FR2629395A1 - Dispositif pour la commande assistee par ordinateur d'amortisseurs d'une suspension de vehicule en fonction de l'etat de la route - Google Patents
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Abstract
Cette commande sert au réglage dynamique de la force d'amortissement des amortisseurs, avec une transmission minimale d'énergie à la carrosserie du véhicule par les essieux. La force d'amortissement doit être très faible lorsque la carrosserie et l'essieu se déplacent dans le même sens et que la vitesse de l'essieu est supérieure à celle de la carrosserie. Outre un circuit d'exploitation 1 comprenant un ordinateur, le dispositif comporte une ou plusieurs soupapes pour chaque amortisseur, des capteurs sur la carrosserie et/ou les amortisseurs, un interrupteur analogique 2, des organes 9, 15 pour déterminer les accélérations de la carrosserie et des roues et divers autres organes de régulation.
Description
L'invention concerne un dispositif pour la commande assistée par
ordinateur d'amortisseurs d'une suspension de véhicule en fonction de l'état de la route, comprenant des capteurs disposés sur Le véhicule et/ou les amortisseurs et délivrant des signaux électriques caractéristiques pour l'inégalité de la chaussée, un circuit d'exploitation (ordinateur) qui reçoit les signaux des capteurs et produit à partir d'eux des signaux de réglage adaptés aux amortisseurs, ainsi que des amortisseurs qui présentent un réseau de caractéristiques avec un grand écart entre une force d'amortissement très faible et une force d'amortissement très éLevée. Dans des dispositifs connus jusqu'à présent (voir par
exemple le document EP-A O 151 421) pour La commande ou la régu-
lation d'une suspension de véhicule en fonction de l'état de la route, avec utilisation d'amortisseurs, le réglage de la force d'amortissement des amortisseurs s'opère de façon quasiment statique, c'est-à-dire par exploitation d'une valeur effective ou par dépassement d'un seuil, ce qui produit le passage d'une première caractéristique de la force d'amortissement à une seconde !0 caractéristique de la force d'amortissement. Or, une régulation basée sur une valeur effective présuppose toujours un certain temps d'observation et une régulation utilisant un seuil n'est pas continue.
On connaît en plus des dispositifs pour le réglage dyna-
!5 mique de la force d'amortissement d'un amortisseur, voir par exemple le document DE-OS 34 26 014. Dans ce cas, pour que la carrosserie du véhicule reçoive aussi peu d'énergie que possible par l'intermédiaire de l'essieu, la force d'amortissement des amortisseurs doit être très faible lorsque la carrosserie et O l'essieu se déplacent dans la même direction et que la vitesse de
l'essieu est supérieure à celle de la carrosserie du véhicule.
Cependant, le document cité ne contient pas de détails concrets
pour la commande de ce dispositif.
L'invention vise à perfectionner un dispositif pour la commande assistée par ordinateur d'amortisseurs d'une suspension de véhicule, en -fonction de l'état de la route, de manière que le confort soit accru, avec préservation de la sécurité du véhicuLe, en rendant la force d'amortissement des amortisseurs réglable de façon continue à des valeurs intermédiaires définies entre une
caractéristique de force d'amortissement supérieure et une caracté-
ristique de force d'amortissement inférieure.
A cet effet, selon l'invention, un dispositif comme défini au début est caractérisé- en ce que le circuit d'exploitation convertit les signaux des capteurs en d'autres signaux et les envoie à un interrupteur analogique sur lequel agissent un organe de formation de la valeur de l'accélération de la carrosserie du véhicule et un organe de formation de la valeur de l'accéLération d'au moins une roue, et qu'un point de sommation prévu à la suite de l'interrupteur analogique, élabore, à partir du courant de
l'organe de formation de la valeur de l'accélération de la carros-
serie, du courant de l'organe de formation de la valeur de L!accé-
Lération de la roue et d'ûn courant constant, un signal de réglage pour une soupape à action proportionnelle et/ou pour n soupapes numériques de l'amortisseur coordonné à la roue, de manière que la caractéristique avec la plus faible force d'amortissement soit utilisée lorsque la vitesse de la roue est supérieure à la vitesse de la carrosserie et la direction du vecteur unité de la roue est
la même que la direction du vecteur unité de la carrosserie.
