Brevet FR2808082A1 — publié le 20011026

La présente invention concerne le contrôle et le réglage du parallélisme roues d'un véhicule automobile. Les roues d'un vehicule automobile présentent des imperfections tant en ce ' concerne leur géométrie propre que leur position par rapport au véhicule, ce qui conduit à des écarts entre la position réelle du plan moyen de chaque roue par rapport à plan théorique repéré dans un référentiel lié au véhicule. Il convient donc de pouvoir repérer la position réelle du plan moyen de chaque roue ou au moins des deux roues avant pour ensuite le faire coïncider avec le plan théorique désiré par le constructeur. Le référentiel véhicule présente plusieurs axes utilisés par le constructeur automobile : l'axe moyen est défini comme étant celui passe par le milieu des trains avant et arrière ; l' perpendiculaire au train arrière correspond à la médiatrice du train arrière ; l'axe de poussée en général confondu avec l'axe d'avancement, est formé par la trace horizontale du plan bissecteur des plans moyens des roues arrière La position des roues est en général définie par trois angles l'angle de carrossage, l'angle de parallélisme et l'angle chasse. L'angle de carrossage est l'angle formé par la trace du plan moyen de la roue dans un plan vertical transversal au véhicule par rapport à la trace dans ce même plan du plan vertical longitudinal. L'angle de parallélisme est l'angle que forme la trace de ce même plan moyen dans un plan horizontal par rapport à l'axe d'avancement du véhicule (l'axe de poussée). Enfin, l'angle chasse est l'angle que forme l'axe de pivotement d' roue directrice par rapport à @a verticale passant par l'axe de rotation de cette roue. En général, l'angle de carrossage et l'angle de chasse ne sont pas réglables et sont obtenus par construction. En revanche, les angles de parallélisme des roues avant sont toujours réglables et ceux des roues arrière le sont quelquefois. Les méthodes et dispositifs utilisés à ce jour pour procéder, d' part aux mesures des différents paramètres (angles de roue et axes du véhicule) et d'autre part aux réglages (essentiellement au réglage du parallélisme des roues avant) consistent à placer le véhicule sur un banc de réglage de parallélisme qui constitue un équipement comportant des moyens pour maintenir le véhicule et des moyens pour entraîner sans contrainte latérale en rotation les roues avant et arrière de ce dernier. Des appareils de mesure sont situés en regard de chacune de ces roues et procèdent à relevés de points, notamment dans un plan parallèle au sol et passant par l'axe de la roue appartenant au référentiel du banc, relevés qul sont ensuite traités pour calculer les paramètres qui sont utiles. I1 est ainsi possible de déterminer l'axe de poussée du véhicule car la rotation des roues permet de déterminer le plan moyen de chacune de celles-ci, donc de calculer le plan bissecteur des plans moyens des roues du train arrière. Il est également possible de déterminer les plans moyens roues avant ainsi que leur orientation par rapport à l'axe de poussée (donc à l'axe d'avancement du véhicule) afin de régler le parallélisme de ces roues à une valeur convenue (valeur prise en référence à la position de l'axe de poussée). Ces réglages s'opèrent généralement manuellement, l'opérateur se trouvant dans une fosse sous le véhicule et ayant sous les yeux un afficheur des écarts à réduire entre des valeurs de consigne correspondantes aux valeurs du constructeurs et des valeurs mesurées en continu au cours du réglage. Un tel banc comporte en premier lieu des platines de support des roues du véhicule qui doivent être libres dans un mouvement plan horizontal par rapport au bâti (ou génie civil) du banc, ce afin que les roues puissent être manoeuvrees en rotation sans contrainte par rapport au sol et réglables en orientation également sans contrainte. Ce banc doit également comporter des rouleaux extérieurs d'entraînement des roues par friction, rouleaux qu il convient de motoriser et d'associer aux platines à degré de liberté plan. Il est aussi nécessaire de prévoir des moyens pour immobiliser temporairement les platines à degré de liberté lors du mouvement d'arrivée et de départ du véhicule par rapport au banc. Il faut enfin que le banc comporte des moyens de maintien du véhicule lors de l'actionnement des rouleaux motorisés afin d'éviter tout mouvement parasite de ce dernier notamment transversal et en altitude. dispositifs de mesure comprenant généralement des cameras matricielles qui repèrent l'intersection de certains bords ou relief de la roue (ou du pneumatique qu'elle