Brevet FR3100526A1 — publié le 20210312

La présente invention concerne un procédé de commande de braquage des roues d’un véhicule automobile (1) à au moins deux roues avant (3,4) directrices et au moins deux roues arrière (5,6) directrices, ledit véhicule (1) étant équipé d’un système de braquage apte à braquer les roues avant (3,4) et arrière (5,6) pour diriger le véhicule (1). Ledit procédé comporte une étape d’élaboration avec le système de braquage d’une première consigne de braquage (ConsALPHA) dans un premier temps des roues arrière (5,6) et une étape de braquage desdites roues arrière (5,6) selon ladite première consigne de braquage (ConsALPHA) pour diriger le véhicule (1) en lui donnant un mouvement de lacet. Ledit procédé comporte une étape d’élaboration avec le système de braquage d’une seconde consigne de braquage (ConsBETA) des roues avant (3,4) en réponse au braquage des roues arrière (5,6), lesdites roues avant (3,4) étant braquées selon ladite seconde consigne de braquage (ConsBETA) après lesdites roues arrière (5,6) pour améliorer le comportement dynamique du véhicule (1) dans le virage (10) selon ledit mouvement de lacet. Figure d’abrégé : figure 1 Procédé et système de braquage de roues d’un véhicule à quatre roues directrices La présente invention concerne les véhicules automobiles à quatre roues directrices « 4RD », et plus particulièrement la commande de braquage des roues de ce véhicule. L’invention concerne ainsi un procédé et un système de braquage de roues d’un véhicule à quatre roues directrices. Selon l’état de la technique, les véhicules automobiles sont pourvus d’un châssis, d’un habitacle et de roues reliées au châssis par un mécanisme de suspension. Sur un véhicule à deux roues avant directrices, la commande de direction se fait la plupart du temps au moyen d’un volant agissant sur le braquage des roues avant. Le conducteur agit par rotation du volant dans un sens ou dans l’autre pour orienter le véhicule dans une direction souhaitée, conférant ainsi un mouvement de lacet au véhicule. Les véhicules à quatre roues directrices possèdent, en outre, des roues arrière directrices commandées par un mécanisme adapté, afin d’améliorer le comportement du véhicule, la sécurité et le confort de conduite. Selon un type de technologie à quatre roues directrices, les roues arrière sont braquées de quelques degrés seulement, par un actionneur associé à un calculateur. Leur angle de braquage varie généralement jusqu’à 3 degrés au maximum, à comparer aux 40 degrés maximum des roues avant. Ces commandes de direction sur un véhicule automobile à quatre roues directrices 4RD apportent au conducteur la sensation que le véhicule s'adapte à la vitesse de déplacement. Les roues arrière sont généralement braquées en sens inverse des roues avant jusqu'à un seuil de vitesse, par exemple égal à 60 km/h, puis dans le même sens au-delà. En effet, à titre d’exemple, lorsque les roues arrière d’un véhicule sont braquées dans la même direction que les roues avant à un rapport d’angle de braquage constant, le temps de réponse de l’accélération latérale du véhicule à l’action de braquage est réduit. Cela permet au conducteur de faire braquer le véhicule plus facilement lorsqu’il roule à des vitesses moyennes et élevées, par exemple supérieur à 60 km/h. Toutefois, dans ce cas, les roues arrière présentent un angle de dérapage plus important que sur un véhicule ayant uniquement des roues directrices avant. En comparaison aux roues arrière, sur un véhicule automobile à quatre roues directrices 4RD, les roues avant dirigent alors principalement et directement le véhicule. Les roues avant sont mécaniquement reliées à la colonne de direction du véhicule. Leur angle de braquage est proportionnel à l’angle de rotation du volant commandé par le conducteur. A l’opposé, les roues arrière agissent seulement de manière indirecte sur le lacet du véhicule, car ces roues arrière sont commandées par un mécanisme mécaniquement indépendant de la colonne de direction. Les roues arrière permettent uniquement d’améliorer le comportement du véhicule selon la direction du véhicule générée par les roues avant. Dans ce document, l’expression « roues directrices principales » fera référence aux roues directrices d’un véhicule servant à déterminer