DOMAINE TECHNIQUE

L'invention concerne le domaine du contrôle dynamique des véhicules étroits dont l'inclinaison est asservie aux sollicitations transversales afin d'améliorer les performances de tenue de route.

TECHNIQUE ANTERIEURE

Les véhicules étroits à 3 ou 4 roues, qui comportent le plus souvent une seule place de front et éventuellement une deuxième en tandem, sont conçus de manière à s'incliner en virage pour augmenter les faibles performances de leur tenue de route naturelle, en particulier pour les véhicules à 3 roues dont le polygone de sustentation est défavorable à une bonne tenue de route.

Lorsque l'inclinaison est libre, principalement pour les véhicules non carrossés qui subissent peu d'influence aérodynamique, le comportement du véhicule étroit à 3 ou 4 roues est comparable à celui des 2 roues. Ces derniers, qui ne peuvent accepter par nature aucun transfert de charge, obtiennent leur équilibre dans les virages en déportant à l'extérieur du virage la trajectoire des roues par rapport à la trajectoire du centre de gravité du véhicule pour mettre ladite trajectoire des roues dans la direction de la résultante oblique du poids du véhicule et de la force centrifuge. Pour une vitesse moyenne, le déport résulte normalement de la configuration de la colonne de direction en fonction du braquage de la roue directrice, donc du rayon du virage. Pour une accélération centrifuge importante résultant d'une vitesse élevée, le pilote doit exécuter un contrebraquage pour augmenter le déport afin d'obtenir l'inclinaison nécessaire à l'équilibre. Cette conduite sportive nécessite un apprentissage.

Pour les véhicules étroits carrossés, l'instabilité aérodynamique conduit à asservir l'inclinaison à la sollicitation transversale et à commander ladite inclinaison par l'intermédiaire d'un dispositif mécanique, hydraulique ou électrique ou une combinaison de ces technologies. Les dispositifs connus prennent en compte la seule force centrifuge, soit par une détection réalisée par un dispositif pendulaire ou un accéléromètre, soit en entrant les paramètres de vitesse et de rayon de braquage dans un calculateur de bord. La boucle d'asservissement compare alors l'inclinaison théorique à celle réalisée par le dispositif de commande d'inclinaison.

Le brevet français n° 02 00876 du présent auteur est connu pour asservir l'inclinaison du véhicule à la résultante des 3 types d'efforts transversaux que sont la force centrifuge, la pression aérodynamique latérale et le dévers de la chaussée en détectant l'effort avec lequel le véhicule s'appuie transversalement sur la chaussée. Dans tous les cas connus d'inclinaison asservie de véhicules étroits, ladite inclinaison conduit à déporter la masse du véhicule à l'intérieur du virage par rapport à la trajectoire moyenne des roues qui suivent la trajectoire nominale du virage. Cette dynamique est donc fondamentalement différente de l'inclinaison des 2 roues dont elle semble s'inspirer.

Elle engendre une sollicitation dissymétrique de la suspension qui nuit à la tenue de route, principalement en cas de trajectoire d'évitement ou de slalom.

EXPOSE DE L'INVENTION

La problématique consiste à proposer, à un public non formé à une conduite performante, un véhicule dont la conduite s'apparente à celle d'une voiture et ne nécessite pas un apprentissage comparable à celui des 2 roues, de type sportif.

La présente invention a pour but de résoudre cette problématique en laissant au conducteur le suivi de trajectoire du virage et en attribuant au véhicule la gestion automatique du déport de trajectoire des roues pour que le plan médian du véhicule contienne la résultante transversale des forces par rotation autour du centre de gravité et non pas par déport latéral de ce dernier. Pour obtenir ce résultat, l'asservissement d'inclinaison du véhicule en fonction de la sollicitation transversale est accompagné d'un déport de la trajectoire moyenne des roues. Ledit déport de trajectoire est simultané et proportionnel à l'opération d'inclinaison pour ne pas induire de déplacement latéral du centre de gravité du véhicule par rapport à la trajectoire du virage. Il met en oeuvre un contrebraquage de la roue, ou des 2 roues directrices avant, puis un retour au braquage nominal du virage pour suivre une trajectoire concentrique à celle du centre de gravité. En toute rigueur, ce changement de trajectoire est accompagné d'une variation différentielle de vitesse de rotation des roues motrices : dans la première phase de contrebraquage, le différentiel de vitesse est en sens inverse de celui engendré par le virage, dans la deuxième phase de mise sur trajectoire concentrique, le différentiel de vitesse est dans le même sens. En conséquence, les différentiels de vitesse de rotation des roues motrices se retranchent dans la première phase et s'additionnent dans la deuxième phase par rapport au différentiel concernant le virage. Les opérations simultanées de déport de trajectoire et d'inclinaison étant terminées, seul subsiste le différentiel de vitesse des roues motrices dû au virage. En sortie de virage, l'ensemble de ces opérations est inversé. Cette gestion indépendante de vitesse des roues motrices nécessite une motorisation et un contrôle électriques de chaque roue.

Cette description est présentée de façon classique concernant une sollicitation simple de force centrifuge sur un sol horizontal pour une bonne compréhension du contrôle dynamique du véhicule. Dans le cas d'une détection transversale intégrant les trois types d'efforts transversaux ci-dessus mentionnés, le dispositif prend en compte la résultante et produit l'inclinaison et le déport de trajectoire correspondant.

