FR2812842A1 - Repartition dynamique de l'effort d'antiroulis entre les essieux d'un vehicule - Google Patents
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Abstract
Méthode de régulation du roulis d'un véhicule comportant une caisse et au moins un premier et un deuxième essieu, chaque essieu comprenant deux liaisons au sol comprenant chacune une roue, lesdites liaisons au sol étant montées de part et d'autre du plan médian de symétrie du véhicule, chaque liaison au sol comportant un dispositif de suspension verticale autorisant le débattement de ladite roue par rapport à ladite caisse, le véhicule comportant des premiers moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du premier essieu, des deuxièmes moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du deuxième essieu, ladite méthode pilotant en temps réel la répartition entre le premier et le deuxième essieu de l'effort d'antiroulis tout en maintenant l'effort global d'antiroulis à la valeur prédéterminée, en fonction des actions du conducteur du véhicule conditionnant la trajectoire du véhicule, la part d'antiroulis arrière étant diminuée pour diminuer le couple de lacet imposé par les roues au véhicule et inversement.
Description
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La présente invention se rapporte au contrôle de stabilité d'un véhicule, dont on connaît des exemples popularisés sous la désignation ESP .
La présente invention se rapporte au contrôle de stabilité d'un véhicule, dont on connaît des exemples popularisés sous la désignation ESP .
Dans le développement des systèmes de sécurité pour l'automobile, il faut être capable de reconstituer et d'estimer en temps réel le comportement du véhicule. C'est la base des systèmes de contrôle de stabilité appelés ESP. Ces systèmes reposent pour le moment, entre autres choses, sur l'observation des déplacements du véhicule par l'installation de capteurs pour la mesure de l'accélération transversale du véhicule et pour la mesure de la vitesse de lacet du véhicule.
En roulage dans de bonnes conditions de sécurité, c'est à dire tant que la stabilité du véhicule n'est pas compromise, le véhicule obéit aux commandes du conducteur. Lorsque le conducteur, essentiellement par ses actions sur le volant, amène le véhicule au delà des conditions maintenant sa stabilité, va apparaître un survirage ou un sous virage du véhicule. Le véhicule vire, c'est à dire effectue un mouvement de lacet, plus que souhaité par le conducteur (survirage), ou moins que souhaité par le conducteur (sous virage).
A partir d'un modèle mathématique du pneu et d'un modèle mathématique du véhicule, et sur la base de mesures délivrées par des capteurs observant les actions du conducteur du véhicule (angle au volant, sollicitation des freins, de l'accélérateur) de capteurs de vitesse des roues, et à partir des mesures d'accélération transversale et de vitesse de lacet, un système ESP calcule en permanence les efforts au centre des roues, et estime le potentiel d'adhérence de la route en fonction de l'accélération transversale. En outre, le système ESP évalue le comportement du véhicule, le compare dans un premier temps au comportement désiré par le conducteur, et corrige s'il détermine que le véhicule ne s'inscrit pas dans une trajectoire stable.
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Les actionneurs utilisés par un système ESP sont typiquement les freins du véhicule, commandés dans ce cas roue par roue et en dehors de l'action volontaire du conducteur, et la puissance motrice, que l'on peut diminuer automatiquement en agissant sur la gestion du moteur thermique.
L'invention propose d'utiliser d'autres actionneurs que les freins commandés sélectivement roue par roue. L'invention propose une méthode de régulation du roulis d'un véhicule comportant une caisse et au moins un premier et un deuxième essieu, chaque essieu comprenant deux liaisons au sol comprenant chacune une roue, lesdites liaisons au sol étant montées de part et d'autre du plan médian de symétrie du véhicule, chaque liaison au sol comportant un dispositif de suspension verticale autorisant le débattement de ladite roue par rapport à ladite caisse, le véhicule comportant des premiers moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du premier essieu, des deuxièmes moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du deuxième essieu, ladite méthode pilotant en temps réel la répartition entre le premier et le deuxième essieu de l'effort d'antiroulis tout en maintenant l'effort global d'anti-roulis à la valeur prédéterminée, en fonction des actions du conducteur du véhicule conditionnant la trajectoire du véhicule, la part d'antiroulis arrière étant diminuée pour diminuer le couple de lacet imposé par les roues au véhicule et inversement.
