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1. (WO2008062122) SYSTEME ET PROCEDE DE COMMANDE DE BRAQUAGE DES ROUES ARRIERE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE MUNI DE QUATRE ROUES DIRECTRICES
Note: Texte fondé sur des processus automatiques de reconnaissance optique de caractères. Seule la version PDF a une valeur juridique

Système et procédé de commande de braquage des roues arrière d'un véhicule automobile muni de quatre roues directrices

La présente invention relève du domaine des systèmes de commande de véhicules terrestres, en particulier de véhicules automobiles à roues.
De façon classique, les véhicules automobiles sont pourvus d'un châssis, d'un habitacle, de roues reliées au châssis par un mécanisme de suspension avec des roues avant directrices commandées par un volant à la disposition du conducteur dans l'habitacle du véhicule.
La demande de brevet européen EP 0 376 306 porte sur un système de commande pour contrôler le caractère sous-vireur ou sur-vireur d'un véhicule présentant des suspensions pour les roues avant et arrière. Toutefois, un tel système présente un coût élevé pour des résultats mitigés. En outre, un tel système ne tient pas compte d'un éventuel système de quatre roues directrices installé sur le véhicule de manière à diminuer les risques de décollement des roues et de renversement du véhicule.
En effet, certaines situations de conduite peuvent engendrer un décollement d'une ou des deux roues intérieures à un virage effectué par le véhicule. Certaines situations peuvent même entraîner un renversement du véhicule.
La demande de brevet français FR 0314 929 et la demande de brevet européen EP 1 544 080 portent sur un procédé et un système de commande du braquage de roues arrière directrices d'un véhicule automobile à au moins trois roues directrices. En fonction de l' angle de braquage d'une roue avant, de données de déplacement du véhicule comprenant la dérive au centre de gravité du véhicule, et d'une consigne intérieure de braquage de roues arrière, une consigne actuelle de braquage de roue arrière est élaborée. Les lois de commande décrites ne tiennent pas compte des risques de renversement du véhicule.
L 'invention vise à remédier à ces inconvénients, et propose un système et un procédé de commande évolués permettant d' améliorer le comportement du véhicule, et de réduire sensiblement les risques de renversement du véhicule et de décollement d'une ou des deux roues intérieures à un virage.
Selon un aspect de l' invention, il est proposé un système de commande de braquage des roues arrière d'un véhicule muni de quatre roues directrices, comprenant des moyens d' élaboration d'une consigne de braquage des roues arrière du véhicule. Le système comprend des moyens d' élaboration d'une correction de ladite consigne de braquage des roues arrière à partir de premiers paramètres comprenant un indicateur de risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule.
L 'élaboration d'une correction, appliquée à la consigne de braquage élaborée avec une stratégie en boucle ouverte, permet de tenir compte d'un niveau de risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule, pouvant entraîner un renversement du véhicule.
Dans un mode de réalisation, le système comprend, en outre, des moyens de détection d'un risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule, délivrant en sortie ledit indicateur de risque de décollement d'une roue intérieure au virage. Le système comprend, en outre, des moyens de détermination des efforts verticaux appliqués aux roues du véhicule à partir de deuxièmes paramètres comprenant l'accélération transversale du véhicule transmise par rétroaction par des moyens de détermination de l' accélération transversale du véhicule. Le système comprend également des moyens de sélection du plus petit des efforts verticaux appliqués aux roues intérieures audit virage, et des moyens de comparaison de ladite sélection avec trois seuils.
La rétroaction de l' accélération transversale du véhicule permet d'avoir une précision améliorée dans le calcul du correctif.
Selon un mode de réalisation, lesdits premiers paramètres comprennent, en outre, la vitesse du véhicule transmise par des moyens de détermination de la vitesse du véhicule.
La prise en compte de la vitesse du véhicule permet d' améliorer la précision de fonctionnement du système.
Selon un mode de réalisation, lesdits deuxièmes paramètres comprennent, en outre, l'accélération longitudinale du véhicule, transmise par des moyens de détermination de l' accélération longitudinale du véhicule.
La précision de fonctionnement du système est ainsi améliorée.

Dans un mode de réalisation, lesdits trois seuils dépendent de la vitesse du véhicule.
La précision de fonctionnement du système est ainsi améliorée.

