Brevet FR2932264A1 — publié le 20091211

PROCEDE D'ESTIMATION DE L'ADHERENCE TRANSVERSALE D'UN COUPLE DE PNEUMATIQUES PAR ANALYSE COMPARATIVE [0001] L'invention concerne un procédé d'estimation de l'adhérence transversale d'un couple de neumatiques destiné à équiper un véhicule à deux roues par analyse comparative avec un autre couple de pneumatiques. Bien que non limité à ce type d'applications, l'invention sera plus particulièrement décrite en référence à une motocyclette. L'invention pourra s'appliquer à tous types de véhicules à deux roues, motorisés ou non, tels que des vélos, des scooters, ... [0002] La conception et l'amélioration des pneumatiques nécessitent de pouvoir juger leur efficacité et notamment leur comportement en roulage de la manière la plus objective possible. Les pneumatiques pour motocyclettes présentent une particularité par rapport aux autres types de pneumatiques qui est leur usage avec un angle de carrossage relativement élevé pour permettre les passages de courbes. [0003] Lors de tels passages de courbes, l'adhérence transversale du pneumatique est une grandeur importante que le concepteur de pneumatiques souhaite pouvoir évaluer pour faire progresser ses pneumatiques. [0004] Les méthodes actuelles pour évaluer l'adhérence transversale d'un pneumatique consistent en une appréciation subjective d'un pilote qui conduit un véhicule à deux roues sur un circuit comportant un maximum de courbes. Ces méthodes permettent de classer les pneumatiques les uns vis-à-vis des autres mais sont en partie dépendantes de l'appréciation du pilote et éventuellement de son mode de pilotage. [0005] Les inventeurs se sont ainsi donnés pour mission de mettre au point un procédé permettant d'évaluer l'adhérence transversale de pneumatiques d'une manière plus 25 objective, les pneumatiques étant utilisés en carrossage pour le passage de courbe. [0006] Ce but a été atteint selon l'invention par un procédé d'estimation de l'adhérence transversale d'un couple de pneumatiques destinés à équiper un véhicule à deux roues par 2932264 -2 analyse comparative avec un autre couple de pneumatiques, les pneumatiques étant montés par couple sur le véhicule, le véhicule étant mis en roulage sur un cercle de rayon imposé pour atteindre la vitesse maximale en adhérence et consistant à déterminer la vitesse moyenne et/ou l'angle de passage en courbe moyen du véhicule en régime stabilisé et/ou le 5 temps moyen au tour. [0007] L'angle de passage en courbe d'un véhicule correspond à l'angle d'inclinaison du véhicule. Il est avantageusement défini par l'angle de carrossage du pneumatique. Il peut encore être défini par un angle formé dans un plan méridien, ou plan contenant l'axe de rotation d'un pneumatique, entre la droite passant par le centre de gravité du véhicule et le 10 point de contact entre le pneumatique et le sol. Dans le cas d'un véhicule piloté par un individu, le centre de gravité considéré sera avantageusement celui de l'ensemble formé par le véhicule et le pilote ; le gabarit et le mode de pilotage du pilote vont nécessairement influencer les valeurs mesurées. Les essais réalisés ont montré que les variations induites par ces facteurs liés à un individu ne perturbent pas les comparaisons entre couples de 15 pneumatiques, les effets induits apparaissant de manière identique sur les différents couples de pneumatiques. [0008] L'angle formé dans un plan méridien, ou plan contenant l'axe de rotation d'un pneumatique, entre la droite passant par le centre de gravité du véhicule ou du système véhicule/pilote et le point de contact entre le pneumatique et le sol peut être déterminé à 20 partir de l'accélération latérale du véhicule ou du système véhicule/pilote, elle-même déduite de la vitesse et de l'angle de lacet mesuré par exemple avec un GPS (Global Position System) fixé sur le véhicule. [0009] L'angle de carrossage d'un pneumatique est l'angle formé par un plan circonférentiel, ou plan perpendiculaire à l'axe de rotation, avec le