Brevet FR2668600A1 — publié le 19920430

La présente invention concerne un procédé et un dispositif complets de contrôle et de mesure de l'efficacité des suspensions de véhicules, sans aucun démontage d'éléments, par mesure et calcul du déphasage entre le mouvement d'un plateau d'entraînement et le mouvement de la roue d'un véhicule mis en mouvement par ce plateau. Les fonctions d'une suspension sont multiples Permettre aux roues de suivre les inégalités du sol, sans communiquer à la carrosserie des efforts importants. Assurer le contact des roues avec le sol. Réduire au maximum les mouvements de la carrosserie et des passagers. Assurer une position déterminée du plan des roues lors des débattements. Eventuellement, maintenir la carrosserie à une distance constante du sol, pour les suspension à correction de hauteur. Les éléments constitutifs d'une suspension sont Le pneumatique avec son enveloppe, se comportant comme un amortisseur, par compression du volume d'air constant à une pression déterminée. Le ressort ou les barres de torsion. Des silenblocs sur les bras de suspension. Des frottements d'éléments divers en déplacement relatif (rotules). Un amortisseur hydraulique, ou à gaz, ou pneumatique, entre la roue et la carrosserie. Le siège se comportant aussi comme un amortisseur avec des ressorts, de la mousse et une garniture. La fonction de la suspension intéressée par la présente description concerne principalement le contact de la roue avec le sol. En considérant que le pneumatique, pour autant qu'il contienne la pression d'air préconisée par le constructeur, ne peut faire évoluer considérablement l'amortissement (en dehors des considérations de glissement), quel que soit le degré d'usure, la présente invention se propose de vérifier principalement l'évolution de l'amortisseur, de l'efficacité des attaches des masses en mouvement et des jeux des éléments. Cependant, l'appareillage objet de la présente description, reproduisant les conditions de fonctionnement du véhicule dans des dénivellations, il est évident qu'il donnera des résultats sur l'ensemble des fonctions de la suspension, à l'exception de celles des sièges Les conséquences de la dégradation de l'amortissement d'un véhicule, en dehors de la perte de confort, sont le décollement de la roue du sol en cas de faibles débattement répétés à moyenne et haute fréquence, la roue entrant en résonnance et rebondissant sur le sol. C'est le cas par exemple d'un véhicule roulant vers 80 km/h sur une chaussée comportant des creux et des bosses rapprochés et de faible amplitude Le phénomène n'est pas très grave en ligne droite, mais le devient dans une courbe, puisqu'il n'y a plus d'adhérence de la roue, le véhicule tend à-être écarté vers' l'extérieur du virage par la force centrifuge. Lorsque l'on examine le phénomène décrit ci-dessus, (perte d'adhérence de la roue), l'on constate qu'il existe un décalage entre la position de la roue et le sol et entre la position de la roue et de la carrosserie. C'est ce raisonnement qui a été suivi lors du développement de la présente invention. L'idée est la suivante: Un suspension dont l'amortissement est correct doit conserver la roue en relation avec le sol jusqu'à une certaine fréquence, alors qu'une suspension faible permet des mouvements de la roue qui ne correspondent plus aux sollicitations que cette roue reçoit. Les essais ont porté sur la mesure de l'écart entre la position d'un plateau générant des oscillations et la roue recevant ces sollicitations. Les essais ont été réalisés selon trois caractères Sur des véhicules neufs, avec amortisseurs d'origine et amortisseurs de différents réglages connus. Véhicules usagés ayant roulé entre 50 000 et 150 000 km, avec essai en l'état, essai routier de comportement pour juger de l'efficacité de la suspension, et remplacement des amortisseurs d'origine par des amortisseurs de courbes connues. Véhicules prélevés au hasard en l'état avec essai routier. Descrintion du système * Le principe consiste à tester la suspension d'un véhicule sans aucun démontage d'éléments d'origine, en intégrant des moyens de mesure prépositionnés, à montage rapide La roue du véhicule est positionnée