On entend par valeur prédéterminée pour l'effort global d'anti-roulis une valeur constante, ou une valeur elle même variable si l'on veut superposer un antiroulis piloté, par exemple pour maintenir la caisse du véhicule à un roulis nul, quelle que soit la force centrifuge exercée sur la caisse.
Une action sur la répartition d'antiroulis entre l'essieu avant et l'essieu arrière permet aussi d'agir sur le couple de lacet du véhicule en modifiant les poussées développées respectivement par les essieux avant et arrière.
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En effet, lorsqu'un véhicule s'écarte de la trajectoire souhaitée par le conducteur, c'est que l'un l'autre ou plusieurs des pneumatiques deviennent incapables de développer le surcroît de poussée transversale qu'il aurait fallu développer pour compenser les forces d'inerties. On peut dire que le ou les pneumatiques considérés saturent. En fait, ce phénomène de saturation, lorsqu'il débute, concerne la plupart du temps un seul pneumatique d'un seul essieu. De ce fait, l'un des essieux devient incapable de développer la poussée transversale attendue et le véhicule survire ou sousvire, selon que la saturation concerne l'essieu arrière ou l'essieu avant.
Par ailleurs, l'on sait qu'en virage, la force centrifuge surcharge les pneumatiques extérieurs au virage. La répartition de cette surcharge entre l'essieu avant et l'essieu arrière dépend des caractéristiques d'antiroulis de la suspension du véhicule.
En diminuant la part d'effort d'antiroulis développé par l'essieu comportant le pneumatique dont la poussée transversale sature en premier, non seulement on permet à l'autre pneu du même essieu de développer une poussée transversale plus grande car à une charge verticale plus grande, mais aussi on va s'approcher de, voire atteindre la saturation d'un pneu de l'autre essieu, plafonnant ou diminuant d'autant les poussées transversales développées par l'autre essieu.
L'invention va être expliquée plus en détails dans la suite, à consulter avec les figures jointes dans lesquelles Les figures la, 1 b et 1 c illustrent les poussées et couples de lacet résultant d'une commande de braquage en sinus croissant, sur sol mouillé, à 90 km/h, pour un véhicule avec répartition fixe (50/50) de l'antiroulis, La figure 2 illustre la trajectoire du véhicule dans le cas illustré aux figures la, 1 b et I c, Les figures 3a, 3b et 3c illustrent les poussées et couples de lacet résultant d'une commande de braquage en sinus croissant, sur sol mouillé, à 90 km/h, pour un véhicule équipé d'un contrôle dynamique de la répartition de l'antiroulis, La figure 4 illustre la trajectoire du véhicule dans le cas illustré aux figures 3a, 3b et 3c,
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La figure 5 illustre l'évolution de la répartition de l'antiroulis pour stabiliser le véhicule. Les figures 6a, 6b et 6c illustrent les poussées et couples de lacet résultant d'une commande de braquage pour un évitement, sur sol mouillé, à 90 km/h, pour un véhicule avec répartition fixe (50/50) de l'antiroulis, La figure 7 illustre la trajectoire du véhicule dans le cas illustré aux figures 6a, 6b et 6c, Les figures 8a, 8b et 8c illustrent les poussées et couples de lacet résultant d'une commande de braquage pour un évitement, sur sol mouillé, à 90 km/h, pour un véhicule avec contrôle dynamique de la répartition de l'antiroulis, La figure 9 illustre la trajectoire du véhicule dans le cas illustré aux figures 8a, 8b et 8c, La figure 10 illustre l'évolution de la répartition de l'antiroulis pour stabiliser le véhicule.
