L’invention concerne un ensemble et un procédé de contrôle actif du bruit de roulement pour un véhicule automobile.

Dans le domaine de l’automobile, il est bien connu de mettre en œuvre des procédés de contrôle actifs du bruit, produisant des signaux anti-bruit permettant de réduire les nuisances sonores dans l’habitacle du véhicule.

En particulier les bruits solidiens générés par le roulage du véhicule automobile sur la chaussée provoquent des vibrations de la structure et par conséquent des bruits audibles dans l’habitacle qui peuvent être particulièrement gênantes pour les usagers.

Afin de générer un signal de contrôle actif du bruit pour compenser les nuisances sonores d’un véhicule automobile, il est connu qu’un signal anti-bruit peut être généré par une commande de régulation en fonction d’un signal de référence et d’un signal d’erreur, telle qu’une régulation de type Feedback, ou une régulation par action anticipative, généralement appelé par son nom anglais de régulation Feedforward.

On connaît notamment le document EP2239728A2 qui divulgue un système pour le contrôle actif du bruit basé sur la sortie du système audio, dans lequel le système génère un signal antibruit émis par le système audio de l’habitacle en fonction d’un capteur installé sur le véhicule, tel qu’un accéléromètre.

Toutefois, un problème d’une telle solution est qu’il est nécessaire d’installer un capteur apte à fournir le signal de référence, ce qui est relativement coûteux et relativement complexe à mettre en œuvre sur une architecture de véhicule automobile existante.

En effet, l’ajout de capteurs sur un véhicule automobile nécessite notamment un volume d’installation disponible, une fixation disponible, un câblage additionnel. Or, obtenir des fixations disponibles dans une architecture de véhicule automobile est une difficulté relativement importante.

Aussi, il existe le besoin d’un ensemble de contrôle actif du bruit permettant de résoudre les problèmes énoncés précédemment.

A cet effet on propose un ensemble de contrôle actif du bruit de roulement pour un véhicule automobile, comprenant un dispositif de contrôle de trajectoire comportant au moins un capteur de vitesse de roue fixé sur un porte-fusée d’une roue du véhicule automobile, et un dispositif anti-bruit apte à commander au moins un haut-parleur installé dans l’habitacle du véhicule automobile.

Le dispositif de contrôle de trajectoire comprend un autre capteur fixé sur ledit porte-fusée, ledit dispositif de contrôle de trajectoire étant adapté pour transmettre audit dispositif antibruit des mesures obtenues par ledit autre capteur ;

Ledit dispositif anti-bruit étant adapté pour générer un signal anti-bruit en fonction desdites mesures dudit autre capteur et commander son émission via ledit haut-parleur. Ainsi, on peut obtenir un système de contrôle actif du bruit performant, et pouvant être adapté à des architecture de véhicules existantes sans créer un encombrement et un surpoids supplémentaire.

En outre un capteur installé sur le porte-fusée fournit une très bonne mesure de la source du bruit de roulement, avec une très forte cohérence, qui est le contact pneu/chaussée car il est très proche de ce contact.

En d’autres termes, les capteurs montés sur le porte-fusée fournissent un signal de très bonne qualité pour le contrôle du bruit de roulement suivant le critère de cohérence, ce qui permet ainsi un gain important quant à la performance de réduction du bruit.

Avantageusement et de manière non limitative, le dispositif de contrôle de trajectoire comprend pour chaque roue du véhicule automobile un capteur de vitesse monté sur ledit porte-fusée associé à ladite roue, caractérisé en ce qu’il comprend en outre pour chaque roue, un autre capteur monté sur ledit porte-fusée associé ; ledit dispositif de contrôle de trajectoire étant adapté pour transmettre audit dispositif anti-bruit lesdites mesures obtenues par chacun desdits autre capteurs, ledit dispositif anti-bruit étant adapté pour commander aux haut- parleurs l’émission d’un signal anti-bruit fonction des mesures obtenues de chacun desdits autre capteurs.

Ainsi on peut tenir compte du bruit créé dans l’habitacle par le roulement de chaque roue sur l’habitacle ce qui améliore la réduction active de bruit.

Avantageusement et de manière non limitative, ledit au moins un autre capteur comprend un accéléromètre, par exemple un accéléromètre tri-axes, ou un capteur de vitesse angulaire, tel qu’un gyromètre, ou un capteur laser. Ceci permet de prendre en compte la dynamique vibratoire de manière relativement complète de la roue sur la chaussée ce qui permet d’obtenir des signaux de référence relativement robustes.

