FR2758500A1

FR2758500A1 - Dispositif pour commander et reguler la vitesse longitudinale d'un vehicule a moteur

Info

Publication number: FR2758500A1
Application number: FR9800599A
Authority: FR
Inventors: Michael Bohringer; Lutz Eckstein
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1998-07-24
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JPH10250412A; DE19702312A1; GB2321537A; FR2758500B1; ITRM980036A0; GB2321537B; IT1298863B1; US6006848A; ITRM980036A1; GB9801172D0; DE19702312C2

Abstract

Ce dispositif comprend un élément de commande par l'actionnement duquel une consigne d'accélération longitudinale est réglable en fonction d'une grandeur d'actionnement coordonnée de cet élément. Quand la consigne d'accélération longitudinale (as ) spécifiée au moyen de l'élément de commande est supérieure à un seuil (am ), le dispositif règle l'accélération longitudinale du véhicule à cette consigne. Aux périodes faisant suite à l'abaissement de la consigne (as ) au-dessous du seuil (am ), pouvant être fixé d'avance, le dispositif règle la vitesse longitudinale (v) du véhicule à une consigne constante (vs ) qui est inférieure d'une valeur différentielle (dv ), fixée d'avance en fonction de la vitesse, à la vitesse longitudinale instantanée (vi ) au moment initial (tl ) de la période considérée. Applicable en particulier aux automobiles.par.

Description

L'invention concerne un dispositif pour commander et/ou réguler la vitesse

longitudinale d'un véhicule à moteur, comprenant un élément de commande par l'actionnement duquel une (valeur de) consigne d'accélération longitudinale est réglable en fonction d'une grandeur d'actionnement coordonnée de l'élément de commande. Conventionnellement, s'agissant d'automobiles, la vitesse longitudinale désirée chaque fois du véhicule est réglée au moyen d'un système de pédales d'accélérateur et de frein. Comme alternative par rapport à cette solution conventionnelle, on a déjà proposé des 1 0 dispositions selon lesquelles un élément de commande semblable à un manche à balai est utilisé au moins pour déclencher des accélérations positives et éventuellement aussi pour déclencher des accélérations négatives, c'est- à-dire des processus de décélération. C'est ainsi que, par exemple, selon une coordination fonctionnelle évidente, un i 5 actionnement de l'élément de commande vers l'avant peut déclencher une augmentation de vitesse et un actionnement de cet élément vers l'arrière une réduction de vitesse. Des dispositions de ce type sont décrites dans le brevet des E.U.A. 3 022 850 et dans la publication de H. Bubb, "Arbeitsplatz Fahrer - eine ergonomische Studie", dans

2 0 Automobil-Industrie 3/85, page 265.

Un dispositif du type mentionné au début, dans lequel l'élément de commande est manoeuvrable à la main et réalisé de préférence comme un manche à balai, est décrit dans la demande de brevet allemand n 196 00 140 4. Avec le dispositif décrit dans ce document, la 2 5 vitesse longitudinale peut être commandée par l'actionnement de l'élément de commande vers l'avant pour déclencher des processus d'accélération positive et vers l'arrière pour déclencher des processus

d'accélération négative, c'est-à-dire de décélération.

L'actionnement de l'élément de commande spécifie chaque fois, 3 0 conformément à une caractéristique linéaire fixée d'avance, une consigne d'accélération longitudinale en fonction de la déviation (déplacement) de l'élément de commande. Pour maintenir une vitesse déterminée malgré les résistances à l'avancement présentes, le régulateur d'accélération peut être activé par la consigne d'accélération

3 5 longitudinale nulle.

