Brevet FR2842302A1 — publié le 20040116

L'invention concerne un dispositif pour une simulation de glissement ou de patinage, conformément à l'égalité FR= FA*coefficient de frottement (FR = force de frottement, FA - force d'appui), sur des bancs de contrôle de véhicules, comprenant une roue de véhicule qui roule sur un élément de contrôle, tel qu'un galet ou rouleau de contrôle ou une voie de roulement plane. L'invention concerne également un procédé pour la simulation de glissement ou de patinage sur des roues de véhicule qui roulent sur des éléments de contrôle, tel que des galets ou rouleaux de contrôle ou une voie de roulement plane. Pour le contrôle ou le test de systèmes antiblocage de frein (ABS), de systèmes de régulation électronique antipatinage (ASR) sur des systèmes de transmission d'entraînement ou de programmes électroniques de stabilisation (ESP) pour empêcher les dérapages, il est généralement connu de faire rouler les véhicules équipés en conséquence, sur des 15 parcours de test. A cet effet, il existe des parcours de slalom, des parcours circulaires et des plans inclinés, qui par endroits peuvent présenter des revêtements de chaussée différents, et pour lesquels le coefficient de frottement peut, en cas de besoin, être abaissé partiellement à l'aide d'eau. Il est ainsi, par exemple, possible de réaliser des conditions de frottement 20 différentes sur les deux voies ou traces de roulement d'un véhicule, et d'engendrer de manière ciblée, sur un côté moteur, un patinage ou glissement entre le pneumatique et la chaussée ou voie de roulement. Lors de la circulation sur de tels parcours, il est possible d'amener de manière ciblée, le véhicule en dérapage, de façon à pouvoir tester l'efficacité des systèmes correspondants du véhicule. De tels essais sont toutefois dangereux pour le conducteur et ne sont pas reproductibles en raison des conditions environnantes changeantes ou des prestations ou performances différentes du même conducteur sur différents essais, de sorte que ces tests ne sont en mesure de fournir que des 30 indications grossières pour le développement de tels systèmes de sécurité pour véhicule. Sur des bancs de contrôle ou de test pour véhicules, tels que par exemple des bancs de test à galets ou rouleaux ou à voies de roulement planes, il est possible de prévoir au niveau des différentes roues, différents 35 revêtements avec différents coefficients de frottement, et de l'eau peut être introduite entre le pneumatique et la surface de test en vue d'abaisser le coefficient de frottement. A cet effet, tous les dispositifs du banc de test doivent être réalisés de manière à présenter une très bonne tenue à la corrosion, et il est nécessaire de prévoir des dispositifs complexes et coteux pour l'amenée et pour la collecte de l'eau. Pour modifier les conditions de base ou initiales sur les différentes roues, l'ensemble du banc de test doit être converti, à savoir les revêtements des surfaces de test doivent être échangés. La modification de la force de frottement qui limite la force de traction maximale d'une roue, par une variation du coefficient de 10 frottement, est délicate et ne peut être réglée de manière précise. De plus, en raison du temps nécessaire pour l'assèchement des surfaces, seul un mode de test statique est possible. Le but de l'invention consiste à indiquer une possibilité pour faire varier la force de frottement entre une roue et une surface de test, sans être obligé de modifier nécessairement le coefficient de frottement. Conformément à l'invention ce but est atteint pour un dispositif du type de celui mentionné en introduction, par le fait que sont prévus des moyens permettant de modifier la force d'appui d'une roue de manière prédéterminée. En ce qui concerne le procédé correspondant, son originalité 20 consiste, conformément à l'invention, dans le fait de reporter de manière prédéterminée la force d'appui de roue du pneumatique sur un dispositif en soulevant le moyeu de roue par le dispositif pendant que la roue est en rotation. Selon un mode réalisation de l'invention, il est prévu en guise de 25 