plan de roulage. Il peut par exemple être mesurée à l'aide de deux capteurs de distance, par exemple des capteurs laser, montés à une distance déterminée l'un de l'autre sur un support formant un angle déterminé avec l'axe de rotation des pneumatiques, lesdits capteurs mesurant la distance entre le sol et leur point respectif d'attache au support selon une direction perpendiculaire 2932264 -3 audit support. La mesure des deux distances permet de définir l'angle de carrossage des pneumatiques par des relations trigonométriques simples. [0010] Les inventeurs ont par ailleurs su mettre en évidence que l'estimation de l'adhérence transversale de pneumatiques pour être représentative d'un usage réel d'un 5 véhicule à deux roues doit se faire sur le couple de pneumatiques simultanément, ceux-ci étant montés sur un véhicule. [0011] En régime stabilisé, le véhicule est mis en roulage à sa vitesse maximale d'adhérence, celle-ci étant sensiblement constante, avec un angle de passage en courbe sensiblement constant. 10 [0012] La mise en roulage sur un cercle permet de favoriser l'obtention d'un régime stabilisé. En outre le rayon du cercle étant imposé, cela va faciliter la mise en roulage successive du véhicule équipé de différents couples de pneumatiques dans des conditions de sol quasi-identiques, le véhicule suivant sensiblement toujours le même tracé. [0013] Le procédé est avantageusement mis en oeuvre successivement avec les différents 15 couples de pneumatiques à comparer sur une période la plus courte possible pour que tous les paramètres extérieurs au véhicule et aux pneumatiques tels que par exemple les paramètres météorologiques soient constants. [0014] De préférence selon l'invention, en régime stabilisé, l'angle de passage en courbe ne varie pas de plus de 3° et la vitesse de plus de 2 km/h pendant une période comprise 20 entre 1 et 5 secondes. Au-delà de ces variations de vitesse et/ou d'angle de passage en courbe, les inventeurs considèrent que le véhicule n'est plus en régime suffisamment stabilisé pour que l'acquisition des données de vitesse et d'angle de passage en courbe soit pertinente au regard de l'estimation de l'adhérence transversale. [0015] Le procédé ainsi décrit selon l'invention consiste à déterminer au moins l'un des 25 paramètres, vitesse moyenne ou angle de passage en courbe moyen en régime stabilisé ou encore le temps moyen au tour, sur un tracé donné pour permettre une comparaison de couples de pneumatiques en fonction de leur adhérence transversale. 2932264 -4 [0016] L'un quelconque de ces paramètres autorise une estimation de l'adhérence transversale en comparant les couples de pneumatiques. [0017] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on détermine au moins deux de ces paramètres pour affiner la précision de l'estimation. 5 [0018] De préférence encore, on détermine au moins la vitesse moyenne et l'angle de passage en courbe moyen en régime stabilisé qui, selon les conditions de mise en oeuvre du procédé et les dits paramètres étant déterminés en régime stabilisé, sont plus précis que la détermination du temps moyen au tour. [0019] Selon une réalisation avantageuse de l'invention, la vitesse moyenne et l'angle de 10 passage en courbe moyen sont déterminés à partir d'au moins huit et de préférence au moins dix périodes de régime stabilisé. Les essais réalisés ont montré que les acquisitions de mesures réalisées sur au moins huit périodes de régime stabilisé permettent d'obtenir une image statistique de la valeur moyenne de la vitesse et de l'angle de passage en courbe autorisant des comparaisons entre des couples de pneumatiques satisfaisantes. 