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FR3100160A1 - Procede de controle d'une inclinaison d'un habitacle de vehicule - Google Patents

Procede de controle d'une inclinaison d'un habitacle de vehicule Download PDF

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FR3100160A1
FR3100160A1 FR1909743A FR1909743A FR3100160A1 FR 3100160 A1 FR3100160 A1 FR 3100160A1 FR 1909743 A FR1909743 A FR 1909743A FR 1909743 A FR1909743 A FR 1909743A FR 3100160 A1 FR3100160 A1 FR 3100160A1
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FR
France
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vehicle
angle
passenger compartment
inclination
θequ
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FR1909743A
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Franck Augoyard
Bertrand Poitevin
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Stellantis Auto Sas Fr
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PSA Automobiles SA
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Publication date
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Abstract

L'invention porte sur un procédé de contrôle d'une inclinaison d'un habitacle (13) d'un véhicule, ledit véhicule comportant un système (25) électromécanique de contrôle de roulis comportant: - une étape de détection d'une vitesse du véhicule inférieure à un seuil de vitesse faisant passer le système (25) électromécanique de contrôle de roulis dans une phase active, - une étape de détermination d'un angle de braquage des roues (15) d’un essieu directeur (10) du véhicule, - une étape de détection d'une situation de vie induisant un risque d’inconfort ou de chute suivant laquelle un angle d'inclinaison (θ) de l'habitacle (13) s'écarte d'un angle d'équilibre (θequ) qui est fonction de la vitesse du véhicule et de l'angle de braquage des roues de l'essieu directeur (10), et - une étape de contrôle de l’inclinaison de l’habitacle (13) de façon à ce que l'angle d'inclinaison (θ) de l'habitacle (13) retrouve l'angle d'équilibre (θequ). Figure 6