principalement la direction du véhicule, quel que soit le système de direction servant à commander le braquage des roues (par exemple un volant, une manette, un pilote automatique etc.). De même, l’expression « roues directrices secondaires » fera référence aux roues directrices dudit véhicule servant à améliorer le comportement du véhicule selon la direction engendrée par les « roues directrices principales ». Ainsi, selon l’art antérieur exposé précédemment, les roues avant sont les « roues directrices principales », tandis que les roues arrière sont les « roues directrices secondaires » d’un véhicule automobile à quatre roues directrices 4RD. Par contre, ces expressions ne seront pas applicables pour des commandes de véhicule à quatre roues directrices 4RD dont les roues avant et arrière sont braquées d’un angle identique suite à la commande du conducteur, que les sens des angles de braquage avant et arrière soient identiques ou non. Le document FR3031076 décrit un véhicule à quatre roues directrices comportant un premier organe de commande de braquage des roues arrière indépendant d’un deuxième organe de commande de braquage des roues avant, le premier organe de commande et le deuxième organe de commande étant tous deux manœuvrables par un conducteur. Cette architecture permet ainsi au conducteur de découpler la commande des roues arrière de la commande des roues avant. Les roues avant et arrière peuvent alors être respectivement et alternativement utilisées en « roues directrices principales » et en « roues directrices secondaires ». La présente invention concerne un procédé pour pallier les inconvénients mentionnés précédemment, et optimiser la commande de l’angle de braquage des roues d’un véhicule à quatre roues directrices 4RD. Selon l’invention, il est proposé un procédé de commande de braquage des roues d’un véhicule automobile à au moins deux roues avant directrices et au moins deux roues arrière directrices, ledit véhicule étant équipé d’un système de braquage apte à braquer les roues avant et arrière pour diriger le véhicule, Selon l’invention, ledit procédé comporte une étape d’élaboration avec le système de braquage d’une première consigne de braquage dans un premier temps des roues arrière et une étape de braquage desdites roues arrière selon ladite première consigne de braquage pour diriger le véhicule en lui donnant un mouvement de lacet, ledit procédé comportant une étape d’élaboration avec le système de braquage d’une seconde consigne de braquage des roues avant en réponse au braquage des roues arrière, lesdites roues avant étant braquées selon ladite seconde consigne après lesdites roues arrière pour améliorer le comportement dynamique du véhicule dans le virage selon ledit mouvement de lacet. L’expression « système de braquage » peut comprendre à un organe commandé par un conducteur relié à une colonne de direction, tel qu’un volant par exemple. Cet organe peut agir sur l’angle de braquage des roues arrière de manière usuelle. De manière complémentaire ou alternative, le système de braquage peut comprendre un actionneur arrière commandé par un calculateur formant un pilote automatique commandant directement le braquage des roues arrière. Le calculateur lui-même peut être commandé par ledit organe En outre, l’action de braquage des roues avant peut être réalisée par un mécanisme adapté similaire à celui utilisé pour les roues arrière d’un véhicule à quatre roues directrices 4RD classique tel qu’un actionneur avant commandé par ledit calculateur. Si le véhicule est équipé d’un calculateur d’un pilote automatique pilotant à la fois l’angle de braquage des roues arrière et avant, ce calculateur élabore alors respectivement la première consigne de braquage des roues arrière et la seconde consigne de braquage des roues avant pour diriger le véhicule. Dès lors, à trajectoire similaire, les angles de braquage des roues directrices principales du véhicule formées par les roues arrière tendent à être plus faibles que ceux des roues avant directrices principales d’un véhicule à quatre roues directrices 4RD classique. De plus, les roues arrière sont orientées dans un sens opposé à celui des véhicules 4RD classiques, à savoir selon un sens contraire au mouvement de lacet du véhicule dans un virage. Par