Dans un mode de réalisation, ledit indicateur comprend cinq valeurs de risque de décollement d'une roue intérieure à un virage, correspondant respectivement à un faible risque de décollement d'une roue intérieure à un virage à gauche, un risque important de décollement d'une roue intérieure à un virage à gauche, un faible risque de décollement d'une roue intérieure à un virage à droite, un risque important de décollement d'une roue intérieure à un virage à droite, et aucun risque de décollement d'une roue intérieure à un virage.

Ainsi, le fonctionnement du système va tenir compte du risque de décollement d'une roue intérieure à un virage.
Dans un mode de réalisation, lesdits moyens d' élaboration d'une correction de ladite consigne de braquage sont adaptés pour élaborer une correction de ladite consigne de braquage de sorte que : lorsque lesdits moyens de détection d'un risque de décollement détectent un risque important de décollement d'une roue intérieure à un virage à gauche, lesdits moyens d' élaboration d'une correction de ladite consigne de braquage élaborent une correction augmentant avec l'écoulement du temps,
lorsque lesdits moyens de détection d'un risque de décollement détectent un risque important de décollement d'une roue intérieure à un virage à droite, lesdits moyens d' élaboration d'une correction de ladite consigne de braquage élaborent une correction diminuant avec l' écoulement du temps,
lorsque lesdits moyens de détection d'un risque de décollement détectent un faible risque de décollement d'une roue intérieure à un virage à droite ou à gauche, lesdits moyens d' élaboration d'une correction de ladite consigne de braquage élaborent une correction stable avec l' écoulement du temps, et
lorsque lesdits moyens de détection d'un risque de décollement ne détectent aucun risque de décollement d'une roue intérieure à un virage à droite ou à gauche, lesdits moyens d' élaboration d'une correction de ladite consigne de braquage élaborent une correction s 'annulant avec l' écoulement du temps.
Ainsi, suivant les risques encourus par le véhicule et les occupants, la correction de la consigne de braquage est adaptée au niveau de risque de décollement d'une roue intérieure au virage, et permet d' adapter précisément la correction à effectuer. L 'invention permet d'appliquer une correction de consigne de braquage des roues arrière bien adaptée à la situation de conduite.
Selon un mode de réalisation, lesdits moyens d' élaboration d'une correction de ladite consigne de braquage sont adaptés pour élaborer une correction de ladite consigne de braquage lorsque lesdits moyens de détection d'un risque de décollement détectent un risque important de décollement d'une roue intérieure à un virage à gauche ou à droite à condition que la vitesse du véhicule soit supérieure à une vitesse de seuil.
La précision de fonctionnement du système est ainsi améliorée, car en dessous d'une vitesse de seuil, aucun risque de décollement d'une roue intérieure à un virage ne sera détecté.
Selon un autre aspect de l' invention, il est également proposé un véhicule automobile comprenant un châssis, et muni de quatre roues directrices reliées élastiquement au châssis, et un système de commande de braquage des roues arrière tel que décrit précédemment.

Selon un autre aspect de l' invention, il est également proposé un procédé de commande de braquage des roues arrière d'un véhicule automobile muni de quatre roues directrices, dans lequel on élabore une consigne de braquage des roues arrière du véhicule. En outre, on élabore une correction de ladite consigne de braquage des roues arrière à partir de premiers paramètres comprenant un niveau de risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule.