moyens pour modifier la force d'appui d'une roue, un dispositif de soulèvement et d'abaissement. Avantageusement, c'est le moyeu d'une roue qui peut être réglé en hauteur par le dispositif de soulèvement et d'abaissement, la roue étant alors rotative. Le dispositif de soulèvement et d'abaissement peut être entraîné en étant commandé et/ou régulé par voie 30 hydraulique, électrique ou par des moteurs linéaires, et il est prévu des moyens de mesure pour relever la force de support. Par ailleurs, le dispositif de soulèvement et d'abaissement fixe la roue dans la direction de marche et dans la direction latérale, le dispositif de soulèvement et d'abaissement présentant des degrés de liberté pour le réglage du pincement/braquage 35 et/ou du carrossage de la roue. Le dispositif de soulèvement et d'abaissement peut, par exemple, être couplé à la roue par l'intermédiaire d'un adaptateur de roue, et l'adaptateur de roue est disposé dans une unité de palier qui peut tourner autour d'un axe de pivotement et est disposée, par l'intermédiaire de bras, sur un support qui est monté pivotant dans des chevalets d'articulation, les chevalets d'articulation étant mobiles dans des guidages linéaires et pouvant être soulevés ou abaissés de manière prédéterminée par des entraînements linéaires, et les guidages linéaires ainsi que les entraînements linéaires étant disposés sur un chevalet de support qui peut être fixé, au moyen d'une plaque de base, sur le sol. Par ailleurs, sont 10 prévus des moyens supplémentaires destinés à faire varier le coefficient de frottement. En guise de moyens pour faire varier le coefficient de frottement, il est, par exemple, possible de prévoir des buses pour envoyer de l'eau entre le pneumatique et la surface de test. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu pour le dispositif de soulèvement 15 et d'abaissement, un dispositif de commande et de régulation qui peut être intégré au dispositif de commande et de régulation d'un banc de contrôle ou de test, ou bien le dispositif de soulèvement et d'abaissement peut être commandé et/ou régulé par le dispositif de commande/de régulation du banc de test. A chaque roue d'un véhicule est associé un dispositif de 20 soulèvement et d'abaissement, et les dispositifs de soulèvement et d'abaissement sont mis en circuit mutuellement par un dispositif de commande et/ou de régulation. Par ailleurs, en ce qui concerne le procédé conforme à l'invention, dans un premier temps, par soulèvement de la roue, on reporte entièrement 25 la force d'appui FA de roue exercée par le véhicule sur la roue, de l'élément de test sur le dispositif, et on détermine sa valeur au moyen d'un dispositif de mesure. On détermine ensuite, avec la force d'appui de roue FA connue, la force de traction Fz pouvant être transmise au niveau de l'élément de test et qui correspond à la force de frottement FR, on calcule le coefficient de frottement à l'aide de l'équation FR = FA*coefficient de frottement = Fz, et l'on règle ensuite, par un réglage commandé et/ou régulé de la force de support sur le dispositif, la force de traction Fz pouvant être transmise entre la roue et l'élément de test. Par ailleurs, on fait varier la force de traction Fz 35 maximale selon un programme de test prédéterminé, par un dispositif de commande et/ou de régulation. De plus, il est également possible de faire varier le coefficient de frottement. Grâce aux dispositifs conformes à l'invention, il est possible d'influencer de manière particulièrement simple, la force de traction transmissible des roues individuelles, et de simuler des répartitions de charge sur les différentes roues, telles qu'elles apparaissent lors du dérapage, du freinage ou de l'accélération d'un véhicule. En raison de l'environnement de laboratoire dans le cas des bancs de test, tous les essais de test peuvent être répétés autant de fois que souhaité avec les mêmes réglages, et sont donc reproductibles. Le dispositif selon l'invention permet, de manière particulièrement avantageuse, d'effectuer des essais de test aussi bien stationnaires que dynamiques. Les dispositifs conformes