suite, les angles de dérapage des roues arrière sont relativement faibles, et leur puissance girative plus importante. La durée de vie et l’efficacité des pneumatiques des roues arrière peuvent ainsi être optimisées. Le procédé peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent. Selon un aspect, les roues avant peuvent être braquées selon le même sens que les roues arrière et à un angle de braquage plus faible que lesdites roues arrière. Dès lors, le procédé est inverse à celui décrit par l’art antérieur. En effet, les roues arrière sont utilisées en roues directrices principales et les roues avant en roues directrices secondaires. Un véhicule 2RD uniquement à roues arrière directrices tend à présenter un comportement survireur à partir d’une vitesse moyenne, par exemple de l’ordre de 50 km/h. Le procédé proposé par l’invention tend alors à corriger cet effet survireur, malgré l’usage des roues arrière en roues directrices principales. De plus, la motricité du véhicule et le confort de conduite peuvent être sensiblement améliorés. Selon un mode de réalisation de l’invention, la seconde consigne de braquage est fonction au moins d’un des paramètres suivants : - la vitesse longitudinale du véhicule mesurée par exemple avec un capteur de vitesse - l’angle de braquage des roues arrière du véhicule mesuré par exemple avec un capteur de déplacement d’un organe mécanique de la commande de braquage des roues arrière du véhicule - l’accélération latérale du véhicule mesurée par exemple avec un accéléromètre - la vitesse de lacet du véhicule mesurée par exemple avec un capteur inertiel Par exemple, un calculateur mémorise un ou plusieurs lois établies par essais, simulations et/ou calculs fournissant la seconde consigne de braquage en fonction d’au moins un des paramètres précité et mesuré de manière usuelle. Au moins une loi peut prendre la forme d’une formule mathématique, d’un tableau de valeurs. La formule de cette loi peut par exemple être déterminée à partir d’essais sur véhicule ainsi que des simulations. Selon un mode de l’invention, le procédé comporte une étape d’élaboration d’un rapport d’angles de braquage entre un angle de braquage des roues avant et un angle de braquage des roues arrière, ledit rapport étant variable en fonction de l’accélération latérale du véhicule, ladite seconde consigne de braquage étant calculée en fonction dudit rapport. Dès lors, la prise d’un virage par le véhicule est optimisée grâce à un braquage différentiel entre les roues directrices principales arrière et les roues directrices secondaire avant. Ce braquage différentiel permet notamment d’adapter le braquage du véhicule en fonction des paramètres extérieurs au véhicule, comme la météorologie ou la qualité de surface du revêtement de la route, qui influent sur le glissement longitudinal et latéral d’un véhicule, et par conséquent sur l’accélération latérale du véhicule. Il peut permettre ainsi de réduire l’usure des pneumatiques, et diminuer la consommation de carburant. Selon un aspect, ladite seconde consigne de braquage des roues avant en réponse au braquage des roues arrière peut être élaborée uniquement lorsqu’au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule vérifie une condition de seuil respective. A titre d’exemple, un tel paramètre peut être la vitesse moyenne précitée de 60 km/h. Ainsi, si le véhicule se déplace à une vitesse moins élevée que ladite vitesse moyenne précitée de 60 km/h, l’effet survireur est très faible et le braquage des roues avant n’est pas nécessaire. Le procédé peut alors inhiber le braquage des roues avant car il n’est pas nécessaire dans ce cas. Seules les roues arrière sont alors braquées pour effectuer le virage requis. De même, ladite première consigne de braquage des roues arrière peut être élaborée uniquement lorsqu’au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule vérifie une condition de seuil respective. Une telle condition de seuil peut être une vitesse de déplacement supérieure à 5 km/h, en dessous de laquelle il est considéré que le véhicule réalise des manœuvres de parking. Ainsi, dans certains états de dynamique du véhicule, ledit système de braquage peut choisir de braquer les roues avant et arrière de manière similaire à celui de l’art antérieur. Par