Le brevet DE 27 01 567 C2 divulgue un dispositif de commande de vitesse pour véhicules dans lequel est prévu un organe de réglage au moyen duquel l'accélération ou la décélération peut être spécifiée en fonction du désir du conducteur. Dans un générateur de consigne de vitesse, le désir d'accélération ou de décélération - manifesté par l'actionnement dudit organe - est converti en une consigne de vitesse correspondante, laquelle est ensuite appliquée à un régulateur de vitesse. Au moyen d'un générateur de fonctions, prévu à l'intérieur du régulateur de vitesse, le signal de l'organe de réglage est traité de manière que quatre plages soient formées: une plage de ralenti, une plage de décélération, une plage de point de poussée et une plage 1 O d'accélération. Lorsque l'organe de réglage se trouve dans la plage de point de poussée, laquelle est comprise entre environ 30 %/ et 40 'X% de la course totale de cet organe, la vitesse du véhicule est régulée à une consigne constante. En cas de dépassement ou de sortie vers le bas de la plage de point de poussée, un signal correspondant d'accélération ou de

i 5 décélération est généré.

Le brevet DE 35 10 174 C2 décrit un dispositif pour influencer la vitesse de marche d'un véhicule à moteur, qui comprend une partie de commande, un régulateur de vitesse, un régulateur d'accélération et une commande d'état qui, d'après l'état de fonctionnement choisi par le 2 0 conducteur au moyen de la partie de commande, transmet le signal de réglage du régulateur de vitesse ou du régulateur d'accélération à un

dispositif d'alimentation dosée en carburant, le régulateur d'accélé-

ration étant actif avant et/ou après le fonctionnement du régulateur de vitesse. Ce dernier possède une partie intégrale qui, au passage du fonctionnement du régulateur d'accélération à celui du régulateur de vitesse, est amenée par la commande d'état à une valeur initiale correspondant à un signal, caractérisant la quantité de carburant du dispositif d'alimentation dosée en carburant avant la fin de l'activation du régulateur d'accélération. Une disposition spéciale prévoit, à la fin d'une phase d'accélération, le réglage de la consigne de vitesse, pour la régulation de vitesse consécutive, à la vitesse réelle existant à ce moment, jusqu'à ce que la vitesse réelle, après une suroscillation, ait pris une valeur constante, à laquelle est rajustée ensuite la vitesse de consigne. Le problème technique à la base de l'invention est la mise à disposition d'un dispositif, du type mentionné au début, permettant une commande et/ou une régulation relativement confortable et

ergonomique de la vitesse longitudinale d'un véhicule à moteur.

Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par un dispositif, du type défini au début, dans lequel, pendant les périodes dans lesquelles la consigne d'accélération longitudinale, spécifiée au moyen de l'élément de commande, est supérieure à un seuil pouvant être fixé d'avance, le dispositif règle l'accélération longitudinale du véhicule à cette consigne d'accélération longitudinale spécifiée et, pendant les périodes faisant suite à l'abaissement de la consigne 1 0 d'accélération longitudinale réglable au-dessous du seuil, périodes dans lesquelles la grandeur de la consigne d'accélération longitudinale spécifiée au moyen de l'élément de commande est inférieure au seuil pouvant être fixé d'avance, le dispositif règle la vitesse longitudinale du véhicule à une consigne constante qui est inférieure d'une valeur différentielle, fixée d'avance en fonction de la vitesse, à la vitesse

longitudinale instantanée au moment initial de la période considérée.

Selon une variante, le résultat recherché peutit être obtenu aussi par un dispositif pour commander et/ou réguler la vitesse longitudinale d'un véhicule à moteur, comprenant uLn élément de 2 0 commande par l'actionnement duquel une (valeur de) consigne d'accélération longitudinale est réglable en fonction d'une grandeur d'actionnement coordonnée de l'élément de commande, qui est caractérisé en ce que la sensibilité du réglage de la consigne d'accélération longitudinale en fonction de la grandeur d'actionnement coordonnée de l'élément de commande est choisie décroissante en fonction de la vitesse, de manière à décroître à mesure que la vitesse

longitudinale augmente.

