WO2019243702A1 - Vehicule de type pendulaire muni d'un systeme de controle actif de roulis - Google Patents

Vehicule de type pendulaire muni d'un systeme de controle actif de roulis Download PDF

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WO2019243702A1
WO2019243702A1 PCT/FR2019/051369 FR2019051369W WO2019243702A1 WO 2019243702 A1 WO2019243702 A1 WO 2019243702A1 FR 2019051369 W FR2019051369 W FR 2019051369W WO 2019243702 A1 WO2019243702 A1 WO 2019243702A1
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WO
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roll
vehicle according
rotatably mounted
roll control
vehicle
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Application number
PCT/FR2019/051369
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Inventor
Bertrand Poitevin
Stephan Galidie
Franck AUGOYARD
Original Assignee
Psa Automobiles Sa
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Definitions

  • the present invention relates to a pendulum type vehicle with an active roll control system.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with tilting vehicles with three or four wheels provided with a closed bodywork but could also be implemented with vehicles with three or four wheels of the scooter type.
  • pendulum vehicles comprise articulated parallelograms connecting the chassis to the wheels in order to allow the chassis and the wheels of the vehicle to be tilted when cornering.
  • the tilting vehicles are generally equipped with passive systems requiring the intervention of the driver to ensure the maintenance of the chassis and the cabin in all life situations.
  • "Light" pendulum type vehicles without bodywork, such as scooters for example can be controlled by the driver who can move his body and put his feet on the ground.
  • a pendulum vehicle with a closed body it is no longer possible to carry out these actions.
  • the invention aims to effectively remedy this drawback by providing a pendulum type vehicle, characterized in that it comprises:
  • An electromechanical roll control system comprising at each of its ends an anti-roll bar, each anti-roll bar being connected to a lower arm or to a corresponding upper arm by means of a link.
  • the link has ball joints at its ends connected respectively to the corresponding anti-roll half-bar and to the upper arm or to the corresponding lower arm.
  • the vehicle includes a vehicle speed sensor and / or a travel sensor of each wheel and / or a chassis angle sensor and / or a direction sensor intended to transmit information to the system electromechanical roll control.
  • the electromechanical roll control system is configured to block or limit the roll at a standstill or at low speed of the vehicle by blocking or limiting a rotation of the anti-roll bars. 'one over the other.
  • the electromechanical roll control system is configured to ensure a straightening of the chassis during a roll-over by an action of opposite rotation of the two anti-roll half-bars.
  • the electromechanical roll control system is configured to allow vertical movement of the wheels during pumping by rotation in the same direction of the anti-roll half-bars to absorb a shock.
  • the electromechanical roll control system is configured to ensure free rotation of the anti-roll bars at high speed to allow the vehicle to tilt freely during a turn.
  • the electromechanical roll control system is disposed between the upper arms and the lower arms.
  • the suspension elements are combined spring-shock absorbers.
  • the electromechanical roll control system comprises a controlled electric motor and a set of reducers constituted for example by planetary gears mounted between the motor and the anti-roll bars.
  • Figures 1, 2, 3, and 4 are respectively perspective, front, side, and top views of a train of a pendulum type vehicle according to the present invention
  • Figure 5 is a front view illustrating a movement of the upper and lower arms of the vehicle according to the invention between two extreme vertical positions for example when taking a turn;
  • Figures 6a to 6d are front views of an assembly of the pendulum type vehicle according to the present invention illustrating different modes of operation of the electromechanical roll control system according to the invention.
  • FIGS 1 to 4 show a train 10 of a vehicle incorporating a pendulum suspension system.
  • This train 10 is advantageously the front axle of the vehicle, but it could alternatively be the rear axle.
  • This system comprises two assemblies 17 arranged on either side of a chassis 12. These assemblies 17 are each formed by an upper arm 19.1 having a first end rotatably mounted relative to the chassis 12 and a second end rotatably mounted relative to an element 14 of a corresponding wheel 15.
  • the wheel element 14 is a wheel pivot, the rotation of which is controlled by a direction 16.
