Domaine technique L'invention concerne un procédé d'assistance à la conduite d'un véhicule, et notamment d'un véhicule industriel du type camion. Elle concerne plus spécifiquement des véhicules attelés, comportant une articulation entre un tracteur et une remorque. Il peut donc s'agir d'un véhicule du type semi-remorque dans lequel la semi-remorque est articulée au niveau d'une sellette sur un tracteur. Il peut également s'agir d'un attelage comportant un camion du type porteur, à l'arrière duquel est articulée une remorque.

L'invention concerne plus particulièrement une assistance à la commande de direction pour les véhicules comportant un système de direction conventionnel, par transmission mécanique d'un ordre issu du volant, ou de façon plus générale d'un organe commande de direction.

L'invention concerne donc plus précisément un procédé d'assistance destiné à faciliter la tâche du chauffeur lors des manœuvres de marche arrière. En effet, compte tenu de l'articulation entre le tracteur et la remorque, les manœuvres de marche arrière qui ne sont pas en ligne droite nécessitent d'enchaîner de façon appropriée des opérations de braquage et de contre braquage.

Techniques antérieures Comme déjà évoqué, les manœuvres de marche arrière, par exemple lors de mise à quai, ou d'opérations de stationnement, nécessitent une certaine habileté de la part du chauffeur, compte tenu de l'articulation entre les deux parties du véhicule. Cette habileté est d'autant plus nécessaire que le champ de vision directe du chauffeur est relativement limité, voire inexistant puisque les rétroviseurs sont montés sur le véhicule tracteur, et ne permettent pas de visualiser l'espace à l'arrière de la remorque, lorsque celle-ci n'est pas parfaitement alignée avec le tracteur.

Pour faciliter les manœuvres de marche arrière sur différents véhicules, des solutions ont déjà été proposées, mettant en œuvre un dispositif d'acquisition d'image, situé à l'arrière du véhicule, et permettant de visualiser l'espace situé à l'arrière de la remorque. De tels systèmes ont notamment été décrits dans les documents DE 101 42 367, US 6 366 221, US 6 564 122, et WO 2004/022413.

Ces dispositifs facilitent les manœuvres de marche arrière, mais sont toutefois plus particulièrement adaptés pour les véhicules du type porteur. En effet, sur les véhicules attelés, il reste nécessaire pour le chauffeur d'enchaîner les étapes de braquage et de contre braquage de manière adéquate, pour réaliser les manœuvres de marche arrière.

Par ailleurs, on a décrit dans le document US 3 605 088 un dispositif installé en cabine d'un véhicule attelé. Ce dispositif est interface avec des mécanismes de tringlerie permettant de détecter les situations dans lesquelles l'attelage se trouve dans des positions angulaires extrêmes par rapport au tracteur. Dans ce cas, le chauffeur est informé par affichage lumineux de la nécessité de procéder à un braquage ou à un contre braquage. Un tel dispositif permet d'éviter que le tracteur ne vienne percuter l'attelage dans une configuration dite "de mise en portefeuille". Autrement dit, ce dispositif ne permet pas l'assistance lors de l'intégralité de la manœuvre de marche arrière, mais seulement la génération d'alertes dans des situations angulaires extrêmes. Un autre dispositif permettant d'éviter les mises en portefeuille est décrit dans le document US 6 292 094.

Pour faciliter les manœuvres de marche arrière, il est également connu par le document WO 96/21582 d'informer le chauffeur de la distance séparant l'arrière de son véhicule des différents obstacles existants. Un dispositif analogue a été décrit dans le document US 6 564 122 dans lequel un affichage en cabine permet de détecter si la trajectoire en cours risque de rencontrer un obstacle situé à l'arrière du véhicule.

L'ensemble de ces dispositifs procurent une certaine aide au chauffeur, mais il demeure nécessaire pour ce dernier de décider à quels instants doivent être déclenchées les étapes de braquage et de contre braquage, pour réaliser la manœuvre de marche arrière souhaitée.

Par ailleurs, d'un camion à l'autre, les repères du chauffeur peuvent changer, en fonction de l'empattement du tracteur, de l'emplacement du point d'articulation, ainsi que de la longueur de la remorque. On conçoit donc qu'il y a donc un intérêt à procurer au chauffeur une assistance tout au long de la manœuvre de marche arrière, et ce en fonction des caractéristiques propres du véhicule.

