WO2008062121A1 - Procede et dispositif de commande de la direction d'un vehicule - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear
Definitions
- the invention relates to a method and a device for controlling the steering of a vehicle and, more especially, a method for compensating the torque effects in the steering wheel due to a variation of the gear ratio.
- a motor vehicle rests on the ground, usually by four wheels, respectively a steering front and a rear train which, in most cases, is not steerable.
- the orientation of the steering gear is controlled manually by a driver by means of a steering wheel rotating about an axis and connected to the steering gear by a transmission system which provides a certain gear ratio between the steering wheel rotation angle and the angle of rotation of the steered wheels, normally the front wheels.
- This steering gear can be made in a variety of ways and is usually of the deformable parallelogram type. Its orientation can be controlled, for example, by a rack on which meshes a pinion driven in rotation, in one direction or the other, by a system of reduction, under the action of an order of orientation given by the wheel.
- the steering wheel was connected directly to the steering gear by a mechanical system ensuring the reduction.
- the steering is usually assisted so that the driver is not directly subjected to outside contact forces of the wheels with the ground, during a change of direction.
- the axis of rotation of the steering wheel is subjected, on the one hand to a manually given order of rotation by the driver and, on the other hand, to a torque representative of the external forces, applied by an actuator and dependent on the gear ratio.
- the transmission system comprises a gearing mechanism having an input shaft whose rotation is controlled by the steering wheel and a shaft output which controls the orientation of the gear train via an actuator.
- gear ratio of the steering it is advantageous to change the gear ratio of the steering depending, in particular, the speed of the vehicle.
- a low gear ratio improves the handling of the vehicle at low speed while a high gear ratio at high speed improves driving accuracy.
- the gearing mechanism is associated with an electric control for modifying the gear ratio controlled by a control unit on which are displayed the measured parameters to be taken into account.
- sensors such as the speed of the vehicle, the angle of rotation of the steering wheel and the temperature of the electric control.
- the invention aims to avoid this disadvantage through a method and a device for providing the driver driving sensations that are not influenced by a change in the reduction of the front wheels.
- the invention also has the advantage of being applicable to the various decoupled steering systems, for example of the so-called “steer by wire” (SBW) type, or of the active steering type called “active front steering” ( AFS).
- SBW steerer by wire
- AFS active front steering
- the invention therefore applies, in a general manner, to any steering system of a vehicle comprising an orientable steer train bearing on the ground and subjected to external forces, a steering gear orientation means, a manual steering member by a driver, rotatably mounted about an axis, a transmission system, to the steering train, of an orientation order given by the driver, by rotation of the steering member, comprising a gearing means with a variable ratio between the rotation angle of the steering member and the desired steering angle of the steering gear, and a means of application on the axis of rotation of the steering member, a torque representative of the external forces exerted by the ground on the train director.
- the means for applying a torque representative of the external forces and the gear ratio control means are completely decoupled, the torque applied to the control member depending only on the dynamic parameters of the vehicle and being able to vary independently of variations in the gear ratio, to provide the driver with a consistent and undisturbed driving feel.
- the torque applied to the steering member is not likely to be affected by the variations of the vehicle.
- gear ratio a variation, during operation, of the gear ratio (d) is compensated, at each instant, by a corresponding correction of the torque (C m ) representative of the external forces Fy1 applied to the steering member ( 3).
- a control unit of the transmission system determines, as a function of the driving conditions, a the gear ratio between the angle of rotation of the steering member and the steering gear orientation angle and, secondly, a setpoint displayed on the means for applying the torque representative of the external forces, the gear said setpoint being determined as a function of an expression of the external forces applied to the running gear, calculated by means of a mathematical model incorporated in the calculation unit and according to the characteristics of the orientation means and the gear ratio and in case of variation of the gear ratio, said representative torque setpoint is corrected so as to compensate for a variation of said representative torque induced by the variation of the gear ratio.
- the invention is particularly applicable to a decoupled steering system in which the transmission system comprises a first reduction actuator, remotely controlled by the control member for application on the steering gear of a steering torque. with a variable gear ratio and a second feedback actuator for the application on the control member of a torque felt representative of the external forces and a control unit determining, on the one hand a setpoint of reduction displayed on the reduction actuator and, secondly, a torque setpoint felt displayed on the feedback actuator and depending on the gear ratio and external forces measured and a change in the gear ratio is permanently compensated by a corresponding correction of the torque setpoint calculated by the control unit, so that said torque felt depends solely on the measurement of external forces without dynamic effect induced by the variation of said gear ratio.
- the mathematical model incorporated in the computing unit determines, in the Laplace domain, an expression of the external forces of the form:
- F y1 H (s, V) ⁇ r
- s is the Laplace variable
- V is the vehicle speed
- ⁇ r is the steering angle of the train with respect to the vehicle axis
- the unit calculation method determines the torque setpoint felt applied on the axis of the control member by applying in the time domain an equation of the form: in which h (t, V) is the inverse Laplace transform of the function H (s, V), A is a parameter dependent on the characteristics of the orientation means, ⁇ v is the angle of rotation of the steering member corresponding to an orientation angle ⁇ r of the steering gear, d is the gear ratio.
- the feeling thus generated is multiplied by the ratio -L so as to compensate for said variation ⁇ d while maintaining unchanged the torque setpoint displayed on the feedback actuator.
- the steering torque (C ex t) of the steering gear opposing the external forces F y1 can be given by the formula:
- control unit uses a two-wheel type model providing an expression of the external forces of the front axle level by the equation:
- I 1 is the distance from the vehicle center of gravity to the axis of the steering wheels ⁇ is the yaw rate ⁇ is drifting ⁇ r center of gravity is the governing train orientation angle to the axis of the vehicle.
- the invention also applies to a power assisted steering system in which the transmission system comprises a first gearing actuator interposed between the steering member and the steering gear orientation means and a second gear actuator. assistance for the application, on the axis of rotation of the control member, an assist torque for amplifying the torque applied by the driver to give an orientation order.
- the transmission system is controlled by a control unit comprising a first calculation block of a reduction setpoint (d) displayed on the reduction actuator and a second calculation block of an assistance torque setpoint C ' m displayed on the assistance actuator and, in case of variation, during operation, of the gear ratio (d), determining a modification of the assistance setpoint C' m calculated by the second calculation block, the control unit determines a compensation correction ⁇ C which is added algebraically to the modified assistance setpoint C TM t so that the assistance torque C ex t remains unchanged, without dynamic effect induced by the variation of said gear ratio.
- the second calculation block determines an assist torque setpoint C ' m displayed on the assistance actuator.
- ( P 1 (Oi 011 ) is a function depending on the characteristics of the steering gear orientation means and, in case of variation ⁇ d of the reduction gear setpoint (d), the control unit determines a compensation correction .DELTA.C
- Figure 1 is an overall diagram of a decoupled direction.
- Figure 2 is an overall diagram of a power steering.
- Figures 3, 4 and 5 show schematically, respectively, in front view, in side view and in top view, mounting the steering gear at a wheel.
- Figure 6 is a diagram showing the different parameters used in a two-wheel type model.
- Figure 7 is a block diagram of a decoupled direction with compensation according to the invention.
- Figure 8 is a block diagram of a power steering with compensation according to the invention.
- FIG. 1 diagrammatically shows the entire steering system of a vehicle comprising an orientable steerable gear 1 whose orientation can be controlled, in response to an orientation command given by a steering member 3 such as a steering wheel, by means of orientation 2.
- the steering gear 1 comprises two wheels 10a, 10b, generally the front wheels, each rotating about an axis 11a, 11b which constitutes an arm of a lever rotating about a fixed axis 12a, 12b and whose the second arm 13a, 13b forms a rod whose orientation can be controlled by moving a rack 20, the assembly constituting a kind of deformable parallelogram.
