Brevet FR2597600A1 — publié le 19871023

MACHINE POUR CONTROLER LA STABILITE STRUCTURELLE DE PNEUMATIQUES DE VEHICULES La présente invention se rapporte à une machine pour contrôler la stabilité structurelle de pneumatiques, com prenant au moins un tambour de contrôle pouvant être entrai né, et éventuellement des dispositifs destinés respective ment à régler ou à faire varier, en fonction des forces, la charge de roue, la pression interne du pneumatique et les forces latérales-, ainsi qu'à la commande programmée des for ces latérales et de la vitesse périphérique du tambour. Le contrôle en laboratoire de la stabilite structurelle de pneumatiques, au moyen de machines de contrôle équipées de tambours de contrôle entraînés par l'intermédiaire de mo teurs, revêt une importance particulière. En tout premier lieu, il est essentiel de simuler en laboratoire, dans des conditions les plus.proches possible de la réalité, les char ges et les contraintes imposées dans la pratique aux pneu matiques du véhicule. Dans ce domaine, les machines de con trôle de pneumatiques ont connu un certain essor au cours des dernières années. Ainsi, la charge de roue peut être réglée, par exemple, par l'intermédiaire de dispositifs hydrauliques qui pressent le pneumatique contre le tambour. Les types de contraintes qui sont alors imposées soutiennent avec équivalence la com paraison laboratoire/route, car le pneumatique monté sur le véhicule est également contraint par une part pondérale de ce véhicule. En outre, dans des machines de contrôle modernes, l'utilisation de calculateurs permet de contrôler des pneuma tiques dans le sens latéral en présence d'une force constante, avec limitation de la force latérale maximale.Un moyeu me sureur, incorporé à cette fin dans le moyeu de roulement du pneumatique, mesure pendant le déroulement du contrôle la force latérale effective du pneumatique, ce qui autorise, par l'in termédiaire du calculateur de contrôle, une comparaison en tre la valeur respectivement mesurée ou réelle et une valeur de consigne préétablie, et ce qui permet de compenser des écarts de force latérale par correction de l'angle de dévers, par l'intermédiaire d'un servomoteur. Par ailleurs, dans des machines de contrôle modernes, la pression interne du pneumatique peut être réglée à froid au début du contrôle et l'accroissement de la pression résul tant d'un échauffement du pneumatique peut être suivi, ou bien cette pression peut être maintenue constante au cours du contrôle : l'on parle, dans ce cas, d'un "contrôle isobare". La vitesse de roulement du pneumatique provoque également, en particulier par l'intermédiaire de la force centrifuge, une augmentation de la contrainte mécanique. C'est seule ment à de grandes vitesses, par exemple à partir de 120 km/h, que cette contrainte se répercute par la formation de "renfle ments de roulis". Du fait que le caoutchouc est un matériau visco-élastique, chaque roulement superposé d'une particule de caoutchouc impose une contrainte non seulement à la por tion élastique du caoutchouc, mais également à sa portion plastique. La portion plastique du caoutchouc, et le fait que le caoutchouc soit un très mauvais conducteur thermique, sont responsables de l'échauffement du pneumatique dépendant de la vitesse.Néanmoins, une contrainte thermique est provoquée non seulement par l'effet susmentionné, mais également par une sollicitation thermique du pneumatique de l'extérieur. Ainsi, une augmentation de la température ambiante de 100 C, par exemple, provoque une augmentation de la température d'environ 8 C sur les bords de la ceinture. Le refroidisse ment assuré par l'air en cours de déplacement entraine une dissipation permanente de la chaleur induite dans la surface du pneumatique. Toutefois, la différence entre un contrôle mené à l'extérieur et un contrôle effectué à l'intérieur ne doit pas excéder 100 C à 200 C, car une température d'un élé ment constitutif supérieure d'environ 100 C se traduit par une réduction d'environ la moitié de la longévité. Par con séquent, les machines de contrôle modernes sont installées dans des locaux de contrôle climatisés, et