Brevet FR2745903A1 — publié le 19970912

La présente invention se rapporte à une plate-forme mobile pour simulateur d'étude de véhicule automobile. Dans un simulateur d'étude de véhicule automobile, la restitution des accélérations pour le conducteur lui-même est un élément primordial de sa qualité. Pour restituer les accélérations auxquelles peut être soumis un véhicule, on fait généralement appel à des plates-formes mobiles à six degrés de liberté supportées par six vérins. Ces plates-formes mobiles sont bien appropriées à la restitution des accélérations d'aéronefs, mais mal adaptées à la restitution des accélérations de véhicules automobiles. En effet, ces plates-formes mobiles ne peuvent simuler que des déplacements longitudinaux et latéraux de faible amplitude (environ + 1,5 m), ce qui est insuffisant pour l'application à des véhicules automobiles. II faudrait , pour cette derniére application, que la plate-forme soit animée de mouvements longitudinaux et latéraux de plus grande amplitude, de plusieurs mètres. D'autre part, pour restituer des accélérations longitudinales et latérales maintenues, il faut pouvoir incliner la plate-forme en tangage et en roulis d'un angle relativement important: par exemple d'environ +30 pour restituer une accélération d'environ t 0,5 g. II faut aussi pouvoir restituer simultanément des mouvements de lacets pour simuler des mises en virage ou des sorties de virage, ainsi que des déplacements verticaux de suivi de la route. Les rotations doivent s'effectuer autour d'un point situé au niveau du centre de gravité du véhicule. La configuration à axes couplés des plates-formes mobiles à six degrés de liberté ne permet pas de restituer sans limitations importantes les débattements angulaires et linéaires simultanés requis pour l'application à des véhicules automobiles. II faut alors utiliser des plates-formes mobiles à axes découplés dans lesquelles les axes sont indépendants les uns des autres, et dans lesquelles tous les débattements réalisables sont possibles simultanément et sans limitations. Le couplage des axes des plates-formes mobiles à six degrés de liberté se traduit aussi par l'impossibilité de réaliser des accélérations angulaires pures autour d'un point fixe, c'est-à-dire sans accélérations linéaires parasites. Pour réaliser des accélérations angulaires pures, il faudrait contrôler avec précision l'accélération linéaire de chacun des six vérins, ce qui n'est pas possible, car la charge des vérins varie en fonction de l'accélération des vérins et de la position de la plate-forme mobile. La présente invention a pour objet une plate-forme mobile, en particulier pour simulateur d'étude de véhicule automobile, à axes de translation et de rotation découplés entre eux, dont le dispositif de mise en mouvement présente le minimum possible d'accélérations parasites de couplage des axes de déplacement, tout en autorisant des débattements angulaires et linéaires de grande amplitude. La plate-forme mobile conforme à l'invention comporte un disquesupport mobile en lacet à l'intérieur d'un premier anneau, ce premier anneau étant suspendu à l'intérieur d'un second anneau de façon à pouvoir pivoter autour d'un premier axe horizontal, ce pivotement étant commandé par au moins un vérin, ce second anneau étant lui-même suspendu à un chariot de façon à pouvoir pivoter autour d'un second axe horizontal, perpendiculaire au premier, sous l'effet d'au moins un autre vérin, le chariot se déplaçant selon une première direction horizontale sur un support qui se déplace selon une deuxième direction horizontale, perpendiculaire à la première, le second anneau étant suspendu au chariot par l'intermédiaire de vérins lui assurant une course verticale, I'écran d'un dispositif de visualisation étant fixé sur le premier anneau , le support mobile et les projecteurs de ce dispositif de visualisation étant fixés sur le disque mobile et le véhicule simulé étant avantageusement relié au disque mobile par des bielles permettant des mouvements de faible amplitude perpendiculairement au disque et parallèlement au disque selon une direction longitudinale. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: - les figures 1 à 4 sont respectivement une vue de côté, une vue arrière, une vue de dessus et une vue de côté en perspective d'une plateforme mobile conforme à l'invention. La présente invention est décrite ci-dessous en référence à un simulateur d'étude de voiture automobile, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à une telle application, et qu'elle peut être mise en oeuvre pour la simulation de divers autres types de véhicules, et en général pour mouvoir une plate-forme selon six degrés de liberté découplés entre eux et pouvant atteindre des amplitudes relativement élevées. La plate-forme mobile 1 comprend essentiellement: un disque mobile 2 sur lequel est fixé le véhicule V dont on étudie le comportement, un premier anneau 3 entourant et supportant le disque 2 et autour d'un diamètre duquel peut tourner le disque 2, un second anneau 4 entourant et supportant le premier, un chariot mobile 5 supportant les éléments 2 à 4 et se déplaçant selon une première direction horizontale, par exemple une direction transversale (direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule supporté par le disque 2) sur des rails 6 formant eux-mêmes un cadre-support mobile sur d'autres rails 7, fixés au sol, les rails 6 étant mobiles selon une direction perpendiculaire à la direction de déplacement du chariot 5, c'est-à-dire, dans le cas présent, une direction longitudinale. Pour simplifier le dessin, les rails et les dispositifs associés n'ont été représentés que sur les figures 1 et 3. L'anneau 4 est relié au chariot 5 par des suspensions latérales articulées 8, 9, diamétralement opposées. L'anneau 4 peut basculer (mouvements de tangage) autour d'un axe horizontal passant par ces suspensions. Ces mouvements de tangage sont commandés par un vérin 10. D'autre part, les