Une simulation de la dynamique d'un véhicule dans des manoeuvres typiques est présentée à l'aide des figures suivantes. Le modèle de simulation utilisé est un modèle quadricycle avec 7 degrés de liberté, permettant de traduire l'équilibre du véhicule en lacet, tangage, roulis, et rotation des quatre roues. Les trois simulations présentées illustrent un véhicule dont les caractéristiques sont celles d'une Golf, roulant à une vitesse de 90 km /h, sur sol mouillé.
Dans la première simulation (figures la, lb et 1 c), on entre comme consigne volant, une sollicitation en sinus de fréquence 0.5 Hz, d'amplitude croissante, sur sol mouillé. A toutes les figures illustrant des poussées (Y) ou des couples de lacet (Mz), les courbes en trait continu, désignées par r , représentent les valeurs réelles, alors que les courbes en trait interrompu, notées s , représentent les valeurs souhaitées par le conducteur. Les courbes présentées montrent l'écart entre la somme des deux poussées d'un train (train avant ou train arrière selon les indices 1 ou 2 des figures) et l'effort souhaité par le conducteur. On peut noter la saturation des efforts du pneumatique par rapport aux attentes du conducteur et le déphasage entre les efforts réels et les efforts attendus. La figure 2 symbolise le véhicule (visualisé par un rectangle) sur la trajectoire décrite par son centre de gravité (illustrée par une courbe continue). Le déphasage entre
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l'attitude réelle du véhicule et la trajectoire souhaitée peut être observé en notant, dans certaines des positions successives illustrées à la figure 2, l'angle plus ou moins grand entre l'orientation du véhicule et la tangente à la trajectoire au centre de gravité du véhicule. On finit par perdre totalement le contrôle du véhicule.
Dans la seconde simulation (figures 3a, 3b et 3c), on entre comme consigne volant la même sollicitation qu'à la figure 1. Cette fois, on pilote la répartition d'antiroulis comme illustré à la figure 5. Cela a pour effet de pouvoir maintenir le véhicule sur sa trajectoire, comme illustré à la figure 4.
Enfin les troisième et quatrième simulations illustrent le cas où le conducteur effectue un changement de file sur sol mouillé. Les figures 6a, 6b, 6c et 7 illustre la situation sans modification dynamique de l'effort d'antiroulis. Les figures 8a, 8b, 8c, 9 et 10 montrent comment une modification de la répartition avant/arrière d'antiroulis, pilotée comme expliqué ci-dessus, permet de stabiliser la trajectoire du véhicule.
La saturation des poussées est mieux gérée en pilotant l'antiroulis comme proposé. Cela minimise les écarts entre la volonté du conducteur et la trajectoire réelle. Les couples de lacet sont mieux maîtrisés et les renvois de caisse moins brutaux.
Le mouvement de lacet souhaité pour le véhicule est bien entendu fonction des actions du conducteur du véhicule conditionnant la trajectoire du véhicule : principalement son action sur la commande de direction. On peut par exemple, comme c'est le cas dans les systèmes de sécurité dits ESP commercialisés à l'heure actuelle, mesurer le mouvement de lacet du véhicule, et établir un signal d'erreur en comparant ledit mouvement de lacet estimé au mouvement de lacet mesuré. On peut alors modifier la répartition entre l'essieu avant et l'essieu arrière du roulis de l'effort global d'antiroulis de façon à minimiser ledit signal d'erreur.