porte) avec des raies lumineuses précisément orientées et connues dans le repère du banc (issus d'une source lumière généralement pulsée au travers d'un masque de structuration géométrique du faisceau en différents pinceaux plans). Ces dispositifs connus présentent de nombreux inconvénients dont les principaux sont d'une part la mise en oeuvre de mécanismes complexes et de prix de revient élevé notamment à cause de la motorisation nécessaire à l'entraînement en rotation des roues et d'autre part procédure longue pour chaque véhicule à contrôler et à régler, demandant une succession d'opérations d'assujettissement du véhicule dans le banc avant les relevés et réglages puis une succession d'opérations de libération de ce véhicule après les réglages. La présente invention vise à rendre plus simple et plus rapide la procédure de contrôle et de réglage des différents paramètres d'avancement d'un véhicule et notamment du parallélisme des roues avant par un procédé d'acquisition de données simplifié et au moyen d'un dispositif moins compliqué donc plus robuste et de maintenance simplifiée. A cet effet l'invention a donc pour premier objet un procédé d'acquisition des données géométriques relatives aux roues et aux axes moyens et de poussée d'un véhicule automobile aux fins de déterminer les paramètres réglage d'au moins le parallélisme des roues avant de dernier qui consiste à faire pénétrer le véhicule selon une direction déterminée dans une zone de mesure formée pour chaque roue par un espace traversé par un réseau de plans lumineux inclinés parallèles à la direction susdite, à procéder pour chaque roue à un premier relevé des coordonnées dans le repère de la zone de mesure, lignes lumineuses formées sur la roue par plusieurs faisceaux lumineux plans sur la roue, alors que le véhicule est en mouvement avant un point d'arrêt et à procéder à un second relevé de ces mêmes lignes sur la roue alors que le véhicule est à l'arrêt, les roues ayant tourné entre le premier le second relevés d'environ un quart de tour sans modification de direction. Certains des points de chaque relevé formés par, par exemple, l'intersection du bord de jante de la roue avec les lignes lumineuses sont des points remarquable qui permettent, par traitement de leurs coordonnées dans le repère la zone de mesure de calculer dans un premier temps dans ce même repère, la position du centre de la roue. Il est alors aisé de déduire la distance sépare la position du centre de la roue lors du premier relevé de celle lors du deuxième relevé. On peut alors déduire l'angle de rotation de la roue entre les deux relevés et par là parvenir au dévoilage de cette roue, c'est-à-dire à la détermination de son plan moyen. En effet on connaît- ainsi, par le centre de roue, le mouvement d'un repère lié à la roue et, par l'angle de rotation de la roue dans ce repère la variation (sur cet angle) des coordonnées d'au moins trois points qui ne peut être que sinusoïdale, ce qui permet de déterminer 1 amplitude et la phase de cette variation et ainsi de déduire le plan moyen de la roue. Une corrélation des mesures faites en regard de chacune des roues permet de connaître la position de l'axe moyen du véhicule dans repère des zones de mesure et donc si besoin est, de ramener par un calcul de changement de référentiel la position du véhicule dans une position en alignement avec le banc. La connaissance des plans moyens des roues arrière permet par calcul de déterminer l'axe de poussée du véhicule dans le repère de mesure et d'y rapporter la position des plans moyens des roues avant permettant ainsi une comparaison entre cette position réelle et la position que souhaite le constructeur. Ces différentes données permettent donc de fournir à un opérateur toutes les précisions qui lui sont nécessaires pour agir, par exemple, sur les roues avant et 'Leur parallélisme. En continuant périodiquement à acquérir les données sur la position des roues avant alors que le véhicule est à l'arrêt mais pendant les opérations de réglage, on peut visualiser en continu à l'intention de l'opération les corrections qu'il est en train de réaliser. On a remarqué que la qualité de l'image aux points d'intersection du bord de jante avec les différentes raies lumineuses ne permettait pas toujours d'obtenir une bonne précision des relevés surtout dans la direction transversale au banc (l'axe des Y, sachant que l'axe des X est l'axe d'avancement du véhicule et l'axe des Z l'axe vertical). Comme le calcul du centre de la roue ne souffre pas trop de cette imprécision puisqu'en réalité ce sont ses coordonnées X et Z qui sont les plus importantes dans