  • a lower arm 19.2 has a first end rotatably mounted relative to the frame 12 and a second end rotatably mounted relative to the wheel element 14.
  • the upper 19.1 and lower 19.2 arms advantageously take the form of a triangle-shaped arm having a connection point on the side of the wheel element 14 and two connection points on the side of the chassis 12.
  • a rocker 21 is rotatably mounted relative to the frame 12.
  • Two suspension elements 23 each have a first end rotatably mounted relative to the rocker 21 and a second end rotatably mounted relative to the corresponding lower arm 19.2. According to an inverted configuration in which the rocker 21 is in the low position, the suspension elements 23 are rotatably connected by one of their ends to the rocker 21 and by their other end to the upper arm 19.1.
  • the suspension elements 23 advantageously take the form of combined spring-shock absorbers 23.1, 23.2 similar to those used in particular with the suspensions of a scooter or motorcycle.
  • Such a configuration thus allows free movement over an arc of a circle of the upper ends of the combined shock absorbers 23.1, 23.2, canceling the roll stiffness, so that the vehicle can tilt freely to the right or to the left during turns .
  • an electromechanical roll control system 25 comprises at each of its ends an anti-roll bar half 27.
  • This system 25 incorporates a controlled electric motor and a set of reducers constituted for example by mounted planetary gear trains between the motor and the anti-roll bar half-bars 27.
  • the electromechanical roll control system 25 is disposed between the upper arms 19.1 and the lower arms 19.2.
  • the electromechanical system 25 may be arranged below the lower arm 19.2 or above the upper arm 19.1.
  • the system 25 can also be arranged in front or behind the train 10.
  • each anti-roll bar half 27 is connected to an upper arm 19.1 corresponding via a link 30.
  • a link 30 has ball joints 32 at its ends connected respectively to the corresponding half-roll bar 27 and to the corresponding upper arm 19.1. These ball joints 32 make it possible to transmit a movement between two kinematics that are a priori not compatible, insofar as the anti-roll bar half 27 presents a rotational movement in a plane which is different from the plane in which the arm 19.1 also connected the link 30.
  • each anti-roll bar half 27 may however be connected to a corresponding lower arm 19.2 by means of a link 30. This depends on the application and on the general configuration of the system.
  • Figure 5 shows that the maximum deflections of the upper arms 19.1 and lower 19.2 are important in comparison with a conventional four-wheeled vehicle.
  • the electromechanical system 25 makes it possible to manage the roll for large deflections corresponding to angles of inclination A1 and A2 of the vehicle, for example of the order of 40 degrees.
  • the vehicle comprises a speed sensor and / or a travel sensor of each wheel 15 and / or a chassis angle sensor 12 and / or a direction sensor intended to transmit information to the electromechanical system 25 roll control so that it automatically manages the activation of different operating modes described below with reference to Figures 6a to 6d.
  • the electromechanical roll control system 25 is configured to ensure complete blocking of the suspension on the train where the system is installed, for example in certain life situations ( car park).
  • the electromechanical system 25 can also be configured to limit the roll at low speed of the vehicle by limiting a rotation of the anti-roll half bars 27 relative to each other.
  • the electromechanical roll control system 25 is configured to ensure a straightening of the chassis 12 during a rollover by an opposite rotation action of the two half bars anti-roll 27 according to arrows F1 and F2.
  • This mode of operation is implemented in particular when two wheels 15 on one side of the vehicle climb on an obstacle, such as a sidewalk or the like.
  • the electromechanical roll control system 25 is configured to allow a vertical movement of the wheels 15 during a pumping by rotation in the same direction of the anti-half bars overhang 27 according to arrows F3 and F4.
  • This operating mode is notably implemented when the two front wheels 15 encounter an obstacle in order to absorb a shock thanks to the action of the combined spring-shock absorbers 23.1, 23.2.
  • the electromechanical roll control system 25 is configured to ensure free rotation of the anti-roll bar half bars 27 at high speed to allow the vehicle to tilt. freely during a turn.
  • This operating mode is notably implemented when the vehicle exceeds a threshold speed, for example of the order of 30 km / h.