Avantageusement et de manière non limitative, lesdits autres capteurs sont adaptés pour échantillonner lesdites mesures obtenues depuis lesdits portes-fusées associés à une fréquence supérieure ou égale à 2000 Hz. Ainsi, on peut éviter de mettre en œuvre un filtre antirepliement avant la numérisation du signal. Un tel filtre anti-repliement coûtant en latence et en retard sur le signal. Ainsi, on assure une meilleure performance du système par cet échantillonnage non filtré. En effet, on obtient une fréquence d’échantillonnage suffisante pour garantir une prise en compte robuste de la dynamique vibratoire du roulage tout en ayant un repliement du spectre négligeable pour un contrôle du bruit jusqu’à 300 Hz.

Avantageusement et de manière non limitative, ledit dispositif de contrôle de trajectoire communique avec ledit dispositif anti-bruit via un bus de communication à faible latence, par exemple une latence maximale de un ou deux échantillons. Ainsi, on permet d’obtenir une transmission rapide des signaux de référence afin de permettre une réduction active du bruit efficace.

Avantageusement et de manière non limitative, ledit bus de communication est adapté pour transmettre lesdites mesures obtenues par lesdits autres capteurs à une fréquence au moins égale à ladite fréquence d’échantillonnage desdits autres capteurs. Ceci permet d’assurer qu’aucun nouvel échantillonnage des données n’est effectué pour la transmission des données depuis le dispositif de contrôle de trajectoire jusqu’au dispositif anti-bruit.

Avantageusement et de manière non limitative, l’ensemble comprend dans l’habitacle du véhicule automobile, au moins un microphone apte à capter le bruit à réduire présent dans l’habitacle ; ledit dispositif anti-bruit étant adapté pour commander aux haut-parleurs l’émission d’un signal anti-bruit en fonction aussi dudit bruit ambiant capté par ledit au moins un microphone. Ce microphone permet ainsi la mise en œuvre d’un contrôle à boucle de retour, généralement appelé Feedback, dans lequel le signal d’erreur est obtenu par le microphone.

L’invention concerne aussi un procédé de contrôle actif du bruit de roulement pour un véhicule automobile mis en œuvre par un dispositif anti-bruit d’un ensemble tel que décrit précédemment, comprenant des étapes de :

Réception d’au moins un ensemble de valeurs échantillonnées de mesures acquises par lesdits autres capteurs du dispositif de contrôle de trajectoire ;

Génération d’un signal anti-bruit en fonction desdites valeurs échantillonnées reçues ; et Émission dudit signal anti-bruit via lesdits haut-parleurs dudit dispositif anti-bruit.

Avantageusement et de manière non limitative, la génération d’un signal anti-bruit est mise en œuvre par une commande par action anticipative, aussi appelée commande par action anticipative, dite Feedforward, dans laquelle le signal de référence correspond à l’ensemble des mesures échantillonnées desdits autres capteurs, et au moins un signal d’erreur est fourni par échantillonnage d’au moins un son obtenu par au moins un microphone dans l’habitacle du véhicule automobile. Ceci permet ainsi d’obtenir un signal anti -bruit relativement performant et robuste.

L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un ensemble tel que décrit précédemment dans lequel el dispositif anti-bruit met en œuvre le procédé tel que décrit précédemment.

D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule automobile comprenant un ensemble selon l’invention ;

La figure 2 est un organigramme d’un procédé mis-en-œuvre par le dispositif anti-bruit de l’ensemble de la figure 1 ;

La figure 3 est un schéma d’un contrôle par action anticipative, dite Feedforward tel que mis en œuvre par le dispositif anti-bruit selon l’invention.

Les figures 1 à 3 se rapportant à un même mode de réalisation de l’invention, elles seront commentées simultanément. Un véhicule automobile, tel que représenté figure 1, comprend un ensemble 1 de contrôle actif du bruit dans l’habitacle du véhicule automobile.

En particulier l’invention concerne le contrôle actif du bruit provoqué par les vibrations des roues lors du roulage sur la chaussée, vibration qui se transmet à toute la structure du véhicule et crée le bruit dans l’habitacle par couplage fluide / structure..

Afin de contrôler et réduire ce bruit, l’ensemble 1 comprend d’une part le dispositif de contrôle de trajectoire 2 du véhicule automobile ainsi qu’un dispositif anti -bruit 3.

Le dispositif de contrôle de trajectoire 2, aussi connu sous le nom d’ESP, de l’anglais Electronic Stability Program, permet notamment au véhicule de rester sur une trajectoire correcte en cas de perte d'adhérence.