les premiers calculs (détermination de l'angle de rotation notamment), une variante de l'invention consiste en ce que chaque relevé soit plus complexe et prenne en compte les portions de raies lumineuses qui se situent au centre du bombé du flanc du pneumatique de sorte qu'après calcul du centre de la roue on puisse extraire les coordonnées de l'intersection de ces portions de raies lumineuses avec un cercle théorique centré sur le centre calculé et de rayon correspondant au rayon moyen du flanc du pneumatique c'est dire à un endroit où les raies lumineuses sont bien contrastées, exemptes de reflets et où les points ont une coordonnée en Y qui varie peu le long d'un même segment de ligne (à l'exception des reliefs et inscriptions qui sont portées par ce flanc de pneumatique mais dont on peut réduire l'influence en multipliant le nombre points relevés). C'est à partir de ces points que l'on procède au dévoilage de la roue, c'est-à-dire à la détermination de son plan moyen et ensuite à toutes les actions déjà évoquées. De manière plus générale, on peut choisir pour chacun des deux relevés d'image d'autres points remarquables (le bord de la bande de roulement du pneumatique par exemple) qui permettent de connaitre les coordonnées de centre de la roue avec une précision suffisante pour procéder ensuite aux traitements et calculs déjà évoqués. Un autre objet de l'invention réside dans un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé susdit consistant en un banc de mesures qui comporte deux pistes sensiblement parallèles et parallèles à une direction donnée de support des roues du véhicule pendant son déplacement selon cette direction entre le premier et le second relevés, séparées transversalement par une fosse, chaque piste comportant une structure stationnaire et, à l'endroit de l'appui d'au moins la roue avant du véhicule, une partie libre en déplacement plan par rapport à ",-a structure stationnaire, des moyens de liaison temporaires étant prévus entre la partie libre et la partie stationnaire de la piste et associés à des moyens de leur commande pour les rendre actifs lors de l'avancement du véhicule et inactifs à l'arrêt ce dernier. La mobilité plane d'une partie de la piste susdite permet de procéder au réglage du parallélisme par exemple des roues avant sans que ce réglage impose des contraintes dans le train. On voit que le banc de réglage de parallélisme selon l'invention est réduit à sa plus simple expression par rapport aux dispositifs mis en oeuvre à ce jour. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de sa réalisation faite en référence à 1a figure unique qui représente schématiquement un banc de contrôle et de réglage du parallélisme des roues avant d'un véhicule automobile conforme à 1 invention. Le dispositif représenté comporte deux pistes 1 et 2 parallèles et parallèles à une direction A séparées transversalement par une fosse permettant à un opérateur d'accéder au soubassement du véhicule et notamment au dispositif de réglage du parallélisme des roues avant. Chacune de ces pistes comporte une structure stationnaire par exemple une plaque métallique solidaire d'une structure en génie civil et, dans l'exemple représenté, une partie mobile 4 qui est sous la forme d'un patin monté libre à mouvement plan par rapport à la structure stationnaire c'est-à-dire au reste de chacune des pistes. Il pourrait s'agir exemple de ce qui est communément appelé une plaque à billes dans ce type d'équipement. Cette partie 4 peut être immobilisée par rapport au reste de la piste au moyen d'éléments de verrouillage qui ne sont pas représentés à la figure mais qui sont connus en eux-mêmes, formés par exemple par des doigts ou pilotes mobiles verticalement à partir de la partie fixe de la piste et venant se loger ou s'extraire de logements prévus sous la plaque 4. En outre, la plaque 4 pourra comporter également de manière connue une sorte de berceau qui permet de maintenir la roue avant au fond de celui-ci donc dans une position fixe. Le dispositif représenté comporte quatre projecteurs 5, 6, 7 et 8 qui émettent un faisceau de plans lumineux en direction de chacune des pistes, de manière à définir quatre zones de mesures dans lesquelles vont entrer et stationner les quatre roues du véhicule. Les zones éclairées par ces faisceaux de lumière ont une dimension, prise dans la direction longitudinale A des pistes i et 2, suffisante pour d'une part éclairer totalement les roues à partir d'une position d'entrée correspondant à peu près à un quart de tour avant la position d'arrêt et d'autre part, prendre en compte la longueur des empattements plus