15 [0020] Le nombre de périodes de régime stabilisé mesurées est avantageusement inférieur à quinze pour que le temps global de roulage du véhicule ne soit pas trop important afin notamment de ne pas conduire à une élévation de la température du pneumatique telle qu'elle induirait des variations significatives des propriétés du pneumatique. [0021] Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le véhicule est mis en roulage 20 pour atteindre la vitesse maximale en adhérence par un pilote. Il est en effet imaginable de prévoir un dispositif mécanique qui dirige et manoeuvre le véhicule et qui permette d'aboutir à la vitesse maximale en adhérence sur un cercle de rayon donné pour ensuite mettre le véhicule en régime stabilisé à ladite vitesse. Toutefois les études ont montré que si la vitesse ainsi déterminée pourrait ensuite être stabilisée sur des périodes plus longues, 25 le temps de détermination de la vitesse maximale en adhérence est très long et variable selon les pneumatiques pour un réglage donné dudit dispositif mécanique. Ce temps important de détermination de la vitesse maximale en adhérence conduit en conséquence à des changements d'état du pneumatique du fait de son échauffement. Les temps de 2932264 -5 détermination de la vitesse maximale en adhérence pouvant varier d'un couple de pneumatiques à l'autre, l'objectivité de la mesure serait diminuée. Les inventeurs ont ainsi mis en évidence que le pilotage du véhicule par un pilote permet d'arriver à la vitesse maximale en adhérence plus rapidement et dans des temps très proches quels que soient 5 les couples de pneumatiques testés. Il est ainsi possible de rendre l'estimation de l'adhérence transversale des pneumatiques la plus objective possible, les pneumatiques n'ayant pas subi un roulage trop important et en outre sensiblement équivalent quels que soient les couples de pneumatiques équipant le véhicule. [0022] Avantageusement encore selon l'invention, le rayon du cercle sur lequel est mis en 10 roulage le véhicule est compris entre 25 et 90 mètres. Cette gamme de rayon va permettre d'estimer l'adhérence transversale des couples de pneumatiques à des vitesses comprises entre 60 et 120 km/h de façon à correspondre au mieux à un usage réel du véhicule dans le cas notamment d'une motocyclette. [0023] De préférence encore selon l'invention, le rayon du cercle sur lequel est mis en 15 roulage le véhicule est inférieur à 40 mètres. De tels rayons vont d'une part permettre de limiter la vitesse maximale d'adhérence de sorte que les risques soient limités pour le pilote. D'autre part, également pour des questions de sécurité, le procédé est avantageusement mis en oeuvre sur une piste entourée d'une zone libre de tout obstacle sur une distance suffisamment importante pour qu'en cas d'incident, le pilote ne puisse 20 rencontrer aucun obstacle. Il est donc préférable de limiter le rayon du cercle sur lequel est mis en roulage le véhicule pour pouvoir trouver une telle piste. [0024] Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le revêtement du cercle sur lequel le véhicule est mis en roulage présente un coefficient d'adhérence compris entre 0.3 et 0.8. Avantageusement encore, le coefficient d'adhérence est compris entre 0.5 et 0.6 25 pour correspondre à des niveaux d'adhérence proches de ceux des routes sur lesquelles sont susceptibles de rouler les véhicules. [0025] Le coefficient d'adhérence, ou � Grip Number (GP) � est mesuré en condition arrosée avec un moyen de caractérisation de Findlay/Irvine Grip Tester MK II. 2932264 -6 [0026] Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, on enregistre en continu pendant le roulage du véhicule l'angle de passage en courbe et/ou la vitesse du véhicule, on détermine des périodes de régime stabilisé, on détermine pour chacune des périodes de régime stabilisé un angle de passage en courbe moyen et/ou une vitesse moyenne du 5 véhicule et on effectue une moyenne statistique de l'angle de passage en courbe et/ou de la vitesse du véhicule sur l'ensemble des périodes de régime stabilisé. [0027] Avantageusement encore, on effectue une comparaison statistique des moyennes des angles de passage en courbe et/ou des vitesses du véhicule pour deux couples de pneumatiques afin de déterminer le couple de pneumatiques présentant la meilleure 10 adhérence transversale et effectuer