Le dispositif de contrôle de trajectoire 2 comprend notamment pour chaque roue 10, 10’ du véhicule automobile un capteur de vitesse 21, 21’ de roue, généralement monté sur le porte- fusée 20, 20’ de la roue 10, 10’ correspondante.

En effet l'installation des capteurs de vitesse 21, 21’sur les portes-fusées 20, 20’ de l’essieu moteur, en général à l’avant, présente une bonne cohérence avec certains bruits solidiens dont la source est le groupe motopropulseur, abrégé en GMP.

En effet les transmissions relient le GMP et les portes-fusées 20, 20’ ; elles transmettent le couple moteur, ce qui est leur fonction principale, mais aussi les vibrations du GMP. L’invention est donc aussi efficace pour atténuer certains bruits du GMP.

Dans un véhicule automobile de l’art antérieur, le dispositif de contrôle de trajectoire 2 est indépendant et non connecté au dispositif anti-bruit 3 dont la fonction est éloignée.

Le dispositif anti-bruit 3, est ici un dispositif actif de réduction du bruit, aussi connu sous le nom d’ANC pour Active Noise Control.

De nombreux types de dispositif anti-bruit 3 actif sont connus de l’art antérieur.

L’invention ne vise pas à décrire le fonctionnement précis d’un type particulier de contrôle de bruit actif, dont le principe basé sur l’interférence entre deux ondes est bien connu de l’homme du métier.

Différents types de contrôle de bruit sont connus pour de tels dispositifs anti-bruit. On connaît notamment les régulations en boucle ouverte, réalisées sans capteur d’erreur, mais avec un signal de référence de la source. On connaît aussi les contrôles Feedback dans lesquels une régulation est effectuée avec une correction en fonction d’un signal d’erreur et on connaît aussi les contrôles Feedforward dans lequel la correction s’effectue en fonction du signal d’erreur et du signal de référence.

Dans le cadre d’un contrôle anti-bruit visant à réduire le bruit solidien de roulement d’un véhicule automobile, seul le contrôle Feedforward permet d’obtenir un résultat satisfaisant.

Le bruit de roulement est aléatoire et le rend donc imprévisible contrairement à un bruit de moteur dont les harmoniques ont une évolution en phase et en amplitude plus lentes.

En outre, le bruit d’un moteur présente un spectre relativement étroit alors qu’un bruit de roulement est à large spectre. Par conséquent seul un contrôle Feedforward permet d’obtenir un résultat satisfaisant dans le cadre d’une réduction active de bruit de roulement solidien.

Or, le contrôle Feedforward nécessite d’une part une cohérence des signaux de référence x et d’erreur e, ce qui dans le cas d’un signal aléatoire est relativement complexe, mais aussi une contrainte de délai de mesure de ces signaux.

Dans un système de contrôle Feedforward il est nécessaire d’obtenir un signal de référence x qui correspond à la source du bruit généré, et un signal d’erreur e qui correspond au bruit restant après traitement.

A cet effet, l’ensemble 1 comprend au moins un microphone 32-32”, à titre d’exemple 3 microphones, pour détecter le signal d’erreur e.

Ces microphone 32-32” sont installés dans l’habitacle, et bien que représenté en partie haute sur la figure 1, ils peuvent être installé en d’autres endroits de l’habitacle, notamment en partie basse, de sorte à capter le bruit persistant après réduction du bruit.

Le signal de référence x est la mesure des vibrations sur la structure du véhicule qui se propagent depuis les roues.

Le dispositif de contrôle de trajectoire 2 comprend pour chaque roue, en plus des capteurs de vitesses 21, 21’, des capteurs 22, 22’, dans ce mode de réalisation particulier des accéléromètres 22, 22’, en particuliers des accéléromètres tri-axes, montés solidaires des portes-fusées 20,20’ de chaque roue 10, 10’.

En particulier ces capteurs 22, 22’ sont intégrés aux capteurs de vitesses 21, 21’ ce qui permet de ne pas avoir à les fixer de manière indépendante, résolvant la problématique des points de fixations de capteurs à la structure du véhicule automobile.

L’invention n’est toutefois pas limitée à des accéléromètres comme capteurs, mais porte sur tout type de capteur intégré au dispositif de contrôle de trajectoire et fixé sur le porte fusée 20, 20’.