Cette solution a l'avantage que l'état du véhicule est détecté à chaque instant. A partir des grandeurs fournies par les capteurs de l'accélération de la carrosserie et de l'accélération de la roue, un courant de commande pour une soupape à action proportionnelle, ou pour un nombre adéquat de soupapes numériques, est déterminé en continu, c'est-àdire à chaque instant, au moyen d'amplificateurs et de circuits logiques appropriés. Ainsi, la force d'amortissement optimale pour le véhicule peut être ajustée dynamiquement et de façon continue. L'ajustement peut s'effectuer sur chaque roue, par essieu ou pour toutes les roues du véhicule en même temps. L'allure du réseau de caractéristiques de la soupape peut être progressive ou dégressive et elle peut être adaptée par des préamplificateurs, des dispositifs de mise en forme et des mesures de régulation en vue de l'obtention d'un confort de roulage
optimal du véhicule.
Un autre avantage est que la sécurité du véhicule est déterminée, notamment, par les variations dynamiques de la charge de roue. Comme de fortes accélérations des roues provoquées par la chaussée augmentent également les variations de la charge de roue, le courant de commande calculé produit une augmentation continue de
la force d'amortissement de l'amortisseur à mesure que l'accéléra-
tion de la roue croit.
Une autre caractéristique essentielle prévoit que la
soupape à action proportionnelle présente un comportement propor-
tionnel entre une caractéristique de force d'amortissement élevée,
pour un courant faible, et une caractéristique de force d'amortis-
sement faible pour un courant élevé.
Il n'est pas nécessaire que les caractéristiques de force d'amortissement soient linéaires, ce qui est un avantage. Dans ces conditions, la constante de force d'amortissement Ka peut être calculée, pour n'importe quel point du réseau de caractéristiques, de la manière suivante: K = K (K - K) x K. x I o: K = constante de force d'amortissement a K = constante de la caractéristique d'amortissement la plus s dure = Ksport Kk = constante de la caractéristique d'amortissement la plus molle = Kconfort K. = coefficient de proportionnalité de la soupape I = courant de commande Il ressort de ce qui précède que la constante de force d'amortissement de la carrosserie du véhicule est proportionnelle au courant de commande dont l'intensité peut être limitée dans une plage désirée dans un limiteur. Le comportement de réglage de la soupape réglable est défini dans un élément de transfert à action proportionnelLe et à retard, avec la possibilité de tenir compte du comportement dans le temps de l'amortisseur dans un autre élément
de transfert à action proportionnelle et à retard.
Selon un autre perfectionnement de l'invention, les signaux des capteurs, après leur numérisation dans un convertisseur analogique/numérique, sont intégrés dans un intégrateur du circuit d'exploitation et les signes sont évalués dans un élément de conversion en vecteur et sont envoyés à un comparateur, la vitesse de la carrosserie et la vitesse de la roue sont calculées dans des organes respectifs de formation de la valeur de la vitesse concernée et les deux vitesses ainsi obtenues sont comparées dans un second comparateur, l'agencement étant tel que lorsque les vecteurs unité dans le premier comparateur ont le même signe et la comparaison des vitesses dans le second comparateur donne un résultat conforme à une condition préfixée (vitesse de la roue > vitesse de la carrosserie), les signaux de sortie des comparateurs ont le niveau logique "haut" et génèrent, dans un circuit combinatoire NON-ET, un signal de sortie pour l'actionnement de
l'interrupteur analogique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront plus clairement de la description qui va suivre
d'exemples de réalisation préférés mais nullement limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure I représente un dispositif pour commander un système à deux masses à la façon d'un modèle; et
- la figure 2 montre un circuit d'exploitation pour l'éla-
boration des signaux de vitesse.
La figure 1 représente par un système à deux masses et à la façon d'un modèle, une suspension de roue d'un véhicule. La masse de la carrosserie du véhicule est désignée par mcarr, la
masse de la roue par mroue, la constante de rappel de la carros-
serie par ccarr et la constante de rappel de la roue par cru. La carr r ou e
hauteur des inégalités de la route est désignée par h(t). L'amor-
tisseur est décrit par la cohstante de force d'amortissement Ka,
elle-même influencée par le courant de commande I de la soupape.