Exposé de l'invention

L'invention a pour objectif de faciliter les opérations de manœuvre en marche arrière sur les véhicules articulés. L'invention concerne donc plus précisément un procédé d'assistance à la conduite, pour les manœuvres de marche arrière d'un véhicule attelé comportant un tracteur et une remorque articulée par rapport au tracteur. Ce procédé concerne les véhicules équipés d'un dispositif de direction conventionnel, dans lequel l'angle de braquage des roues directrices est une image de la position d'un organe de commande de direction mû par le chauffeur.

Conformément à l'invention, pendant les manœuvres de marche arrière :

" on sélectionne un point cible par lequel on souhaite faire passer la trajectoire du véhicule ;

" on calcule une consigne d'angle de braquage en fonction dudit point cible et de la géométrie du véhicule ;

" on affiche sur un dispositif de visualisation accessible au chauffeur, cette consigne d'angle de braquage, en comparaison avec la valeur d'angle de braquage effective, correspondant à la position de l'organe de commande de direction.

Autrement dit, l'invention consiste à faire en sorte que pendant les manœuvres de marche arrière, le chauffeur soit en permanence informé de l'angle

-A- de braquage idéal qu'il doit donner au volant, et donc aux roues directrices, pour amener le véhicule dans la position qu'il a préalablement sélectionnée. Ainsi, un calculateur approprié assure une détermination de la variation souhaitable de l'angle de braquage de manière à conserver l'attelage dans une configuration qui permette d'atteindre le point visé.

Le chauffeur est donc assisté dans la commande qu'il doit exercer sur le volant, de manière à enchaîner les phases de braquage et de contre braquage, de sorte qu'à la fin de la manœuvre, le point visé soit atteint.

En pratique, la sélection du point cible peut s'effectuer de différentes manières.

Ainsi, dans une première variante, la sélection du point cible peut être affichée en cabine, sur un écran de visualisation du champ arrière du véhicule.

Dans ce cas, la sélection du point cible peut s'effectuer grâce à un système de pointage actionnable par le chauffeur, interface avec cet écran de visualisation du champ arrière du véhicule. La sélection à proprement parler du point cible peut se faire par une action sur un organe approprié, grâce à une mire présente sur l'écran, que le chauffeur peut déplacer à volonté, puis figer. Il est également possible que le chauffeur fasse évoluer la position du point cible en agissant sur cette mire pendant la manœuvre de marche arrière assistée. La position du point cible étant mémorisée, elle peut éventuellement être actualisée sur l'écran de visualisation par un recalcul prenant en compte le déplacement du véhicule, et donc l'évolution du champ de vision arrière.

Dans une autre variante, la sélection du point cible peut être réalisée de façon automatique, par le choix d'une manœuvre de déplacement à effectuer. Plus précisément, lorsque le véhicule se trouve dans une position à proximité des zones de stationnement, il est possible de proposer au chauffeur différentes manœuvres, telle que la réalisation d'un créneau, une manœuvre de stationnement en épi à un angle prédéterminé, ou un stationnement à 90° à gauche ou à droite. Dès lors que

Ie chauffeur a sélectionné la manœuvre qu'il souhaite effectuer, l'angle optimal de braquage est alors affiché sur le dispositif de visualisation, en fonction de la manœuvre sélectionnée.

En pratique, la consigne d'angle de braquage peut être affichée sous la forme d'une plage d'angle à l'intérieur de laquelle l'angle de braquage effectif doit idéalement rester.

En pratique, au moment de sa sélection, le point cible sélectionné peut être situé à une distance prédéterminée de l'arrière de la remorque. Ainsi, le point cible peut être déterminé par ses coordonnées dans un repère lié à la remorque, dont un axe correspond à l'axe longitudinal de cette dernière. Dans ce cas, le point cible se trouve avec une coordonnée fixe dans ce repère, et peut s'écarter latéralement de l'axe de la remorque.

