés selon la roue concernée, par exemple u1g et z1g pour la roue à laquelle est associé l'amortisseur C1g. [0012] La Figure 1 indique également des accélérations El et E2 de tangage de la caisse autour d'un axe transversal t de la caisse, des accélérations de roulis v autour d'un axe longitudinal r de la caisse et des accélérations de pompage dans la direction verticale z de la caisse. En effet, lorsque le véhicule se déplace sur une route, les irrégularités de la surface de cette dernière et des obstacles, notamment des nids de poule, des dos d'âne et des barrettes, imposent directement à chacune des roues du véhicule, et indirectement à la caisse du véhicule, des accélérations orientées dans des directions autres que celle du déplacement du véhicule. Il en résulte pour les roues les déplacements verticaux u et pour la caisse M du véhicule les déplacements verticaux z dont on ne constate généralement que les effets sommaires, à savoir le tangage, le roulis et le pompage. [0013] Afin de pouvoir compenser ces déplacements le mieux possible, des modélisations telles que celle dite de type « Skyhook » ont été développées. Elles permettent de calculer le comportement de la caisse et des roues et d'en déduire des commandes de réglage pour les suspensions. [0014] Avec les lois de type « Skyhook », on simule un système virtuel dans lequel, comme déjà dit plus haut et comme représenté sur la Figure 2, l'amortisseur est considéré comme étant « accroché au ciel » et non plus à la route. Ces lois sont basées sur un modèle linéaire de la dynamique selon lequel la somme des forces agissant sur une masse M est égale à la masse M multipliée par l'accélération qu'elle subit. Appliqué à la suspension d'un véhicule, cela signifie que l'accélération que le véhicule subit par la route est contrée par deux forces qui s'appliquent à la masse M du véhicule au travers de la suspension, à savoir la force du ressort K et la force de l'amortisseur C. La raideur du ressort étant considérée comme n'étant pas variable et aucun contrôle ne pouvant être exercé sur la force du ressort, la seule force variable, et ainsi contrôlable dans des limites techniques habituelles, dans le système de suspension piloté est la force Fc de l'amortisseur. [0015] En notant ici, dans le système linéaire de la modélisation, x le déplacement de la masse M par rapport à une référence terrestre et en notant u le déplacement imposé par la route à la roue par rapport à la même référence terrestre, on peut écrire pour le système virtuel Skyhook mie = Fc* + Fk = - X) OU MX + C*jc + Kx = Ku (1) où C* est l'amortissement linéaire de ce système virtuel. [0016] Si l'on veut que le système de suspension réel du véhicule réagisse aux sollicitations de la route de la même manière que le système virtuel selon le modèle Skyhook, il faut introduire un coefficient variable faisant le lien entre le système de suspension réel et le système virtuel selon l'équation (1). Ce coefficient est formé par le rapport entre la vitesse verticale x' du véhicule dans le référentiel terrestre et la vitesse de débattement jc - ù de la roue considérée dans ce même référentiel. [0017] La valeur à donner en permanence à l'amortissement réel C pour suivre une loi Skyhook est ainsi donné par l'équation suivante : C= C* (2) [0018] Les deux vitesses sont alors à mesurer en permanence, lorsque le véhicule se déplace, moyennant des capteurs sensibles à des sollicitations mécaniques tels que, par exemple, des capteurs de débattement des roues et des accéléromètres de caisse. [0019] L'invention propose, comme représenté sur la Figure 3, d'aller plus loin dans la modélisation en simulant un système de suspension qui est entièrement rattaché (ou « accroché ») au ciel virtuel. Dans une telle modélisation, il n'y a plus aucun contact du véhicule avec la route. En conséquence, l'application du principe de la dynamique selon lequel la somme des forces agissant sur une masse M est égale à la masse M multipliée par l'accélération qu'elle subit, à ce nouveau système virtuel, appelé ci-après le système « Full Skyhook », peut être décrit par l'équation suivante MX = Fc* +FK = -C*jc + Kx ou MX + C*jc + Kx = 0 (3) où C* est toujours l'amortissement linéaire de ce système virtuel. [0020] De manière analogue aux réflexions exposées plus haut relatives au système « Skyhook », il faut introduire pour le système « Full Skyhook » une valeur de correction variable faisant le lien entre le système de suspension réel et le nouveau système virtuel selon l'équation (3). La suspension réelle ayant deux composantes, à savoir l'amortisseur C comme dans le système « Skyhook » et le ressort K, la valeur de correction a également deux composantes : C = C*+ i-ù dont la seconde composante comprend des données u relatives au profil de la route sur laquelle le véhicule se déplace. Ces données u sont alors à mesurer en permanence et pour chaque roue moyennant des deuxièmes moyens appropriés lorsque le véhicule se déplace. Ces deuxièmes moyens sont avantageusement des moyens d'imagerie adaptés pour des prises de vue réelles, en monovision ou en stéréovision, ou des moyens d'imagerie exploitant une analyse de la route par des rayons laser. [0021] De plus, l'application de la modélisation selon une loi de type « Full Skyhook », donc selon l'invention, prend également en compte l'état du ressort K, c'est-à-dire l'énergie éventuellement accumulée en compression ou en détente modérant sa restitution. [0022] Afin que la modélisation selon une loi de type « Full Skyhook », donc selon l'invention, puisse donner une amélioration nette de l'amortissement par rapport à la stratégie antérieure, dite de type « Skyhook », il est important de disposer pour chacune des roues d'un profil de route acquis moyennant les deuxièmes moyens mentionnés plus haut ou par tout autre système approprié. Selon les