Sur la base des signaux qui Lui sont fournis, le circuit
d'exploitation 1 détermine un critère de commutation pour l'action-
nement de l'interrupteur analogique 2. La suspension du véhicule agit toujours suivant la caractéristique de force d'amortissement la plus faible lorsque sont satisfaites les conditions suivantes: vitesse de la roue supérieure à la vitesse de la carrosserie du véhicule et égalité des directions des vecteurs unité de la roue et de la carrosserie. A cet effet, les accélérations de la roue et de
la carrosserie sont détectées et traitées dans le circuit d'exploi-
tation représenté plus en détail sur la figure 2. Un seuil de commutation et une hystérésis de commutation sont admissibles dans la pratique pour satisfaire aux conditions. S'il est répondu au critère, le courant I1 devient nul et le courant de la soupape
n'est plus déterminé que par le courant I et par le courant I2.
Si les conditions pour la délivrance du critère de commu-
tation ne sont pas remplies, le réglage de la force d'amortissement est assuré en continu par le courant de commande I1. Ce courant est formé par la multiplication des tensions UO, U1 et U2 dans le multiplicateur 5 et par la conversion tension/courant dans l'élément de transfert à action proportionnelle 3. Les limiteurs 4, 6, 10, 12 et 17 limitent les tensions de sortie et les maintiennent
dans une plage définie. A titre d'exemple, cette plage est repré-
sentée de façon normalisée entre 0,1 et I sur la figure 1. La tension U est calculée à partir de la valeur de l'accélération de o la carrosserie du véhicule, fournie par l'organe 9, des signaux
délivrés par le différenciateur 8 et le multiplicateur de coeffi-
cients 7, ainsi que de la constante X1. La tension U1 est calculée à partir de la valeur de l'accélération de la carrosserie, fournie
par l'organe 9, du signal délivré par le multiplicateur de coeffi-
cients 11 et de la constante X2.
Il est tenu compte de l'influence de la chaussée sur l'accélération de la roue dans le diviseur de coefficients 13, le multiplicateur de coefficients 14, par la constante X3, dans l'organe 15 de formation de la valeur de l'accélération de la roue,
la mémoire 19 de valeur maximale et le générateur de fréquence 20.
Comme les caractéristiques de force d'amortissement ne possèdent pas, en règle générale, une allure linéaire, le confort varie suivant le profil de la chaussée. Cette influence peut être corrigée par le diviseur de coefficients 13, la mémoire de valeur maximale 19 et le générateur de fréquence 20. Dans le circuit supplémentaire d'échantillonnage et de maintien 19, l'accélération maximale de la roue est mémorisée temporairement, pendant la moitié d'une période de la fréquence propre de la roue, et est envoyée ensuite au diviseur de coefficients 13 en vue de la correction de
la tension de commande U2.
La sécurité du véhicule automobile est déterminée, notam-
ment, par les variations dynamiques de la charge de roue. De fortes accélérations des roues, provoquées par la chaussée, augmentent également les variations de cette charge. Pour cette raison, l'élément de transfert à action proportionnelle 16, le limiteur 17 de la constante X4 et le multiplicateur de coefficients 18, de même que l'organe 15 pour la détermination de la valeur de l'accélération de la roue, calculent un courant de commande I2 qui augmente de façon continue la force d'amortissement à mesure que
l'accélération de la roue croit.
Pour réaliser le dispositif de commande, il faut une soupape réglable ayant un comportement proportionnel entre la caractéristique de force d'amortissement la plus dure K, pour un courant minimal traversant la soupape, par exemple pour I = O, et la caractéristique de force d'amortissement la plus molle Kk et un courant maximal Imax par la soupape. Les caractéristiques de force max d'amortissement peuvent ne pas être linéaires et la constante de force d'amortissement K pour n'importe quel point dans le réseau a de caractéristiques, peut être calculée comme suit Ka = Ks - (K - Kk) x Ki x I La constante de force d'amortissement de la carrosserie K a est proportionnelle au courant de commande I dont l'intensité peut être limitée dans le limiteur 21 pour rester dans une plage désirée. Le comportement de réglage de la soupape est décrit par Ki, T1 et T2 dans l'élément de transfert à action proportionnelle
et à retard 22. Dans un autre élément de transfert à action propor-
tionnelle et à retard, désigné par 24, il est tenu compte, par T3
et T4, du comportement en fonction du temps d'un amortisseur.