sur un plateau animé d'un mouvement vertical sinusoïdal alternatif Ce mouvement peut être fixe en fréquence et amplitude ou variable. La fréquence de sollicitation ainsi que la valeur du débattement sont compris entre les valeurs de décollement de la roue avec une suspension mauvaise et celles correspondant à une suspension bonne. La génération des débattements est assurée par un plateau entrainé par un système électro-mécanique ou mécanique ou hydraulique ou pneumatique ou tout autre technique appropriée Ce plateau est incorporé à un ensemble permettant de conserver le véhicule horizontal. Le plateau peut recevoir une roue ou les deux du même essieu. Le point haut et/ou bas du plateau d'entraînement est détecté et enregistré, ainsi que le point haut et/ou bas de la roue de manière à réaliser le calcul du déphasage de ces deux valeurs. Le mouvement du plateau, les mesures et leur exploitation sont gérés par électronique et/ou informatique avec possibilité d'enregistrement pour exploitation ultérieure. Les valeurs sont enregistrées et restituées grâce à un système de haute résolution permettant de saisir plus de 2000 points par seconde. Dans le cas d'appareillage automatique, ou semi- automatique, un afficheur donne l'état de la suspension en clair (bon ou mauvais, mini ou maxi >,) avec émission d'un ticket de contrôle. Dans le cas d'un appareil plus technique, les valeurs sont restituées sur imprimante, table traçante ou écran vidéo, pour exploitation d'autres anomalies (par exemple, jeux). L'appareillage peut être embarqué sur le véhicule, les résultats étant exploité par les positions du sol par rapport à la position de la roue. L'appareillage tel que conçu permet aussi de travailler sur la vitesse de la roue et/ou sur l'écart vitesse roue/ vitesse plateau, ou sur l'effort à la roue en incorporant un capteur d'effort sous le plateau d'entraînement. A noter que le contrôle du déphasage peut être calculé par la position de la roue par rapport à celle du plateau d'entraînement au lieu de position de la roue/carrosserie et du plateau. Résultat des essais réalisés à l'aide de l'appareillage décrit ci dessus: Une exploration a été réalisée à des fréquences comprise entre O et 21 Hertz sous un mouvement d'amplitude variable, compris entre O et 10 mm. La vitesse de sollicitation de la roue s'échelonnait de O à 700 mm par seconde. Le but était de rechercher si pour certaines fréquences et amplitudes, l'on constatait des déphasages caractéristiques entre la position du plateau et celle de la roue. Pour faciliter les recherches, les essais ont surtout porté sur les points hauts (position rebond de la roue ou compression de la suspension) Dans ce schéma, le pneumatique a moins d'influence que dans l'autre sens. L'on constate qu'un déphasage se produit également dans l'autre sens et que des conclusions similaires peuvent être tirées. Les déphasages sont très caractéristiques selon la qualité de la suspension: * Déphasages faibles pour des suspensions bonnes. * Déphasages moyens pour des suspensions au minimum de l'amortissement. * Déphasages forts pour des suspensions trop faibles en amortissement. D'autre part, les résultats sont cohérents quel que soit le type de suspension (à ressort ou barres de torsion, amortisseur dans le ressort ou à l'extérieur). Théorie du déphasaqe (voir croquis 1) Position 1: (point haut du plateau d'entraînement) Le plateau d'entraînement est à la position la plus basse La roue n'a pas terminé son trajet car elle est freinée par les éléments de suspension (principalement l'amortisseur si il est en état) Le poids des masses en mouvement (roue et suspension) va faire que la roue continuera à descendre même lorsque le plateau remontera jusqu'à ce que l'élasticité du pneumatique (qui va s'écraser), s'équilibre avec le poids des masses suspendues A la fréquence de sollicitation et au débattement retenus, la carrosserie reste sensiblement stable. Position 2: (Point bas de la roue) Le plateau a commencé à remonter, alors que la roue est descendue par rapport à la position précédente A noter que le pneumatique s'est écrasé. Position 3: (Point haut du plateau d'entraînement) Le plateau est arrivé à