Description

PROCEDE DE CONTROLE D'UNE INCLINAISON D'UN HABITACLE DE VEHICULE
La présente invention porte sur un procédé de contrôle d'une inclinaison d'un habitacle de véhicule. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les véhicules librement inclinables, dits également véhicules pendulaires, à au moins trois roues et ayant un habitacle fermé afin de garantir un bon niveau de sécurité et de confort.
A l’arrêt, un tel habitacle fermé ne permet pas au conducteur de maintenir le véhicule stable en posant les pieds à terre comme cela est le cas pour un véhicule standard à deux ou trois roues. En outre, lors de la réalisation de manœuvres, une faible vitesse du véhicule n’assure pas un équilibre satisfaisant sans action du conducteur sur le système de direction.
Pour pallier à cela, certains véhicules inclinables disposent d’un dispositif de verrouillage de l’inclinaison de l'habitacle du véhicule lorsque ce dernier ralentit ou s’approche de l’arrêt. Toutefois, l’activation et la désactivation du verrouillage de l’inclinaison de l'habitacle requiert l’intervention du conducteur et s’effectue en tout-ou-rien, sans progressivité et selon une inclinaison résultante des conditions de roulage au moment de l’arrêt. Ce mode de gestion est réalisé au détriment d’un sentiment de sécurité, notamment pour les manœuvres à basse vitesse et les phases d’arrêt et de démarrage du véhicule.
En outre, de nombreux conducteurs ont l'habitude de conduire un véhicule à quatre roues et non un scooter ou une moto. De tels dispositifs de verrouillage ne permettent donc pas d'atteindre le niveau d’agrément de conduite attendu par ce type de conducteurs.
L'invention vise à remédier efficacement à au moins un des inconvénients précités en proposant un procédé de contrôle d'une inclinaison d'un habitacle d'un véhicule, ledit véhicule comportant un système électromécanique de contrôle de roulis, ledit procédé comportant:
- une étape de détection d'une vitesse du véhicule inférieure à un seuil de vitesse faisant passer le système électromécanique de contrôle de roulis dans une phase active,
- une étape de détermination d'un angle de braquage des roues d’un essieu directeur du véhicule,
- une étape de détection d'une situation de vie induisant un risque d’inconfort ou de chute suivant laquelle un angle d'inclinaison de l'habitacle s'écarte d'un angle d'équilibre qui est fonction de la vitesse du véhicule et de l'angle de braquage des roues de l'essieu directeur, et
- une étape de contrôle de l’inclinaison de l’habitacle du véhicule de façon à ce que l'angle d'inclinaison de l'habitacle du véhicule retrouve l'angle d'équilibre.
L'invention permet ainsi de garantir la stabilité du véhicule à l’arrêt et son équilibre lors de manœuvres à faible vitesse. L'invention apporte donc un confort de conduite étendu à toutes les phases de conduite du véhicule.
Selon une mise en œuvre, à l’arrêt, l’habitacle du véhicule est maintenu verticalement, qu'un sol sur lequel roule le véhicule soit plan ou incliné.
Selon une mise en œuvre, lorsque le véhicule est en mouvement dans le sens d'une marche avant ou d'une marche arrière, l’habitacle est maintenu de façon que son angle d’inclinaison soit égal à l'angle d'équilibre.
Selon une mise en œuvre, l'angle d'équilibre est défini par la relation suivante:
tan(θequ) = γ / g = Vveh² / R.g, où
- θequ étant l’angle d’inclinaison du véhicule à l'équilibre par rapport à une direction verticale,
- γ étant l’accélération latérale,
- g étant l’accélération de la pesanteur,
- Vveh étant la vitesse du véhicule,
- R étant le rayon d'une trajectoire du véhicule exprimé en mètre, ledit rayon de la trajectoire étant fonction de l’angle de braquage des roues de l'essieu directeur.
Selon une mise en œuvre, le système électromécanique de contrôle de roulis passe dans une phase inactive lorsque la vitesse du véhicule dépasse le seuil de vitesse, de sorte que le véhicule acquiert une stabilité naturelle par effet gyroscopique.
Selon une mise en œuvre, une transition entre la phase active et la phase inactive est gérée de façon progressive.
Selon une mise en œuvre, l'habitacle du véhicule est fermé.
Selon une mise en œuvre, le véhicule comporte au moins trois roues.
L'invention concerne en outre un véhicule comportant un système électromécanique de contrôle de roulis et un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé tel que précédemment défini.
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.
La figure 1 est une vue en perspective d'un essieu d'un véhicule de type pendulaire mettant en œuvre le procédé de contrôle de l'inclinaison selon la présente invention;
La figure 2 est une vue de face d'un essieu d'un véhicule de type pendulaire mettant en œuvre le procédé de contrôle de l'inclinaison selon la présente invention;
La figure 3 est une vue de côté d'un essieu d'un véhicule de type pendulaire mettant en œuvre le procédé de contrôle de l'inclinaison selon la présente invention;
La figure 4 est une vue de dessus d'un essieu d'un véhicule de type pendulaire mettant en œuvre le procédé de contrôle de l'inclinaison selon la présente invention;
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;
La figure 6 est une vue de face illustrant l'inclinaison de l'habitacle d'un véhicule par rapport à une direction verticale par exemple lors de la prise d’un virage;
La figure 7 est une représentation graphique de l'état d'activation du système électromécanique de contrôle de roulis;
La figure 8 est un diagramme des différentes étapes du procédé selon l'invention de contrôle de l'inclinaison d'un habitacle de véhicule.
Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre.
Les figures 1 à 4 montrent un essieu directeur 10 d'un véhicule à au moins trois roues intégrant un système de suspension pendulaire. Cet essieu directeur 10 est avantageusement l'essieu avant du véhicule, mais il pourrait s'agir en variante de l'essieu arrière.
Ce système comporte deux ensembles 17 disposés de part et d'autre d'un châssis 12 auquel est fixé un habitacle 13 fermé visible sur la figure 6. 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.