  • a transition between the different operating modes is advantageously configured to be progressive, in particular when switching from the first operating mode (blocking of the anti-roll bar half-bars 27) to the fourth operating mode (tilting of the vehicle at high speed in the turns).
  • the transition could also be reactive, for example when switching from the first operating mode (blocking of the anti-roll bar half-bars 27) to the third operating mode (authorizing the vertical movement of the wheels 15 during a pumping phase).

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

L'invention porte principalement sur un véhicule de type pendulaire, caractérisé en ce qu'il comporte: -deux ensembles (17) formés chacun par un bras supérieur (19.1) ayant une première extrémité montée rotative par rapport au châssis (12) et une deuxième extrémité montée rotative par rapport à un élément de roue (14) correspondant, et un bras inférieur (19.2) ayant une première extrémité montée rotative par rapport au châssis (12) et une deuxième extrémité montée rotative par rapport à l'élément de roue (14), -un basculeur (21) monté rotatif par rapport au châssis (12), et -deux éléments de suspension (23), et -un système électromécanique (25) de contrôle de roulis comportant à chacune de ses extrémités une demi-barre anti-dévers (27), chaque demi-barre anti-dévers (27) étant reliée à un bras inférieur (19.2) ou à un bras supérieur (19.1) correspondant par l'intermédiaire d'une biellette (30).

Description

VEHICULE DE TYPE PENDULAIRE MUNI D'UN SYSTEME DE
CONTROLE ACTIF DE ROULIS
[0001 ] La présente invention porte sur un véhicule de type pendulaire muni d'un système de contrôle actif de roulis. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les véhicules pendulaires à trois ou quatre roues munis d'une carrosserie fermée mais pourrait également être mis en oeuvre avec des véhicules à trois ou quatre roues de type scooter.
[0002] De façon connue en soi, les véhicules pendulaires comportent des parallélogrammes articulés reliant le châssis aux roues afin de permettre une inclinaison du châssis et des roues du véhicule dans les virages.
[0003] Les véhicules pendulaires sont généralement équipés de systèmes passifs nécessitant l’intervention du pilote pour assurer le maintien du châssis et de la cabine dans toutes les situations de vie. Les véhicules de type pendulaire "léger" et sans carrosserie, comme les scooters par exemple, peuvent être contrôlés par le conducteur qui peut déplacer son corps et poser les pieds à terre. Toutefois, dans le cadre d’un véhicule pendulaire à carrosserie fermée, il n’est plus possible de réaliser ces actions.
[0004] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un véhicule de type pendulaire, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un châssis,
- deux ensembles formés chacun par un bras supérieur ayant une première extrémité montée rotative par rapport au châssis et une deuxième extrémité montée rotative par rapport à un élément de roue correspondant, et un bras inférieur ayant une première extrémité montée rotative par rapport au châssis et une deuxième extrémité montée rotative par rapport à l'élément de roue,
- un basculeur monté rotatif par rapport au châssis, et
- deux éléments de suspension ayant chacun une première extrémité montée rotative par rapport au basculeur et une deuxième extrémité montée rotative par rapport au bras inférieur ou au bras supérieur correspondant, et
- un système électromécanique de contrôle de roulis comportant à chacune de ses extrémités une demi-barre anti-dévers, chaque demi-barre anti-dévers étant reliée à un bras inférieur ou à un bras supérieur correspondant par l’intermédiaire d'une biellette. [0005] L'invention permet ainsi, grâce à l'intégration du système électromécanique, de gérer le roulis dans les différentes situations de vie du véhicule de façon automatique sans action de la part du conducteur. L'invention présente également l'avantage d'être économique et fiable tout en présentant des temps de réponse très courts.
[0006] Selon une réalisation, la biellette comporte des rotules à ses extrémités reliées respectivement à la demi-barre anti-dévers correspondante et au bras supérieur ou au bras inférieur correspondant.
[0007] Selon une réalisation, le véhicule comporte un capteur de vitesse du véhicule et/ou un capteur de débattement de chaque roue et/ou un capteur d’angle du châssis et/ou un capteur de direction destinés à transmettre des informations au système électromécanique de contrôle de roulis.