exemple, à basse vitesse et pour une manœuvre à faible rayon de giration, un angle de braquage important des roues arrière risquerait d’être trop inconfortable pour le conducteur ou bien de gêner la manœuvre. Dans ce cas, le procédé de la présente invention n’est pas utilisé. Outre un procédé, l’invention vise également un système de braquage pour braquer au moins deux roues avant directrices et au moins deux roues arrière directrices d’un véhicule. Le système de braquage est configuré pour appliquer le procédé selon l’invention. Le système comprend des moyens d’élaboration pour élaborer une consigne de braquage des roues avant en réponse au braquage des roues arrière. Selon un aspect, le système de braquage peut comporter un calculateur élaborant la seconde consigne de braquage des roues avant en réponse au braquage des roues arrière, pour améliorer le comportement dynamique du véhicule, en fonction au moins d’un des paramètres suivants : - la vitesse longitudinale du véhicule - l’angle de braquage des roues arrière du véhicule - l’accélération latérale du véhicule - la vitesse de lacet du véhicule Avantageusement, le système de braquage comprend un moyen de commande pour activer ou désactiver lesdits moyens d’élaboration. Le calculateur élaborant au moins la seconde consigne peut être commandé, et peut être ainsi activé ou désactivé. Dans un mode de réalisation, le moyen de commande est adapté pour activer le calculateur lorsqu’au moins un premier paramètre de fonctionnement du véhicule vérifie une condition de seuil respective. En d’autres termes, le calculateur est activé par le moyen de commande lorsque le ou les premiers paramètres d’un ensemble d’au moins un premier paramètre de fonctionnement du véhicule vérifient une condition de seuil respective, par exemple la vitesse longitudinale du véhicule ou la position angulaire d’un volant. D’autres buts, caracteristiques et avantages de l’invention apparaitront à la lecture de la description suivante, de quelques exemples nullement limitatifs, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente un schéma synoptique d’un véhicule à roues directrices principales arrière et roues directrices secondaires avant, selon l’invention et réalisant un virage, la figure 2 représente un modèle simplifié de l’évolution du braquage des roues d’un véhicule selon le procédé de l’invention, à roues directrices principales arrière et roues directrices secondaires avant, pour effectuer une courbe, et la figure 3 représente un mode de réalisation d’un système d’élaboration de consigne de braquage des roues avant en réponse au braquage des roues arrière selon l’invention. La figure 1 illustre une vue schématique d’un véhicule 1 comprenant classiquement un châssis 2 et quatre roues directrices 3,4,5 et 6. Les deux roues avant 3,4 sont reliées entre elles par un essieu ou train avant. Les deux roues arrière 5,6 sont reliées par le même type de mécanisme que les roues avant 3,4. Le centre de gravité G du véhicule 1 est représenté. Le centre de gravité G est situé à l’intersection d’un axe longitudinal X et d’un axe transversal Y du véhicule 1, tracés en pointillés. Le châssis 2 s’étend longitudinalement selon l’axe longitudinal X entre au moins deux roues avant 3,4 et deux roues arrière 5,6. Le châssis 2 s’étend transversalement selon l’axe transversal Y entre les au moins deux roues avant 3, 4. L’angle BETA représente un angle de braquage des deux roues avant 3,4 par rapport à l’axe longitudinal X, cet angle de braquage des deux roues avant 3,4 étant par exemple égal à la moyenne des braquages des deux roues avant 3,4. L’angle ALPHA représente un angle de braquage des deux roues arrière 5,6 par rapport à l’axe longitudinal X, cet angle de braquage des deux roues arrière 5,6 étant par exemple égal à la moyenne des braquages des deux roues arrière 5,6. On note OMEGA la vitesse de lacet du véhicule 1. La vitesse longitudinale V du véhicule 1 ainsi que l’accélération latérale PSI du véhicule 1 sont également représentées. Le véhicule 1 est équipé d’une unité de commande électronique non représentée, par mesure de simplification. Sur la figure, le véhicule 1 finit de négocier une courbe. Les roues arrière 5,6 ont permis au véhicule 1 de tourner, et les roues avant 3,4 sont faiblement braquées