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L'invention s'étend aussi à un véhicule comportant une caisse et au moins un premier et un deuxième essieu, chaque essieu comprenant deux liaisons au sol comprenant chacune une roue, lesdites liaisons au sol étant montées de part et d'autre du plan médian de symétrie du véhicule, chaque liaison au sol comportant un dispositif de suspension verticale autorisant le débattement de ladite roue par rapport à ladite caisse, et comportant des premiers moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du premier essieu, des deuxièmes moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du deuxième essieu. Ledit véhicule comporte des moyens de contrôle pour, à partir des actions du conducteur du véhicule, piloter la répartition entre le premier et le deuxième essieu de l'effort d'antiroulis tout en maintenant l'effort global d'antiroulis à la valeur prédéterminée, la part d'antiroulis arrière étant diminuée pour diminuer le couple de lacet imposé par les roues au véhicule et inversement. Dans une mise en oeuvre particulière, les premiers et deuxièmes moyens pour engendrer un effort d'antiroulis dudit véhicule comportent deux demi-barres antiroulis reliées chacune au porte roue d'un part et respectivement au stator et au rotor d'un moteur électrique d'autre part, comme illustré par exemple dans la demande de brevet W099/67100. Dans ce cas, l'invention propose que lesdits moyens de contrôle soient utilisés pour piloter le couple desdits moteurs pour contrôler la répartition de l'effort global d'antiroulis.
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Claims (4)
1. Méthode de régulation du roulis d'un véhicule comportant une caisse et au moins un premier et un deuxième essieu, chaque essieu comprenant deux liaisons au sol comprenant chacune une roue, lesdites liaisons au sol étant montées de part et d'autre du plan médian de symétrie du véhicule, chaque liaison au sol comportant un dispositif de suspension verticale autorisant le débattement de ladite roue par rapport à ladite caisse, le véhicule comportant des premiers moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du premier essieu, des deuxièmes moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du deuxième essieu, ladite méthode pilotant en temps réel la répartition entre le premier et le deuxième essieu de l'effort d'antiroulis tout en maintenant l'effort global d'antiroulis à la valeur prédéterminée, en fonction des actions du conducteur du véhicule conditionnant la trajectoire du véhicule, la part d'antiroulis arrière étant diminuée pour diminuer le couple de lacet imposé par les roues au véhicule et inversement.
2. Méthode selon la revendication 1, dans laquelle on estime le mouvement de lacet souhaité pour le véhicule en fonction des actions du conducteur du véhicule conditionnant la trajectoire du véhicule, on mesure le mouvement de lacet du véhicule, on établit un signal d'erreur en comparant ledit mouvement de lacet estimé au mouvement de lacet mesuré, et on modifie la répartition entre l'essieu avant et l'essieu arrière du roulis de l'effort global d'antiroulis de façon à minimiser ledit signal d'erreur.
3. Véhicule comportant # une caisse et au moins un premier et un deuxième essieu, chaque essieu comprenant deux liaisons au sol comprenant chacune une roue, lesdites liaisons au sol étant montées de part et d'autre du plan médian de symétrie du véhicule,
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chaque liaison au sol comportant un dispositif de suspension verticale autorisant le débattement de ladite roue par rapport à ladite caisse, # des premiers moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du premier essieu, des deuxièmes moyens pour engendrer un effort d'antiroulis agissant entre les roues du deuxième essieu, caractérisé en ce qu'il comporte # des moyens de contrôle pour, à partir des actions du conducteur du véhicule, piloter la répartition entre le premier et le deuxième essieu de l'effort d'antiroulis tout en maintenant l'effort global d'antiroulis à la valeur prédéterminée, la part d'antiroulis arrière étant diminuée pour diminuer le couple de lacet imposé par les roues au véhicule et inversement.
4. Véhicule selon la revendication 3, dans lequel les premiers et deuxièmes moyens pour engendrer un effort d'antiroulis comporte deux demi-barres antiroulis reliées chacune au porte roue d'un part et respectivement au stator et au rotor d'un moteur électrique d'autre part, lesdits moyens de contrôle pilotant le couple desdits moteurs pour contrôler la répartition de l'effort global d'antiroulis.
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| FR2812842B1 (fr) | 2003-02-07 |
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