- the movement of the rack 20, in one direction or the other, is controlled by a pinion 21 driven by a transmission system 4 which determines a certain gear ratio d between an angle of rotation of the wheel 3 about its axis 32 and the angle of orientation of the wheels 10a, 10b.
- a second actuator 30 applies a torque on the axis 32 of the steering wheel, via a gearbox 33.
- This torque is determined according to reduction and external forces F y1 exerted by the ground on the drive train so that the torque felt by the driver by operating the steering wheel 3 is representative of the behavior of the vehicle.
- the gear ratio d - between the rotation angle ⁇ v of the flywheel and
- the orientation angle ⁇ r of the steered wheels depends on the set of transmission system members 4 interposed between the steering wheel 3 and the steering wheels 10a, 10b.
- this gear ratio can be modified depending, in particular, on the speed of the vehicle and the angle of orientation of the wheels.
- the vehicle is equipped with a control unit 60 which determines a variable gearing setpoint displayed on the control actuator 40 of the rack 20.
- the vehicle is equipped with a set of sensors 5 providing real-time measurements of a certain number of parameters representative of the driving conditions, in particular the speed of the vehicle (V). , its lateral or radial acceleration ( ⁇ ), the steering angle of the front wheels ( ⁇ r ) and the yaw rate ( ⁇ ').
- the corresponding measurement signals are displayed at the inputs of a computer 6 called “chassis control" which supplies, on its output 61, a reduction setpoint C d displayed at the input 41 of the reduction actuator 40.
- the control unit 60 comprises a calculation block 7 which determines a torque setpoint felt C ' m displayed at the input of the feedback actuator 30 in order to apply on the axis 32 of the steering wheel a restitution torque C m making it possible to reproduce the sensations necessary for the driver to drive the vehicle.
- This pair is an image of the orientation torque C ex t applied on the axis of the actuator 40 for steering the front wheels and opposing the external forces F y1 exerted by the ground and transformed by the front axle assembly 1 , rack 20, as shown schematically in Figure 1.
- the function f which makes it possible to generate this torque felt C m as a function of the external forces F y1 may possibly depend on other variables corresponding to the driving conditions at each moment, such as the steering angle ⁇ v , the yaw rate of the vehicle , its lateral acceleration, etc.
- This function f can be determined in known manner, depending on the type of uncoupled direction used, to generate the restitution torque C m to have a feeling of external forces applied by the ground.
- the torque setpoint felt C ' m is determined by the calculation block 7 in the manner indicated below, from a signal for measuring the external forces F y1 displayed on an input 71 by the sensor block 51, the reduction setpoint C d displayed on an input 72 by the chassis control computer 6, as well as the various parameters of constitution of the front axle (1) which is shown diagrammatically in FIGS. .
- a piv angle made by the pivot axis with the vertical
- a ch flush angle of the pivot axis
- d ep total displacement of the ground
- c geometric hunting of the front axle
- dbiei lever arm
- r radius of the wheel
- the calculation block 7 uses a dynamic model of the vehicle incorporated in the control unit.
- a model of the "two-wheel” type as shown diagrammatically in FIG. 5, using the following variables:
- V ⁇ r + O 1 - O) UW (7)
- the two-wheel model thus makes it possible to establish an expression of the external forces applied by the ground on the front wheels, during the movement of the vehicle, as a function of the yaw rate ⁇ ', the drift S and the angle of turning ⁇ r .
- the two-wheel model incorporated in the control unit makes it possible to establish an expression of the external forces F y1 applied to the wheels, as a function of the Laplace variable s and the speed V, of the form:
- the feedback actuator 30 must apply on the axle 32 of the steering wheel 3 a torque felt:
- the calculation block 7 will calculate a perceived torque set C m which is displayed on an input 31 of the feedback actuator 30 by the formula
- C ext ⁇ Cext Rpc ⁇ ( ⁇ ch , d b ⁇ el ) h (t, V) - (14) d which is determined itself from the function h (t, VO established by the model two wheels of the way indicated above and the measured value of the external forces F y1 exerted on the means of orientation of the front wheels.
- the gear reduction ratio determined by the calculation block 6 may vary depending on the driving parameters. A modification of these parameters, in particular the speed of the vehicle, therefore causes a variation of this ratio which may disturb the perception by the driver of the behavior of the vehicle.
- control unit determines a corresponding variation in the set torque setpoint C ' m displayed on the feedback actuator 30.
- the calculation block 7 comprises compensation means 70 which determine in the following manner the correction to be made to the calculated torque setpoint C ' m :
- the calculated torque setpoint felt C ' m is compensated so as not to take into account the modification of the measured torque generated by the variation of the gear ratio. . This compensation can be realized,
- FIG. 2 is a diagram of a power steering comprising, as in the case of FIG. 1, a steering member such as a steering wheel 3 which controls a means 2 for orienting the steering gear 1 such a rack 20, via an actuator 40 'determining a gear ratio d between the steering wheel rotation angle ⁇ v and the steering angle ⁇ rdes the steering wheels 10a, 10b.
- a steering member such as a steering wheel 3 which controls a means 2 for orienting the steering gear 1 such a rack 20, via an actuator 40 'determining a gear ratio d between the steering wheel rotation angle ⁇ v and the steering angle ⁇ rdes the steering wheels 10a, 10b.
- the steering wheel 3 is mechanically connected to the means 2 for directing the steering gear by an assistance means 30 ', generally a hydraulic actuator which allows the driver to guide the wheels effortlessly steering, a low torque exerted on the steering wheel being hydraulically amplified by the actuator 40 'to apply the necessary torque to the pinion 21 meshing with the rack 20 for controlling the orientation of the wheels
- the reduction means 40' can be, for example, a simple differential having an input shaft kinematically connected to the shaft 32 of the flywheel 3 and a sorite shaft which drives the pinion 21.
- the assistance actuator 30 'thus allows the driver to feel the torque C ext which must be exerted on the pinion 21 to orient the wheels 10a, 10b and which is transmitted to the wheels by the rack 20.
- Rpc being the radius of the pinion 21 and F crem the force exerted on the rack 20.
- any modification ⁇ d of the gear ratio provided by one of the members of the transmission system (4) modifies the torque C ex t to be applied to the control gear 21, who becomes :
- FIG. 8 gives, by way of example, a block diagram of a compensation system according to the invention, applied to a direction of the type DAE shown diagrammatically in FIG. 2.
- the vehicle is equipped with a set of sensors 5 providing measurement signals of the parameters representative of the driving conditions that are displayed at the inputs of the computing unit 60.
- Chassis control determines the desired gear ratio at each moment according to the driving conditions, in particular the speed V of the vehicle and displays a signal corresponding to the input 41 'of the vehicle.
- reduction actuator 40 ' This comprises, as before, a computer 6 called “chassis control” which determines the desired gear ratio at each moment according to the driving conditions, in particular the speed V of the vehicle and displays a signal corresponding to the input 41 'of the vehicle. reduction actuator 40 '.
- a calculation block 8 determines a torque assist setpoint signal C m which is displayed at the input 31 'of the assistance actuator 30'.
- This setpoint is determined in a known manner, from the measurement of the external forces Fy 1 supplied by the sensor block 5 and the measurement of the torque applied to the steering wheel as described, for example in the documents EP 1 508 501 or US 2003/0114970.
- the calculation unit 60 also comprises a compensation computer T which, from the measurement of the external forces F y1 and the reduction setpoint supplied at each instant by the computer 6, determines at each instant the variation ⁇ d of the gearing and, by applying equation (19), calculates the value of the compensation torque ⁇ C which is added algebraically, by an adder 80, to the assistance setpoint C ' m supplied by the computer 8, so that the torque C m thus compensated, applied by the assistance actuator 30 'on the axis
- a decoupled direction and a power assisted steering have been schematically described, but the invention can be applied to any type of steering providing a variable gear ratio between the steering wheel and the steering wheels.