dans le même sens que les roues arrière 5,6 afin de stabiliser l’avant du véhicule 1 en sortie de virage. L’angle BETA de braquage des roues avant 3,4 est faible par rapport à l’angle ALPHA de braquage des roues arrière 5,6. Lorsque le véhicule 1 parcourt un virage, l’angle de dérapage des roues 3,4,5 et 6 tend alors à être plus faible que celui des roues d’un véhicule à quatre roues directrices 4RD classique de l’art antérieur. Le freinage en virage est alors plus assuré. Dès lors, les roues arrière 5,6 sont les roues directrices principales du véhicule 1, tandis que les roues avant 3,4 sont les roues directrices secondaires. De plus, l’angle de braquage des roues avant et arrière 3,4,5 et 6 tend à être plus faible que celui des roues d’un véhicule à quatre roues directrices 4RD, permettant un meilleur contrôle du véhicule par un ordinateur central. La figure 2 illustre l’évolution d’un véhicule 1 pour parcourir un virage 10 selon le procédé de l’invention. Pour faciliter la compréhension du procédé de l’invention, cette évolution est répartie en 3 étapes : l’étape A représente l’entrée dans le virage 10 du véhicule 1, l’étape B le milieu du virage 10 et l’étape C la sortie du virage 10. En entrant dans le virage 10, une étape d’élaboration avec le système de braquage d’une première consigne de braquage dans un premier temps des roues arrière 5,6 est réalisée, suivie d’une étape de braquage desdites roues arrière 5,6 selon ladite première consigne de braquage, pour induire un mouvement de lacet au véhicule 1 (Etape A). Préférablement, les roues avant 3,4 ne sont pas braquées. Une fois le véhicule 1 engagé dans le virage 10, le système de braquage tend à diminuer le braquage des roues arrière 5,6 (Etape B). Cette diminution du braquage des roues arrière 5,6 peut tendre alors à prodruire un effet survireur sur le véhicule 1. C’est pourquoi le procédé comporte une étape d’élaboration avec le système de braquage d’une seconde consigne de braquage des roues avant 3,4 en réponse au braquage des roues arrière 5,6, lesdites roues avant 3,4 étant braquées selon ladite seconde consigne après lesdites roues arrière 5,6. Le système de braquage braque alors légèrement les roues avant 3,4 dans le même sens que les roues arrière 5,6 (Etape C). Naturellement, ce braquage des roues avant 3,4 ne déporte pas le véhicule 1 vers l’extérieur du virage 10, il tend simplement à compenser l’effet survireur induit par le braquage des roues arrière 5,6. Cet effet survireur dépend bien entendu des caractéristiques techniques du véhicule 1 (empattement, voies avant et arrière, dimension des pneumatiques etc.). Grâce à certains paramètres tels que la vitesse longitudinale V du véhicule 1, l’angle ALPHA de braquage des roues arrière 5,6 du véhicule 1, l’accélération latérale PSI du véhicule 1, la vitesse de lacet OMEGA du véhicule 1, le système de braquage est capable de calculer le braquage nécessaire des roues avant 3 et 4 pour négocier en toute sécurité le virage 10. Grâce à ce procédé, la conduite du véhicule 1 devient plus écologique et économique en énergie à la fois pour diriger le véhicule 1 et transmettre la puissance du véhicule 1 à la route. Sur la figure 3, est illustré un mode de réalisation d’un système 9 d’élaboration de consigne de braquage ConsBETA des roues avant 3,4 en réponse au braquage des roues arrière 5,6 des roues d’un véhicule 1 selon la figure 1. Le système 9 constitue un sous-ensemble du système de braquage du véhicule 1, et élabore une consigne de braquage ConsALPHA des roues arrière directrice 5,6 en réponse à une commande en lacet ComLacet du véhicule 1 émise par un conducteur ou un pilote automatique. Le système 9 reçoit en entrée ladite commande en lacet ComLacet du véhicule 1, la vitesse longitudinale V du véhicule 1, l’accélération latérale PSI du véhicule 1, la vitesse de lacet OMEGA du véhicule 1, l’angle de braquage ALPHA des roues arrière 5,6 et l’angle de braquage BETA des roues avant 3,4. Une première unité de calcul 7 du système 9 élabore ladite consigne de braquage ConsALPHA des roues arrière directrice 5,6. Une seconde unité 8 du système 9 élabore ensuite une consigne de braquage ConsBETA des roues avant 3,4 en réponse au braquage des roues arrière 5,6 afin d’améliorer le comportement dynamique du