moyens choisis, le profil de route peut être établi lors du déplacement du véhicule et cela à une distance plus ou moins grande devant le véhicule, tout comme ce profil peut être un profil préétabli, par exemple en fonction du type de route. Ce profil de route est associé aux informations usuelles disponibles pour une stratégie de type « Skyhook » pour engendrer une consigne d'amortissement pour chacune des roues. Cette consigne est ensuite transformée en consigne de pilotage pour les actionneurs d'amortissement variable. [0023] L'avantage de la modélisation de l'amortissement selon une loi de type « Full Skyhook » est de permettre une adaptation anticipée de l'amortissement à appliquer aux roues et en particuliers aux roues avant. Cela permet notamment d'envisager un traitement amélioré des chocs et vibrations qui seront engendrés lorsqu'une roue rencontre un obstacle de type barrette, dos d'âne, nid de poule etc. que les deuxièmes i-ù (4) capteurs ont repérés avant que la roue ne le rencontre et où les solutions classiques tendent plutôt vers un réglage non-optimal, voire le plus défavorable, de la suspension puisque réactif et non pas prévisionnel. La modélisation selon l'invention apporte donc un gain en confort - et aussi en acoustique - pour l'utilisateur du véhicule, ainsi que - par effet induit - un gain en fiabilité et en durabilité du véhicule. [0024] Les Figures 4 et 5 représentent des oscillogrammes comparatifs des amortissements obtenus respectivement sans et avec l'application de l'invention. [0025] Les oscillogrammes de la Figure 4 résultent d'une excitation en pompage de la caisse d'un véhicule équipée respectivement d'une suspension de type « Full Skyhook » (oscillogramme A) et d'une suspension antérieure de type « Skyhook » (oscillogramme B). L'excitation a été effectuée en sinus balayé avec des fréquences de 0 à 12 Hz et avec une amplitude de 5 cm. [0026] Et les oscillogrammes de la Figure 5 résultent d'une excitation en roulis de la caisse d'un véhicule équipée respectivement d'une suspension de type « Full Skyhook » (oscillogramme C) et d'une suspension antérieure de type « Skyhook » (oscillogramme D). L'excitation a été effectuée en sinus balayé avec des fréquences de 0 à 12 Hz et avec une amplitude de 5 cm. REVENDICATIONS1. Système de suspension d'un véhicule comprenant pour chaque roue (R) un amortisseur (C) à caractéristiques d'amortissement variables pouvant être réglées par un actionneur commandé par un calculateur de suspension embarqué, le système comprenant des premiers moyens adaptés pour fournir au calculateur de suspension des données relatives à des accélérations que le véhicule subit par la route au cours de son déplacement, et le calculateur de suspension étant adapté pour traiter les données fournies par les premiers moyens en vue d'une réduction des effets résultant de ces accélérations, suivant au moins une loi d'amortissement tendant à simplifier le mouvement de la caisse du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel se déplaçant à la même vitesse horizontale que le véhicule, loi d'amortissement dite de type « Skyhook », caractérisé en ce que le système de suspension comprend également des deuxièmes moyens adaptés pour fournir au calculateur de suspension des données relatives à l'état de la route sur laquelle le véhicule se déplace et qui est susceptible d'imposer au véhicule des accélérations, et le calculateur de suspension est adapté pour pouvoir traiter les données représentatives de l'état de la route également suivant au moins une loi d'amortissement de type « Skyhook ». 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers moyens comportent des capteurs sensibles à des sollicitations mécaniques et en ce que les 20 deuxièmes moyens sont des moyens d'imagerie. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un sélecteur de caractéristique adapté pour sélectionner une ou plusieurs lois d'amortissement parmi l'ensemble des lois d'amortissement stockées dans le calculateur de suspension pour pouvoir adapter le système de suspension à des types de sollicitation associés par 25 exemple à des types de conduite ou des types de route. 4. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent des capteurs de débattement des roues et des accéléromètres de caisse. 5. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens sont des moyens d'imagerie adaptés pour des prises de vue réelles. 6. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens sont des moyens d'imagerie adaptés pour des prises de vue résultant d'une analyse de la route par des rayons laser. 7. Procédé de commande d'un système de suspension d'un véhicule comprenant sur chaque roue (R) un amortisseur (C) à caractéristiques d'amortissement variables pouvant être réglées par un actionneur commandé par un calculateur de suspension embarqué, le système comprenant des premiers moyens adaptés pour fournir au calculateur de suspension des données relatives à des accélérations que le véhicule subit par la route au cours de son déplacement, et le procédé comprenant une étape de traitement des données fournies par les premiers moyens en vue d'une réduction des effets résultant de ces accélérations, suivant au moins une loi d'amortissement tendant à simplifier le mouvement de la caisse du véhicule à un degré de liberté par rapport à un point virtuel se déplaçant à la même vitesse horizontale que le véhicule, loi d'amortissement dite de type « Skyhook », le procédé comprenant également une étape de traitement de données fournies par des deuxièmes moyens du système et représentatives de l'état de la route sur laquelle le véhicule se déplace et qui est susceptible d'imposer au véhicule des accélérations, le traitement des données fournies par les deuxièmes moyens étant également effectué suivant au moins une loi d'amortissement de type « Skyhook ».