En particulier des capteurs laser qui mesurent la rugosité de la route ou le déplacement relatif entre les deux faces du roulement de roue donnent aussi des signaux de référence particulièrement pertinents, et peuvent être intégrés dans le capteur de vitesse 21, 21’ de roue. La position et la forme du capteur de vitesse 21, 21’ le rend particulièrement apte à porter un tel capteur laser qui mesure le déplacement de la face du roulement coté tournant car c’est sur cette face que sont implantées les cibles magnétiques servant à la mesure de la vitesse de roue. Selon une mise en œuvre particulière de l’invention, on peut en outre installer dans le dispositif de contrôle de trajectoire un gyromètre pour chaque roue, ce gyromètre pouvant notamment être intégré au capteur de vitesse 21, 21’, par exemple en plus de l’accéléromètre et/ou du radar.

Chaque gyromètre fournissant des signaux de références supplémentaires pouvant améliorer la réduction active du bruit. Toutefois l’ajout de ces données supplémentaires nécessite que le bus de communication 5 soit adapté pour transmettre de manière suffisamment rapide ces données. A cet effet, le dispositif de contrôle de trajectoire 2 comprend pour chaque roue, en plus des capteurs de vitesses 21, 21’, des accéléromètres 22, 22’, en particuliers des accéléromètres tri- axes, montés solidaires des portes-fusées 20,20’ de chaque roue 10, 10’.

Une telle installation des accéléromètres permet de mesurer de manière fiable les vibrations des roues sur la chaussée, tout en captant cette onde au plus tôt avant sa propagation vers l’habitacle.

En effet, dans un système ANC par action anticipative, dite Feedforward, le signal anti-bruit est généré par la convolution du bruit mesuré par le microphone 32,32” et le signal de référence obtenu par les accéléromètres 22, 22’.

Le dispositif anti-bruit 3 générant ce signal anti-bruit et l’émettant depuis un haut-parleur 31 installé dans l’habitacle du véhicule, ceci ayant pour effet de provoquer une atténuation, tendant vers l’annulation du bruit indésirable.

A cet effet, le signal anti-bruit doit atteindre le microphone 32,32” de signal d'erreur plus tôt que le bruit indésirable se propageant depuis les roues vers l’habitacle.

Aussi, en référence à la figure 3, le retard total du chemin de référence 300, comprenant le contrôleur de bruit 302 et le chemin secondaire 303 doit être plus petit que celui du chemin primaire 301, qui correspond à la propagation du son des roues vers l’habitacle, la sommation 304 correspondant à l’erreur captée par le microphone 32-32” d’erreur. Ceci est une contrainte de causalité, et si cette condition n'est pas satisfaite, le système ANC Feedforward ne peut pas réduire correctement le bruit indésirable.

Afin d’assurer cette contrainte de causalité, on échantillonne les accélérations mesurées par les accéléromètres 22,22’ à une fréquence relativement élevée, préférablement supérieure à 2000 Hz. Ainsi, un tel échantillonnage brut, autrement dit non filtré, à haute fréquence évite l’utilisation d’un filtre passe-bas anti repliement qui pénalise la latence, puisqu’un filtre introduit toujours un déphasage et donc un retard. En effet à de telles fréquences l’erreur de repliement du spectre est négligeable pour un contrôle du bruit jusqu’à 300 Hz.

Les signaux d’accélérations étant captés tout d’abord par le dispositif de contrôle de trajectoire 2, selon les bus de transmission classique de ce dispositif 2, ces signaux sont ensuite envoyés vers le dispositif anti -bruit 3.

Afin d’assurer une transmission rapide, un bus de communication 5 à faible latence est installé entre le dispositif de contrôle de trajectoire 2 et le dispositif anti -bruit 3.

On entend par faible latence, pour un bus numérique tel que mis en œuvre dans l’invention, un ou au maximum deux échantillons de latence avec une fréquence supérieure ou égale à 2000 Hz.

Ce bus de communication 5 est notamment adapté pour transmettre les données à une fréquence au moins égale à la fréquence d’échantillonnage des accéléromètres.

En outre, on optimise cette communication par le bus de communication 5 en transmettant les données brutes non filtrées. Chaque accéléromètre 22, 22’, étant associé à trois axes dans ce mode de réalisation, et le véhicule comprenant, dans cet exemple de réalisation, quatre roues 10, 10’, c’est un total de 12 signaux échantillonnés à transmettre entre le dispositif de contrôle de trajectoire 2 et le dispositif anti -bruit 3. Le dispositif anti-bruit 3 met alors en œuvre un procédé comprenant d’une part la réception 201 des signaux échantillonnés, la génération d’un signal anti-bruit 202, puis l’émission 203 du signal anti-bruit par le haut-parleur 31 dans l’habitacle.

La génération 202 du signal anti-bruit étant mise en œuvre par le contrôle Feedforward, en fonction du ou des signaux du ou des microphones 32-32” d’erreur et des échantillons reçus du signal de référence x.