communément rencontrés dans la production automobile actuelle. Cette dimension est donc au minimum égale au diametre de la roue en question augmenté d'environ le quart de sa circonférence. On peut également prévoir deux sources d'éclairage par zone, chaque source ayant une étendue dans le sens de la direction A sensiblement égale au diamètre d' roue. Chaque source de lumière émet donc une pluralIté de faisceaux lumineux plans sensiblement parallèles à l'axe longitudinal du poste, c'est-à-dire aux pistes 1 et 2. Lorsqu'un plan rencontre une surface il y forme une raie 9 lumineuse et chacune des zones de mesures est équipée de deux caméras 10 et 11, par exemple des caméras matricielles séparées l'une de l'autre d'une distance sensiblement égale au quart de la circonférence de la roue, permettant, avec leur logiciel associé, de relever les coordonnées des points (pixels) formant chacune des raies susdites. Cette image contient donc des points remarquables tels que ceux d'intersection des raies 9 avec une ligne telle que le bord 12 d'une jante de roue. Préalablement au passage des véhicules à contrôler et régler sur le banc représenté à la figure, on aura procédé à l'étalonnage de chacune des zones de mesure au moyen d'un gabarit fixe dont la position est parfaitement repérée dans le référentiel du poste. Après avoir verrouillé les plaques à billes 4, un opérateur présente le véhicule 14 à l'entrée du poste de contrôle et de réglage et fait en sorte qu'environ le dernier mètre à parcourir avant l'immobilisation du véhicule à son point d'arrêt défini par le berceau solidaire des plaques 4 soit parcouru une vitesse inférieure à 1 mètre/seconde et sans intervention sur la direction du véhicule. Lorsque le véhicule passe au droit de chacune des caméras 11 de chaque zone de mesure, un premier relevé global la volée de l'image des raies sur la roue contient les coordonnées des points tel que 15 d'intersection des raies lumineuses avec le bord 12 de la jante (ou le talon du pneumatique qui lui est adjacent ou d'autres points remarquables) de chaque roue. Lorsque le véhicule atteint son point d'arrêt, les caméras 10 de chaque zone de contrôle et réglage procèdent un second relevé global et donc à l'enregistrement des coordonnées des points semblables qui, bien entendu, ne sont pas les mêmes points de la roue que ceux ayant fait l'objet du premier relevé. En effet, la roue a parcouru une certaine distance par exemple de l'ordre de 50 cm, c'est-à- dire une distance correspondant à environ un quart de roue. Le traitement des informations ainsi relevées permet pour chaque relevé de calculer la position du centre de roue. Ce premier résultat permet donc de connaître le point milieu des trains avant et arrière et donc, lorsque le véhicule est arrêté, la position de l'axe moyen du véhicule. Il permet également, en comparant la position des centres de roues lors du premier et du second relevés, de connaître la trajectoire finale du véhicule, ce qui peut être utilisé pour savoir si une action sur la direction a été entreprise pendant cette partie finale de trajectoire. Par un algorithme de calcul simple, la collecte des deux relevés d'une même roue permet le dévoilage complet de le-ci, c'est-à-dire permet de déterminer son plan moyen. Ce résultat permet donc de calculer l'orientation de l'axe de poussée c'est-à-dire la direction horizontale continue dans le plan bissecteur des plans moyen des roues du train arrière et ainsi de disposer d'une référence à laquelle sont rapportés les réglages de parallélisme. Ces informations étant acquises, on débloque les plaques des pistes 1 et 2 du poste de manière à pouvoir agir le plan moyen de chaque roue et notamment roues du train avant, pour corriger les erreurs parallélisme constatées et les ramener à une valeur prescrite par le constructeur. Les données relatives axes du véhicule, tels que l'axe moyen et l'axe de poussée, peuvent également être utilisés pour procéder à des réglages secondaires tels que par exemple les réglages des organes d'éclairage du véhicule. La réalisation des réglages de parallélisme s'effectue sous le contrôle de relevés périodiques réalisés par les caméras 10, en ce qui concerne les roues lesquelles on agit, de manière à réaliser une bouc- d'asservissement avec l'opérateur qui est alors informé moment où il a atteint le réglage souhaité. A la fin de ces opérations on procède verrouillage des plaques 4 par rapport aux pistes 1 et 2 et le véhicule peut être extrait du poste. Grâce au procédé de l'invention on peut également procéder à des calculs secondaires pour par exemple obtenir le diamètre des roues, la