un classement des couples de pneumatiques entre eux. [0028] D'autres détails et caractéristiques avantageux de l'invention ressortiront ci-après de la description d'un exemple de réalisation de l'invention en référence à la figure qui illustre un enregistrement des mesures effectuées. [0029] La mise en oeuvre du procédé a consisté à équiper successivement une motocyclette 15 de six paires de pneumatiques pour en effectuer un classement relatif à l'adhérence transversale. [0030] La motocyclette est une Honda 600 CBR, conservant les réglages standards usines. [0031] Les couples de pneumatiques sont des 120/70 ZR 17 pour équiper la roue avant et 180/55 ZR 17 pour équiper la roue arrière. 20 [0032] La motocyclette est équipée d'un système de deux capteurs de distance fixés sur un support tel que décrit précédemment et permettant de connaître l'angle de carrossage des pneumatiques. Les deux capteurs fonctionnent par triangulation optique à laser de classe 3a, et sont commercialisés par la société Optimess sous la référence, Optima 356HPV [0033] Pour mesurer la vitesse, la motocyclette est équipée d'un module dynamique GPS 25 commercialisé par la société 2D MeBsysteme Gmbh sous la référence, Dynamic GPS module. 2932264 -7 [0034] La piste sur laquelle le procédé est mis en oeuvre présente un rayon de 30 mètres. D'un point de vue pratique, un double tracé est fait sur le sol. Il consiste en deux cercles concentriques au cercle de référence sur lequel doit tourner la motocyclette pour matérialiser une bande de roulage de largeur sensiblement égale à environ 50 centimètres. 5 Cette bande permet au pilote d'assurer le roulage sur le cercle prédéfini. [0035] Le pilote, professionnel expérimenté, démarre avec la motocyclette sur la piste circulaire et se donne deux tours de circuit pour arriver à définir la vitesse maximale d'adhérence. Les mesures sont ensuite effectuées sur six tours pour permettre d'acquérir une dizaine de période d'au moins une seconde correspondant à un régime stabilisé. 10 [0036] Comme expliquer précédemment, le régime stabilisé selon l'invention est défini par une vitesse qui ne varie pas de plus de 2 km/h avec un angle de carrossage qui ne varie pas de plus de 3°. [0037] Les mesures sont enregistrées pendant tout le parcours de la motocyclette sur le circuit. 15 [0038] Les figures illustrent les enregistrements obtenus en ce qui concerne l'angle de carrossage de la motocyclette sur la figure 1 et la vitesse de la motocyclette sur la figure 2. On trouve en abscisse le temps de roulage et en ordonnée la valeur de l'angle de carrossage sur la figure 1 et la valeur de la vitesse exprimée en km/h sur la figure 2. [0039] Le temps de roulage nécessaire pour effectuer les mesures d'un couple de 20 pneumatiques, y compris le temps des deux premiers tours permettant au pilote de définir la vitesse maximale d'adhérence, est de 75 secondes. Ce temps de roulage correspond à une distance parcourue du pneumatique égale à 1130 mètres. Ce temps et cette distance nécessaires à la mesure sont suffisamment peu élevés pour ne pas modifier les propriétés du pneumatique durant ce roulage. Par ailleurs, ils assurent la possibilité de pouvoir 25 obtenir au moins huit périodes d'au moins une seconde en régime stabilisé. [0040] La période L des six tours de mesures est ensuite identifiée puis on recherche des zones S correspondant à des périodes en régime stabilisé comme défini précédemment. Ces 2932264 -8 périodes S sont indiquées sur les figures par une surépaisseur du trait ; sur les figures 1 et 2, dix périodes S en régime stabilisé ont été identifiées. [0041] Sur chacune des périodes S, une moyenne est effectuée pour définir un angle de carrossage moyen puis on effectue une moyenne statistique sur l'ensemble des dix 5 périodes repérées. [0042] Ces différentes étapes de traitement des signaux mesurés peuvent bien entendu être réalisées à partir d'outils informatiques pour faciliter et accélérer le traitement. Un tel outil informatique