à l'invention peuvent être commandés et 15 régulés par leurs propres dispositifs de commande et/ou de régulation, ou bien, de manière avantageuse, peuvent être intégrés dans une commande de banc de test existante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont être explicités plus en détail dans la suite, au regard des dessins schématiques annexés. Sur ces dessins, la figure 1 montre une roue en appui sur un galet ou rouleau de test et la figure 2 montre le montage de la roue permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. La figure 1 montre une roue 31 d'un véhicule 30 reposant sur un galet ou rouleau de test 20. Le galet de test est un galet à profil à sommet sur lequel les roues roulent sensiblement dans la zone du sommet du galet. Il est toutefois également possible d'envisager d'autres surfaces de test, tels 30 que par exemple des voies de roulement planes. Dans la suite de la description, la dénomination galet de test englobe également toutes les autres surfaces de test imaginables. Le galet de test 20 est, de préférence, placé dans une fosse sous le véhicule 30, et est en mesure d'entraîner ou de freiner la roue 31. A cet effet, peut être prévue une commande de banc de 35 test, qui, par des ordres de commande, est en mesure de régler différentes charges (entraînement, freinage) sur un galet de test 20, en vue de simuler des états de circulation tels qu'une accélération, une circulation en montagne (montée), une décélération du véhicule 30 et ainsi de suite. Le système de banc de test est de préférence un mode de réalisation standard, tel que prévu usuellement pour le contrôle des véhicules. La direction de marche théorique du véhicule 30 s'étend dans une direction pénétrant ou sortant du plan de la figure, et l'axe de rotation 15 de la roue 31 est représenté par une ligne en trait mixte. Pour que le véhicule 30 ne quitte pas le galet de test 20 lorsqu'il roule sur celui-ci, la roue 31 est fixée par un dispositif de soulèvement et d'abaissement 1, dans la direction de roulement ainsi que transversalement à celle-ci. Le dispositif de soulèvement et d'abaissement 1 est à cet effet relié au moyeu de roue par l'intermédiaire d'un adaptateur de roue 2. L'adaptateur de roue 2 est, de préférence, fixé à la jante de la roue 31 au 15 moyen de vis de roue spéciales qui, d'une part, serrent la roue 31 sur le moyeu et, d'autre part, possèdent chacune un autre filetage. D'autres moyens de fixation sont naturellement possibles. L'adaptateur de roue 2 est pourvu d'un embout, par exemple de forme conique, qui est reçu dans une unité de palier 4 et est fixé aussi bien dans la direction axiale que dans la 20 direction radiale. L'unité de palier 4 permet la rotation de la roue 31 autour de son axe de rotation 15, le frottement de palier pouvant être pris en considération lors des essais de test sur le banc. L'unité de palier 4 est pour sa part fixé sur des bras rigides 5 en pouvant tourner autour d'un axe 3, de manière à permettre des variations de 25 pincement ou de voie sur la roue 31, telles qu'elles peuvent par exemple apparaître lors de l'enfoncement de la suspension en raison de la cinématique du train de roulement, ou lors du braquage. Comme le laisse entrevoir la vue selon A de la figure 2, les bras 5 sont de préférence réalisés sous forme de bras triangulaires et sont fixés à un support 7. Pour 30 augmenter la rigidité, il est possible de prévoir des contrefiches supplémentaires. Le support 7 est monté dans des chevalets d'articulation 6 en pouvant tourner autour d'un axe de pivotement 16. Grâce au degré de liberté autour de l'axe de pivotement 16, la roue 31 peut prendre différents angles de carrossage, tels que prescrits par différents véhicules 30, ou tels 35 qu'ils s'établissent et varient lors de l'enfoncement de la suspension, en raison de la cinématique du train de roulement. Sur la figure 2 sont représentées par une flèche double, les directions de marche R prédéfinies par le galet de test 20. L'orientation de la roue 31 peut également légèrement en différer, suivant le braquage ou le réglage du pincement du véhicule 