Brevet FR3076275A1 — publié le 20190705

- 1 - DISPOSITIF DE STABILISATION DYNAMIQUE D'UN VEHICULE AVEC LIAISON CONTINUE ENTRE ELEMENTS FIXES ET MOBILES. Domaine de l'invention La presente invention concerne un dispositif permettant d'ameliorer la stabilite dynamique de toutes sortes de structures en mouvement avec une application principale sur le comportement du chassis d'un vehicule routier. Plus particulierement, it s'agit d'un dispositif intermediaire entre elements fixes et elements mobiles comprenant une couronne avec satellites constituant egalement un capteur d'informations transmises aux systemes informatiques embarques. Breve description de l'anteriorite Dans le secteur automobile, la maitrise du vehicule et le controle de sa stabilite restent une priorite. Selon Ia theorie de Ia dynamique des vehicules, les differents effets dans le vehicule sont Minis comme etant : la dynamique verticale (Me au confort des passagers) (tangage) Ia dynamique longitudinale (lice a Ia stabilite) (roulis) Ia dynamique laterale (lice a Ia stabilite) (lacet) Les systemes de suspension (confort), braquage (stabilite), freinage differentiel/traction (stabilite) ont etc etudies pour controler ces dynamiques. Ainsi, aujourd'hui, Ia stabilite dynamique d'un vehicule routier est control& par des dispositifs mecaniques, des capteurs, des actionneurs, ('ensemble de ces elements etant relic des systemes de controle electroniques qui corrigent les mouvements du vehicule dans les situations ou conditions critiques. L'introduction du systerne electronique d'antiblocage des freins (ABS) permet ainsi d'eviter le blocage des roues et le glissement du vehicule. Le systerne d'anti patinage des roues motrices (ASR pour Anti Slip Regulation) agit pour sa part a travers une action combinee sur Ia gestion du moteur et des freins. D'autres systemes agissent plus particulierement sur les changements de trajectoire du vehicule en situation critique. Its permettent d'enregistrer les changements d'angle du volant, le comportement de freinage, les mouvements de tangage et de lacet, les donnees de controle moteur, etc. Ces systemes de controle de trajectoire sont connus sous le nom de ContrOle Dynamique de Stabilite (Electronic Stability Control). Its permettent un controle et une intervention electronique au niveau des differentes fonctions du vehicule. - 2 - Pour autant, ces systemes sont souvent traites de fawn &coup& et leur combinaison a revels des situations ou les differents systernes interferent negativement entre eux. Aucune solution permettant un contrOle global du chassis n'a ete proposee. La presente invention vise a pallier ces inconvenients en proposant un dispositif permettant 5 de prendre en compte l'inertie du chassis pour une maitrise globale de Ia stabilite du vehicule. Breve description des dessins - Figure 1 : referentiel tridimensionnel positionne au centre de gravite (G) du vehicule. - Figure 2 : vehicule a l'arret, Ia somme des reactions du sol sur les deux roues motrices (R1,R3) et sur les deux roues libres (R2,R4) s'oppose au poids (P) total du vehicule. 10 - Figure 3 : vehicule en mouvement, le sens du mouvement (SD) etant represente par une fleche ; les roues motrices (R1,R3) generent une force d'avancement (Fm), la reaction du sol tient compte du coefficient de roulement (6) du pneumatique sur le sol. - Figure 4a : represente les efforts sur Ia roue (R) motrice isolee et la force support& par le chassis. 15 - Figure 4b : representation graphique de Ia somme des efforts sur la roue (R) motrice isolee. - Figure 5a : represente les efforts sur Ia roue (R) libre et la force support& par le chassis. - Figure 5b : representation graphique des efforts sur la roue (R) libre. - Figure 6 : represente schematiquement le dispositif couronne et satellites integre dans le 20 moyeu de la roue. - Figure 7 : represente Ia chaine cinematique du vehicule du moteur a Ia roue. Sommaire de !invention La presente invention a pour but de remedier a tous les inconvenients de l'art anterieur en proposant un dispositif permettant d'ameliorer Ia stabilite dynamique du chassis d'un vehicule. 25 II s'agit d'un dispositif associe au chassis et a au moins une roue du vehicule caracterise en ce qu'il comprend au moins une couronne dent& liee audit chassis et au moins un porte satellite solidarise au moyeu de ladite roue, ledit porte satellite comportant au moins trois satellites engrenant sur ladite couronne dent& et servant de capteur d'information de l'etat dynamique du vehicule. 