suspensions 8, 9 sont reliées à des vérins 11, 12 verticaux fixés sur le chariot 5, ce qui permet de déplacer verticalement l'anneau 4, et par conséquent également l'anneau 3 et le disque 2. L'anneau 3 est supporté par l'anneau 4 en deux zones d'articulation 13, 14 diamétralement opposés et décalées, dans le plan médian de l'anneau 4 (plan passant par le centre de l'anneau et perpendiculaire à son axe), de 90" par rapport aux suspensions 8, 9. Ces articulations sont réalisées de façon à permettre la rotation de l'anneau 3 autour d'un axe horizontal perpendiculaire à celui autour duquel peut basculer l'anneau 4, pour faire effectuer à l'anneau 3, et donc au disque 2, des rotations en roulis. Ces rotations sont commandées par un vérin 15. Les mouvements de lacets du disque 2 à l'intérieur de l'anneau 3 sont commandés par un vérin 16. L'anneau 3 supporte une sphère écran 17, le disque 2 supporte des supports mobiles 18 de projecteurs 19. L'exemple représenté sur le dessin (en figure 3 seulement, pour ne pas surcharger le dessin), comporte deux tels supports mobiles, mais il est bien entendu qu'ils peuvent être en nombre différent et que les projecteurs que chacun d'eux supporte peuvent être de natures différentes (projecteurs de paysage, d'images d'autres véhicules, de piétons, ...). Dans l'application au test de voitures automobiles, les projecteurs d'images de route solidaires du disque 2 sont mobiles en lacet, et cette rotation s'effectue par rapport au centre de la sphère-écran 17 afin de conserver constante la distance de projection et de ne pas modifier la qualité de l'image. Le fait de rendre les projecteurs solidaires du disque 2 (et non pas de l'anneau 3) permet de conserver un champ visuel constant par rapport au conducteur quels que soient ces mouvements de lacet. Le dispositif de mise en mouvement de plate-forme décrit cidessus permet, grâce au découplage des différents degrés de liberté (en translation et en rotation) de produire, entre autres, des mouvements "purs" (uniquement en translation selon une direction donnée ou uniquement en rotation autour d'un axe donné), et d'effectuer les rotations autour du centre de gravité de la masse "utile" (c'est-à-dire du véhicule testé, alors que dans le cas de plates-formes connues articulées sur un pivot, les rotations s'effectuent autour d'un point situé nettement en-dessous du véhicule). Dans le mode de réalisation décrit ici, le disque 2 a un diamètre d'environ 3 m. Le véhicule est relié au disque 2 par l'intermédiaire de bielles (non représentées) fixées aux points d'attache des suspensions du véhicule. Ces bielles sont mobiles verticalement et longitudinalement et mues par des vérins hydrauliques, avec une course d'environ + 1,5 cm par exemple. Un tel dispositif de liaison permet de restituer les vibrations de fréquence élevée, de direction verticale et longitudinale que subit généralement ou que peut subir un véhicule. Le vérin 16 commandant les mouvements de lacets du disque 2 permet d'imposer au véhicule des accélérations angulaires de lacet correspondant, par exemple, à une mise en virage ou à une sortie de virage de ce véhicule. L'anneau 3 peut, par exemple, pivoter en roulis de t 30 environ par rapport à l'anneau 4. Cet anneau 4 peut, par exemple, pivoter en tangage de t 30 environ par rapport au chariot 5. Ces débattements angulaires en roulis et en tangage permettent de restituer des accélérations latérales maintenues de t 0,5 g et des accélérations longitudinales de i 0,5 g. Les vérins 11 et 12 ont, par exemple une course de + 10 cm, et permettent de restituer les déplacements verticaux du véhicule par rapport à la route. La course transversale du chariot 5 sur les rails 6, et la course longitudinale des rails 6 sur les rails 7 sont, par exemple, d'environ + 4 m, sous la commande de vérins hydrauliques. REVENDICATIONS 1. - Plate-forme mobile à axes de translation et de rotation découplés entre eux, caractérisée en ce qu'elle comporte un disque-support (2) mobile en lacet à l'intérieur d'un premier anneau (3), ce premier anneau étant suspendu à l'intérieur d'un second anneau (4) de façon à pouvoir pivoter autour d'un premier axe horizontal, ce pivotement étant commandé par au moins un vérin (15), ce second anneau étant lui-même suspendu à un chariot (5) de façon à pouvoir pivoter autour d'un second axe horizontal, perpendiculaire au premier, sous l'effet d'au moins un autre vérin (10), le chariot se déplaçant selon une première direction horizontale sur un support (6) qui se déplace selon une deuxième direction horizontale, perpendiculaire à la première, le second anneau étant suspendu au chariot par l'intermédiaire de vérins (11, 12) lui assurant une course verticale, le véhicule simulé, le support mobile (18) et les projecteurs (19) d'un dispositif de visualisation étant fixés sur le disque mobile et l'écran (17) sur le premier anneau (3). 2. - Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un véhicule est relié au disque-support mobile (2) par des bielles permettant des mouvements de faible amplitude perpendiculairement au disque et parallèlement au disque. 3. - Plate-forme selon la revendication 2, caractérisée en ce que les mouvements du véhicule parallèlement au disque sont des mouvements longitudinaux. 4. - Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le disque-support (2) est mobile à l'intérieur du premier anneau (3) par rapport à l'axe de celui-ci sous la commande d'un vérin (16). 5. - Plate-forme selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'écran de visualisation est une sphère-écran (17) et que les supports (18) des projecteurs sont mobiles autour du centre de cette sphère. 6. - Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu elle effectue ses mouvements de rotation autour du centre de gravité de la masse "utile" qu'elle supporte. 7. - Plate-forme selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle fait partie d'un simulateur d'étude de véhicule automobile.