Brevet FR3071474A1 — publié le 20190329

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les systèmes de direction pour véhicules automobiles. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de direction pour véhicule automobile, comprenant : - une unité de pilotage adaptée à élaborer une consigne de pilotage, et - deux actionneurs adaptés à agir sur l'angle de braquage de chaque roue directrice (c'est-à-dire adaptés à forcer les roues directrices à pivoter), compte tenu de ladite consigne de pilotage. L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'un tel dispositif. Avantageusement, ce véhicule automobile peut être du type « autonome ». L'invention concerne aussi un procédé de commande de direction de véhicule automobile, comprenant : - une étape d'élaboration d'une consigne de pilotage de deux actionneurs pouvant agir sur l'angle de braquage de chaque roue directrice, et - une étape de commande de l'angle de braquage de chaque roue directrice par chaque actionneur, compte-tenu de ladite consigne de pilotage. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les véhicules automobiles sont généralement équipés d'un système de direction comprenant un volant, une colonne de direction et un bras de commande qui est couplé, d'un côté, à la colonne de direction par une liaison pignon-crémaillère, et, de l'autre, aux roues directrices. Il est connu d'équiper ce système de direction d'un module de direction assistée permettant de réduire l'effort que le conducteur doit exercer sur le volant pour faire pivoter les roues directrices du véhicule. Il est par ailleurs connu du document FR2819474 de doubler ce module de direction assistée de façon à ce que, en cas de panne du premier module de direction assistée, le second module puisse prendre le relais. On parle alors de 30 « redondance » des modules de direction assistée. Dans ce document, le second module de direction assistée est piloté à l'état arrêté tant que le premier module fonctionne. En cas de défaillance, ce second module de direction assistée est piloté pour compenser, dans une phase transitoire, la défaillance du premier module. 2 Un inconvénient de cette solution technique est sa complexité, notamment dans les mécanismes de coordination entre composants redondés. Il est en effet nécessaire de concevoir un système de surveillance mutuelle des 5 modules, et un séquencement synchronisé d'actions en cas de défaillance. OBJET DE L'INVENTION Pour remédier à ce problème technique, la présente invention propose un dispositif tel que défini en introduction, dans lequel un premier des actionneurs et un deuxième des actionneurs sont adaptés à agir sur l'angle de braquage de 10 chaque roue directrice en exerçant un effort sur une chaîne de direction, et dans lequel l'unité de pilotage est adaptée à systématiquement transmettre la même consigne de pilotage aux premier et deuxième actionneurs. Autrement formulé, la consigne de pilotage transmise à chaque actionneur est toujours la même, quel que soit l'état de l'un et de l'autre des 15 actionneurs. Tant qu'il n'y a pas de défaillance, les actionneurs sont donc pilotés à l'état actif pour travailler en parallèle, afin de tenter chacun de satisfaire la consigne de pilotage. En revanche, en cas de défaillance de l'un des actionneurs, l'autre actionneur travaille seul, toujours en vue de satisfaire la consigne de 20 pilotage. Ainsi, grâce à l'invention, il est possible de concevoir un véhicule automobile simple et peu onéreux, avec un haut niveau de sécurité, pouvant notamment être piloté de façon autonome. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du dispositif de 25 direction conforme à l'invention sont les suivantes : - il est prévu deux capteurs adaptés à déterminer une valeur relative à un angle de braquage d'au moins une roue directrice du véhicule automobile ; - les premier et deuxième actionneurs comprennent chacun un calculateur qui est adapté à communiquer avec l'unité de pilotage et qui est adapté à calculer une consigne corrigée en fonction de ladite consigne de pilotage et de la valeur relevée par l'un au moins desdits capteurs ; - les premier et deuxième actionneurs sont associés respectivement aux deux capteurs, et chaque actionneur est adapté à calculer la consigne corrigée en fonction de la valeur relevée par le capteur qui lui est associé, à l'exclusion