- a similar system could be used to compensate for torque variations in the direction, due to deformations of the front axle that can induce a change in the gear ratio.
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé de commande de la direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable (1 ) prenant appui sur le sol et soumis à des efforts extérieurs Fy1, et un système (4) de transmission au train directeur (1 ) d'un ordre d'orientation donné par le conducteur par rotation d'un organe de pilotage (3), autour de son axe (30) un rapport de démultiplication variable (d) entre l'angle de rotation ( ϑv ) de l'organe de pilotage (3) et l'angle d'orientation ( ϑr ) du train directeur (1 ), et un moyen d'application sur l'axe de rotation (30) de l'organe de pilotage, d'un couple représentatif des efforts extérieurs Fy1 exercés par le sol sur le train directeur (1 ), Selon l'invention, le moyen (30) d'application d'un couple Cm représentatif des efforts extérieurs et le moyen (40) de commande du rapport de démultiplication sont totalement découplés, le couple (Cm) appliqué sur l'organe de pilotage (3) dépendant seulement des paramètres dynamiques du véhicule et pouvant varier indépendamment des variations du rapport de démultiplication (d), afin de fournir au conducteur une sensation de conduite homogène et sans perturbation.
Description
Procédé et dispositif de commande de la direction d'un véhicule
L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de commande de la direction d'un véhicule et, plus spécialement, un procédé permettant de compenser les effets de couple dans le volant dûs à une variation de la démultiplication.
Un véhicule automobile repose sur le sol, habituellement, par quatre roues, respectivement un train avant directeur et un train arrière qui, le plus souvent, n'est pas orientable. L'orientation du train directeur est commandée manuellement par un conducteur au moyen d'un volant tournant autour d'un axe et relié au train directeur par un système de transmission qui assure un certain rapport de démultiplication entre l'angle de rotation du volant et l'angle de rotation des roues directrices, normalement les roues avant.
Ce train directeur peut être réalisé de diverses façons et, habituellement est du type à parallélogramme déformable. Son orientation peut être commandée, par exemple, par une crémaillère sur laquelle engrène un pignon entraîné en rotation, dans un sens ou dans l'autre, par un système de démultiplication, sous l'action d'un ordre d'orientation donné par le volant.
Auparavant, le volant directeur était relié directement au train directeur par un système mécanique assurant la démultiplication. Actuellement, cependant, la direction est habituellement assistée pour que le conducteur ne soit pas soumis directement aux efforts extérieurs de contact des roues avec le sol, lors d'un changement de direction.
Il est nécessaire, cependant, de permettre au conducteur de ressentir ces efforts extérieurs lorsqu'il agit sur le volant afin de lui donner des sensations correspondant à de vraies sensations de conduite. A cet effet, l'axe de rotation du volant est soumis, d'une part à un ordre de rotation donné manuellement par le conducteur et, d'autre part, à un couple représentatif des efforts extérieurs, appliqué par un actionneur et dépendant du rapport de démultiplication.
Ainsi, dans le cas d'une direction assistée telle que décrite, par exemple dans le document EP 1 304 276, le système de transmission comporte un mécanisme de démultiplication ayant un arbre d'entrée dont la rotation est commandée par le volant et un arbre de sortie qui commande l'orientation du train directeur par l'intermédiaire d'un actionneur.
De ce fait, les efforts extérieurs appliqués sur le train directeur au cours de son orientation sont transmis au volant par l'intermédiaire du moyen de démultiplication.
Mais on peut aussi utiliser une direction découplée dite, en anglais « steer by wire » (SBW) dans laquelle l'actionneur de démultiplication qui commande l'orientation des roues directrices reçoit simplement un signal émis par le volant et correspondant à l'angle d'orientation souhaité par le conducteur. Du fait qu'il n'existe, alors, aucune liaison physique entre le volant et l'actionneur de démultiplication, un second actionneur applique sur le volant un couple dit de restitution qui dépend du rapport de démultiplication et des efforts extérieurs de contact du train directeur avec le sol afin de faire ressentir au conducteur un couple représentatif des conditions de conduite, lorsqu'il actionne le volant.
Cependant, on réalise maintenant des véhicules automobiles équipés de systèmes actifs permettant de modifier dynamiquement la géométrie du train directeur afin, notamment, d'améliorer le comportement du véhicule ainsi que le confort du système de direction.
En particulier, pour améliorer les performances dynamiques du véhicule et le confort de conduite, il est intéressant de modifier le rapport de démultiplication de la direction en fonction, notamment, de la vitesse du véhicule. En effet, un faible rapport de démultiplication permet d'améliorer la maniabilité du véhicule à faible vitesse alors qu'une forte démultiplication à vitesse élevée permet d'améliorer la précision de conduite.
On a donc développé des systèmes permettant de modifier le rapport de démultiplication en fonction de certains paramètres, en particulier la vitesse du véhicule.
Par exemple, dans la disposition décrite dans le document EP 1 304 276 déjà cité, le mécanisme de démultiplication est associé à une commande électrique de modification du rapport de démultiplication commandée par une unité de contrôle sur laquelle sont affichés les paramètres à prendre en compte mesurés par des capteurs, tels que la vitesse du véhicule, l'angle de rotation du volant et la température de la commande électrique.
Le document EP 1 325 857 décrit également un système de variation du rapport de démultiplication de la direction.
II est apparu, cependant, qu'une telle variation, en cours de conduite, de la démultiplication risquait de perturber les sensations apportées au conducteur par le volant de direction.
L'invention a pour objet d'éviter cet inconvénient grâce à un procédé et un dispositif permettant de fournir au conducteur des sensations de conduite qui ne sont pas influencées par une variation de la démultiplication des roues avant.
L'invention présente, en outre, l'avantage de pouvoir s'appliquer aux différents systèmes de direction découplée, par exemple du type dit « steer by wire » (SBW), ou bien du type direction active dite « active front steering » (AFS). L'invention s'applique donc, d'une façon générale, à tout système de direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable prenant appui sur le sol et soumis à des efforts extérieurs, un moyen d'orientation du train directeur, un organe de pilotage manuel par un conducteur, monté rotatif autour d'un axe un système de transmission, au train directeur, d'un ordre d'orientation donné par le conducteur, par rotation de l'organe de pilotage, comportant un moyen de démultiplication avec un rapport variable entre l'angle de rotation de l'organe de pilotage et l'angle souhaité d'orientation du train directeur, et un moyen d'application sur l'axe de rotation de l'organe de pilotage, d'un couple représentatif des efforts extérieurs exercés par le sol sur le train directeur. Conformément à l'invention, le moyen d'application d'un couple représentatif des efforts extérieurs et le moyen de commande du rapport de démultiplication sont totalement découplés, le couple appliqué sur l'organe de pilotage dépendant seulement des paramètres dynamiques du véhicule et pouvant varier indépendamment des variations du rapport de démultiplication, afin de fournir au conducteur une sensation de conduite homogène et sans perturbation.
En particulier, dans le cas où le rapport de démultiplication varie selon une loi prédéterminée en fonction de certains paramètres représentatifs de l'état dynamique du véhicule, le couple appliqué sur l'organe de pilotage ne risque pas d'être affecté par les variations du rapport de démultiplication. De façon particulièrement avantageuse, une variation, en cours de marche, du rapport de démultiplication (d) est compensée, à chaque instant, par une correction correspondante du couple (Cm) représentatif des efforts extérieurs Fy1 appliqué sur l'organe de pilotage (3).