30. Les chevalets d'articulation 6 sont disposés sur une plaque qui est mobile dans la direction du réglage en hauteur Y, par des guidages linéaires 8, et qui peut être réglée en hauteur par un entraînement linéaire 10. Les chevalets d'articulation 6 peuvent également être disposés directement sur 10 les guidages linéaires 8. Pour l'accouplement de la roue 31, qui est munie de l'adaptateur de roue 2, l'unité de palier 4 peut être amenée à hauteur de l'axe de rotation 15 avec l'entraînement linéaire 10, et être engagée sur l'adaptateur de roue 2 dans la direction de réglage ou de déplacement latérale X, o elle est alors bloquée. Lors du soulèvement, la force d'appui FA de la roue 31 est reportée sur l'entraînement linéaire 10 qui s'appuie par l'intermédiaire d'un chevalet de support 9, sur une plaque de base 12. La plaque de base 12 est fixée, de préférence au sol, à l'aide de moyens de fixation 13. Pour régler la position du chevalet de support 9 dans la direction de réglage latérale X, il est 20 possible de prévoir sur la plaque de base 12, des guidages appropriés ainsi qu'un entraînement de réglage, tel que par exemple une broche de réglage 11. Le dispositif de soulèvement et d'abaissement 1 peut ainsi être adapté à différentes largeurs voie de différents véhicules 30, ou bien le véhicule 30 peut être décalé latéralement sur la surface de test 20. Pour orienter la roue 31 sur la zone de sommet du galet de test 20, la plaque de base 12 peut, pour des moyens de fixation 13 desserrés, être déplacée dans la direction de marche R au moyen d'un dispositif de déplacement 17. Pour déterminer la force de support reprise par le dispositif de 30 soulèvement et d'abaissement 1, des moyens de mesure sont prévus sur l'entraînement linéaire 10, tels que par exemple un capteur de mesure de force 14. Pour déterminer la force d'appui FA au niveau d'une roue 31, agissant en raison de la masse du véhicule 30, la roue 31 considérée est 35 soulevée de la surface de test 20 à l'aide du dispositif de soulèvement et d'abaissement 1, de sorte que le dispositif de mesure 14 relève la valeur correspondante. Par la commande de l'entraînement linéaire 10, la roue 31 peut être soulevée de manière continue, le dispositif de mesure 14 déterminant la force de support du dispositif de soulèvement et d'abaissement 1. En soustrayant cette force de support de la force d'appui FA produite par la masse du véhicule et déterminée précédemment, on obtient la force d'appui FA agissant au niveau du pneumatique. Cette force d'appui FA agissant sur la surface de test 20, limite, pour un coefficient de 10 frottement constant, la force de frottement FR maximale entre la roue/le pneumatique 31 et la surface de test 20, conformément à l'équation FR= FA*coefficient de frottement. La force de frottement FR maximale correspond à la force de traction Fz maximale qui peut être transmise par cette roue 31. Si le pneumatique ou la roue 31 est sollicité par le galet de test 20 avec une force de freinage ou d'entraînement plus grande, il s'établit un glissement ou patinage entre le pneumatique 31 et le galet de test 20, c'est à dire que les vitesses périphériques du pneumatique 31 et du galet de test 20 sont différentes. La force de frottement transmissible est dans ce cas définie 20 par le coefficient de frottement de glissement plus faible, de sorte que le pneumatique 31 ne peut plus transmettre qu'une fraction de la force de freinage ou d'entraînement maximale et de la force latérale maximale, au galet de test 20. Dans les conditions de circulation réelles, cela conduit par exemple à un allongement de la distance de freinage et/ou le véhicule peut 25 être déporté de sa trajectoire de marche, ce qui peut entraîner des accidents graves. Sur le banc de contrôle ou de test, la force de traction maximale du pneumatique 31 peut être mesurée sur la surface de test 20, et à l'aide de la force d'appui connue, à savoir réglée de manière prédéterminée, il est 30 possible de calculer le coefficient de frottement. Pour le calcul du coefficient de frottement ainsi que pour la commande du dispositif de