9944 13 1 PROCEDE DE LINEARISATION DE LA REPONSE POUR UN SYSTEME DE DIRECTION ACTIVE DE VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un procédé de linéarisation de la réponse pour un système de direction active d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile mettant en oeuvre un tel procédé. Un type de système de direction connu est équipé d'un dispositif d'assistance, comprenant un volant fixé en haut d'une colonne de direction comportant à sa base un capteur de couple qui fait la liaison entre cette colonne et le pignon d'une crémaillère agissant par des biellettes sur chaque roue avant du véhicule. De cette manière, le capteur de couple mesure directement le niveau du couple appliqué par le conducteur sur le volant, qui est traité par le dispositif d'assistance utilisant une source d'énergie pour générer un couple s'appliquant sur la crémaillère afin de compléter celui venant du conducteur, et d'assister son mouvement. Un critère d'évaluation de l'agrément d'une direction est la linéarité de la réponse en vitesse de lacet. Cette linéarité peut être évaluée par une mesure comparée à vitesse constante, par exemple à 90km/h, du gain qui est la réponse de la vitesse de lacet par rapport à l'angle volant, pour une petite amplitude d'angle volant, par exemple de 5°, et pour une amplitude plus importante, par exemple de 100. La linéarité sera très bonne si le gain est le même pour les deux valeurs d'angle volant. En pratique les valeurs de gain ne sont généralement pas les mêmes à cause notamment des différentes flexibilités des composants mécaniques du système de direction, en particulier de la colonne de direction, et surtout du capteur de couple qui peut comporter pour une direction à assistance hydraulique ou électrique, une raideur en torsion de l'ordre de 2Nm/°. Pour corriger la réponse de la vitesse de lacet, un procédé connu, 30 présenté notamment par le document US-A1-2009/0112406, réalise en cas de couple transitoire élevé appliqué par le conducteur sur le volant, une augmentation du couple d'assistance afin de diminuer ce couple de commande, et de diminuer l'erreur donnée par la torsion du capteur de couple grâce au couple plus faible qu'il subit. Cependant, ce procédé ne permet pas de corriger le gain de la direction dans les cas où la dynamique est faible, en particulier pour les systèmes de direction active comportant un dispositif de rajout d'angle, par exemple avec une démultiplication variable, pour l'entraînement des biellettes des roues, appelés aussi « Active Front Steering ». La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un procédé de linéarisation de la réponse pour un système de direction active de véhicule automobile, comportant un dispositif d'assistance d'effort et un dispositif de rajout d'angle automatique, ce système comprenant un capteur donnant une information de couple volant au dispositif d'assistance d'effort par une torsion angulaire, caractérisé en ce qu'il estime l'angle de torsion du capteur de couple à partir de l'information de couple volant, puis il ajuste la valeur de rajout d'angle à appliquer pour compenser au moins en partie cet angle de torsion. Un avantage du procédé de linéarisation selon l'invention, est que l'on peut de manière économique, en utilisant des composants existants sur un système de direction active, par des compléments des logiciels de gestion, corriger l'angle de braquage des roues par le rajout d'angle pour compenser la perte d'angle due à la torsion du capteur de couple, et ainsi améliorer l'agrément de conduite par une meilleure linéarité de la réponse de la vitesse de lacet. Le procédé de linéarisation selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le procédé de linéarisation de la réponse mesure le couple volant donné par le capteur d'effort du dispositif d'assistance, puis transmet cette information au système de direction active, qui estime l'angle de torsion en divisant le couple volant par la flexibilité angulaire de ce capteur d'effort, et il ajoute cet écart d'angle à un élément de commande de la direction par le système de direction active à rajout d'angle. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'un système de direction active, comportant un dispositif d'assistance d'effort et un dispositif de rajout d'angle automatique, ce système disposant d'un capteur du couple venant du volant pour fournir une information de couple au dispositif d'assistance d'effort, ainsi que de moyens mettant en oeuvre un procédé de linéarisation de la réponse comprenant l'une des caractéristiques précédentes. Avantageusement, le dispositif d'assistance de la direction utilise une énergie électrique. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple et de manière non limitative en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un graphique montrant pour un système de direction comportant une assistance, le couple d'assistance en fonction du couple volant ; - les figures 2 et 3 sont des graphiques montrant différents couples en fonction du couple volant exprimé en Nm ; et - les figures 4 et 5 sont des graphiques montrant différents angles en fonction de l'angle volant exprimé en degrés. Le système de direction pris en compte dans la présentation ci-dessous et donné à titre d'exemple, comporte successivement un volant de direction manoeuvré par le conducteur, qui subit un angle de rotation evolant et transmet un couple Cvolant , une colonne de direction rigidement fixée sur ce volant, un capteur de couple comportant une barre de torsion transmettant ce couple considéré pour simplifier comme étant égal au couple volant Cvolant, ce capteur comprenant une flexibilité angulaire K, un pignon d'attaque de la crémaillère subissant un angle de rotation epignon et transmettant un couple Cpignon, et un dispositif d'assistance d'effort géré