En pratique, le calcul de la consigne d'angle de braquage comporte plusieurs étapes durant lesquelles :

" on calcule une première consigne d'angle entre les axes de la remorque et du tracteur, en fonction du point cible visé et de la géométrie du véhicule ;

" on calcule alors la consigne d'angle de braquage comme résultant d'un asservissement faisant tendre l'angle mesuré entre les axes de la remorque et du tracteur vers la première consigne d'angle.

En d'autres termes, le procédé consiste à déterminer, dans une position donnée, l'angle optimal entre le tracteur et la remorque qui permette d'atteindre le point visé. L'angle de braquage est alors calculé pour déformer l'articulation de l'attelage en vue de tendre vers cet angle optimal entre tracteur et remorque.

En pratique, la consigne d'angle de braquage peut prendre en compte différente 5Ss ccoommppoossaanntteess ssee cumulant avantageusement.

Ainsi, une première composante de la consigne d'angle de braquage est fonction du rayon de courbure de la trajectoire du point d'articulation de la remorque par rapport au tracteur. Ce rayon de courbure est déterminé par rapport à la géométrie du véhicule, et notamment la position de l'essieu arrière fixe de la remorque ainsi que de la position du point visé.

La commande de l'angle de braquage peut intégrer une seconde composante, qui peut être obtenue en fonction, notamment par un traitement proportionnel intégral dérivé, de la différence de l'angle mesuré entre les axes du tracteur et de la remorque, et la première consigne d'angle identifiée précédemment.

En pratique, la consigne d'angle de braquage peut comporter une composante supplémentaire, qui est prise en compte lorsque l'angle entre les axes du tracteur et la remorque dépasse un seuil prédéterminé en vue de réduire cet angle. En effet, il importe que la commande de braquage ne conduise pas à situation où l'angle entre la remorque et le tracteur entraîne une "mise en portefeuille" de l'attelage.

Le chauffeur peut être assisté complémentairement, par des affichages supplémentaires qui le renseignent sur le déroulement optimal de la manœuvre. Ainsi, il peut être avantageux que le chauffeur ait à sa disposition une indication de la distance restant à parcourir jusqu'au point cible, afin de limiter sa vitesse à l'approche immédiate de l'objectif.

Il est également possible d'aider le chauffeur, en lui donnant une indication calculée d'une vitesse maximale préconisée pour effectuer les manœuvres de marche arrière. Ce calcul prend en considération la distance restant à parcourir avant d'atteindre le point cible. Il est également possible de décomposer la manœuvre en plusieurs phases nécessitant d'enchaîner des braquages et contre- braquages. Dans la mesure où l'on détermine des points particuliers de la trajectoire comme ceux où la consigne d'angle de braquage évolue plus rapidement, il est avantageux d'indiquer au chauffeur la distance restant à parcourir pour atteindre chacun de ces points particuliers, afin d'éviter d'y arriver à vitesse

excessive. Il est également possible d'indiquer une vitesse maximale préconisée, calculée en fonction de cette distance restante.

Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles :

La figure 1 est une vue en perspective sommaire d'un camion évoluant dans un environnement permettant la mise en œuvre de l'invention. La figure 2 est une vue en perspective sommaire de l'intérieur d'une cabine d'un véhicule mettant en œuvre le procédé conforme à l'invention.

La figure 3 est un organigramme montrant de façon schématique l'enchaînement des étapes de l'invention.

La figure 4 est un diagramme simplifié montrant le fonctionnement des différentes étapes de l'invention.

La figure 5 est une vue schématique de dessus d'un camion sur lequel sont représentés les différents angles et distances utilisés dans la mise en œuvre de l'invention.

La figure 6 est une vue analogue à la figure 5, montrant le camion dans une configuration particulière.

Manière de réaliser l'invention

Comme déjà évoqué, l'invention concerne un procédé de commande de l'angle de braquage des roues directrices d'un véhicule articulé, tel qu'illustré à la figure 1. Un tel véhicule 1 comprend donc un tracteur 2 comportant deux essieux 3, 4, ainsi qu'une sellette 5 sur laquelle est articulé le point d'attache d'une remorque 8. Cette remorque 8 comprend en partie arrière deux essieux 9,10 ainsi qu'un dispositif d'acquisition d'image 12 représenté schématiquement sur la paroi supérieure de la remorque 8.