de la 3 valeur relevée par l'autre capteur (c'est-à-dire sans tenir compte de la valeur relevée par l'autre capteur) ; - l'effort maximum que le premier des deux actionneurs est adapté à exercer sur la chaîne de direction est plus important que l'effort maximum que le 5 second des deux actionneurs est adapté à exercer sur la chaîne de direction ; - le premier des deux actionneurs est adapté à agir plus rapidement sur l'angle de braquage que le second actionneur ; - le premier des deux actionneurs se situe, le long de ladite chaîne de direction, plus près des roues que le second actionneur ; 10 - la chaîne de direction comprend une colonne de direction sur laquelle est placé l'un des actionneurs et un bras de commande qui est connecté à la colonne de direction par une liaison pignon-crémaillère et sur lequel est placé l'autre actionneur ; - l'unité de pilotage comprend un contrôleur de conduite autonome, 15 adapté à élaborer la consigne de pilotage en fonction de mesures effectuées par des capteurs d'environnement équipant le véhicule automobile et indépendamment de toute requête émise par un passager du véhicule automobile. L'invention concerne aussi un procédé de commande de direction de véhicule automobile tel que défini en introduction, dans lequel l'unité de pilotage 20 transmet systématiquement la même consigne de pilotage aux deux actionneurs. Avantageusement, les actionneurs agissent de manière asynchrone. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 25 comment elle peut être réalisée. Sur le dessin annexé, la figure 1 est une représentation schématique du système de direction d'un véhicule automobile. Un véhicule automobile comporte généralement un châssis et des roues. Il peut comporter une roue directrice (notamment dans le cas d'un véhicule à trois 30 roues) ou davantage de roues directrices. Comme le montre la figure 1, on considérera ici qu'il comporte deux roues directrices 50. Ce véhicule automobile comporte une chaîne de direction 70 qui permet d'agir sur l'angle de braquage des roues directrices 50 afin de modifier la 4 trajectoire du véhicule automobile. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, la chaîne de direction 70 comprend une colonne de direction 71 et un bras de commande 72 qui est couplé à la colonne de direction 71, par exemple par une liaison pignon- 5 crémaillère 73. Alors que le pignon est fixé à l'extrémité de la colonne de direction 71, la crémaillère est fixée au bras de commande 72. On peut d'ailleurs envisager que le bras de commande 72 soit tout entier formé par la crémaillère. La chaîne de direction 70 comporte par ailleurs des biellettes (non représentées) qui sont connectées aux extrémités du bras de commande 72 et qui 10 assurent la liaison avec les roues directrices 50. Le dispositif de direction 1 est équipé de deux actionneurs 11, 12 pouvant chacun exercer un effort sur la chaîne de direction 70 de façon à faire varier l'angle de braquage des roues directrices 50. Un premier des actionneurs 11 est adapté à exercer un effort sur le bras 15 de commande 72 de façon à le faire coulisser par rapport au châssis du véhicule, tandis que le second actionneur 12 est adapté à exercer un effort sur la colonne de direction 71 de façon à la faire pivoter par rapport au châssis du véhicule. Chaque actionneur peut par exemple se présenter sous la forme d'un vérin ou d'un moteur électrique. 20 Préférentiellement, les deux actionneurs 11, 12 présentent des caractéristiques différentes. Ainsi peut-on prévoir que le premier actionneur 11 soit conçu pour commander à lui seul le braquage des roues en toute circonstance (notamment dans les manoeuvres à basses vitesses telles que les manoeuvres de parking) alors que le second actionneur 12 présentera des propriétés moindres (et 25 qu'il ne sera par exemple pas en mesure de commander à lui seul le braquage des roues à très basse vitesse sur une durée prolongée). En l'espèce, le premier actionneur 11 est adapté à exercer sur la chaîne de direction un effort maximum qui est très supérieur à l'effort maximum pouvant être appliqué par le second actionneur 12 (par exemple au moins 50% plus grand 30 que celui-ci). En outre, le premier actionneur 11 est adapté à faire varier l'angle de braquage des roues directrices 50 à une vitesse strictement supérieure à celle à laquelle le second actionneur 12 est adapté à faire varier l'angle de braquage des roues directrices 50. 