longueur de l'empattement, la valeur du carrossage et la dimension des voies avant et arrière. Le choix des points remarquables à distinguer dans les relevés globaux réalisés à la volée et à l'arrêt pour le traitement ultérieur par 1e calcul dépendra situations réelles rencontrées selon que les reliefs les flancs de pneumatiques ou que les reflets, brillances et parasites lumineux au niveau du bord de jante sont ou non rédhibitoires afin d'obtenir les meilleures précisions possibles. Les procédés et le dispositif de l'invention permettent de réaliser rapidement des controles et des réglages, et plus encore des contrôles seuls, si bien que ce procedé peut non seulement être utilisé pour réaliser les réglages, mais également mis en oeuvre en chaîne de fabrication de véhicules automobiles pour réaliser rapidement le contrôle final ou être utilisé dans des stations de contrôle périodique des véhicules pour suivre l'évolution de la géométrie de ces derniers au fil des ans dans cadre par exemple d'un contrôle technique réglementaire. REVENDICATIONS 1. Procédé d'acquisition des données géométriques relatives aux roues (13) et aux axes moyens et de poussée d'un véhicule automobile (14) aux fins de déterminer les paramètres de réglage d'au moins le parallélisme des roues avant de ce dernier, caractérisé en ce qu'il consiste à faire pénétrer le véhicule (14) selon une direction (A) determinée dans une zone de mesure formée pour chaque roue un espace traversé par un réseau de plans lumineux inclines, parallèles à 1a direction susdite, à procéder pour chaque roue à un premier relevé à la volée des coordonnées dans le repère de la zone de mesure, des lignes lumineuses formées sur la roue (13) par plusieurs faisceaux lumineux plans sur la roue (13), alors que le véhicule est en mouvement avant un point d'arrêt et à procéder à second relevé de ces mêmes lignes, alors que le véhicule est à 'arrêt, les roues (13) ayant tourné entre le premier et le second relevés d'environ un quart de tour sans modification direction. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que la vitesse de déplacement du véhicule (14) entre le premier et le second relevés est inférieure à un mètre/seconde. 3. Procédé de réglage faisant application du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une phase de traitement des données acquises pour déterminer le plan moyen de chaque roue, pour déterminer la position de 'axe de poussée dans ce repère et pour en déduire la pos#'tion de chaque plan moyen de roue par rapport à l'axe de poussée et indiquer les valeurs de correction à apporter - cette position en regard de valeurs de consigne. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la détermination du plan moyen de chaque roue comprend la sé'Lection de points remarquables lignes lumineuses relevées formées par l'intersection de ces lignes avec la jante de la roue pour obtenir par calcul pour chaque relevé les coordonnées du centre de la roue dans le repère de la zone de mesure. 5. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de réglage selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux pistes (1, 2), sensiblement parallèles à une direction (A) déterminée, de support des roues (13) du véhicule (14) pendant son déplacement entre le premier et le second relevés, séparées transversalement par une fosse (3), chaque piste comportant une structure stationnaire et à l'endroit de l'appui d'au moins la roue avant du véhicule, une partie (4) libre en déplacement plan par rapport à la partie stationnaire, des moyens de liaison temporaire étant prévus entre la partie libre et la partie stationnaire de la piste correspondante et étant associés à des moyens de leur commande pour les rendre actifs lors de l'avancement du véhicule et inactifs l'arrêt de ce dernier. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte pour chaque piste deux zones de mesures séparées l'une de l'autre par la longueur de 'empattement moyen d'un véhicule automobile, chaque zone de mesure comportant un émetteur (5, 6, 7, 8) d'un reseau de faisceaux lumineux plans inclinés, parallèles à la direction (A) des pistes et dont la dimension prise dans cette direction, au niveau de la piste est au moins égale au diamètre d'une roue augmenté de la distance correspondant à environ un quart de la circonférence de cette roue. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé ce qu'il comporte par zone de mesure deux appareils (10, 11) d'enregistrement des images de roues éclairées les faisceaux, séparés de la distance susdite correspondant sensiblement au quart de la circonférence de la roue à contrôler.