les pneumatiques faisant l'objet d'un contrôle sont soumis à l'action d'une soufflerie. Il se déroule par ailleurs, dans des pneumatiques, des processus de diffusion et de migration qui dépendent également des contraintes mécanique et chimique. Ces contraintes par oxydation sont très considérablement fonction du temps. De ce fait, des contrôles à cadence accélérée sont certes possibles, mais le raccourcissement temporel ne doit pas excéder un facteur compris entre 5 et 7. L'on peut ainsi constater en résumé que, dans des machines de contrôle modernes, la charge expérimentale, la pression interne et la force latérale peuvent être simulées d'une manière correspondant aux circonstances concrètes la vitesse de roulement, la charge expérimentale et la force latérale peuvent alors être modifiées quasiment à volonté, pendant la durée du contrôle, au moyen d'unités calculatrices à commande programmée. Malgré ces procédés de contrôle compliqués, l'on constate toujours des défauts répétitifs des pneumatiques, en particulier dans la région du talon et de la ceinture, plus précisément soit seulement en laboratoire, soit seulement au cours du déplacement sur route.Les contraintes et les défauts qui en résultent, respectivement dans la zone des bords de la ceinture ou du talon, sont provoqués d'une manière décisive par les forces qui agissent au cours du déplacement, dans le sens périphérique du pneumatique, en particulier les forces d'entrainement et de freinage. C'est là qu'intervient l'invention, laquelle s'est fixé pour objet de perfectionner une machine de contrôle de pneumatique du type précité, de telle sorte que les contraintes mentidnnées ou les défauts des pneumatiques qui en résultent, dans la région de la ceinture et du talon, puissent être simulés d'une manière la plus proche possible de la réalité. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait qu'il est prévu un moteur séparé d'entrainement de la roue, qui agit sur le moyeu de roulement de cette roue et par l'intermédiaire duquel ladite roue peut être entraînée avec commande programmée, et en fonction de la force, par l'intermédiaire d'un dispositif mesureur de forces périphériques, situé dans ledit moyeu de roulement. Ainsi, l'invention propose une machine de contrôle avec laquelle, pour la première fois, il est possible de simuler des forces périphériques agissant sur le pneumatique. L'aspect essentiel consiste en ce que les mesures conformes à l'invention permettent d'obtenir, dans le sens périphérique du pneumatique, une contrainte qui dépend de la force et qui correspond aux conditions de déplacement sur route. Le moyeu mesureur, détectant respectivement les forces périphériques ou leur variation, délivre des valeurs de mesure qui permettent un réglage de la force par l'intermédiaire de la commande 'programmée du moteur d'entrainement de la roue. Un contrôle dépendant du trajet parcouru serait d'une réalisation considérablement plus simple, auquel cas seuls sont respectivement modifiés ou préétablis la vitesse respectivement périphérique ou angulaire du pneumatique et, par conséquent, le frottement respectif d'entrainement ou de freinage. Il convient ci-après, en se fondant sur la théorie des modèles types, de commenter la différence entre un type de contrainte dépendant du trajet parcouru et dépendant de la force si l'on admet qu'il règne un équilibre thermique dans la zone considérée du pneumatique, il en résulte que toute la quantité de chaleur engendre est à nouveau dissipée. L'on obtient par conséquent l'équation k OB = (1), dans laquelle k OB est l'échelle type pour l'énergie dissipée par suite de la déformation est est l'échelle type pour la conduction ther- mique. Pour établir la distinction avec les valeurs prototypiques, les valeurs typiques sont désignées ci-après par le signe "prime". En utilisant les égalités kQB = f ( C, e, v, MB) et kQ# = f ( # , T, t, 1), l'équation (1) peut être transformée en l'équation (2) ci après k T . kt.kl. # . MB' = k6. k# . kv = kU (2), #' MB où k T est l'échelle type pour la température de l'élément constitutif k t est l'échelle type pour le temps kl est l'échelle