sa position maximum de montée et a généré une accélération à la roue et les masses R-l suspendues qui a tendance à projeter la roue vers le haut L'amortissement des éléments de suspension va freiner le déplacement d'une valeur plus ou moins importante selon l'état des éléments constitutifs Plus S l'amortissement sera faible, plus la roue remontera et décollera du plateau. Position 4: (Point haut de la roue) Le plateau a commencé à redescendre, mais la roue continue à monter Cette montée de la roue correspond à l'énergie emmagasinée, comparée à la résistance du ressort de l'amortisseur et des frottements. Calcul du dénhasaqe (voir croquis 2): Légende: Point A = Point haut du plateau d'entraînement Point B = Point haut de la roue Sens M = Montée du plateau et de la roue (compression) Sens D = Descente du plateau et de la roue Courbe P = Déplacement du plateau d'entraînement Courbe R = Déplacement relatif de la roue par rapport à la carrosserie Déphasage du plateau par rapport à la roue (en %) retard de la roue pour arriver en haut de sa course divisé par la période du mouvement et multiplié par 100. Retard (calculé en temps) R D % = x 100 = x 100 Période Pé Par simplification, au lieu d'effectuer les calculs sur les temps, ces calculs peuvent être réalisés sur les valeurs du graphique. Descri Dtif du système:(Croquis 3) Dans l'exemple d'un entraînement électro-mécanique. La roue ( 1) est posée sur le plateau d'entraînement ( 2) et retenue par des galets ( 3) Le plateau est orientable horizontalement pour absorber les écarts de positionnement de la roue Le plateau est guidé en ( 4) dans un support fixe ( 5) et entraîné par un système ( 6). Un capteur ( 7) enregistre le mouvement du plateau ( 2) Un second capteur ( 8) enregistre le mouvement de la roue ( 1) par rapport à la carrosserie ( 9), ou le mouvement de la roue par rapport au sol. Les capteurs ( 7) et ( 8) sont reliés à un dispositif de traitement des données ( 10) comportant un afficheur ( 11) qui donne les résultats en clair Sur le dispositif de traitement des données est reliée une imprimante ( 12) délivrant un ticket de contrôle ( 13). REVENDICATIONS -1 Procédé, pour la vérification de l'efficacité des suspensions de véhicules par mesure du déphasage d'un plateau d'entraînement de la roue et le mouvement de cette roue, sans démontage d'éléments d'origine. -2 Procédé selon revendication 1 caractérisé par la mesure des trajectoires avec une grande précision et une haute résolution par saisie de plus de 2000 points par seconde. -3 Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1 caractérisé par des moyens aptes à mesurer les déplacements d'un plateau de mise en mouvement et d'autres moyens mesurant la trajectoire de la roue d'un véhicule, mise en mouvement par le plateau. -4 Appareil selon revendication 1 caractérisé par la mise en mouvement de la roue d'un véhicule à des fréquences et déplacements verticaux sinusoïdaux variables ou fixes, représentant le fonctionnement de la suspension sur des dénivellations de façon identique aux sollicitations que reçoit la suspension sur route. -5 Appareil selon revendication 1 caractérisé par l'enregistrement et l'exploitation des mesures par électronique adaptée et restitution des résultats sous forme directement lisible, soit par écran vidéo, soit par afficheur, soit par impression, soit par traçage des points de mesure. -6 Procédé selon revendication 1 caractérisé par des mesures complémentaires de tous les déplacements des éléments mis en mouvement et des efforts correspondants. -7 Appareillage selon revendication 1 caractérisé par la possibilité de tester une suspension en continu pour se rendre compte de son évolution dans le temps par comparaison des valeurs relevées à chaque vérification. -8 Appareillage selon revendication 1 caractérisé par la possibilité de vérifier tous types de suspension, quelle que soit la conception de ladite suspension. -9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est modulaire et peut être mis en oeuvre soit dans un contexte de simple contrôle technique avec édition des résultats, soit dans un contexte de recherche avec édition des courbes relevées pour analyse détaillée.