Selon un mode de mise en œuvre, on détecte un risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule, on détermine des efforts verticaux appliqués aux roues du véhicule à partir de deuxièmes paramètres comprenant l'accélération transversale du véhicule transmise par rétroaction, on sélectionne le plus petit des efforts verticaux appliqués aux roues intérieures audit virage, et on compare ladite sélection avec trois seuils prédéterminés.
La présente invention sera mieux comprise à l' étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d' exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un véhicule équipé d'un système de commande selon un aspect de l' invention ;
- la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un système selon un aspect de l' invention ; et
- la figure 3 est un schéma logique illustrant l' évolution du niveau de risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par les moyens de détection d'un risque de décollement d'une roue intérieure à un virage.
Comme on peut le voir sur la figure 1 , le véhicule 1 comprend un châssis 2, deux roues avant directrices 3 et 4 et deux roues arrière directrices 5 et 6, les roues étant reliées au châssis 2 par un mécanisme de suspension non représenté.
Le véhicule 1 se complète par un système de direction comprenant une crémaillère 8 disposée entre les roues avant 3 et 4, un actionneur de crémaillère 9 apte à orienter les roues avant 3 et 4 par l' intermédiaire de la crémaillère 8 en fonction d' ordres reçus, de façon mécanique ou électrique, en provenance d'un volant de direction non représenté, à disposition d'un conducteur du véhicule.
Le système de commande d' aide au braquage 10 comprend une unité de commande électronique 1 1 , un capteur 12 de la position de braquage des roues avant 3 et 4, par exemple positionné sur l' actionneur 9, un capteur 13 de la vitesse de rotation des roues avant permettant de déterminer la vitesse V du véhicule, et des capteurs 14 et 15 respectivement adaptés pour mesurer l' accélération transversale et l' accélération longitudinale du véhicule 1. En outre, le système 10 comprend des capteurs 17 et 18 de l' angle de braquage des roues arrière 5 et 6, et des actionneurs 19 et 20 permettant d'orienter lesdites roues arrière 5 et 6. Toutefois, un seul capteur 17 et un seul actionneur

19 peuvent suffire à la détection de l'angle de braquage et à l' orientation des roues arrière 5 et 6. Les capteurs de position et de vitesse peuvent être de type optique ou encore magnétique.
L 'unité de commande électronique 1 1 peut être réalisée sous la forme d'un microprocesseur équipé d'une mémoire vive, d'une mémoire morte, d'une unité centrale et d' interfaces entrée/sortie permettant de recevoir des informations des capteurs et d' envoyer des instructions, notamment aux actionneurs 19 et 20.
En variante, les capteurs de mesure peuvent être remplacés par des modules d'estimation. L'unité de commande électronique 1 1 comprend en outre un module de commande 21 de braquage des roues arrière 5 , 6 du véhicule.
Le module de commande de braquage 21 des roues arrière 5 et 6 est représenté plus en détails sur la figure 2. Le module de commande 21 comprend un module d' élaboration 22 d'une consigne de braquage Ot2Bo des roues arrière 5 et 6 du véhicule par une stratégie en boucle ouverte. Le module de commande 21 comprend en outre un module d'élaboration 23 d'une correction α2AR de la consigne de braquage α2βo élaborée par le module d' élaboration 22. Un module d' addition 24 permet d' additionner la consigne de braquage des roues arrière α2βo et la correction α2AR pour délivrer en sortie du module de commande 21 une consigne de braquage corrigée α2c des roues arrière 5 et 6 du véhicule, par une connexion 27.

Le module d'élaboration 23 de la correction α2AR reçoit en entrée un indicateur FlagActivation de risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule, par une connexion 28 et délivré par un module de détection 29 d'un risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule 3. Le module de détection 29 reçoit en entrée l' accélération transversale γt du véhicule, mesurée au centre de gravité du véhicule, et fournie par le capteur d' accélération transversale 15 par l' intermédiaire d'une connexion 30.
Le module d'élaboration 22 de la consigne de braquage des roues arrière 5 et 6 en boucle ouverte reçoit en entrée, par l' intermédiaire d'une connexion 31 , l' angle de braquage ai que font les roues avant 3 et 4 avec l' axe longitudinal du véhicule, en provenance du capteur 12 de la position de braquage des roues avant 3 et 4. Le module d' élaboration 22 reçoit en outre, par une connexion