type pour la similitude géométrique kC est l'échelle type pour les tensions internes kE est l'échelle type pour les déformations k est l'échelle type pour le volume v # est l'indice de conduction thermique M B = f (fréquence f, température T, tension 6) tient compte de l'influence des propriétés visco élastiques de caoutchoucs à renforcement par câbles sur la perte d'énergie par suite de la déformation kU est l'échelle type pour l'énergie de déformation associée. Si l'on applique la loi de Hook universellement répandue = = k # . k. (3), c où k. est l'échelle type pour la rigidité, l'on obtient c soit k6 a : avec ks = - kC 2 kv kU = k (4), kc soit b : avec k = k# . k kU = k# . 2 k#. kv (5). En présence d'une contrainte dépendant de la force, l'on peut admettre que kg = 1, de sorte que (4) provoque l'énergie de déformation U avec une contrainte dépendant de la force. En présence d'une contrainte dépendant du trajet parcouru, l'on peut admettre que k# = 1, de sorte que (5) provoque l'énergie de déformation avec une contrainte dépendant du trajet parcouru. Par conséquent, l'influence du paramètre k responsable c de la rigidité, et donc de l'énergie de déformation, est dif férente en fonction du type de contrainte considéré. Par suite de l'influence, résultant de (5), exercée par k sur c l'énergie de déformation, il serait impossible de simuler en laboratoire, dans le cas d'un contrôle dépendant du trajet parcouru, les défauts qui se manifestent lors du déplacement sur route et qui sont considérés ici. En revanche, (4) décrit les circonstances effectives, c'est-à-dire que l'énergie de déformation est inversement proportionnelle à la rigidité. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour élargir les possibilités de contrôle, la commande du moteur d'entraînement du tambour peut également être assurée par l'intermédiaire du dispositif mesureur de forces situé dans le moyeu de roulement de la roue. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, il est prévu que la commande de l'entraînement de la roue se déroule par l'intermédiaire du couple de rotation moteur, le moteur d'entrainement de la roue étant bridé au moyeu de roulement par l'intermédiaire d'un niveau à balancier. Cette mesure permet d'accomplir un pas supplémentaire vers un contrôle de pneumatiques le plus proche possible de la réalité, concernant les défauts provoqués par les forces périphériques. Dans une autre réalisation de l'invention, il est prévu que la commande du moteur d'entraînement de la roue, et éventuellement aussi du moteur d'entrainement du tambour, se déroule en prenant en considération l'absorption de puissance. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une représentation schématique mettant en évidence les forces et couples agissant ; et la figure 2 est une vue en plan d'une forme de réalisation de la machine d'après l'invention. La figure 1 montre, par une représentation schématique, un pneumatique 1 roulant verticalement sur un tambour de contrôle 2, sur laquelle A désigne la surface de contact du pneumatique 1, la flèche L1 indique la direction de roulement de ce pneumatique 1 et la flèche L2 symbolise la direction de roulement du tambour 2. Les forces et couples agissant sur le pneumatique 1, qui doivent être simulés en laboratoire de la manière la plus proche possible de la réalité, sont les suivants Fx force périphérique Fy force latérale Fz charge de roue Mx couple de basculement My couple d'entraînement/freinage Mz couple antagoniste. Sur cette figure, oe et y désignent respectivement un angle de dévers et un angle de basculement. La figure 2 illustre en plan une forme de réalisation d'une machine de contrôle de pneumatiques selon l'invention. Le tambour de contrôle 2 est mené par l'intermédiaire d'un moteur d'entraînement 5, avec interposition d'un train épicycloïdal 3 et d'un accouplement 4 à dentures arrondies. L'entraînement de la roue non représentée sur cette figure est assuré par un moteur 6 d'entraînement de roue, par l'intermédiaire d'un chariot coulissant 7, d'un train épicycloi- dal 8, d'un accouplement patinant 9 et d'un arbre articulé 10. Les forces