30 Selon un mode prefers de realisation, le dispositif constitue un moyen de captation des informations mecaniques de l'etat dynamique de la roue sur Iaquelle it est integre, telles que vitesse et vibration permettant une adaptation instantanee du comportement du chassis du vehicule aux sollicitations supportees en toutes configurations. Selon une variante, tI comprend un moyen d'integration en sortie d'un moteur thermique sur 35 un embout d'un vilebrequin dudit vehicule. - 3 - Preferentiellement, peut se generaliser sur toute roue de tout vehicule par exemple un vehicule electrique, une roue de moto, ou de bicyclette, la couronne dent& etant flx& a la fourche constituant le chassis et le porte satellites au moyeu de la roue. Description detainee des modes prefer& de realisation 5 Selon un mode prefers de realisation, le dispositif (7) selon ['invention est integre a un vehicule (V) routier a moteur. Le dispositif (7) est compose d'une couronne dent& (1) lice au chassis (2) du vehicule (V) sur laquelle un nombre minimal de trois satellites (3) engrene. Ces satellites sont maintenus en position par un porte satellite (4) qui est solidaire de la partie tournante du moyeu (5) dudit vehicule (V). Selon une variante, le porte satellite (4) est retie a 10 Ia partie tournante du moyeu (5) par tout moyen de liaison. La figure 1 represente un vehicule (V) en trois dimensions (compose d'un chassis, d'une carrosserie, d'un moteur [M], d'un embrayage [E], d'une boite de vitesse [BV], d'un arbre de transmission [AT], de 4 roues (R) et de suspensions) et les forces dynamiques auxquelles il est soumis dans un referentiel positionne au centre de gravite (G) du vehicule. 15 La stabilite dynamique du vehicule en mouvement demande de controler et maitriser la tenue de route du vehicule suivant : la trajectoire linaire selon l'axe X ; - Ia trajectoire circulaire (rotation) selon l'axe Y ; - la trajectoire circulaire autour de l'axe Z. 20 Lorsque l'on perd Ia tenue de route, il y a patinage, aquaplaning crest-à-dire un glissement sur Ia trajectoire suivant l'axe X ou un derapage en courbe selon l'axe des Y ou une perte de contact des roues avec le sol suivant l'axe des Z. L'integration du dispositif (7) au vehicule permet d'eviter ces situations critiques et de mieux maitriser Ia tenue de route du vehicule (V). Lorsque le vehicule est en acceleration, dans le sens du &placement (SD) represents par un 25 fleche sur les figures, ('arbre de transmission (6) du vehicule (V) entraine en rotation la roue (R) motrice (R1,R3). De ce fait, le porte satellite (4) est mis en rotation dans le sens horaire et les satellites (3) engrenent sur Ia couronne dent& (1) fixe par rapport au chassis (2). La force globale (Fc) des trois satellites represent& sur la figure 4a agit sur le chassis (2) du vehicule. Cette force (Fc) entraine Ia reaction dudit chassis (2) par une force (Frc) opposee et de meme 30 intensite suivant le principe de Newton sur les lois du mouvement. Cette force de reaction (Frc) se decompose suivant Ia force horizontale (Frch) et verticale (Frcv). La force de reaction horizontale (Frch) se trouve dans le sens du &placement ce qui indique que la reaction du chassis (2) apporte une force supplementaire a Ia force d'avancement (Fm). La force de reaction verticale (Frcv) se trouve en sens oppose au poids (P) au niveau de Ia roue, ce qui 35 indique que Ia charge est diminuee et par extension son inertie. On en deduit que cette force de reaction (Frc) du chassis (2) tout pres de Ia roue (R) est immediate (a la vitesse de Ia lumiere), qu'elle est speciflque a chacune des roues, motrice - 4 - (R1,R3) ou non motrice (R2,R4) et qu'elle apporte une amelioration dans le comportement dynamique du chassis. Lorsque le vehicule est en deceleration, l'arbre de transmission (6) n'est plus entraine par la boite de vitesses (BV) du vehicule (V) ; au contraire c'est la roue (R) qui entraine les pignons de 5 Ia boite de vitesses generalement qualifie de frein moteur. Le porte satellite (4) est mis en rotation dans le sens horaire ou anti horaire, les satellites (3) engrenent sur Ia couronne dent& (1) fixe par rapport au chassis (2). La force globale (Fc) des trois satellites sur Ia couronne (1) represent& sur Ia figure 4a agit sur le chassis (2) du vehicule. La force de reaction du chassis (2) tout pres de Ia roue reagit immediatement, avant Ie frein moteur. 