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.
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.
En outre, un système 25 électromécanique 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 25 est disposé entre les bras supérieurs 19.1 et les bras inférieurs 19.2.
En variante, selon l'architecture du véhicule, le système 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 de l'essieu 10.
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.
La figure 5 montre que les débattements maximum des bras supérieurs 19.1 et inférieurs 19.2 sont importants en comparaison avec un véhicule à quatre roues classique. Le système 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.
En outre, le véhicule comporte un capteur 33 de vitesse du véhicule et/ou un capteur 34 de débattement de chaque roue 15 et/ou un capteur 35 d’angle de braquage du véhicule. Les informations fournies en temps réel par les différents capteurs 33-35 sont transmises à un calculateur 38 apte à contrôler l’inclinaison de l'habitacle 13 du véhicule, durant certaines situations de vie identifiées, en agissant de façon automatique sur le système 25 électromécanique de contrôle de roulis, c’est-à-dire sans aucune action de la part du conducteur. A cet effet, le calculateur 38 comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre des différentes étapes du procédé selon l'invention décrites ci-après en référence avec les figures 6 à 8.
Plus précisément, le calculateur 38 détecte, dans une étape 100, que la vitesse Vveh du véhicule est inférieure à un seuil de vitesse Sv, ce qui fait passer le système 25 dans une phase active Ph_act, comme cela est illustré par la figure 7. Dans un exemple de mise en œuvre, le seuil de vitesse Sv est par exemple compris entre 2 et 4 m/s.
Le calculateur 38 détermine dans une étape 101, au moyen du capteur 35, un angle de braquage des roues 15 de l’essieu directeur 10.
Dans une étape 102, le calculateur 38 détecte une situation de vie induisant un risque d’inconfort ou de chute suivant laquelle un angle d'inclinaison θ de l'habitacle 13 s'écarte d'un angle d'équilibre θequ qui est fonction de la vitesse du véhicule Vveh et de l'angle de braquage des roues de l'essieu directeur 10.
Dans une étape 103, le système 25 contrôle alors l’inclinaison de l’habitacle 13 du véhicule de façon à ce que l'angle d'inclinaison θ de l'habitacle 13 du véhicule retrouve l'angle d'équilibre θequ.
L'angle d'équilibre θequ est défini par la relation suivante:
tan(θequ) = γ / g = Vveh² / R.g, où
- θequ étant l’angle d’inclinaison de l'habitacle du véhicule à l'équilibre par rapport à une direction verticale,
- γ étant l’accélération latérale exprimée en m/s²,
- g étant l’accélération de la pesanteur exprimée en m/s²,
- Vveh étant la vitesse du véhicule exprimée en m/s,
- R étant le rayon d'une trajectoire du véhicule exprimé en mètre, ledit rayon de la trajectoire étant fonction de l’angle de braquage des roues 15 de l'essieu directeur 10.
Ainsi, à l’arrêt, l’habitacle 13 du véhicule est maintenu verticalement, que le sol sur lequel roule le véhicule soit plan ou incliné. Lorsque le véhicule est en mouvement dans le sens d'une marche avant ou d'une marche arrière, le système 25 maintient l’habitacle 13 de façon que son angle d’inclinaison θ soit égal à l'angle d'équilibre θequ.
Comme cela est illustré par la figure 7, le système 25 électromécanique de contrôle de roulis passe dans une phase inactive Ph_inact lorsque la vitesse du véhicule Vveh dépasse le seuil de vitesse Sv de sorte que le véhicule acquiert une stabilité naturelle par effet gyroscopique. Une transition entre la phase active Ph_act et la phase inactive Ph_inact du système 25 est gérée de façon progressive.
On décrit ci-après deux situations de vie au cours desquelles est mis en œuvre le procédé selon l'invention de contrôle de l’inclinaison de l'habitacle 13.
La première situation de vie correspond au franchissement d’un trottoir abordé de biais (avec un angle inférieur à 90°) à la montée ou à la descente, à très faible vitesse. Dans le cas de la montée, l’enchaînement des actions peut être le suivant. .Le véhicule étant arrêté avec la roue 15 avant droite contre le trottoir, l’habitacle 13 du véhicule est maintenu en position verticale. Il n'y a alors pas de variation de débattement des roues 15 gauche et droite de l’essieu avant 10.
En marche avant, la première roue 15 franchit le trottoir, de sorte que le véhicule s’incline en prenant du roulis sur la gauche. L’inclinaison de l'habitacle 13 est détectée puis corrigée de sorte que l’habitacle 13 retrouve une position verticale.
La deuxième roue 15 (avant gauche) franchit alors également le trottoir et l'habitacle 13 s’incline à nouveau sur la droite. De la même façon, l’inclinaison de l'habitacle 13 est détectée puis corrigée de sorte que l’habitacle 13 retrouve sa position verticale. Le franchissement du trottoir par l’essieu arrière est sans incidence sur l’inclinaison de l’habitacle 13.
La deuxième situation de vie correspond à des manœuvres à faible vitesse sur sol plan ou incliné, lorsqu’une transition est gérée entre les phases d’intervention active et inactive du système 25, du fait d’une variation de la vitesse du véhicule (accélération ou freinage), ou d’une variation du braquage des roues 15 de l’essieu directeur 10.
Dans le cas d’un démarrage avec virage à droite, l’enchainement des actions peut-être le suivant. Arrêté, l’habitacle 13 du véhicule est maintenu en position verticale. En marche avant, le conducteur oriente les roues 15 directrices vers la droite et accélère.
Le calculateur 38 détecte alors un écart d’inclinaison par rapport à l'angle d'équilibre θequ et ajuste en temps réel l’inclinaison ou le redressement de l’habitacle 13.
Dès que les conditions d’équilibre sont suffisantes au-delà du seuil de vitesse Sv, l’intervention du système 25 n’est plus requise. En conséquence, le système 25 de contrôle de roulis passe en phase inactive.