[0008] Selon une réalisation, le système électromécanique de contrôle de roulis est configuré pour assurer un blocage ou une limitation du roulis à l’arrêt ou à faible vitesse du véhicule en bloquant ou en limitant une rotation des demi-barres anti-dévers l’une par rapport à l’autre.
[0009] Selon une réalisation, le système électromécanique de contrôle de roulis est configuré pour assurer un redressement du châssis lors d'un roulage en dévers par une action de rotation opposée des deux demi-barres anti-dévers.
[0010] Selon une réalisation, le système électromécanique de contrôle de roulis est configuré pour autoriser un déplacement vertical des roues lors d'un pompage par rotation dans un même sens des demi-barres anti-dévers pour amortir un choc.
[001 1 ] Selon une réalisation, le système électromécanique de contrôle de roulis est configuré pour assurer une rotation libre des demi-barres anti-dévers à haute vitesse pour permettre au véhicule de s’incliner librement lors d'un virage.
[0012] Selon une réalisation, le système électromécanique de contrôle de roulis est disposé entre les bras supérieurs et les bras inférieurs.
[0013] Selon une réalisation, les éléments de suspension sont des combinés ressorts- amortisseurs. [0014] Selon une réalisation, le système électromécanique de contrôle de roulis comporte un moteur électrique piloté et un ensemble de réducteurs constitués par exemple par des trains épicycloïdaux montés entre le moteur et les demi-barres anti-dévers.
[0015] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
[0016] Les figures 1 , 2, 3, et 4 sont respectivement des vues en perspective, de face, de côté, et de dessus d'un train d'un véhicule de type pendulaire selon la présente invention;
[0017] La figure 5 est une vue de face illustrant un débattement des bras supérieurs et inférieurs du véhicule selon l'invention entre deux positions verticales extrêmes par exemple lors de la prise d’un virage;
[0018] Les figures 6a à 6d sont des vues de face d'un ensemble du véhicule de type pendulaire selon la présente invention illustrant différents modes de fonctionnement du système électromécanique de contrôle de roulis selon l'invention.
[0019] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
[0020] Les figures 1 à 4 montrent un train 10 d'un véhicule intégrant un système de suspension pendulaire. Ce train 10 est avantageusement le train avant du véhicule, mais il pourrait s'agir en variante du train arrière.
[0021 ] Ce système comporte deux ensembles 17 disposés de part et d'autre d'un châssis 12. Ces ensembles 17 sont formés chacun par un bras supérieur 19.1 ayant une première extrémité montée rotative par rapport au châssis 12 et une deuxième extrémité montée rotative par rapport à un élément 14 d'une roue 15 correspondant. En l'occurrence, l'élément de roue 14 est un pivot de roue dont la rotation est commandée par une direction 16. Un bras inférieur 19.2 comporte une première extrémité montée rotative par rapport au châssis 12 et une deuxième extrémité montée rotative par rapport à l'élément de roue 14. Les bras supérieurs 19.1 et inférieurs 19.2 prennent avantageusement la forme de bras en forme de triangle ayant un point de liaison du côté de l'élément de roue 14 et deux points de liaison du côté du châssis 12. [0022] Par ailleurs, un basculeur 21 est monté rotatif par rapport au châssis 12. Deux éléments de suspension 23 comportent chacun une première extrémité montée rotative par rapport au basculeur 21 et une deuxième extrémité montée rotative par rapport au bras inférieur 19.2 correspondant. Suivant une configuration inversée dans laquelle le basculeur 21 est en position basse, les éléments de suspension 23 sont reliés de façon rotative par une de leurs extrémités au basculeur 21 et par leur autre extrémité au bras supérieur 19.1 . Les éléments de suspension 23 prennent avantageusement la forme de combinés ressorts- amortisseurs 23.1 , 23.2 analogues à ceux utilisés notamment avec les suspensions de scooter ou motocycle.