5 Ici, le premier des actionneurs 11 (le plus performant) est plus près des roues que le deuxième actionneur 12. Ainsi l'effort que ce premier actionneur 11 devra fournir sera moindre car son application se fera au plus près des roues directrices 50. 5 Avantageusement, les deux actionneurs 11, 12 sont situés sur des pièces différentes de la chaîne de direction 70. Ainsi, si les actionneurs 11 ,12 devaient légèrement se contredire du fait de certaines incertitudes et décalages temporaires ou spatiaux, cette contradiction serait absorbée par les jeux et élasticités qui existent entre le haut de la colonne de direction et la crémaillère. Au 10 pire, ce serait le premier actionneur 11 qui imposerait son action par la force. Comme le montre la figure 1, le dispositif de direction 1 comporte également une unité de pilotage 40. Cette unité de pilotage 40 comporte notamment un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), et différentes interfaces 15 d'entrée et de sortie. La mémoire morte mémorise des données utilisées dans le cadre du procédé décrit ci-dessous. Elle mémorise notamment une application informatique, constituée de programmes d'ordinateur comprenant des instructions dont l'exécution par le processeur permet la mise en oeuvre par l'unité de pilotage 20 du procédé décrit ci-après. Grâce à ses interfaces de sortie, l'unité de pilotage 40 est adaptée à communiquer avec les deux actionneurs 11, 12. Le véhicule automobile est préférentiellement du type « autonome », c'est-à-dire qu'il est conçu pour suivre un trajet prédéfini sans que le conducteur 25 du véhicule n'ait à exercer une quelconque action (autre que celle de définir le point d'arrivée). L'unité de pilotage 40 comporte à cet effet un contrôleur de conduite autonome 41 qui permet d'élaborer une consigne de pilotage des actionneurs 11, 12, indépendamment de toute requête émise par le conducteur. Cette consigne de 30 pilotage est alors élaborée en fonction de mesures effectuées par des capteurs d'environnement extérieur équipant le véhicule automobile, tels que des caméras et des télédétecteurs LIDAR ou RADAR. On notera à ce stade qu'ici, la colonne de direction 71 est représentée comme étant connectée à un volant 60 accessible au conducteur, mais en 6 variante, on pourrait prévoir que le véhicule automobile soit dépourvu de volant. Ici, de façon préférentielle, chaque actionneur 11, 12 est équipé de son propre calculateur informatique 31, 32 et est associé à un capteur 21, 22 adapté à mesurer un paramètre relatif à l'angle de braquage réellement appliqué au roues 5 directrices. L'un des capteurs 21 est par exemple adapté à déterminer le déplacement transversal de la crémaillère tandis que l'autre capteur 22 est adapté à mesurer l'angle de pivotement de la colonne de direction 71. Le calculateur informatique 31, 32 est adapté à recevoir exclusivement 10 les données relevées par le capteur 21, 22 qui lui est associé ainsi que la consigne de pilotage émise par l'unité de pilotage 40, et à en déduire une consigne de pilotage corrigée. C'est selon cette consigne de pilotage corrigée que chaque actionneur 31, 32 va effectivement agir sur l'angle de braquage des roues directrices 50, ce qui permet de réduire au mieux les erreurs de pilotage des roues 15 directrices 50. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'unité de pilotage 40 est programmée pour ne calculer, à chaque instant, qu'une seule et unique consigne de pilotage de l'inclinaison des rues directrices 50 et pour systématiquement envoyer cette seule et même consigne de pilotage aux 20 deux actionneurs 11,12. Cette consigne de pilotage est systématiquement la même, en ce sens qu'il n'est pas prévu d'envoyer une consigne différente à l'un ou l'autre des actionneurs, notamment lorsque l'un des actionneurs 11, 12 présente une défaillance. Ainsi, il n'y a pas de coordination entre les actionneurs 11,12 : on dit qu'ils sont « silencieux à la défaillance ». 25 Les deux actionneurs 11 et 12, lorsqu'ils reçoivent cette consigne de pilotage, la corrigent compte tenu des mesures effectuées par les capteurs 21, 22. Ils exercent alors un effort sur la chaîne de direction 70 de manière parallèle et asynchrone, de façon à imposer aux deux roues directrices 50 l'angle de braquage voulu par l'unité de pilotage 40. 