La figure 2 illustre L'élaboration des signaux de vitesse
vcarr et vroue à partir des signaux d'accélération bcarr et broue.
Les signaux analogiques sont numérisés par les convertisseurs A/N rapides 30 et 40 et sont soumis ensuite à un traitement consécutif dans un ordinateur ou un calculateur (un micro-ordinateur par
exemple). Apres intégration des signaux numériques dans les inté-
grateurs 50 et 60, les signes sont évalués, c'est-à-dire la direc-
tion des vecteurs unité E est déterminée), séparément pour chacun des deux signaux, dans deux éléments de conversion en vecteur 70 et 80. Le comparateur 120 délivre seulement un signal de sortie de niveau Logique "haut" lorsque les deux signes sont identiques. Les valeurs des vitesses sont calculées dans les organes de formation de valeur 90 et 100 et les deux valeurs ainsi obtenues sont comparées dans un comparateur 110. Il est possible de programmer un seuil de commutation et une hystérésis de commutation. Le signal de sortie du comparateur 110 présente seulement le niveau logique "haut lorsque le résultat de la comparaison est conforme aux conditions préfixées. Dans ce cas, le signal de sortie du circuit combinatoire NON-ET actionne l'interrupteur analogique 2 selon la
figure 1.
Claims (3)
1. Dispositif pour la commande assistée par ordinateur d'amortisseurs d'une suspension de véhicule en fonction de l'état de la route, comprenant des capteurs disposés sur le véhicule et/ou
Les amortisseurs et délivrant des signaux électriques caractéris-
tiques pour l'inégalité de la chaussée, un circuit d'exploitation (ordinateur) qui reçoit les signaux des capteurs et produit à partir d'eux des signaux de réglage adaptés aux amortisseurs,
ainsi que des amortisseurs qui présentent un réseau de caractéris-
tiques avec un grand écart entre une force d'amortissement très faible et une force d'amortissement très élevée, caractérisé en ce que le circuit d'exploitation (1) convertit les signaux des capteurs (b et b) en d'autres signaux et les envoie à carr roue un interrupteur analogique (2) sur lequel agissent un organe (9) de formation de la valeur de l'accélération de la carrosserie du
véhicule et un organe (15) de formation de la valeur de l'accélé-
ration d'au moins une roue, et qu'un point de sommation prévu à la suite de l'interrupteur analogique (2), éLabore, à. partir du
courant (I1) de l'organe (9) de formation de la valeur de l'accéLé-
ration de la carrosserie, du courant (I2) de l'organe (15) de formation de la valeur de l'accélération de la roue et d'un courant constant (I), un signal de réglage pour une soupape à action o proportionnelle et/ou pour n soupapes numériques de l'amortisseur coordonné à la roue, de manière que la caractéristique avec la plus faible force d'amortissement soit utilisée lorsque la vitesse (Vr) de la roue est supérieure à la vitesse (Vc) de la carrosserie r c et la direction du vecteur unité (Er) de la roue est la même que r-
la direction du vecteur unité (E) de la carrosserie.
c
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape à action proportionnelle présente un comportement proportionnel entre une caractéristique de force d'amortissement
éLevée (Ksport) pour un faible courant (Imin) et une caractéris-
sportMi tique de force d'amortissement faible (Kconfort) pour un courant confort
éLevé (I).
max
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce
que les signaux des capteurs (bcarr et broue), après Leur numéri-
sation dans un convertisseur analogique/numérique (30, 40), sont intégrés dans un intégrateur (50, 60) du circuit d'exploitation (1) et les signes sont évalués dans un éLément de conversion en vecteur (70, 80) et sont envoyés à un comparateur (120), la vitesse (vcarr) de la carrosserie et la vitesse (v) de la roue sont calculées roue dans des organes respectifs (90, 100) de formation de la valeur de la vitesse concernée et les deux vitesses ainsi obtenues sont O comparées dans un second comparateur (110), l'agencement étant tel que lorsque les vecteurs unité (E) dans le premier comparateur (120) ont le même signe et la comparaison des vitesses dans le
second comparateur (110) donne un résultat conforme à des condi-
tions prédéterminées, les signaux de sortie des comparateurs (110 et 120) présentent le niveau logique "haut" et génèrent, dans un circuit combinatoire NON-ET (130), un signal de sortie pour
l'actionnement de l'interrupteur analogique (2).
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