[0023] Une telle configuration autorise ainsi le déplacement libre sur un arc de cercle des extrémités supérieures des combinés ressorts-amortisseurs 23.1 , 23.2, annulant la raideur de roulis, de sorte que le véhicule peut pencher librement à droite ou à gauche lors des virages.
[0024] En outre, un système électromécanique 25 de contrôle de roulis comporte à chacune de ses extrémités une demi-barre anti-dévers 27. Ce système 25 intègre un moteur électrique piloté et un ensemble de réducteurs constitués par exemple par des trains épicycloïdaux montés entre le moteur et les demi-barres anti-dévers 27. Avantageusement, le système électromécanique 25 de contrôle de roulis est disposé entre les bras supérieurs 19.1 et les bras inférieurs 19.2. En variante, selon l'architecture du véhicule, le système électromécanique 25 pourra être disposé en-dessous du bras inférieur 19.2 ou au-dessus du bras supérieur 19.1. Le système 25 pourra également être disposé en avant ou en arrière du train 10.
[0025] Comme cela est représenté sur les figures 1 à 4, chaque demi-barre anti-dévers 27 est reliée à un bras supérieur 19.1 correspondant par l’intermédiaire d'une biellette 30. Une biellette 30 comporte des rotules 32 à ses extrémités reliées respectivement à la demi- barre anti-dévers 27 correspondante et au bras supérieur 19.1 correspondant. Ces rotules 32 permettent de transmettre un mouvement entre deux cinématiques à priori non compatibles, dans la mesure où la demi-barre anti-dévers 27 présente un mouvement de rotation dans un plan qui est différent du plan dans lequel tourne le bras 19.1 relié également à la biellette 30. En variante, chaque demi-barre anti-dévers 27 pourra toutefois être reliée à un bras inférieur 19.2 correspondant par l’intermédiaire d'une biellette 30. Cela dépend de l'application et de la configuration générale du système. [0026] La figure 5 montre que les débattements maximums des bras supérieurs 19.1 et inférieurs 19.2 sont importants en comparaison avec un véhicule à quatre roues classique. Le système électromécanique 25 permet d’assurer la gestion du roulis pour des grands débattements correspondants à des angles d’inclinaison A1 et A2 du véhicule par exemple de l'ordre de 40 degrés.
[0027] En outre, le véhicule comporte un capteur de vitesse et/ou un capteur de débattement de chaque roue 15 et/ou un capteur d’angle du châssis 12 et/ou un capteur de direction destinés à transmettre des informations au système électromécanique 25 de contrôle de roulis afin que celui-ci gère de façon automatique l'activation de différents modes de fonctionnement décrits ci-après en référence aux figures 6a à 6d.
[0028] Dans un premier mode de fonctionnement représenté sur la figure 6a, le système électromécanique 25 de contrôle de roulis est configuré pour assurer un blocage complet de la suspension sur le train où est installé le système, par exemple dans certaines situations de vie (parking). Le système électromécanique 25 pourra également être configuré pour assurer une limitation du roulis à faible vitesse du véhicule en limitant une rotation des demi-barres anti-dévers 27 l'une par rapport à l'autre.
[0029] Dans un deuxième mode de fonctionnement représenté sur la figure 6b, le système électromécanique 25 de contrôle de roulis est configuré pour assurer un redressement du châssis 12 lors d'un roulage en dévers par une action de rotation opposée des deux demi- barres anti-dévers 27 suivant les flèches F1 et F2. Ce mode de fonctionnement est notamment mis en oeuvre lorsque deux roues 15 d'un côté du véhicule montent sur un obstacle, tel qu'un trottoir ou autre.
[0030] Dans un troisième mode de fonctionnement représenté sur la figure 6c, le système électromécanique 25 de contrôle de roulis est configuré pour autoriser un déplacement vertical des roues 15 lors d'un pompage par rotation dans un même sens des demi-barres anti-dévers 27 suivant les flèches F3 et F4. Ce mode de fonctionnement est notamment mis en oeuvre lorsque les deux roues avant 15 rencontrent un obstacle afin d'amortir un choc grâce à l'action des combinés ressorts-amortisseurs 23.1 , 23.2.