30 Dans le cas où l'ensemble du dispositif de direction 1 fonctionne correctement, c'est le premier actionneur 11 (plus rapide et plus fort) qui va piloter l'orientation des roues directrices 50. En cas de défaillance de l'un des actionneurs 11,12, celui-ci devient passif et l'autre assure à lui seul la commande de la direction. 7 Aucun mécanisme de synchronisation n'est donc nécessaire, évitant ainsi trop de complexité dans le dispositif de direction 1. Ce peu de complexité et la redondance de l'ensemble des composants du dispositif de direction 1 forment deux critères qui indiquent qu'il est possible 5 d'équiper des véhicules autonomes de ce dispositif de direction 1, en s'assurant d'une REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de direction pour véhicule automobile, comprenant : - une unité de pilotage (40) adaptée à élaborer une consigne de pilotage, 5 et - deux actionneurs (11,12) adaptés à agir sur l'angle de braquage de chaque roue directrice (50), compte tenu de ladite consigne de pilotage, caractérisé en ce qu'un premier des actionneurs (11) et un deuxième des actionneurs (12) sont adaptés à agir sur l'angle de braquage de chaque roue 10 directrice (50) en exerçant un effort sur une chaîne de direction (70) et en ce que l'unité de pilotage (40) est adaptée à systématiquement transmettre la même consigne de pilotage aux premier et deuxième actionneurs (11,12). 2. Dispositif (1) selon la revendication précédente, dans lequel il est prévu deux capteurs (21,22) adaptés à déterminer une valeur relative à un angle 15 de braquage d'au moins une roue directrice (50) du véhicule automobile, et dans lequel les premier et deuxième actionneurs (11,12) comprennent chacun un calculateur (31,32) qui est adapté à communiquer avec l'unité de pilotage (40) et qui est adapté à calculer une consigne corrigée en fonction de ladite consigne de pilotage et de la valeur relevée par l'un au moins desdits capteurs (21,22). 20 3. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième actionneurs (11,12) sont associés respectivement aux deux capteurs (21,22) et dans lequel chaque actionneur (11,12) est adapté à calculer la consigne corrigée en fonction de la valeur relevée par le capteur (21,22) qui lui est associé, à l'exclusion de la valeur relevée par l'autre capteur 25 (21,22). 4. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'effort maximum que le premier des deux actionneurs (11) est adapté à exercer sur la chaîne de direction (70) est plus important que l'effort maximum que le second des deux actionneurs (12) est adapté à exercer sur la chaîne de direction 30 (70). 5. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier des deux actionneurs (11) est adapté à agir plus rapidement sur l'angle de braquage que le second actionneur (12). 6. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le 9 premier des deux actionneurs (11) se situe, le long de ladite chaîne de direction (70), plus près des roues (50) que le second actionneur (12). 7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel la chaîne de direction (70) comprend une colonne de direction (71) sur laquelle est placé l'un des actionneurs (12) et un bras de commande (72) qui est connecté à la colonne de direction (71) par une liaison pignon-crémaillère (73) et sur lequel est placé l'autre actionneur (11). 8. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'unité de pilotage (40) comprend un contrôleur de conduite autonome (41), adapté à élaborer la consigne de pilotage en fonction de mesures effectuées par des capteurs d'environnement équipant le véhicule automobile et indépendamment de toute requête émise par un passager du véhicule automobile. 9. Procédé de commande de direction de véhicule automobile, comprenant : - une étape d'élaboration d'une consigne de pilotage de deux actionneurs (11,12) pouvant agir sur l'angle de braquage de chaque roue directrice (50), - une étape de commande de l'angle de braquage de chaque roue directrice (50) par chaque actionneur (11,12), compte-tenu de ladite consigne de 20 pilotage, caractérisé en ce que l'unité de pilotage transmet systématiquement la même consigne de pilotage aux deux actionneurs (11,12). 10. Procédé de commande de direction selon la revendication précédente, dans lequel les actionneurs (11,12) agissent de manière asynchrone. 25