est par exemple un logiciel de type Matlab. [0043] Lorsque les roulages et les traitements des signaux enregistrés sont effectués pour 10 les différents couples de pneumatiques, il est possible d'effectuer des comparaisons statistiques pour effectuer un classement des couples de pneumatiques les uns par rapport aux autres en ce qui concerne l'adhérence transversale. Cette comparaison statistique peut également être réalisé par un outil informatique tel que Matlab ou Excel. [0044] Les roulages et mesures effectuées ont permis de classer les six couples de 15 pneumatiques testés sur la motocyclette sans aucune ambiguïté. [0045] D'autres essais ont été effectués avec les mêmes couples de pneumatiques montés sur la même motocyclette pilotée par d'autres pilotes, également professionnels. Les résultats obtenus ont montré des valeurs sensiblement différentes en ce qui concerne les vitesses et angles de carrossage mesurés qui peuvent s'expliquer par des effets liés aux 20 gabarits en termes de poids et de tailles différents ou d'habileté des pilotes à piloter en limite d'adhérence. Par contre, le classement comparatif des couples de pneumatiques quant à l'adhérence transversale est conservé sans aucune ambiguïté pour l'interprétation des résultats. [0046] Ce type d'essais a été réalisé d'une part sur sol sec et d'autre part sur sol mouillé. 25 Dans les deux cas, le procédé d'estimation de l'adhérence transversale d'un couple de pneumatiques s'avère tout à fait adapté. REVENDICATIONS1 û Procédé d'estimation de l'adhérence transversale d'un couple de pneumatiques destinés à équiper un véhicule à deux roues par analyse comparative avec un autre couple de pneumatiques, caractérisé en ce que les pneumatiques sont montés par couple sur le véhicule, en ce que le véhicule est mis en roulage sur un cercle de rayon imposé pour atteindre la vitesse maximale en adhérence et en ce qu'on détermine la vitesse moyenne et/ou l'angle de passage en courbe moyen du véhicule en régime stabilisé et /ou le temps moyen au tour. 2 û Procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'en régime stabilisé, l'angle de passage en courbe ne varie pas de plus de 3° et la vitesse de plus de 2 km/h pendant une période comprise entre 1 et 5 secondes. 3 û Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la vitesse moyenne et 15 l'angle de passage en courbe moyen sont déterminés à partir d'au moins huit et de préférence au moins dix périodes de régime stabilisé. 4 û Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la vitesse moyenne et l'angle de passage en courbe moyen sont déterminés à partir de moins de quinze périodes de régime stabilisé. 20 5 û Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le véhicule est mis en roulage pour atteindre la vitesse maximale en adhérence par un pilote. 6 û Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rayon du cercle est compris entre 25 et 90 mètres et de préférence inférieur à 40 mètres. 7 û Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le 25 revêtement du cercle présente un coefficient d'adhérence compris entre 0.3 et 0.8 et, de préférence, compris entre 0.5 et 0.6. 2932264 - 10 8 û Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on enregistre en continu pendant le roulage du véhicule l'angle de passage en courbe et/ou la vitesse du véhicule, en ce qu'on détermine des périodes de régime stabilisé, en ce qu'on détermine pour chacune des périodes de régime stabilisé un angle de passage en courbe 5 moyen et/ou une vitesse moyenne du véhicule en ce qu'on effectue une moyenne statistique de l'angle de passage en courbe et/ou de la vitesse du véhicule sur l'ensemble des périodes de régime stabilisé. 9 û Procédé selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'on effectue une comparaison statistique des moyennes des angles de passage en courbe et/ou des vitesses du véhicule 10 pour deux couples de pneumatiques. 10 û Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le véhicule est une motocyclette.