Le dispositif selon le premier mode de mise en oeuvre mentionné ci- dessus règle l'accélération longitudinale du véhicule, pendant les périodes dans lesquelles la consigne d'accélération longitudinale spécifiée au moyen de l'élément de commande est supérieure à un seuil pouvant être fixé d'avance, de préférence à un seuil très bas par rapport à l'accélération maximale possible du véhicule, à la consigne ainsi spécifiée. Quand la consigne d'accélération longitudinale spécifiée au moyen de l'élément de commande descend au-dessous du seuil fixé d'avance, le dispositif règle la vitesse du véhicule à une consigne constante, jusqu'à ce qu'un nouveau processus d'accélération ou de décélération soit déclenché. Cette régulation de la vitesse à une valeur constante est connue de par des dispositifs conventionnels de régulation de vitesse sous la forme de ce qu'on appelle des régulateurs de croisière, lesquels règlent la vitesse du véhicule, lorsqu'un élément de commande du régulateur de croisière est actionné en conséquence, à la vitesse existant au moment de l'activation. A la différence de cette solution, le dispositif selon l'invention utilise, en tant que consigne de vitesse pendant ces phases de régulation de vitesse, une valeur qui est inférieure d'une valeur différentielle, fixée d'avance en fonction de la 1 0 vitesse, à la valeur réelle de la vitesse longitudinale au moment de

l'activation de la phase de régulation de vitesse concernée.

Cette disposition a pour effet que l'on ne demande pas au conducteur une si forte attention et une si rapide réaction, pour le réglage de la vitesse désirée par lui, qu'avec des systèmes qui règlent 1 5 exactement à la vitesse existant au moment de l'activation de la phase de régulation concernée. La conséquence pratique est que le véhicule, après la fin d'un actionnement de l'élément de commande, ralentit d'abord de la valeur ou vitesse différentielle fixée d'avance et dépendante de la vitesse instantanée du véhicule, avant que sa vitesse 2 0 ne soit maintenue constante par la partie du dispositif formant le régulateur de vitesse. Des essais de marche ont montré que cette façon d'influencer la vitesse longitudinale conduit à une charge nettement moindre du conducteur en comparaison avec d'autres systèmes, conventionnels. 2 5 Selon la variante de mise en oeuvre également indiquée précédemment, la sensibilité avec laquelle est spécifiée la consigne d'accélération longitudinale en fonction de la grandeur d'actionnement coordonnée de l'élément de commande, est choisie pour qu'elle dépende de la vitesse, plus exactement pour qu'elle diminue à mesure 3 0 que la vitesse longitudinale augmente. Il va de soi que cette disposition peut être combinée avec la fonctionnalité du mode de mise en oeuvre mentionné en premier. La dépendance vis-à-vis de la vitesse, de la pente de la caractéristique de la consigne d'accélération longitudinale spécifiée en fonction de la grandeur d'actionnement coordonnée de l'élément de commande, dépendance qui est prévue par le dispositif selon la variante de mise en oeuvre, tient compte, de manière avantageuse, du fait que le pouvoir d'accélération de véhicules à moteur décroît à mesure que la vitesse augmente puisque la puissance à produire pour vaincre les résistances à l'avancement augmente fortement à mesure que la vitesse s'élève. En outre, ce choix d'une sensibilité, dépendante de la vitesse, de la fixation de la consigne d'accélération longitudinale tient compte du fait qu'en raison d'informations kinesthésiques, acoustiques, optiques et mécaniques perçues par les occupants du véhicule, l'accélération absolue ressentie

subjectivement est plus forte aux vitesses élevées qu'aux basses vitesses.

Le choix de la sensibilité, en fonction de la vitesse, de la fixation de la consigne pour l'accélération longitudinale est donc avantageux à la fois du point de vue de la technique relative aux véhicules et sur le plan ergonomique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront

plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de

i 5 réalisation avantageux, mais nullement limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un diagramme pour illustrer une phase typique de réglage de vitesse, comme celle produite par un dispositif selon l'invention pour commander et/ou réguler la vitesse longitudinale; et 2 0 - la figure 2 est un diagramme montrant des caractéristiques de la consigne d'accélération longitudinale à spécifier en fonction de la grandeur d'actionnement de l'élément de commande d'un dispositif selon l'invention pour commander et/ou réguler la vitesse longitudinale. La structure des dispositifs - dont les fonctionnalités caractéristiques sont illustrées par les figures 1 et 2 - pour commander et/ou réguler la vitesse longitudinale de véhicules à moteur, en particulier d'automobiles, peut correspondre à l'une quelconque des structures conventionnelles, que l'on connaît par exemple par l'état de la technique cité au début, sauf qu'il faut simplement concevoir de manière appropriée l'unité de commande et/ou de régulateur présente afin de produire les modes de fonctionnement expliqués plus en détail dans ce qui va suivre. Cette conception du système ressort sans

difficultés pour l'homme de métier de la description suivante du

fonctionnement, de sorte qu'une description ou une représentation

plus détaillée d'une telle structure n'est pas nécessaire. En particulier, à côté de l'unité de commande et/ou de régulateur employée, le dispositif comprend une unité appropriée de réglage de la vitesse, pilotée par l'unité précitée, qui comprend un système de propulsion à moteur et un système de freinage. Comme interface d'utilisateur, le dispositif contient uin élément de commande conçu de préférence comme un manche à balai actionnable d'une seule main et pour lequel est choisie une coordination fonctionnelle évidente, selon laquelle l'actionnement de l'élément de commande vers l'avant déclenche un processus d'accélération et un actionnement de cet élément vers l'arrière

déclenche un processus de décélération.

Plus spécialement, par l'actionnement mentionné de l'élément de commande dans un sens d'actionnement correspondant, le conducteur spécifie chaque fois une consigne d'accélération longitudinale as en fonction de la grandeur d'actionnement BG coordonnée de l'élément de commande, laquelle peut être définie par exemple par la déviation ou le i 5 déplacement en translation dudit élément ou par l'angle de déviation ou de changement de position ou encore, dans le cas d'une conception

isométrique de l'élément de commande, par l'effort d'actionnement.

Des caractéristiques adéquates, d'après lesquelles le dispositif détermine chaque fois, à partir de la grandeur d'actionnement BG fournie, la 2 0 consigne d'accélération longitudinale as à spécifier, sont stockées dans l'unité de commande et/ou de régulateur. La figure 2 montre des

exemples de caractéristiques pour cette corrélation fonctionnelle.

D'après la conception du système illustrée par cette figure, on a choisi une allure linéaire des caractéristiques en ce sens que la grandeur de la consigne d'accélération longitudinale as s'élève linéairement avec la grandeur d'actionnement BG de l'élément de commande. De plus, la sensibilité de cette spécification ou fixation de la consigne d'accélération longitudinale, c'est-à-dire la pente de la caractéristique concernée, a été choisie pour qu'elle dépende de la vitesse longitudinale du véhicule, comme indiqué par la flèche v+ sur la figure 2, d'après laquelle la sensibilité baisse à mesure que la vitesse longitudinale augmente. C'est ainsi que, comme la figure 2 le montre à titre d'exemple, la caractéristique linéaire K1, valable à une première vitesse longitudinale, est remplacée par une caractéristique linéaire K2 plus aplatie ou de plus 3 5 faible pente lorsque la vitesse longitudinale passe à partir de cette

première vitesse à une seconde vitesse plus élevée.