A cet effet, dans un mode de réalisation préférentiel, une unité de contrôle du système de transmission détermine, en fonction des conditions de conduite, d'une
part le rapport de démultiplication entre l'angle de rotation de l'organe de pilotage et l'angle d'orientation du train directeur et d'autre part, une consigne affichée sur le moyen d'application du couple représentatif des efforts extérieurs, la dite consigne étant déterminée en fonction d'une expression des efforts extérieurs appliqués sur le train directeur, calculée au moyen d'un modèle mathématique incorporé dans l'unité de calcul et en fonction des caractéristiques du moyen d'orientation et du rapport de démultiplication et, en cas de variation du rapport de démultiplication, ladite consigne de couple représentatif est corrigée de façon à compenser une variation dudit couple représentatif induite par la variation de la démultiplication. L'invention s'applique spécialement à un système de direction découplée dans lequel le système de transmission comporte un premier actionneur de démultiplication, commandé à distance par l'organe de pilotage pour l'application sur le train directeur d'un couple d'orientation avec un rapport de démultiplication variable et un second actionneur de restitution pour l'application sur l'organe de pilotage d'un couple ressenti représentatif des efforts extérieurs et une unité de contrôle déterminant, d'une part une consigne de démultiplication affichée sur l'actionneur de démultiplication et, d'autre part, une consigne de couple ressenti affichée sur l'actionneur de restitution et dépendant du rapport de démultiplication et des efforts extérieurs mesurés et une variation du rapport de démultiplication est compensée en permanence par une correction correspondante de la consigne de couple ressenti calculée par l'unité de contrôle, de façon que ledit couple ressenti dépende uniquement de la mesure des efforts extérieurs sans effet dynamique induit par la variation dudit rapport de démultiplication.
Pour cela, de façon particulièrement avantageuse, le modèle mathématique incorporé dans l'unité de calcul détermine, dans le domaine de Laplace, une expression des efforts extérieurs de la forme :
Fy1 = H (s,V) θr dans laquelle s est la variable de Laplace, V la vitesse du véhicule et θr l'angle d'orientation du train directeur par rapport à l'axe du véhicule, et l'unité de calcul détermine la consigne de couple ressenti appliqué sur l'axe de l'organe de pilotage en appliquant dans le domaine temporel une équation de la forme :
dans laquelle h (t,V) est la transformée de Laplace inverse de la fonction H(s,V), A est un paramètre dépendant des caractéristiques du moyen d'orientation, θv
est l'angle de rotation de l'organe de direction correspondant à un angle d'orientation θrdu train directeur, d est le rapport de démultiplication.
Dans un mode de réalisation préférentiel, à partir d'une mesure, en temps réel, d'un ensemble de paramètres de conduite comportant au moins la vitesse V du véhicule, l'accélération latérale γ , l'angle de braquage des roues θr, la vitesse de lacet ψ' et les efforts extérieurs Fy1 appliqués sur le train directeur, l'unité de contrôle détermine la valeur mesurée Cext du couple d'orientation appliqué sur le train directeur par la formule Cext = B Fy1, dans laquelle B est une fonction des caractéristiques du système d'orientation et génère, à chaque instant, une consigne de couple ressenti affichée sur l'actionneur de restitution, qui est une fonction Cm
= f ( Cext ) de ladite valeur mesurée dépendant au moins des efforts extérieurs Fy1, et, en cas de variation δd de la consigne de démultiplication (d), la consigne de couple
ressenti ainsi générée est multipliée par le rapport -L de façon à compenser d ladite variation δd en maintenant inchangée la consigne de couple affichée sur l'actionneur de restitution.
Dans le cas habituel où le train directeur est du type à parallélogramme déformable avec une bielle de direction de longueur dbιei et un angle de chasse αCh, et où le moyen d'orientation dudit train directeur comporte une crémaillère sur laquelle engrène un pignon de rayon Rpc entraîné en rotation autour de son axe par le premier actionneur de démultiplication, le couple (Cext) d'orientation du train directeur s'opposant aux efforts extérieurs Fy1 peut être donné par la formule :
Cext = Rpc Φ ( αcή , dbιe|) Fy1
CO S 2 ( OL )
Avec Φ ( ach , dbιel) = '-^- (r tan { ach ) + Cpneu) d blel dans laquelle r est le rayon d'une roue directrice, et Cpneu la chasse au niveau du pneumatique.
Selon une autre caractéristique préférentielle, l'unité de contrôle utilise un modèle de type deux roues fournissant une expression des efforts extérieurs du niveau du train avant par l'équation :
Fy1 = - D1 (^ iP'+ δ - θr)
V dans laquelle
D1 est la raideur des roues directrices
I1 est la distance du centre de gravité du véhicule à l'axe des roues directrices ψ' est la vitesse de lacet δ est la dérive au centre de gravité θr est l'angle d'orientation du train directeur par rapport à l'axe du véhicule.
Mais l'invention s'applique également à un système de direction de type assistée dans lequel le système de transmission comporte un premier actionneur de démultiplication interposé entre l'organe de pilotage et le moyen d'orientation du train directeur et un second actionneur d'assistance pour l'application, sur l'axe de rotation de l'organe de pilotage, d'un couple d'assistance permettant d'amplifier le couple de rotation appliqué par le conducteur pour donner un ordre d'orientation.
Dans ce cas, selon l'invention, le système de transmission est commandé par une unité de contrôle comportant un premier bloc de calcul d'une consigne de démultiplication (d) affichée sur l'actionneur de démultiplication et un second bloc de calcul d'une consigne de couple d'assistance C'm affichée sur l'actionneur d'assistance et, en cas de variation, en cours de marche, du rapport de démultiplication (d), déterminant une modification de la consigne d'assistance C'm calculée par le second bloc de calcul, l'unité de contrôle, détermine une correction de compensation ΔC qui s'ajoute algébriquement à la consigne d'assistance modifiée C™ t de façon que le couple d'assistance Cext reste inchangé, sans effet dynamique induit par la variation dudit rapport de démultiplication.
De façon particulièrement avantageuse, à partir d'une mesure, en temps réel, des efforts Fy1 appliqués sur le train directeur, le second bloc de calcul détermine une consigne de couple d'assistance C'm affichée sur l'actionneur d'assistance, de la forme :
dans laquelle (P1 (Oi011 ) est une fonction dépendant des caractéristiques des moyens d'orientation du train directeur et, en cas de variation δd de la consigne de démultiplication (d), l'unité de contrôle détermine une correction de compensation ΔC
= — 1 — -.L- ^ Fy1 qui s'ajoute algébriquement, selon le signe deδd , à la consigne d2 d'assistance modifiée C™d!/ calculée à chaque instant en tenant compte de la variation δd du rapport de démultiplication (d), de façon à éviter un effet dynamique
de cette variation sur le couple d'assistance Cext appliqué sur l'axe de l'organe de pilotage (3).
D'autres caractéristiques avantageuse de l'invention apparaîtront à la description suivante de certains modes de réalisation particulier, donnés à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés.
La figure 1 est un schéma d'ensemble d'une direction découplée.
La figure 2 est un schéma d'ensemble d'une direction assistée.
Les figures 3, 4 et 5 montrent schématiquement, respectivement, en vue de face, en vue de côté et en vue de dessus, le montage du train directeur au niveau d'une roue.
La figure 6 est un schéma indiquant les différents paramètres utilisés dans un modèle de type deux roues.
La figure 7 est un schéma fonctionnel d'une direction découplée avec une compensation selon l'invention. La figure 8 est un schéma fonctionnel d'une direction assistée avec une compensation selon l'invention.
Sur la figure 1 on a représenté, schématiquement, l'ensemble du système de direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable 1 dont l'orientation peut être commandée, en réponse à un ordre d'orientation donnée par un organe de pilotage 3 tel qu'un volant, par un moyen d'orientation 2.