véhicule 1. Les unités de calcul 7 et 8 peuvent être constituées d’un processeur et d’une mémoire, et ces unités constituent alors deux sous-ensembles d’un même calculateur. En outre, un signal de commande SC permet d’activer ou désactiver le système 9 d’élaboration de consigne de braquage des roues avant 3,4 et arrière 5,6 selon ledit procédé, pour permettre au véhicule 1 de pouvoir être piloté selon d’autres procédés : par exemple lorsque la vitesse du véhicule 1 est en-dessous d’un certain seuil de vitesse longitudinal lors d’une manœuvre de parking. Dans ce cas, il peut être effectivement préférable d’utiliser les roues avant 3,4 du véhicule 1 en « roues directrices principales ». Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en œuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu’il n’est pas concevable d’identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. Procédé de commande de braquage des roues d’un véhicule automobile (1) à au moins deux roues avant (3,4) directrices et au moins deux roues arrière (5,6) directrices, ledit véhicule (1) étant équipé d’un système de braquage apte à braquer les roues avant (3,4) et arrière (5,6) pour diriger le véhicule (1), caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape d’élaboration avec le système de braquage d’une première consigne de braquage (ConsALPHA) dans un premier temps des roues arrière (5,6) et une étape de braquage desdites roues arrière (5,6) selon ladite première consigne de braquage (ConsALPHA) pour diriger le véhicule (1) en lui donnant un mouvement de lacet, ledit procédé comportant une étape d’élaboration avec le système de braquage d’une seconde consigne de braquage (ConsBETA) des roues avant (3,4) en réponse au braquage des roues arrière (5,6), lesdites roues avant (3,4) étant braquées selon ladite seconde consigne de braquage (ConsBETA) après lesdites roues arrière (5,6) pour améliorer le comportement dynamique du véhicule (1) dans un virage (10) selon ledit mouvement de lacet. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roues avant (3,4) sont braquées selon le même sens que les roues arrière (5,6) et à un angle de braquage plus faible que lesdites roues arrière (5,6). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite seconde consigne de braquage (ConsBETA) est fonction au moins d’un des paramètres suivants : - une vitesse longitudinale (V) du véhicule (1) - un angle de braquage (ALPHA) des roues arrière (5,6) du véhicule (1) - une accélération latérale (PSI) du véhicule (1) - une vitesse de lacet (OMEGA) du véhicule (1). Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape d’élaboration d’un rapport d’angles de braquage entre un angle de braquage (BETA) des roues avant (3,4) et un angle de braquage (ALPHA) des roues arrière (5,6), ledit rapport étant variable en fonction de l’accélération latérale (PSI) du véhicule (1), ladite seconde consigne de braquage (ConsBETA) étant calculée en fonction dudit rapport. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite seconde consigne de braquage (ConsBETA) est élaborée uniquement lorsqu’au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule (1) vérifie une condition de seuil respective. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première consigne de braquage (ConsALPHA) des roues arrière (5,6) est élaborée uniquement lorsqu’au moins un paramètre de fonctionnement du véhicule (1) vérifie une condition de seuil respective. Système de braquage pour braquer au moins deux roues avant (3,4) directrices et au moins deux roues arrière (5,6) directrices d’un véhicule (1), caractérisé en ce que ledit système de braquage est configuré pour appliquer le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. Système de braquage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit système de braquage comporte un calculateur élaborant ladite seconde consigne de braquage (ConsBETA) des roues avant (3,4) en réponse au braquage des roues arrière (5,6), pour améliorer le comportement dynamique du véhicule (1), en fonction au moins d’un des paramètres suivants : - la vitesse longitudinale (V) du véhicule (1) - l’angle de braquage (ALPHA) des roues arrière (5,6) du véhicule (1) - l’accélération latérale (PSI) du véhicule (1) - la vitesse de lacet (OMEGA) du véhicule (1)