soulèvement et d'abaissement 1 et/ou pour réguler la force de support du dispositif de soulèvement et d'abaissement 1, en vue de régler la force d'appui FA agissant sur le galet de test 20, il est possible de prévoir un 35 dispositif de commande et/ou de régulation propre au dispositif de soulèvement de d'abaissement, ou bien il est possible d'utiliser la commande/la régulation du banc de test. Si pour le dispositif de soulèvement et d'abaissement 1 sont prévus des dispositifs de commande et/ou de régulation séparés, ceux-ci peuvent être intégrés dans un système de commande/de régulation du banc de test, de manière simple, sans complication, et il est possible de faire varier les conditions de frottement d'une roue 31 selon des programmes de test prédéterminés du galet de test 20. De préférence, on prévoit un dispositif de soulèvement et d'abaissement 1 sur chaque roue entraînée ou motrice 31. A l'aide du dispositif de soulèvement et d'abaissement 1, il est également possible d'abaisser le moyeu de roue et donc la roue 31, de sorte que la force d'appui FA et ainsi les forces qui y sont liées, à savoir la force de frottement FR et respectivement la force de traction Fz, sont augmentées 15 de manière prédéterminée, tel que cela est par exemple le cas sur la voie ou trace d'un véhicule 30, qui se trouve à l'extérieur dans une courbe. En vue de pouvoir déterminer la force latérale FS pouvant être transmise au niveau de la roue/du pneumatique 31, pour une force d'appui FA prédéterminée, il est possible de prévoir pour un dispositif de 20 déplacement ou de réglage latéral X, un entraînement de réglage pouvant être commandé, qui, pendant la sollicitation d'entraînement ou de freinage, est en mesure d'agir sur la roue 31, avec une force réglable. En guise d'entraînement linéaire, pour le dispositif de soulèvement et d'abaissement 1, entrent en ligne de compte tous les moyens 25 d'entraînement pouvant être commandés et régulés, tels que des moteurs servo-électriques ou servo-hydrauliques, ainsi que des moteurs linéaires. Pour des essais de test de glissement stationnaires, il est également possible d'envisager des dispositifs de réglage manuels, tels que des broches (vis) de réglage. En vue de pouvoir, en supplément, modifier/faire varier le coefficient de frottement pendant le déroulement des tests, il est possible de prévoir sur le banc de test, des moyens tels que des buses, des tuyaux ou des alimentations similaires, pour amener des liquides entre le pneumatique 31 et le galet de test 20. Dans l'exemple de réalisation précédemment décrit, les axes de rotation pour les degrés de liberté, tels que l'angle de carrossage ou le pincement, sont décalés par rapport aux axes correspondants sur le train de roulement, de sorte que le véhicule 30, par exemple lors de braquages, se déporte quelque peu sur la surface de test 20. En vue d'empêcher cela, il est possible d'articuler les bras 5 sur l'unité de palier 4 de façon à engendrer des pôles momentanés, qui concident avec les axes de rotation associés du train de roulement. Un avantage essentiel de l'invention réside dans le fait que pour 10 influencer la force de traction maximale d'un pneumatique sur un galet de test, on fait varier de manière prédéterminée sa force d'appui. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour une simulation de glissement ou de patinage, conformément à l'équation FR= FA*coefficient de frottement (FR= force de frottement, FA = force d'appui), sur des bancs de contrôle de véhicules, comprenant une roue de véhicule (31) qui roule sur un élément de test (20) , tel qu'un galet ou rouleau de test ou une voie de roulement plane, caractérisé en ce que sont prévus des moyens (1) permettant de modifier la force d'appui FA de la roue (31) de manière prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en guise de moyens pour modifier la force d'appui FA de la roue (31), il est prévu un dispositif de soulèvement et d'abaissement (1). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyeu de la roue (31) peut être réglé en hauteur par le dispositif de soulèvement et d'abaissement (1), la roue (31) étant alors rotative. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé 20 en ce que le dispositif de soulèvement et d'abaissement (1) peut être entraîné en étant commandé et/ou régulé par voie hydraulique, électrique ou par des moteurs linéaires, et en ce que sont prévus des moyens de mesure (14) pour relever la force de support. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de soulèvement et d'abaissement (1) fixe la roue (31) dans la direction de marche et dans la direction latérale, le dispositif de soulèvement et d'abaissement (1) présentant des degrés de liberté pour le réglage du pincement/braquage et/ou du carrossage de la roue (31). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de soulèvement et d'abaissement (1) peut être couplé à la roue (31) par l'intermédiaire d'un adaptateur de roue (2) et l'adaptateur de roue (2) est disposé dans une unité de palier (4) qui peut tourner autour 35 d'un axe de pivotement (3) et est disposée, par l'intermédiaire de bras (5), il sur un support (7) qui est monté pivotant dans des chevalets d'articulation (6), les chevalets d'articulation (6) étant mobiles dans des guidages linéaires (8) et pouvant être soulevés ou abaissés de manière prédéterminée par des entraînements linéaires (10), et les guidages linéaires (8) ainsi que les entraînements linéaires (10) étant disposés sur un chevalet de support (9) qui peut être fixé, au moyen d'une plaque de base (12), sur le sol. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sont prévus des moyens supplémentaires destinés à faire varier le coefficient de frottement. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'en guise de moyens pour faire varier le coefficient de frottement, sont prévus des buses pour envoyer de l'eau entre le pneumatique (31) et la surface de test (20). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour le dispositif de soulèvement et d'abaissement (1) est prévu un dispositif de commande et de régulation qui peut être intégré au 20 dispositif de commande et de régulation d'un banc de contrôle ou de test, ou bien le dispositif de soulèvement et d'abaissement (1) peut être commandé et/ou régulé par le dispositif de commande/de régulation du banc de contrôle. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à chaque roue (31) d'un véhicule (30) est associé un dispositif de soulèvement et d'abaissement (1), et les dispositifs de soulèvement et d'abaissement (1) sont mis en circuit mutuellement par un dispositif de commande et/ou de régulation. 11. Procédé pour la simulation de glissement ou de patinage sur des roues de véhicule (31) qui roulent sur des éléments de test (20), tel que des galets ou rouleaux de test ou une voie de roulement plane, caractérisé en ce que l'on reporte de manière prédéterminée la force 35 d'appui de roue FA, du pneumatique sur un dispositif, par le fait que le dispositif soulève le moyeu de roue pendant que la roue (31) est en rotation. 12. Procédé selon la revendication 1 1, caractérisé en ce que dans un premier temps, par soulèvement de la roue (31), on reporte entièrement la force d'appui de roue FA exercée par le véhicule (30) sur la roue (31), de l'élément de test (20) sur le dispositif, et on détermine sa valeur au moyen d'un dispositif de mesure, et en ce que l'on détermine ensuite, avec la force d'appui de roue FA connue, la force de traction Fz pouvant être transmise au niveau de l'élément de test (20) et qui correspond à la force de frottement FR, et on calcule le coefficient de frottement à l'aide de l'équation FR = FA*coefficient de frottement = Fz, et en ce que l'on règle ensuite, par un réglage commandé et/ou régulé de la force de support sur le dispositif, la force de traction Fz pouvant être transmise entre la roue (31) et l'élément de test (20). 13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l'on fait varier la force de traction Fz maximale selon un programme de test prédéterminé, par un dispositif de commande et/ou de régulation. 14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que de plus on fait varier le coefficient de frottement.