32, la vitesse V du véhicule 1 délivrée par le capteur 13. De manière optionnelle, afin d' améliorer la précision de la correction (X2AR de la consigne de braquage α2βo des roues arrière 5 et 6, le module de détection 29 d'un risque de décollement d'une roue intérieure à un virage reçoit du capteur 14, par une connexion 33 , l' accélération longitudinale γi du véhicule 1 , et reçoit du capteur 13 , par une connexion 34, la vitesse V du véhicule 1. En outre, le module d' élaboration 23 d'une correction reçoit également, de manière optionnelle, en entrée, la vitesse V du véhicule 1 , délivrée par le capteur 13 par l' intermédiaire d'une connexion 35.
La consigne corrigée α2c est transmise en sortie du module de commande 21 , par la connexion 27, aux actionneurs 19 et 20 qui vont alors modifier l' angle de braquage des roues arrière 5 et 6 du véhicule 1. Aussi, le capteur 15 détecte alors une modification de l' accélération transversale γt du véhicule, et transmet, par rétroaction, cette nouvelle valeur en entrée du module de détection 29 par la connexion 30.
De manière optionnelle, les signaux transmis par les capteurs 12, 13 , 14 et 15 au module de commande 21 peuvent être filtrés, respectivement par des modules de filtrage 37, 38, 39 et 40. Ces modules de filtrage permettent d'améliorer la qualité des données en entrée du système, en limitant les bruits, et ainsi d' améliorer la précision de la commande α2c délivrée en sortie par le module de commande 21.
Le module de détection 29 d'un risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule, comprend un module de détermination 41 des efforts verticaux appliqués aux roues 3 , 4, 5 , 6 du véhicule 1 à partir de deuxièmes paramètres comprenant l' accélération transversale γt du véhicule 1. Le module de détection 29 comprend également un module de sélection 42 du plus petit des efforts verticaux appliqués aux roues intérieures audit virage, et un module de comparaison 43 de ladite sélection avec trois seuils prédéterminés.
Le module de détermination 41 des efforts verticaux appliqués aux roues arrière du véhicule doit tenir compte des équations suivantes :



hMγ L1Mg
F26 = = - K (hMγt ) - ι +
e2 2L 2L


dans lesquelles :
M(kg) : Masse totale du véhicule
Li (m) : Distance séparant le centre de gravité du véhicule et l' essieu avant
L2(In) : Distance séparant le centre de gravité du véhicule et l' essieu arrière
L(m) : Empattement du véhicule
αi (rad) : Angle que font les roues avant avec l'axe longitudinal du véhicule
α2(rad) : Angle que font les roues arrière avec l'axe longitudinal du véhicule
ot2Bo(rad) : Consigne de braquage des roues arrière (boucle ouverte) α2AR(rad) : Correction de la consigne de braquage des roues arrière

(anti-renversement / rétroaction)
α2c(rad) : Consigne de braquage totale des roues arrière
V(m/s) : Vitesse du véhicule
γt(m/s2) : Accélération transversale du véhicule, mesurée au centre de gravité G du véhicule.
γi(m/s2) : Accélération longitudinale du véhicule, mesurée au centre de gravité G du véhicule.
F21(N) : Effort vertical à la roue i
h(m) : Hauteur du centre de gravité du véhicule
ei (m) : Voie avant du véhicule
e2(m) : Voie arrière du véhicule
kav : Répartition anti-roulis avant
kav : Répartition anti-roulis arrière
t(s) : temps courant
Te(s) : Période d' échantillonnage
g(m/s ) : Gravité En considérant un virage à gauche, lors duquel l' accélération transversale γt est positive, les efforts verticaux appliqués aux roues intérieures au virage, c 'est-à-dire les roues 4 et 6, sont surveillés. Lorsqu'un de ces deux efforts s' annule, la roue considérée se décolle. Pour prendre une marge de sécurité, on introduit un premier S i constant, ou pouvant dépendre de la vitesse V du véhicule 1 , pour une précision améliorée. Un risque de décollement de roues est détecté si :

FZGAUCHE = min(FZ4,FZ6) < S i
Autrement dit si :


Dans ce cas, l'indicateur de risque FlagActivation prend la valeur 1 .
L ' indicateur FlagActivation garde la valeur 1 tant que :



Le deuxième seuil S2 est un seuil pouvant être constant, ou dépendant de la vitesse V du véhicule 1 . A titre d' exemple, on peut choisir S2=S i+S i/10. Au-delà de ce deuxième seuil S2, l' indicateur FlagActivation prend la valeur 2.
L ' indicateur FlagActivation garde la valeur 2 tant que :



Le troisième seuil S3 peut être constant, ou dépendant de la vitesse V du véhicule 1 . A titre d' exemple, on peut choisir S3 = S2+S i/10. Au-delà de ce troisième seuil S3, l'indicateur FlagActivation prend la valeur 0.