10 Lorsque le vehicule est en vitesse constante, l'arbre de transmission (6) maintient un couple moteur constant, Ie porte satellite (4) tourne dans le sens horaire avec une vitesse specifique. Les satellites (3) engrenent sur Ia couronne dent& (1). La force globale (Fc) des trois satellites sur la couronne (1) represent& sur la figure 4a reagit sur le chassis (2) du vehicule. Dans ces trois configurations, la vitesse de rotation du porte satellite (4) est l'element qui 15 caracterise Ia reaction de la roue (R) sur le sol, du pneumatique sur le bitume. Cette force de reaction represente, et integre donc, d'une part I'inertie du vehicule (V) ce qui procure une meilleure stabilite dynamique, et d'autre part, Ia possibilite de mesurer Ia sollicitation de la roue (R) afin de mieux maltriser Ia stabilite globale du vehicule (V). II y a amortissement des effets de tangage et du roulis du vehicule, diminution de Ia 20 dissymetrie du roulement des roues (R) gauches et droites. Le vehicule est plus précis, plus fidele et plus ferme en trajectoire rectiligne et plus passif dans sa reponse en lacet. Les prestations dynamiques du vehicule sont globalement ameliorees. Ce porte satellite (4) peut donc etre utilise comme capteur afin d'envoyer ses informations de vitesse aux calculateurs des systernes embarques presents dans les vehicules afin 25 d'ameliorer la stabilite globale du vehicule. Selon une variante, le dispositif (7) peut egalement etre monte en sortie d'un moteur thermique, la couronne dent& etant fix& au bloc moteur, cent& par rapport a l'embout sortant du vilebrequin. Le porte satellite (4) muni de ses satellites (3) est retie a l'embout du vilebrequin. 30 Plus generalement, le dispositif (7) peut s'adapter a tout vehicule comportant une structure rigide autrement denommee chassis (2) sur lequel sont fixes des elements tournants (R) comportant un moyeu (5) central. Selon un autre mode de realisation, le dispositif peut ainsi etre integre a un vehicule moteur thermique ou electrique, et egalement a un vehicule de type de type moto ou 35 bicyclette: Ia couronne dent& (1) est fix& a Ia fourche ou chassis (2) de ladite bicyclette (V) et le support des satellites a l'axe tournant du moyeu (5) de Ia roue (R). De nombreuses variantes eventuellement susceptibles de se combiner peuvent ici etre - 5 - apportees sans jamais sortir du cadre de ('invention tel qu'il est defini ci-avant. Les modifications non substantielles qui decouleraient de fagon evidente, pour l'homme de l'art, de ['utilisation ou de la fabrication dont le brevet est id requis sans en alterer les dispositions originales, n'en seraient que de simples equivalents techniques et entrent 5 egalement dans le cadre de Ia presente invention. Applications industrielles Ce dispositif (7) peut s'integrer dans un roulement a billes. Des essais effectues avec I'UTAC (Union Technique de ('Automobile et du Cycle) concluent a un gain de 2 km/h sur Ia vitesse d'entree en lacet avec une plus grande facilite de conduite et 10 des prestations dynamiques qui ont globalement ete ameliorees par rapport a un vehicule non equipe du dispositif. Le fait qu'une partie des efforts sont pris par le chassis, Ia reaction du chassis est un facteur positif qui tend a augmenter le rendement du moteur. Le dispositif monte sur un vehicule de marque Renault Clio 2 de 2017 teste sur banc d'essai 15 fait etat d'un gain de puissance de 6,8 %. REVENDICATIONS1. Dispositif (7) de stabilisation dynamique d'un vehicule (V) associe au chassis (2) et a au moins une roue (R) dudit vehicule caracterise en ce qull comprend au moins une couronne dent& (1) lice audit chassis (2) et au moins un porte satellite (4) solidarise au moyeu (5) de ladite roue (R), ledit porte satellite (4) comportant au moins trois satellites (3) engrenant sur ladite couronne dent& (1) et servant de capteur d'information de l'etat dynamique du vehicule. 2. Dispositif (7) de stabilisation dynamique d'un vehicule (V) selon Ia revendication 1 caracterise en ce constitue un moyen de captation des informations mecaniques de l'etat dynamique de Ia roue (R) sur laquelle it est integre, telles que vitesse et vibrations permettant une adaptation instantande du comportement du chassis du vehicule aux sollicitations supportees en toutes configurations. 3. Dispositif (7) de stabilisation dynamique d'un vehicule selon rune des revendications precedentes caracterise en ce qu'il comprend un moyen dintegration en sortie d'un moteur thermique sur un embout d'un vilebrequin dudit vehicule (V). 4. Dispositif (7) de stabilisation dynamique d'un vehicule (V) selon rune des revendications 1 a 2 caracterise en ce peut se generaliser sur une roue (R) de moto ou bicyclette, la couronne dentee (1) etant fixee a Ia fourche constituant le chassis (2) et le porte satellites (4) au moyeu (5) de Ia roue (R).