Comme illustré à la figure 2, ce dispositif d'acquisition d'image 12 permet d'afficher le champ de vision arrière du véhicule sur un écran 15, présent à

proximité du volant 21. A la figure 2, cet écran 15 est disposé au niveau central et haut du pare-brise, mais il va de soi qu'il pourrait être disposé dans un autre endroit, sans sortir du cadre de l'invention.

De la sorte, en combinaison avec les deux rétroviseurs gauche et droit 16, 17, le chauffeur a à sa disposition différents champs de vision complémentaires et qui ne se recouvrent pas obligatoirement si la remorque et le tracteur ne sont pas alignés.

Conformément à l'invention, le chauffeur peut effectuer une sélection d'un point cible sur lequel il souhaite voir passer la trajectoire de son véhicule, en marche arrière. La figure 2 illustre un exemple dans lequel cette sélection se fait par l'intermédiaire de l'écran 15 de visualisation du champ de vision du champ arrière. Plus précisément, avant d'initier la manœuvre de marche arrière, et par exemple donc avant l'enclenchement d'une marche arrière, le chauffeur peut passer en mode de sélection de la cible, en déplaçant une mire 20 sur l'écran 15 par l'intermédiaire d'un dispositif, du type molette ou levier 23 approprié. Le déplacement de ce dispositif assure le décalage de la mire 20 sur l'écran 15. Lorsque la mire 20 coïncide avec le point cible visé par le chauffeur, ce dernier effectue une opération de validation de cette position qui va initier le calcul caractéristique de l'invention. Le chauffeur peut en permanence faire évoluer la cible en agissant sur la mollette 23, et en opérant la validation de cette nouvelle cible.

Comme illustré à la figure 3, le procédé conforme à l'invention comporte donc une première étape 25 au cours de laquelle le chauffeur sélectionne le point cible par lequel la trajectoire du véhicule doit passer. Puis, cette sélection effectuée, le procédé se poursuit par une étape 26 de calcul de l'angle θc correspondant à l'angle idéal que doit adopter l'axe du tracteur par rapport à l'axe de la remorque. Ce premier calcul engendre, selon l'étape 27, le calcul de la consigne β ₀ d'angle de braquage, qui est alors affichée à l'attention du chauffeur.

Ce procédé se poursuit tant que le point cible n'est pas atteint, ce qui est vérifié par l'étape 28.

Si le chauffeur ne modifie pas le point cible, selon le test 29, alors le procédé se poursuit de façon continue par un calcul 27 de la consigne β ₀ d'angle de

5 braquage. En effet, de par la cinématique du véhicule, les manœuvres de braquage font mécaniquement évoluer l'angle θ de l'articulation entre le tracteur et la remorque, qui intervient dans le calcul de la consigne β ₀ , comme exposé ci-après.

En revanche, si le chauffeur modifie sa sélection du point cible, par exemple

10 en agissant sur la mollette 23 (figure 2), et en opérant la validation de cette nouvelle cible, alors un nouveau calcul 26 de l'angle θ _c est effectué, et le procédé se poursuit par un nouveau calcul de la consigne d'angle de braquage β ₀ , selon l'étape 27.

15 II est également possible dans des variantes non illustrées de sélectionner la manœuvre à réaliser et donc un point cible par le choix d'une manœuvre du type créneau, à droite ou à gauche par exemple.

En pratique, les différentes étapes du procédé, et notamment les différents 20 calculs et les asservissements peuvent être réalisées par l'intermédiaire d'un ou plusieurs calculateurs embarqués, grâce à des moyens logiciels et/ou matériels programmés à cet effet.

Le déroulement du procédé apparaît de façon détaillée à la figure 4, en

25 combinaison avec la figure 5 sur laquelle sont représentés les points et les axes caractéristiques du procédé. Ainsi, dès lors que le chauffeur a fixé la position du point cible C, visible à la figure 5, et qu'il l'a validée en agissant par exemple sur l'organe 23 approprié, le procédé conforme à l'invention est enclenché, par la détermination 30 du point cible visé C, consistant à convertir la position de la mise