Habituellement, le train directeur 1 comporte deux roues 10a, 10b, généralement les roues avant, tournant chacune autour d'un axe 11 a, 11 b qui constitue un bras d'un levier tournant autour d'un axe fixe 12a, 12b et dont le second bras 13a, 13b forme une bielle dont l'orientation peut être commandée par déplacement d'une crémaillère 20, l'ensemble constituant une sorte de parallélogramme déformable. Le déplacement de la crémaillère 20, dans un sens ou dans l'autre, est commandé par un pignon 21 entraîné par un système de transmission 4 qui détermine un certain rapport de démultiplication d entre un angle de rotation du volant 3 autour de son axe 32 et l'angle d'orientation des roues 10a, 10b.
Dans le cas représenté sur la figure 1 d'une direction découplée, il n'existe pas de lien physique entre l'axe 32 du volant 3 et l'axe 21 ' du pignon 21 dont la rotation est commandée par un actionneur de démultiplication 40 à l'entrée duquel est affiché un ordre d'orientation transmis à distance par un capteur non représenté,
en fonction de l'angle de rotation du volant 3 commandé manuellement par le conducteur.
De ce fait, pour simuler une sensation de conduite sur le volant 3, un second actionneur 30 applique un couple de rotation sur l'axe 32 du volant, par l'intermédiaire d'un réducteur 33. Ce couple de rotation est déterminé en fonction de la démultiplication et des efforts extérieurs Fy1 exercés par le sol sur le train directeur de façon que le couple ressenti par le conducteur en manoeuvrant le volant 3 soit représentatif du comportement du véhicule. θv Le rapport de démultiplication d= — entre l'angle de rotation θv du volant et
l'angle d'orientation θr des roues directrices dépend de l'ensemble des organes du système de transmission 4 interposé entre le volant 3 et les roues directrices 10a, 10b.
En particulier, comme indiqué plus haut, pour améliorer la précision de conduite, ce rapport de démultiplication peut être modifié en fonction, notamment, de la vitesse du véhicule et de l'angle d'orientation des roues.
A cet effet, le véhicule est équipe d'une unité de contrôle 60 qui détermine une consigne variable de démultiplication affichée sur l'actionneur 40 de commande de la crémaillère 20.
Comme le montre le schéma fonctionnel de la figure 7, le véhicule est équipé d'un ensemble de capteurs 5 fournissant des mesures en temps réel d'un certain nombre de paramètres représentatifs des conditions de conduite, en particulier la vitesse du véhicule (V), son accélération latérale ou radiale ( γ ), l'angle de braquage des roues avant (θr) et la vitesse de lacet (ψ'). Les signaux de mesure correspondants sont affichés aux entrées d'un calculateur 6 dit « contrôle châssis » qui fournit, sur sa sortie 61 , une consigne de démultiplication Cd affichée à l'entrée 41 de l'actionneur de démultiplication 40.
Le fonctionnement d'une telle direction à rapport de démultiplication variable et la détermination de la consigne de démultiplication ont été décrits dans différents documents tels que, par exemple, EP 1 304 276 ou EP 1 325 857. Cependant, comme indiqué plus haut, dans une direction découplée du type schématisé sur la figure 1 , il est nécessaire d'associer au volant 3 un actionneur de restitution 30 qui applique sur l'axe 32 du volant un couple de rotation permettant au conducteur de ressentir l'effet d'un changement de direction.
A cet effet, l'unité de contrôle 60 comporte un bloc de calcul 7 qui détermine une consigne de couple ressenti C'm affichée à l'entrée de l'actionneur de restitution 30 afin d'appliquer sur l'axe 32 du volant un couple de restitution Cm permettant de reproduire les sensations nécessaires au conducteur dans la conduite du véhicule. Ce couple est une image du couple d'orientation Cext appliqué sur l'axe de l'actionneur 40 de pilotage des roues avant et s'opposant aux efforts extérieurs Fy1 exercés par le sol et transformés par l'ensemble train avant 1 , crémaillère 20, de la façon indiquée schématiquement sur la figure 1.
Ce couple de restitution Cm ressenti par le conducteur est donc de la forme Cm = f (Cext)
La fonction f qui permet de générer ce couple ressenti Cm en fonction des efforts extérieurs Fy1 peut dépendre éventuellement d'autres variables correspondant aux conditions de conduite à chaque instant, telles que l'angle volant θv , la vitesse de lacet du véhicule, son accélération latérale, etc .. Cette fonction f peut être déterminée de façon connue, selon le type de direction découplée utilisé, afin de générer le couple de restitution Cm permettant d'avoir une sensation des efforts extérieurs appliqués par le sol.
Pour cela, dans l'invention, la consigne de couple ressenti C'm est déterminée par le bloc de calcul 7 de la façon indiquée ci-après, à partir d'un signal de mesure des efforts extérieurs Fy1 affiché sur une entrée 71 par le bloc de capteur 51 , de la consigne de démultiplication Cd affichée sur une entrée 72 par le calculateur 6 de contrôle châssis, ainsi que des différents paramètres de constitution du train avant (1 ) qui est représenté schématiquement sur les figures 3 et 4.
De façon classique, on peut définir les paramètres suivants : apiv : angle fait par l'axe de pivot avec la verticale ; ach : angle de chasse de l'axe de pivot ; dep : déport total du sol c : chasse géométrique du train avant ; dbiei : bras de levier ; r : rayon de la roue ;
Cpneu : chasse pneumatique (supposée constante) : Fcrem : effort appliqué sur la crémaillère (2) ; Rpc : rayon du pignon crémaillère (21 ).
On peut établir que l'ensemble du train avant représente un gain défini par l'équation suivante obtenue par le calcul en tenant compte de la géométrie du train directeur défini par les paramètres indiqués plus haut : cos (ach)
— (r tan (αCh)+cPneu) F y1 (1 ) d,
= Φ(αch, dbiei) F y1 cos (ach) 2 avec Φ(αch, dbιeι) = - (r tan (αch)+cPneu) (2)
Or, le couple d'orientation Cext qui doit être appliqué par l'actionneur 40 de pilotage des roues avant, sur le pignon 21 engrenant avec la crémaillère 2 pour commander l'orientation des roues est de la forme : Cext = Rpc Fcrem
On a donc :
Cext = Rpc Φ (αch, dbiel) Fy1 (3)
Cependant, on sait aussi que les efforts appliqués aux roues directrices avant lors d'un changement de direction sont liés à la position angulaire des roues avant et à la vitesse du véhicule par une fonction de la forme
Fy = h(t, V) θr (4)
Selon l'une des caractéristiques de l'invention, pour déterminer cette fonction h (t, V), le bloc de calcul 7 fait appel à un modèle dynamique du véhicule incorporé dans l'unité de contrôle. En particulier, il est avantageux d'utiliser un modèle de type « deux roues » tel que schématisé sur la figure 5, utilisant les variables suivantes :
F sur le train avant et F sur le train arrière s'écrivent : y i y ∑
Fy i = - D, δ,
Fy 2 = - D2 O2
Si l'on fait le bilan des forces transversales sur le véhicule, on a
De même, le bilan des moments verticaux sur le véhicule donne l'équation :
Cependant, les expressions des vitesses transversales au niveau du train avant et du train arrière, en fonction de la vitesse de lacet sont respectivement :
V βr + O1 - O ) = U W (7)
V(δ2 - δ ) = -\2 Ψ' De plus, l'accélération transversale γ peut s'écrire :
γ = V { Ψ' + δ' )
Comme indiqué plus haut, les efforts au niveau des roues avant sont donnés par :
En tirant O1 de l'équation précédente (7), on peut donc écrire :
Le modèle deux roues permet ainsi d'établir une expression des efforts extérieurs appliqués par le sol sur les roues avant, au cours du déplacement du véhicule, en fonction de la vitesse de lacet Ψ' , de la dérive S et de l'angle de braquage θr.