par un calculateur, appliquant sur ce pignon situé en aval du capteur un couple d'assistance Cass. Le système de direction comporte aussi un dispositif de rajout d'angle, par exemple un dispositif de démultiplication variable automatique géré par un calculateur, qui ajoute un angle pour donner l'équivalent d'une modification de démultiplication de la commande de direction afin d'obtenir une démultiplication plus faible aux basses vitesses favorisant la réactivité de commande, et une démultiplication plus élevée aux grandes vitesses favorisant la précision de conduite. Pour simplifier cet exposé, les différents exemples donnés par la suite comportent une vitesse constante du véhicule, qui peut être par exemple de 90km/h, avec un domaine de fonctionnement linéaire des pneumatiques des roues directrices, ce qui est généralement vrai pour les petits angles de braquage de ces roues pris en compte ci-dessous. Le couple à vaincre par le pignon Cpignon est égal à la somme d'un couple proportionnel avec un facteur À à l'angle de rotation du pignon epignon, représentant le couple associé aux efforts transversaux sur les roues directrices du fait de leur braquage, et d'un frottement sec qui est non négligeable Csec : Cpignon = il.epignon + Csec La figure 1 présente la courbe 2 de couple d'assistance Cass en fonction du couple volant Cvolant appliqué par le conducteur sur ce volant, qui est généralement obtenue pour un dispositif d'assistance de l'effort de 25 direction. Le couple d'assistance Cass est une fonction croissante, qui comporte une pente comprenant une croissance régulière. En particulier, pour les couples volant Cvl , Cv2 correspondant respectivement à des angles volants de 5° et 10°, on constate que le couple 30 d'assistance Cass est proportionnellement plus important pour ce deuxième couple que pour ce premier couple, on a alors : Cass2/Cass1 > Cv2/Cv1 Par ailleurs, en prenant la flexibilité angulaire K du capteur de couple, le couple volant Cvolant s'écrit en fonction de l'angle volant evolant et de l'angle pignon epignon avec la formule : Cvolant = K x (e volant - epignon) Le couple d'assistance Cass est une fonction f du couple volant : Cass = f(Cvolant) Le couple pignon Cpignon est la somme du couple volant Cvolant et du couple d'assistance Cass : Cpignon = Cvolant + Cass Le couple pignon Cpignon est alors une fonction g du couple volant Cvolant : Cpignon = Cvolant + Cass = Cvolant + f(Cvolant) = g(Cvolant) On en déduit que : epignon = evolant - Cvolant / K = evolant - [ g-1 (Cpignon) .1 / K = evolant - [ g-1 (À. epignon + Csec) .1 / K On a donc finalement : evolant = epignon + [ g-1 (À. epignon + Csec) 1/ K et en prenant x = Cvolant : g(x) = x + f(x) La figure 2 présente la courbe 10 de la fonction f(x) et celle 12 de la fonction g(x) pour une vitesse de l'ordre de 90km/h, qui ont une forme convexe tournée vers le bas, alors que la courbe 20 de la fonction g-1(x) présentée figure 3 a une forme concave tournée vers le bas.
La figure 4 présente la courbe 30 de l'angle pignon epignon en fonction de l'angle volant evolant, qui est comparée avec une courbe idéale 32 donnant une linéarité parfaite de la réponse de la direction. La figure 5 présente des exemples de courbes 42 montrant une réponse linéaire ou proportionnelle de la différence Ae entre l'angle volant et l'angle pignon, en fonction de l'angle volant evolant.
2 9944 13 6 La courbe réelle 40 de différence AE) entre l'angle volant et l'angle pignon, comporte une zone morte pour les différences inférieures à 0,5° en début de courbe, pour deux raisons qui s'additionnent. D'abord, la zone morte est générée par le frottement sec qui se produit 5 en aval de la partie de torsion du capteur de couple, sur une plage d'angle volant de +/-0.5° dans cet exemple, le pignon ne bougeant pas, et le véhicule ne prenant aucune vitesse de lacet. Ensuite, le profil concave de la courbe réelle 40 de différence AE) montre une assistance plus faible pour les petits angles, le capteur de couple subit une torsion proportionnellement plus 10 importante pour ces petits angles. Ainsi, si on compare ce qui se passe entre un angle volant de 5° et un angle volant de 10°, on obtiendra pour chacun des cas : Angle volant Angle pignon Perte par frottement Perte profil d'assistance °volant ()pignon (deg / °A) (deg / °A) (deg) (deg / °A) 5° 4.2° / 84% 0.5°/10% 0.3° / 6% 10° 9° / 90% 0.5°/5% 0.5°/5% On notera que les pertes sont proportionnellement plus importantes pour 5° (-16%) que pour 10° (-10%), la réponse en vitesse de lacet est donc 15 également proportionnellement plus faible pour un angle de 5° que pour un angle de 10°. D'une manière générale, le procédé utilise le couple volant Cvolant mesuré par un capteur de couple d'un dispositif d'assistance d'effort qui peut en particulier être électrique, pour en déduire l'écart d'angle à ajouter par le 20 système de direction active, afin de compenser la flexibilité de la partie de torsion de ce capteur de couple. Pour cela le procédé mesure le couple volant Cvolant donné par le dispositif d'assistance d'effort, puis transmet cette information au système de direction active, qui estime l'angle de torsion avec la formule : 25 Ae = Cvolant / K; et enfin ajoute cet écart d'angle AE) par le système de direction active à démultiplication variable. La torsion de la barre de torsion du capteur de couple a été ainsi compensée de manière simple et économique, sans ajouter de matériel complémentaire sur le système de direction. On notera que les éventuelles variations de ce modèle, venant notamment de la flexibilité du capteur de couple qui est non linéaire, des démultiplications mécaniques supplémentaires à prendre en compte, de compensations éventuellement partielles de l'angle de torsion et non totales, sont également gérables en faisant des adaptations de ce modèle.