De la même façon, pour un virage à droite, pour lequel l' accélération transversale γt est négative, les efforts verticaux appliqués aux roues 3 et 5 sont surveillés. Un risque de décollement de roue est détecté si :
FZDROITE = min(FZ3 ,FZ 5) < S i
Autrement dit si :



L ' indicateur de risque FlagActivation prend la valeur - 1.
L ' indicateur FlagActivation garde la valeur - 1 tant que :



Au-delà du deuxième seuil S2, l' indicateur FlagActivation prend la valeur -2, et garde la valeur -2 tant que :



Au-delà du troisième seuil S3, l' indicateur FlagActivation reprend la valeur 0.
La sélection du plus petit des efforts verticaux appliqués aux roues intérieures au virage est effectuée par le module de sélection 42, et la comparaison avec les trois seuils S i , S2, et S3 est effectuée par le module de comparaison 43.
Les transitions de valeurs de l' indicateur FlagActivation de risque de décollement d'une roue intérieure à un virage effectué par le véhicule sont résumées de manière schématique sur la figure 3.
En variante, le module de détection 29 ne tient pas compte de l' accélération longitudinale γi dans les équations précédentes (γi = 0). La mise en œuvre du module de détection 29 est alors simplifiée.
En outre, grâce à la connexion optionnelle 35 fournissant la vitesse V du véhicule 1 au module d'élaboration 23 de la correction de la consigne de braquage des roues arrière 5 et 6, ce dernier peut tenir compte d'une condition supplémentaire sur la vitesse V du véhicule pour permettre à l'indicateur FlagActivation de représenter un risque important de décollement d'une roue intérieure à un virage, c'est-à-dire 1 ou -1. La condition supplémentaire est, par exemple que la vitesse V du véhicule 1 doit être supérieure à une vitesse de seuil Vi La précision du système est ainsi améliorée.
Le module d'élaboration 23 d'une correction α2AR de la consigne de braquage α2Bθ des roues arrière 5 et 6 utilise une correction dépendant de la valeur de l'indicateur de risque

FlagActivation, comme suit.
Lorsque l'indicateur FlagActivation vaut 1, représentant un risque important de décollement d'une roue intérieure à un virage à gauche, la correction de braquage α2AR est progressivement augmentée de sorte que :
α2AR(t-Te) + δ-Te(Sat→α2AR(t) = α2AR(t-Te) + δ-Te
α2AR(t-Te) + δ-Te≥Sat→α2AR(t) = Sat
avec :
Sat : angle maximum autorisé pour contrer le décollement de roue (par exemple Sat=3°).
δ : vitesse du braquage anti-renversement (par exemple 5°/s). Ce paramètre peut aussi être choisi dépendant de la vitesse V du véhicule

1 suivant une cartographie prédéterminée.
Lorsque l'indicateur FlagActivation vaut 2 ou -2, représentant un faible risque de décollement d'une roue intérieure à un virage à gauche ou à droite, la consigne de braquage est stabilisée de sorte que :
OC2AR (0 = OC2AR (t- Tj Lorsque l'indicateur FlagActivation vaut -1, représentant un risque important de décollement d'une roue intérieure à un virage à droite, la consigne de braquage est progressivement diminuée de sorte que :
α2AR(t-Te)-δ-Te)-Sat→α2AR(t) = α2AR(t-Te)-δ-Te
α2AR(t-Te)-δ-Te≤-Sat→α2AR(t) = -Sat
Enfin, lorsque l'indicateur FlagActivation vaut 0, représentant aucun risque de décollement d'une roue intérieure à un virage à gauche ou à droite, la consigne de braquage est remise à zéro progressivement :
α2AR(t-Te)-ω-Te-sign(α2AR(t-Te)J>ε→α2AR(t) = α2AR(t-Te)-ω-Te-sign(α2AR(t α2AR (t - Te )- ω- Te • sign(α2AR (t - Te ))| < ε => α2AR (t) = 0
avec :
ω : vitesse du débraquage (par exemple l°/s). Ce paramètre peut aussi être choisi dépendant de la vitesse V du véhicule suivant une cartographie prédéterminée.
ε : valeur à partir de laquelle on considère le débraquage terminé (par exemple 0,01°).
Sign(x) représente la fonction fournissant le signe de x.
La présente invention permet de commander le braquage des roues arrière d'un véhicule équipé de quatre roues directrices en diminuant fortement les risques de décollement des roues intérieures à un virage ainsi que les risques de renversement du véhicule.