Claims (9)

  1. Procédé de contrôle d'une inclinaison d'un habitacle (13) d'un véhicule, ledit véhicule comportant un système (25) électromécanique de contrôle de roulis caractérisé en ce que ledit procédé comporte:
    - une étape de détection d'une vitesse (Vveh) du véhicule inférieure à un seuil de vitesse (Sv) faisant passer le système (25) électromécanique de contrôle de roulis dans une phase active (Ph_act),
    - une étape de détermination d'un angle de braquage des roues (15) d’un essieu directeur (10) du véhicule,
    - une étape de détection d'une situation de vie induisant un risque d’inconfort ou de chute suivant laquelle un angle d'inclinaison (θ) de l'habitacle (13) s'écarte d'un angle d'équilibre (θequ) qui est fonction de la vitesse du véhicule (Vveh) et de l'angle de braquage des roues de l'essieu directeur (10), et
    - une étape de contrôle de l’inclinaison de l’habitacle (13) du véhicule de façon à ce que l'angle d'inclinaison (θ) de l'habitacle (13) du véhicule retrouve l'angle d'équilibre (θequ).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l’arrêt, l’habitacle (13) du véhicule est maintenu verticalement, qu'un sol sur lequel roule le véhicule soit plan ou incliné.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lorsque le véhicule est en mouvement dans le sens d'une marche avant ou d'une marche arrière, l’habitacle (13) est maintenu de façon que son angle d’inclinaison (θ) soit égal à l'angle d'équilibre (θequ).
  4. Procédé selon l'une quelconque de revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'angle d'équilibre (θequ) est défini par la relation suivante:
    tan(θequ) = γ / g = Vveh² / R.g, où
    - θequ étant l’angle d’inclinaison du véhicule à l'équilibre par rapport à une direction verticale,
    - γ étant l’accélération latérale,
    - g étant l’accélération de la pesanteur,
    - Vveh étant la vitesse du véhicule,
    - R étant le rayon d'une trajectoire du véhicule exprimé en mètre, ledit rayon de la trajectoire R étant fonction de l’angle de braquage des roues (15) de l'essieu directeur (10).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le système (25) électromécanique de contrôle de roulis passe dans une phase inactive (Ph_inact) lorsque la vitesse du véhicule (Vveh) dépasse le seuil de vitesse (Sv), de sorte que le véhicule acquiert une stabilité naturelle par effet gyroscopique.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une transition entre la phase active (Ph_act) et la phase inactive (Ph_inact) est gérée de façon progressive.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'habitacle (13) du véhicule est fermé.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le véhicule comporte au moins trois roues (15).
  9. Véhicule comportant un système (25) électromécanique de contrôle de roulis et un calculateur (38) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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