z La dépendance linéaire montrée par la figure 2 de la consigne d'accélération longitudinale as spécifiée vis-à-vis de la grandeur d'actionnement BG de l'élément de commande, avec une sensibilité fonction de la vitesse, permet une régulation de la dynamique longitudinale qui est avantageuse quant à la technique relative aux véhicules et ergonomiquement. En effet, elle tient compte d'une part du fait que le pouvoir d'accélération du véhicule à moteur diminue généralement à mesure que la vitesse augmente, en raison de la forte croissance des résistances à l'avancement, et d'autre part du fait que la sensation d'accélération que le conducteur perçoit, d'après les informations kinesthésiques, acoustiques, optiques et mécaniques qu'il reçoit, dépend de la vitesse, de sorte que l'accélération absolue ressentie par lui est, le plus souvent, plus forte aux vitesses élevées qu'aux basses vitesses. Comme disposition allant plus loin, illustrée par la figure 1, le dispositif comporte une partie de régulateur affectée à la vitesse longitudinale et qui est toujours activée lorsque la grandeur de la consigne d'accélération longitudinale as - spécifiée au moyen de l'élément de commande - est inférieure à un seuil am fixé d'avance et 2 0 seulement de peu supérieur à zéro. Cette partie de régulateur, lorsqu'elle est activée, règle la vitesse longitudinale v du véhicule à une consigne vs correspondante. De ce fait, le conducteur n'est pas obligé, lorsqu'il veut maintenir une vitesse longitudinale constante malgré les effets de freinage des résistances à l'avancement, d'actionner sans cesse 2 5 l'élément de commande pour compenser les fluctuations de ces résistances. Des unités de régulateur de vitesse appropriées pour un tel maintien de la vitesse longitudinale à une valeur constante sont connues sous la forme de régulateurs de croisière et ne demandent pas

une explication plus détaillée ici.

3 0 Lorsque le conducteur spécifie, par sa manoeuvre de l'élément de commande, une consigne d'accélération longitudinale supérieure au seuil am, la partie de régulateur affectée à la vitesse reste désactivée et la partie de régulateur affectée à l'accélération règle, par le pilotage adéquat du système de propulsion à moteur, par exemple du papillon des gaz et/ou du système de freinage, l'accélération positive ou négative correspondante. Dès que le conducteur n'exerce plus d'effort d'actionnement sur l'élément de commande, ou dès qu'il n'exerce plus qu'un effort correspondant à une consigne d'accélération longitudinale as inférieure au seuil am, la partie de régulateur pour la vitesse est activée. De façon caractéristique, il est prévu que la consigne de vitesse v, à laquelle la vitesse longitudinale v est régulée ensuite par la partie de régulateur pour la vitesse, ne corresponde pas à la vitesse longitudinale vi existant au moment de l'activation de la partie de régulateur pour la vitesse, mais à une consigne qui s'en écarte d'une valeur différentielle dv; autrement dit: vs = vi + dv. Cette valeur différentielle dv est elle-même fixée d'avance en fonction de la vitesse, 1 0 c'est-à-dire en fonction de la vitesse longitudinale vi au moment d'activation de la partie de régulateur pour la vitesse, plus exactement de manière qu'elle devienne plus grande à mesure que la vitesse longitudinale vi augmente. Cela a pour conséquence, comme désiré, que le véhicule, après que le conducteur ait relâché l'élément de commande 1 5 à la fin d'un processus d'accélération précédent, ralentit d'abord d'une certaine quantité dv, laquelle est dépendante de la vitesse vi du véhicule, avant que sa vitesse longitudinale ne soit maintenue

constante par la partie de régulateur du dispositif affectée à la vitesse.

La figure 1 montre cet effet du dispositif selon l'invention, en 2 0 référence à une phase de marche typique pour un tel processus, par un diagramme commun indiquant qualitativement la variation dans le temps de la consigne d'accélération longitudinale as spécifiée au moyen de l'élément de commande et de la vitesse longitudinale v du véhicule Au début, jusqu'à l'instant t), l'élément de commande n'est pas 2 5 actionné ou est seulement actionné légèrement, de sorte que la consigne d'accélération longitudinale as spécifiée est inférieure au seuil am, et que, par conséquent, la régulation de vitesse est active, laquelle maintient la vitesse longitudinale v à une valeur constante. Le conducteur actionne ensuite l'élément de commande pour déclencher un processus 3 0 d'accélération, de sorte que la consigne d'accélération longitudinale as spécifiée par lui est supérieure au seuil am, à partir de l'instant tl jusqu'à un instant tl ultérieur. De ce fait, la partie de régulateur pour la vitesse est désactivée dans cette période et le dispositif produit une accélération du véhicule en conformité avec la consigne d'acc,élération longitudinale a, spécifiée par l'actionnement de l'élément de commande. Dès que, ensuite, à l'instant tl, la consigne d'accélération longitudinale a, spécifiée descend de nouveau sous le seuil am, la partie de régulateur pour la vitesse redevient active. Dans cette période d'activité, ladite partie de régulateur assure une régulation, non pas à la vitesse longitudinale vi existant à l'instant tl d'activation, mais à une consigne vs qui est inférieure à cette vitesse vi d'une valeur ou vitesse différentielle dv fonction de la vitesse longitudinale vi instantanée. La partie de régulateur pour la vitesse maintient ensuite la vitesse longitudinale v à cette consigne de vitesse vr, sans que le conducteur doive, dans ce but, déclencher des processus d'accélération ou de