Cependant, ces variables peuvent être déduite des équations 5, 6, 7 indiquées plus haut en faisant passer celles-ci dans le domaine de Laplace, pour
obtenir une expression des efforts extérieurs F sous forme d'une fraction rationnelle :
F = S° + S^ + S^ θr (9) ¥ 1 r0 + r_jS + r2s2
Ainsi, le modèle deux roues incorporé à l'unité de contrôle permet d'établir une expression des efforts extérieurs Fy1 appliqués sur les roues, en fonction de la variable de Laplace s et de la vitesse V, de la forme :
Fy =H(s, V) θr (10)
En prenant la transformée de Laplace inverse L"1 de cette fonction H (s, VO, le bloc de calcul 7 peut alors calculer la fonction h (t, V) = L"1 [H (s, V)] et en déduire la valeur du couple d'orientation Cext auquel s'opposent les efforts extérieurs F par la formule :
Y i
Cext = Rpc Φ (Och, dbιe|) h (t, V) θr (1 1 ) qui peut s'écrire, en prenant en compte l'angle de rotation du volant θv :
Cext = Rpc Φ (αch, dbιel) h (t, VO - (12) d
Comme indiqué plus haut, pour faire ressentir au conducteur, sur le volant, l'effet exercé par le sol sur le train directeur, l'actionneur de restitution 30 doit appliquer sur l'axe 32 du volant 3 un couple ressenti :
Cm = f (Cext) = f (Rpc Φ (αch, dbιel) h (t, VO — ) (13) d qui est une image du couple d'orientation Cext.
En pratique, le bloc de calcul 7 va calculer une consigne de couple ressenti Cm qui est affichée sur une entrée 31 de l'actionneur de restitution 30, par la formule
C'm = f ( Cext ) à partir de la valeur mesurée
Cext ≈ Cext = Rpc Φ (αch, dbιel) h (t, V) — (14) d qui est déterminée elle-même à partir de la fonction h(t, VO établie par le modèle deux roues de la façon indiquée plus haut et de la valeur mesurée des efforts extérieurs Fy1 exercés sur le moyen d'orientation des roues avant.
Cependant, comme indiqué plus haut, le rapport de démultiplication de la direction déterminé par le bloc de calcul 6 peut varier en fonction des paramètres de conduite. Une modification de ces paramètres, en particulier la vitesse du véhicule,
entraîne donc une variation de ce rapport d qui risque de perturber la perception, par le conducteur, du comportement du véhicule.
Selon l'invention, pour éviter cet inconvénient, l'unité de contrôle détermine une variation correspondante de la consigne de couple ressenti C'm affichée sur l'actionneur de restitution 30.
A cet effet, le bloc de calcul 7 comporte des moyens de compensation 70 qui déterminent de la façon suivante la correction à apporter à la consigne de couple calculée C'm :
Si le rapport de démultiplication d est modifié dans le sens positif ou négatif pour devenir d + δd , cette variation δd ύu rapport de démultiplication entraîne une variation du couple d'orientation Cext correspondant aux efforts extérieurs et, par conséquent, du couple mesuré C ext qui devient :
C ext ≈ Cext = Rpc Φ ( ach , dbιel) h (t, V) -^- (15) d + δd
Selon l'invention, pour éviter une modification du couple ressenti risquant de perturber le conducteur, la consigne calculée de couple ressenti C'm est compensée de façon à ne pas prendre en compte la modification du couple mesuré engendrée par la variation du rapport de démultiplication. Cette compensation peut être réalisée,
par exemple en multipliant la valeur mesurée par le facteur selon la formule : d
cm = f (cext ^iA ) = f (Rpc φ («cA , dbιel) h (t, ιo ^) d d La consigne de couple affichée sur l'actionneur de restitution 30 reste donc inchangée.
Ainsi, en cas de modification de la démultiplication globale de la direction, le ressenti du conducteur n'est pas perturbé, les effets de couple dus à cette modification de la démultiplication n'étant pas appliqués sur l'axe du volant. Dans le cas d'une direction découplée qui vient d'être décrit, le bloc de calcul
7 du couple ressenti doit donc simplement comporter des moyens 70 de calcul de la compensation à apporter à la consigne de couple calculée C'm pour que le couple ressenti Cm ne soit pas modifié.
Mais l'invention peut également s'appliquer à d'autres types de direction, par exemple une direction à assistance électrique (DAE) ou une direction active (AFS) en ajoutant simplement au couple d'assistance un couple de compensation des effets parasites induits par les variations de la démultiplication.
A titre d'exemple, la figure 2 est un schéma d'une direction assistée comportant, comme dans le cas de la figure 1 un organe de pilotage tel qu'un volant 3 qui commande un moyen 2 d'orientation du train directeur 1 tel qu'une crémaillère 20, par l'intermédiaire d'un actionneur 40' déterminant un rapport de démultiplication d entre l'angle de rotation du volant θv et l'angle de braquage θrdes roues directrices 10a, 10b.
Cependant, dans le cas d'une direction assistée, le volant 3 est relié mécaniquement au moyen 2 d'orientation du train directeur par un moyen d'assistance 30', généralement un actionneur hydraulique qui permet au conducteur d'orienter sans effort les roues directrices, un faible couple exercé sur le volant étant amplifié hydrauliquement par l'actionneur 40' pour appliquer le couple de rotation nécessaire sur le pignon 21 engrenant avec la crémaillère 20 de commande de l'orientation des roues, le moyen de démultiplication 40' pouvant être, par exemple, un simple différentiel ayant un arbre d'entrée relié cinématiquement à l'arbre 32 du volant 3 et un arbre de sorite qui entraîne le pignon 21.
L'actionneur d'assistance 30' permet ainsi au conducteur de ressentir le couple Cext qui doit être exercé sur le pignon 21 pour orienter les roues 10a, 10b et qui est transmis aux roues par la crémaillère 20.
On a donc : Cext = Rpc Fcrem
Rpc étant le rayon du pignon 21 et Fcrem l'effort exercé sur la crémaillère 20.
Cet effort d'orientation s'oppose aux efforts extérieursFyi exercés par le sol sur les roues avant, l'ensemble « train avant » représentant un gain qui, comme indiqué plus haut, peut être défini par l'équation :
Fcrem = κ—$±- (r tan (αCh)+cPneu) Fy1 (1 ) d blel
On a donc :
Cext = -^- cos(αch )2 (r tan (αCh)+cPneu) Fy1 d blel
D'autre part, le rapport de démultiplication d entre l'angle θv de rotation du volant et l'angle θr d'orientation des roues dépend cinématiquement du rapport
d'l = -^- entre la longueur de bras de levier dbιeι commandant l'orientation des roues
R PC et le rayon RPC du pignon 21 sur lequel est appliqué le couple d'orientation Cext. On peut donc écrire :
Fy1 
Avec (M a011 ) = - cos(ach)2 (r tan (aCh)+cPneu)
La liaison entre le volant 3 et les roues 10 étant cinématique, toute modification δd du rapport de démultiplication apportée par l'un des organes du système de transmission (4) modifie le couple Cext à appliquer sur le pignon de commande 21 , qui devient :
C rαodif θ! ( (αch ) Fy d(l
ce qui donne, par une approximation de premier ordre
Crdlf = iτ θθil ((ααj ch) ((1-%) Fy1 α i4 α soit :
C™dlf = Cext - Φl (αch ) δd Fy1 (18) d2
Ainsi, pour éviter que l'effet ressenti par le conducteur sur le volant soit perturbé par une modification δd du rapport de démultiplication, il suffit d'ajouter algébriquement au couple d'assistance appliqué sur l'axe du volant par l'actionneur 30', un couple de compensation :
ΔC = ^^δd Fyl (19)
La figure 8 donne, à titre d'exemple, un schéma fonctionnel d'un système de compensation selon l'invention, appliqué à une direction du type DAE représentée schématiquement sur la figure 2. Comme dans le cas de la figure 6, le véhicule est équipé d'un ensemble de capteurs 5 fournissant des signaux de mesure des paramètres représentatifs des conditions de conduites qui sont affiché aux entrées de l'unité de calcul 60.