Un premier exemple concernerait une chaussée idéalement relevée en virage pour être perpendiculaire à la direction de la résultante de la sollicitation transversale et du poids du véhicule. Cette configuration provoquerait à tort l'inclinaison du véhicule avec la prise en compte de l'accélération centrifuge seule sans l'influence du dévers de chaussée. Un deuxième exemple concernerait un fort vent latéral en ligne droite. Dans ce cas, la possibilité de prendre en compte la pression aérodynamique latérale permet d'incliner le véhicule contre le vent et de provoquer le déport de trajectoire des roues par rapport à la trajectoire du centre de gravité, pour mettre le véhicule en équilibre sans avoir à intervenir sur le volant ou le guidon. Le dispositif est conçu pour intégrer ces différentes composantes et maintenir la trajectoire du centre de gravité au plus près de la trajectoire théorique, compte tenu du temps de réponse du système et des frottements parasites.

Pour obtenir cet asservissement automatique, la commande de direction du véhicule est équipée d'un dispositif d'orientation différentielle entre le volant et la roue ou les roues directrices avant. Ce dispositif peut être un moteur électrique pas à pas commandé par le calculateur électronique de bord par l'intermédiaire d'une électronique de puissance, simultanément avec le dispositif d'inclinaison et avec la gestion du différentiel de vitesse des roues motrices. Ces trois actions simultanées sont déterminées par le calculateur de bord proportionnellement au signal délivré par le capteur d'effort transversal. Le temps de mise en inclinaison et de mise en déport de la trajectoire des roues définit le temps nécessaire entre deux prises de signal par le calculateur électronique de bord. La boucle d'asservissement recommence ainsi pour que l'inclinaison du véhicule équilibre l'effort transversal détecté par le capteur sur les roues du véhicule.

DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS

La figure 1 montre de façon non limitative un exemple schématique de réalisation du dispositif selon l'invention sur un véhicule 3 roues avec une roue directrice avant et deux roues motrices arrière :

Lorsque le véhicule reçoit une sollicitation transversale résultante (F), les rondelles flexibles (2) placées entre le bras de suspension (3) et les paliers (4) fixés sur le châssis (1) se déforment. Le capteur de position (5), placé en bout de l'axe d'articulation (18) solidaire du bras de suspension (3) détecte la déformation des rondelles, quasi proportionnelle à l'effort (F), et envoie un signal proportionnel au calculateur électronique (6) qui définit, d'une part, l'inclinaison nécessaire pour établir l'équilibre transversal et d'autre part la durée de la mise en inclinaison.

Ledit calculateur définit en conséquence le déport de trajectoire des roues à exécuter pendant la mise en inclinaison du véhicule ainsi que la variation du différentiel de vitesse des roues motrices. Ledit calculateur commande, par l'intermédiaire de l'électronique de puissance (7), le moteur électrique (8) du vérin d'inclinaison (9), le moteur électrique (10) du dispositif de contrôle de trajectoire (11) ainsi que la variation de vitesse différentielle des moteurs de propulsion (12).

Le dispositif (11) de déport de trajectoire des roues par rapport à la trajectoire du centre de gravité du véhicule est constitué d'un boîtier (12) commandé en rotation par le volant ou le guidon (15).

Le moteur électrique (10), qui est équipé d'une vis-sans-fin (14), est fixé sur ledit boîtier (12). Ladite vis-sans-fin commande de façon irréversible un engrenage (13) solidaire d'un renvoi d'angle (16) d'orientation de la roue directrice (17). La figure 2 représente les différentes phases de gestion de trajectoire, particulièrement les phases (A) et (B) pendant le changement d'inclinaison du véhicule.

Le principe de la présente description est conservé dans le cas de deux roues directrices comportant une liaison de type connu pour l'orientation simultanée des roues. Le principe de la présente invention est encore conservé dans le cas d'une direction intégralement électrique. Dans ce cas, le moteur électrique d'orientation de la roue ou des roues avant reçoit les impulsions dues à la commande du volant auxquelles s'ajoutent les impulsions dues à Ia commande de mise en trajectoire concentrique liée à l'inclinaison du véhicule.

MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION

Les figures 3 à 5 représentent la meilleure façon connue de réaliser l'invention. Sur la figure 4 d'un train arrière de véhicule étroit vu en plan et sur la figure 3 dudit train routier vu en élévation, un capteur de déplacement (405) est disposé à l'extrémité centrale soit d'un bras, soit de chaque bras de suspension arrière pour une redondance de sécurité. L'orientation symétrique des bras de suspension, provoquant l'inclinaison du véhicule, est obtenue par l'action des vérins électriques (309) sur les leviers articulés (320). Chaque roue est motorisée par un moteur électrique (321) fixé sur le bras de suspension (403).

Pendant la variation d'inclinaison du véhicule, le différentiel de direction représenté sur la figure 5 commande le déport de trajectoire des roues de façon transparente pour le conducteur. Le boîtier (501), qui transmet de façon mécanique le mouvement de rotation du volant depuis l'entrée (502) vers l'axe d'orientation de la roue directrice (503), comporte un couple non réversible roue (504) et vis-sans-fin (505). Ladite vis- sans-fin est solidaire de la partie extérieure d'un moteur électrique (506) commandé par le calculateur de bord en fonction du signal communiqué par le ou les capteurs de sollicitation transversale.