décélération par l'actionnement de l'élément de commande.

1 0 Par cette fonctionnalité illustrée sur la figure 1, le dispositif de commande et/ou de régulation de la vitesse longitudinale du véhicule permet que le conducteur soit seulement obligé d'actionner activement

l'élément de commande - de préférence manoeuvrable à la main -

lorsqu'il veut changer la vitesse du véhicule. Cette disposition évite de 1 5 façon optimale la fatigue de la main du conducteur actionnant l'élément de commande. La fixation préalable du seuil a,, situé relativement près de zéro, pour la commutation entre les phases d'accélération et les phases de régulation de vitesse, évite que de telles commutations se produisent déjà, ce qui n'est pas désiré, quand la main 2 0 du conducteur tient l'élément de commande seulement dans une

attitude de repos.

Il est évident que le comportement illustré pour un processus d'accélération positive sur la figure 1, est réalisable de façon analogue, suivant la conception du dispositif, c'est-à-dire avec une allure symétrique des courbes de la figure 1, pour des processus de décélération. Suivant l'application, au lieu du réglage de processus d'accélération positive d'une part et de processus de décélération d'autre part, la fonctionnalité de l'élément de commande peut aussi être limitée au déclenchement de processus d'accélération positive, auquel cas une pédale de frein classique peut être conservée pour les processus de décélération. IL)

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour commander et/ou réguler la vitesse longitudinale d'un véhicule à moteur, comprenant un élément de commande par l'actionnement duquel une (valeur de) consigne d'accélération longitudinale (as) est réglable en fonction d'une grandeur d'actionnement (BG) coordonnée de l'élément de commande, dispositif dans lequel, pendant les périodes dans lesquelles la consigne d'accélération longitudinale (as), spécifiée au moyen de l'élément de commande, est supérieure à Lun seuil (am,) pouvant être fixé d'avance, le dispositif règle l'accélération longitudinale du véhicule à cette consigne d'accélération longitudinale spécifiée et, pendant les périodes faisant suite à l'abaissement de la consigne d'accélération longitudinale (as) réglable au-dessous du seuil (am), périodes dans lesquelles la grandeur de la consigne d'accélération longitudinale (a,) spécifiée au moyen de l'élément de commande est inférieure au seuil (am) pouvant être fixé d'avance, le dispositif règle la vitesse longitudinale (v) du véhicule à une consigne constante (vs) qui est inférieure d'une valeur différentielle (dv), fixée d'avance en fonction de la vitesse, à la vitesse longitudinale instantanée (vi) au moment initial de la période

considérée.

2. Dispositif pour commander et/ou réguler la vitesse longitudinale d'un véhicule à moteur, en particulier selon la revendication 1, comprenant un élément de commande par l'actionnement duquel une consigne d'accélération longitudinale (as) est réglable en fonction d'une grandeur d'actionnement (BG) coordonnée de l'élément de commande, caractérisé en ce que la sensibilité du réglage de la consigne d'accélération longitudinale (as) en fonction de la grandeur d'actionnement (BG) coordonnée de l'élément de commande est choisie décroissante en fonction de la vitesse, de

3 0 manière à décroître à mesure que la vitesse longitudinale (v) augmente.