Celle-ci comporte, comme précédemment, un calculateur 6 dit « contrôle châssis » qui détermine la démultiplication souhaitée à chaque instant en fonction des conditions de conduite, notamment la vitesse V du véhicule et affiche un signal correspondant à l'entrée 41 ' de l'actionneur de démultiplication 40'.
Dans le cas d'une direction assistée représentée schématiquement sur la figure 2, un bloc de calcul 8 détermine un signal de consigne de couple d'assistance Cm qui est affiché à l'entrée 31 ' de l'actionneur d'assistance 30'.
Cette consigne est déterminée de façon connue, à partir de la mesure des efforts extérieurs Fy 1 fournie par le bloc de capteurs 5 et de la mesure du couple appliqué sur le volant comme cela est décrit, par exemple dans les documents EP 1 508 501 ou US 2003/0114970. Cependant, l'unité de calcul 60 comporte également un calculateur de compensation T qui, à partir de la mesure des efforts extérieurs Fy1 et de la consigne de démultiplication fournie à chaque instant par le calculateur 6, détermine à chaque instant la variation δd de la démultiplication et, en appliquant l'équation (19), calcule la valeur du couple de compensation ΔC qui est ajoutée algébriquement, par un sommateur 80, à la consigne d'assistance C'm fournie par le calculateur 8, de façon que le couple Cm ainsi compensé, appliqué par l'actionneur d'assistance 30' sur l'axe
32 du volant 3, ne soit pas perturbé par la variation de la démultiplication.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails des modes de réalisation qui ont été décrits à titre de simples exemples mais englobe toutes les variantes utilisant des moyens équivalents pour compenser des modifications de la démultiplication, en restant dans le même cadre de protection.
En particulier, on a décrit schématiquement une direction découplée et une direction assistée mais l'invention peut s'appliquer à tout type de direction assurant un rapport de démultiplication variable entre le volant et les roues directrices. En particulier, un système analogue pourrait être utilisé pour compenser les variations de couple dans la direction, dues à des déformations du train avant pouvant induire une variation de la démultiplication.
D'autre part, les équations utilisées par les calculateurs, qui ont été indiquées plus haut pour le cas d'une direction à crémaillère, pourraient être adaptées à d'autres types de direction.
Claims
1. Procédé de commande de la direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable (1 ) prenant appui sur le sol et soumis à des efforts extérieurs Fy1, un moyen (2) d'orientation du train directeur (1 ), un organe (3) de pilotage manuel par un conducteur, monté rotatif autour d'un axe (30) et un système (4) de transmission au moyen d'orientation (2) d'un ordre d'orientation donné par le conducteur par rotation de l'organe de pilotage (3), comportant un moyen (40, 21 , 20) de commande d'un rapport de démultiplication variable (d) entre l'angle de rotation ( θv ) de l'organe de pilotage et l'angle d'orientation ( θr ) du train directeur, et un moyen (30) d'application sur l'axe de rotation (30) de l'organe de pilotage, d'un couple Cm représentatif des efforts extérieurs Fy1 exercés par le sol sur le train directeur (1 ), caractérisé par le fait que le moyen (30) d'application d'un couple Cm représentatif des efforts extérieurs et le moyen (40) de commande du rapport de démultiplication sont totalement découplés, le couple (Cm) appliqué sur l'organe de pilotage (3) dépendant seulement des paramètres dynamiques du véhicule et pouvant varier indépendamment des variations du rapport de démultiplication (d), afin de fournir au conducteur une sensation de conduite homogène et sans perturbation.
2) Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que le rapport de démultiplication (d) varie selon une loi prédéterminée en fonction de certains paramètres représentatifs de l'état dynamique du véhicule et que le couple (Cm) appliqué sur l'organe de pilotage n'est pas affecté par les variations du rapport de démultiplication.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'une variation, en cours de marche, du rapport de démultiplication (d) est compensée, à chaque instant, par une correction correspondante du couple (Cm) représentatif des efforts extérieurs Fy1 appliqué sur l'organe de pilotage (3).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'une unité de contrôle (60) du système de transmission (4) détermine, en fonction des conditions de conduite, d'une part le rapport de démultiplication d entre l'angle { θv ) de rotation de l'organe de pilotage (3) et l'angle ( θr ) d'orientation du train directeur (1 ) et d'autre part, une consigne (C'm) affichée sur le moyen (30) d'application du couple représentatif des efforts extérieurs, la dite consigne C'm étant déterminée en fonction d'une expression des efforts extérieurs Fy1 appliqués sur le train directeur, calculée, au moyen d'un modèle mathématique incorporé dans l'unité de calcul (60), en fonction des caractéristiques du moyen d'orientation (2) et du rapport de démultiplication (d) et que, en cas de variation du rapport de démultiplication, ladite consigne de couple représentatif (C'm) est corrigée de façon à compenser une variation du couple représentatif Cm pouvant être induite par la variation δd de la démultiplication.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le système de transmission (4) comporte un premier actionneur (40) de démultiplication, commandé à distance par l'organe de pilotage (3) pour l'application sur le train directeur (1 ) d'un couple d'orientation (Cext) avec un rapport de démultiplication variable (d) et un second actionneur (30) de restitution, pour l'application sur l'organe de pilotage (3) d'un couple ressenti (Cm) représentatif des efforts extérieurs (Fy1), caractérisé par le fait qu'une unité de contrôle (60) détermine, d'une part une consigne de démultiplication (Cd) affichée sur l'actionneur de démultiplication (40) et, d'autre part, une consigne de couple ressenti (C'm) affichée sur l'actionneur de restitution (30) et dépendant du rapport de démultiplication (d) et des efforts extérieurs mesurés (Fy1) et qu'une variation ( δd ) du rapport de démultiplication (d) est compensée en permanence par une correction correspondante de la consigne de couple (C'm) calculée par l'unité de contrôle (60), de façon que le couple ressenti (Cm) dépende uniquement de la mesure des efforts extérieurs (Fy1) sans effet dynamique induit par la variation dudit rapport de démultiplication (d).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le modèle mathématique incorporé dans l'unité de calcul (60) détermine, dans le domaine de Laplace, une expression des efforts extérieurs de la forme :
Fy1 = H (s,V) θr dans laquelle s est la variable de Laplace, V la vitesse du véhicule et θr l'angle d'orientation du train directeur (1 ) par rapport à l'axe du véhicule, et que l'unité de calcul (60) détermine la consigne de couple ressenti (C'm) appliqué sur l'axe (32) de l'organe de pilotage (3) en appliquant dans le domaine temporel une équation de la forme : C'm = A h (t,V) θyζ dans laquelle h (t,V) est la transformée de Laplace inverse de la fonction H (s,V), A est un paramètre dépendant des caractéristiques du moyen d'orientation, θv est l'angle de rotation de l'organe de direction (3) correspondant à un angle d'orientation θr du train directeur (1 ), d est le rapport de démultiplication.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que, à partir d'une mesure, en temps réel, d'un ensemble de paramètres de conduite comportant au moins la vitesse V du véhicule, l'accélération latérale γ , l'angle de braquage des roues θr, la vitesse de lacet y/' et les efforts extérieurs Fy1 appliqués sur le train directeur (1 ), l'unité de contrôle (60) détermine la valeur mesurée Cext ûu couple d'orientation appliqué sur le train directeur (1 ) par la formule Cext = B Fy1, dans laquelle B est une fonction des caractéristiques du système d'orientation et génère, à chaque instant, une consigne de couple ressenti (Cm) affichée sur l'actionneur de restitution (30), qui est une fonction Cm = f { Cext ) de ladite valeur mesurée dépendant au moins des efforts extérieurs Fy1, et que, en cas de variation δd de la consigne de démultiplication d, la consigne de couple ressenti ainsi générée est multipliée par le
rapport Ë- de façon à compenser ladite variation δd en maintenant inchangée d la consigne de couple affichée sur l'actionneur de restitution (31 ).