[0031 ] Dans un quatrième mode de fonctionnement représenté sur la figure 6d, le système électromécanique 25 de contrôle de roulis est configuré pour assurer une rotation libre des demi-barres anti-dévers 27 à haute vitesse pour permettre au véhicule de s’incliner librement lors d'un virage. Ce mode de fonctionnement est notamment mis en oeuvre lorsque le véhicule dépasse une vitesse seuil, par exemple de l'ordre de 30km/h.
[0032] Une transition entre les différents modes de fonctionnement est avantageusement paramétrée pour être progressive notamment lors du passage du premier mode de fonctionnement (blocage des demi-barres anti-dévers 27) au quatrième mode de fonctionnement (inclinaison du véhicule à haute vitesse dans les virages). La transition pourra également être réactive par exemple lors du passage du premier mode de fonctionnement (blocage des demi-barres anti-dévers 27) au troisième mode de fonctionnement (autorisation du déplacement vertical des roues 15 lors d'une phase de pompage).

Claims

Revendications :
1 . Véhicule de type pendulaire, caractérisé en ce qu'il comporte:
- un châssis (12),
- deux ensembles (17) formés chacun par un bras supérieur (19.1 ) ayant une première extrémité montée rotative par rapport au châssis (12) et une deuxième extrémité montée rotative par rapport à un élément de roue (14) correspondant, et un bras inférieur (19.2) ayant une première extrémité montée rotative par rapport au châssis (12) et une deuxième extrémité montée rotative par rapport à l'élément de roue (14),
- un basculeur (21 ) monté rotatif par rapport au châssis (12), et
- deux éléments de suspension (23) ayant chacun une première extrémité montée rotative par rapport au basculeur (21 ) et une deuxième extrémité montée rotative par rapport au bras inférieur (19.2) ou au bras supérieur (19.1 ) correspondant, et
- un système électromécanique (25) de contrôle de roulis comportant à chacune de ses extrémités une demi-barre anti-dévers (27), chaque demi-barre anti-dévers (27) étant reliée à un bras inférieur (19.2) ou à un bras supérieur (19.1 ) correspondant par l’intermédiaire d'une biellette (30).
2. Véhicule selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la biellette (30) comporte des rotules (32) à ses extrémités reliées respectivement à la demi-barre anti-dévers (27) correspondante et au bras supérieur (19.1 ) ou au bras inférieur (19.2) correspondant.
3. Véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de vitesse du véhicule et/ou un capteur de débattement de chaque roue (15) et/ou un capteur d’angle du châssis (12) et/ou un capteur de direction destinés à transmettre des informations au système électromécanique (25) de contrôle de roulis.
4. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système électromécanique (25) de contrôle de roulis est configuré pour assurer un blocage ou une limitation du roulis à l’arrêt ou à faible vitesse du véhicule en bloquant ou en limitant une rotation des demi-barres anti-dévers (27) l’une par rapport à l’autre.
5. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système électromécanique (25) de contrôle de roulis est configuré pour assurer un redressement du châssis (12) lors d'un roulage en dévers par une action de rotation opposée des deux demi-barres anti-dévers (27).
6. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système électromécanique (25) de contrôle de roulis est configuré pour autoriser un déplacement vertical des roues (15) lors d'un pompage par rotation dans un même sens des demi-barres anti-dévers (27) pour amortir un choc.
7. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système électromécanique (25) de contrôle de roulis est configuré pour assurer une rotation libre des demi-barres anti-dévers (27) à haute vitesse pour permettre au véhicule de s’incliner librement lors d'un virage.
8. Véhicule selon l'une quelconque de revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le système électromécanique (25) de contrôle de roulis est disposé entre les bras supérieurs (19.1 ) et les bras inférieurs (19.2).
9. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments de suspension (23) sont des combinés ressorts-amortisseurs (23.1 , 23.2).
10. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le système électromécanique (25) de contrôle de roulis comporte un moteur électrique piloté et un ensemble de réducteurs constitués par exemple par des trains épicycloïdaux montés entre le moteur et les demi-barres anti-dévers (27).
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