30 20 présente sur l'écran 15, en coordonnées du point cible. Cette détermination se fait par le calcul des coordonnées x _c , y _c de ce point C dans un repère basé sur le point A, situé à l'aplomb de l'essieu fixe arrière de la remorque. Dans le cas où la

remorque comporte plusieurs essieux fixes arrières, ce point A est situé à un niveau médian entre les essieux. Le repère caractéristique est donc formé par l'axe 33 de la remorque et un axe perpendiculaire 34 passant par le point A. Par hypothèse, au moment de la sélection, le point cible C se trouve avec une coordonnée x _c selon l'axe 33 qui adopte une valeur prédéterminée, pouvant aller jusqu'à quelques dizaines de mètres environ. Le point cible peut s'écarter latéralement de l'axe 33 de la remorque. La position de la mire 20 sur l'écran correspond donc à un écart latéral de la mire par rapport à l'axe 33 de la remorque, qui est converti en la coordonnée y _c selon l'axe 34 du repère. Dans ces conditions, le déplacement de la mire 20 selon une seule direction horizontale suffit à déterminer la position du point cible C.

De la sorte, il est possible de calculer la position du centre de rotation idéale

R situé à équidistance du point visé C et du point A, situé au niveau de l'essieu arrière, ce centre de rotation R étant aligné avec l'axe 34 passant par l'essieu arrière. Cet axe étant perpendiculaire à l'axe 33 de la remorque, le point R est ainsi clairement défini.

Ce centre de rotation R permet de déterminer l'axe selon lequel la poussée exercée par le tracteur doit idéalement s'appliquer au niveau du point B d'articulation entre la remorque et le tracteur. Cette poussée doit idéalement s'exercer selon un axe 37 qui est perpendiculaire à la droite 36 reliant le centre de rotation R et le point d'articulation B.

De la sorte, selon l'étape 32, il est possible de déterminer la valeur de l'angle θc correspondant à l'angle idéal que doit adopter l'axe du tracteur 38 par rapport à l'axe de la remorque 33. De manière chiffrée, et par application de règles

géométriques basiques, cet angle de consigne vaut θ _c = , où x _c ,y,

sont les coordonnées du point cible C dans le repère évoqué précédemment.

Un capteur d'angle 31 disposé au niveau du point d'articulation B permet de mesurer l'angle réel θ mesuré entre l'axe 33 de la remorque et celui 38 du tracteur.

Conformément à l'invention, l'asservissement utilisé pour le calcul de la consigne β ₀ de l'angle de braquage prend en compte plusieurs composantes qui se cumulent.

Une première composante peut être calculée, selon l'étape 35, à partir de la position du point de rotation R combinée avec la géométrie du véhicule et plus précisément du tracteur. Cette première composante P ₁ vise à orienter les roues directrices de manière optimale, lorsque l'angle entre l'axe 38 du tracteur et l'axe 33 de la remorque atteint la valeur d'angle de consigne θ _c évoquée ci-avant. Cette configuration, illustrée à la figure 6, est telle que les plans 39 des roues sont sensiblement tangents à des cercles de centre R. Cette première composante P ₁ est donc prépondérante lorsque le tracteur et la remorque forment entre eux un angle se rapprochant de la valeur θc, donc en particulier vers la fin de la manœuvre.

En tenant compte d'approximations sur le parallélisme des roues directrices,

la première composante βi se calcule comme suit : β _v = tan ^~L ( ) , dans laquelle

RB BD est la distance séparant le point d'articulation B du point D situé au niveau de l'essieu directeur du tracteur, et RB est la distance séparant le point de rotation idéal R du point d'articulation B de la remorque par rapport au tracteur, soit, en

application de relations géométriques basiques, RB = J| — H — — + AB ²

Le calcul de la consigne β ₀ d'angle de braquage prend en compte une seconde composante β ₂ , résultant d'un traitement de la différence entre l'angle réel θ et l'angle de consigne θ _c . Cette seconde composante a donc pour but de permettre au véhicule de rejoindre la trajectoire dans laquelle l'angle entre le tracteur et la remorque a atteint la valeur de consigne θc. Elle est donc prépondérante au début

de la manœuvre, lorsque l'attelage est dans une configuration éloignée de celle qui doit idéalement conduire au point cible et qui est illustrée à la figure 6. La différence (θ-θ _c ) peut être filtrée par un régulateur PID 40 pour donner la second composante β ₂ permettant la détermination de la consigne d'angle de braquage β ₀ , d(θ-θ _c ) selon l'équation suivante : β ₂ = k ₂ .(θ -θ _c ) + A ₃ .- dt