8. Procédé selon l'une des revendications 5, 6 et 7, caractérisé par le fait que, le train directeur (1 ) étant du type à parallélogramme déformable avec une bielle de direction (13a) de longueur dbιeι et un angle de chasse αCh, et le moyen de d'orientation (2) dudit train directeur (1 ) comportant une crémaillère (20) sur laquelle engrène un pignon (21 ) de rayon Rpc entraîné en rotation autour de son axe par le premier actionneur de démultiplication (40), le couple (Cext) d'orientation du train directeur (1 ) s'opposant aux efforts extérieurs Fy1 est donné par la formule :
Ceχt = Rpe Φ { ach , dbiel) Fy1 COS 2 ((X )
Avec Φ ( ach , dbBι) = — (r tan { ach ) + Cpneu dbiel dans laquelle r est le rayon d'une roue directrice, et Cpneu la chasse au niveau du pneumatique.
9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que l'unité de contrôle utilise un modèle de type deux roues fournissant une expression des efforts extérieurs du niveau du train avant par l'équation :
Fy1 = - D1 (^- ψ'+ δ - θr)
dans laquelle D1 est la raideur des roues directrices I1 est la distance du centre de gravité du véhicule à l'axe des roues directrices ψ' est la vitesse de lacet δ est la dérive au centre de gravité θr est l'angle d'orientation du train directeur par rapport à l'axe du véhicule.
10. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le système de transmission
(4) comporte un premier actionneur de démultiplication (40) interposé entre l'organe de pilotage (3) et le moyen (2) d'orientation du train directeur et un second actionneur d'assistance pour l'application, sur l'axe de rotation de l'organe de pilotage, d'un couple d'assistance Cm permettant d'amplifier le couple de rotation appliqué par le conducteur pour donner un ordre d'orientation, caractérisé par le fait que le système de transmission est commandé par une unité de contrôle (60) comportant un premier bloc de calcul (6) d'une consigne de démultiplication (d) affichée sur l'actionneur de démultiplication (40') et un second bloc de calcul (7') d'une consigne de couple d'assistance Cm affichée sur l'actionneur d'assistance (30'), et qu'en cas de variation, en cours de marche, du rapport de démultiplication (d), déterminant une modification de la consigne d'assistance Cm calculée par le second bloc de calcul (7), l'unité de contrôle (60), détermine une correction de compensation ΔC qui s'ajoute algébriquement à la consigne d'assistance modifiée Cm ext de façon que le couple d'assistance Cext, reste inchangé, sans effet dynamique induit par la variation dudit rapport de démultiplication (d)
1 1. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que, à partir d'une mesure, en temps réel, des efforts extérieurs Fy 1 appliqués sur le train directeur (1 ), le second bloc de calcul (7) détermine une consigne de couple d'assistance Cm affichée sur l'actionneur d'assistance (31 ) de la forme 
dans laquelle Φγ {ach) &sλ une fonction dépendant des caractéristiques des moyens (2) d'orientation du train directeur (1 ) et que, en cas de variation δd de la consigne de démultiplication (d), l'unité de contrôle détermine une correction de
compensation ΔC = — - — — δd Fy1 qui s'ajoute algébriquement, selon le signe de δd , d2 à la consigne d'assistance modifiée C™t calculée à chaque instant en tenant compte de la variation δd du rapport de démultiplication (d) de façon à éviter un effet dynamique de cette variation sur le couple d'assistance Cext appliqué sur l'axe (32) de l'organe de pilotage (3).
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il permet de compenser une variation ( δd ) de la démultiplication (d) due à une déformation du train directeur (1 ) ou résultant d'une loi de démultiplication variable.
13. Dispositif de commande de la direction d'un véhicule comportant un train directeur orientable (1 ) prenant appui sur le sol, un organe de pilotage manuel (3) monté rotatif autour d'un axe (32) et délivrant un ordre d'orientation par rotation d'un certain angle ( θv ) autour de son axe (32), un moyen (2) d'orientation du train directeur (1 ), commandé par un premier actionneur (40), une unité de contrôle (60) comportant des moyens (6) de calcul d'une consigne de démultiplication (d) affichée sur le premier actionneur (40) pour l'établissement d'un rapport variable entre l'angle de rotation ( θv ) de l'organe de pilotage (3) et l'angle d'orientation ( θr ) du train directeur (1 ), et un second actionneur (30) sur lequel est affichée une consigne de couple (Cm) calculée par l'unité de contrôle (60) à partir d'une mesure des efforts extérieurs (Fy1) et en tenant compte du rapport de démultiplication (d), pour l'application sur l'organe de pilotage (3), d'un couple de rotation (Cm) autour de son axe, caractérisé par le fait que l'unité de contrôle (60) comporte des moyens (70) de calcul permanent d'une correction AC à apporter, en cas de variation ( δd ) de la consigne de démultiplication (d), à la consigne de couple (C'm) calculée par l'unité de contrôle (60) de façon à compenser les effets de cette variation sur le couple de rotation (Cm) appliqué par le second actionneur (30) sur l'organe de pilotage (3).
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Citations (8)
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|---|---|---|---|---|
| EP0854075A2 (fr) * | 1997-01-21 | 1998-07-22 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Direction pour véhicule |
| WO2000050290A1 (fr) * | 1999-02-24 | 2000-08-31 | Daimlerchrysler Ag | Systeme de regulation |
| US6213248B1 (en) * | 1997-02-07 | 2001-04-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steering control apparatus |
| EP1304276A1 (fr) * | 2001-10-12 | 2003-04-23 | Nissan Motor Company, Limited | Procédé et dispositif de commande du rapport de direction |
| US20030114970A1 (en) * | 2001-12-13 | 2003-06-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Variable ratio steering system |
| EP1325857A2 (fr) * | 2001-12-13 | 2003-07-09 | Nissan Motor Company, Limited | Système de direction à démultiplication variable |
| US6757601B1 (en) * | 2003-01-13 | 2004-06-29 | Visteon Global Technologies, Inc. | System and method of controlling a steer-by-wire system having a road wheel reference angle generator |
| EP1508501A1 (fr) * | 2002-04-26 | 2005-02-23 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Procede et dispositif permettant de reguler la maniabilite d'un vehicule |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0854075A2 (fr) * | 1997-01-21 | 1998-07-22 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Direction pour véhicule |
| US6213248B1 (en) * | 1997-02-07 | 2001-04-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Steering control apparatus |
| WO2000050290A1 (fr) * | 1999-02-24 | 2000-08-31 | Daimlerchrysler Ag | Systeme de regulation |
| EP1304276A1 (fr) * | 2001-10-12 | 2003-04-23 | Nissan Motor Company, Limited | Procédé et dispositif de commande du rapport de direction |
| US20030114970A1 (en) * | 2001-12-13 | 2003-06-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Variable ratio steering system |
| EP1325857A2 (fr) * | 2001-12-13 | 2003-07-09 | Nissan Motor Company, Limited | Système de direction à démultiplication variable |
| EP1508501A1 (fr) * | 2002-04-26 | 2005-02-23 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Procede et dispositif permettant de reguler la maniabilite d'un vehicule |
| US6757601B1 (en) * | 2003-01-13 | 2004-06-29 | Visteon Global Technologies, Inc. | System and method of controlling a steer-by-wire system having a road wheel reference angle generator |
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