agissant sur le pneumatique sont mesurées dans un moyeu de roulement 11, renfermant un moyeu mesureur. Le réglage ou l'application de forces latérales est respectivement assuré par l'intermédiaire de paliers oscillants 12. L'angle de dévers est provoqué par l'intermédiaire d'un cadre pivotant 13. Outre des forces latérales, le moyeu mesureur incorporé dans le moyeu de roulement entraîné 11 détecte également des forces périphériques. Le moteur 6 d'entraînement de la roue et éventuellement aussi le moteur 5 d'entraînement du tambour sont commandés, d'une manière correspondant à un déroulement de contrôle souhaité et programmable, sur la base des valeurs mesurées qui sont ainsi détectées, puis interprétées dans le circuit électronique de réglage branché en aval et ne faisant pas l'objet d'une illustration séparée. Il est par conséquent essentiel que la commande puisse se dérouler en fonction de la force, c'est-à-dire par l'intermédiaire des forces périphériques qui se manifestent effectivement et varient dans les limites de fractions de seconde.En fonction du déroulement ouodu programme de contrôle considéré, cela exige que le moteur d'entraînement de la roue accomplisse un réglage ultérieur permanent des forces périphériques. La commande de la force d'entraînement et de la force de freinage, pouvant être obtenue grâce aux mesures conformes à l'invention, revêt une importance particulière. Ainsi, il est aisément possible de détecter sur le véhicule se déplaçant sur route, en présence de vitesses et de variations de vitesse différentes, les forces périphériques qui sont appliquées au pneumatique et qui dépendent entre autres de la résistance de roulement des pneumatiques et de la résistance du véhicule à l'air, puis de simuler ces forces en laboratoire sur la machine de contrôle conforme à l'invention , au moyen d'un programme de simulation. Dans une autre forme de réalisation non représentée en particulier, il est prévu que le moteur d'entraînement de la roue soit suspendu par l'entremise d'un niveau à balancier ou dispositif analogue. Dans ce cas par conséquent, la commande de l'entraînement de la roue peut également avoir lieu par l'intermédiaire du couple de rotation moteur, du couple d'entraînement ou du couple de freinage. Il est également envisageable de mesurer l'absorption de puissance du moteur respectif d'entraînement du tambour ou de la roue, et d'entraîner ces deux moteurs par l'intermédiaire d'une commande de puissance correspondante. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la machine décrite et représentée, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine pour contrôler la stabilité structurelle de pneumatiques, comprenant au moins un tambour de contrôle pouvant être entraîné, et éventuellement des dispositifs destinés respectivement à régler ou à faire varier, en fonction des forces, la charge de roue, la pression interne du pneumatique et les forces latérales, ainsi qu'à la commande programmée des forces latérales et de la vitesse périphérique du tambour, machine caractérisée par le fait qu'elle présente un moteur séparé (6) d'entraînement de la roue, qui agit sur le moyeu de roulement (11) de cette roue et par l'intermédiaire duquel ladite roue peut être entraînée avec commande programmée, et en fonction de la force, au moyen d'un dispositif mesureur de forces périphériques, situé dans ledit moyeu de roulement (11). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la commande du moteur (5) d'entraînement du tambour est également assurée par l'intermédiaire du dispositif mesureur de forces situé dans le moyeu de roulement (11) de la roue. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la commande de l'entraînement de la roue se déroule par l'intermédiaire du couple de rotation moteur, le moteur (6) d'entraînement de la roue étant bridé au moyeu de roulement (11) par l'entremise d'un niveau à balancier. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la commande du moteur (6) d'entraînement de la roue, et éventuellement aussi du moteur (5) d'entraînement du tambour, se déroule en prenant en considération l'absorption de puissance.