En pratique, le coefficient k ₂ est déterminé en fonction des empattements combinés de la remorque et du tracteur. Ce coefficient ne doit pas être trop élevé pour éviter d'engendrer des phénomènes de contre-braquage trop rapides. Il doit toutefois être suffisant pour permettre au véhicule d'atteindre la trajectoire souhaitée le plus rapidement possible. Le coefficient k ₃ du régulateur PID 40 assure une fonction d'amortissement, et limite la vitesse de variation de la consigne βo d'angle de braquage, lorsque la vitesse de variation de l'angle θ est trop importante. Ces coefficients peuvent également dépendre d'une éventuelle limitation de la vitesse du véhicule, mise en œuvre lors des manœuvres de marche arrière. En effet, si la vitesse est limitée, les risques de mise en portefeuille sont plus réduits, et il est alors possible d'utiliser des coefficients plus élevés pour le PID 40, donnant une correction plus réactive.

Cette seconde composante β ₂ vient s'ajouter au niveau de l'additionneur 41 à la première composante P ₁ . Ces deux composantes sont importantes pour délivrer au chauffeur une consigne qui lui permette d'atteindre le point cible le plus rapidement possible.

Par ailleurs, pour éviter la mise en portefeuille du camion, dans le cas où l'angle θ viendrait à être trop important, une troisième composante β ₃ est calculée. Cette composante est prise en compte 47 uniquement lorsque l'angle θ dépasse une valeur prédéterminée θ ₀ au-delà de laquelle ce risque existe. Lorsque ce risque se présente, cette composante β ₃ devient prépondérante par rapport aux première βi et seconde β ₂ composantes évoquées ci-avant. En effet, son objectif essentiel est

d'éviter que le tracteur ne vienne heurter la remorque, en injectant dans le calcul de la consigne β ₀ d'angle de braquage, une composante de contre-braquage qui s'oppose rapidement à l'augmentation excessive de l'angle θ, en valeur absolue. On notera toutefois que cette troisième composante constitue un aspect optionnel de l'invention, dans la mesure où elle a pour objectif de surveiller automatiquement l'apparition de situations potentielles de mise en portefeuille, surveillance qui peut être effectuée par le chauffeur lui-même. Autrement dit, l'invention couvre des variantes de réalisation dans lesquelles cette troisième composante n'est pas calculée.

Cette composante β ₃ , après filtrage par un régulateur PID 48 est soustraite à la somme des deux autres composantes β _1; β _2, pour donner la consigne d'angle de braquage β ₀ .

Par la suite, cette somme β ₀ est saturée 49 pour éviter de dépasser l'angle maximum de braquage β _max autorisé par le système de direction. Cette consigne d'angle β ₀ est ensuite affichée en cabine, par exemple dans une zone 60 de l'écran 15 de visualisation du champ arrière, ou bien encore sur un autre dispositif approprié. Cette consigne β ₀ est représentée par une plage d'angle, centrée sur β ₀ , et à l'intérieur de laquelle le chauffeur doit idéalement maintenir l'angle de braquage réel β. L'angle réel de braquage β, qui est mesuré grâce au capteur 51, est lui également affiché par un curseur 57 se déplaçant sur l'axe sur lequel sont représentées les bornes 55, 56 de la plage situé de part et d'autre de la position 58 de la consigne d'angle de braquage β ₀ .

Complémentairement, le procédé conforme à l'invention peut déterminer une vitesse maximum qu'il convient de ne pas dépasser afin d'éviter les risques de mise en portefeuille de l'attelage. Cette vitesse maximale peut être affichée sur l'écran de visualisation, ou sur tout autre dispositif approprié. Cette vitesse peut également être utilisée pour limiter l'action de l'accélérateur et empêcher ainsi tout dépassement de cette vitesse maximum.

Il ressort de ce qui précède que le procédé conforme à l'invention permet de faciliter les opérations de marche arrière d'un véhicule articulé, dans lequel la visibilité arrière est inexistante, pour lequel les manœuvres sont complexes.