Brevet FR2949859A1 — publié le 20110311

(0001) La présente invention concerne un procédé de traitement de données pour la détermination de valeurs de dérive d'au moins un pneumatique d'un véhicule de type à deux roues. (0002) Le procédé de l'invention trouve notamment des applications dans le domaine de la compétition moto. (0003) Afin d'étudier les performances d'une moto, il est généralement procédé à des essais sur une piste d'un circuit. Ces essais permettent de suivre l'évolution d'une pluralité de paramètres associés au véhicule en vue d'analyser le comportement dudit véhicule sur la piste. Ces paramètres peuvent être par exemple, la vitesse de lacet du véhicule, les efforts de freinage appliqués, le débattement d'une suspension, la température des pneumatiques, la pression des pneumatiques, l'angle de braquage de la roue avant de la moto, etc. (0004) Un technicien spécialiste du pneumatique peut exploiter ces paramètres en vue d'analyser le comportement des pneumatiques de la moto et résoudre les problèmes rencontrés par le pilote (vibration, perte d'adhérence, etc.). (0005) Dans ce but, il est intéressant pour le technicien d'analyser l'évolution d'un paramètre particulier que constitue la dérive d'un pneumatique du véhicule. (0006) Une valeur de dérive correspond à un angle formé entre une orientation d'un plan de roue associé à un pneumatique et une tangente à la trajectoire du pneumatique, au niveau d'un point de contact avec la piste. (0007) On appelle � plan de roue � le plan, lié à une roue (et donc lié à un pneumatique), qui est perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue et qui passe par le centre d'une aire de contact avec la piste lorsque la roue est verticale, c'est-à-dire perpendiculaire au plan de roulage de la piste. L'orientation du plan de roue varie donc comme celle de la roue. (0008) On notera dès à présent que la dérive du pneumatique avant et la dérive du pneumatique arrière ne sont pas toujours identiques. En effet, lors d'un virage, le pilote régule son action pour maintenir sa trajectoire. Le pneumatique avant de la moto est alors mis en dérive suite à l'action de braquage du pilote. Le pneumatique arrière compense les efforts qui s'appliquent au véhicule (notamment la force centrifuge) en se mettant également en 2949859 -2 dérive. Un équilibre global du véhicule est alors retrouvé dans le virage par la mise en dérive du pneumatique avant et du pneumatique arrière. (0009) Le technicien souhaite exploiter différentes valeurs de dérive du pneumatique avant et/ou arrière à différentes positions du véhicule sur la piste. 5 (0010) Un procédé de détermination de valeurs de dérive connu de l'art antérieur consiste à utiliser un dispositif de mesure à filtrage de fréquence locale fonctionnant selon le principe de la corrélation optique. (0011) Ce dispositif de mesure fonctionne dans une plage limitée de valeurs de roulis du véhicule (plus ou moins 8 degrés) qui ne le rend pas adapté pour des véhicules de 10 type moto dont la valeur de roulis dans les virages peut être supérieur à 45 degrés. Le roulis correspond à l'inclinaison de la moto dans un plan transversal à la moto perpendiculaire à la piste. (0012) Il existe donc un besoin de proposer un procédé de détermination de valeurs de dérive de pneumatiques d'une moto et ceci quelles que soient les conditions climatiques et 15 la nature de la piste. (0013) L'invention concerne un procédé de traitement de données pour la détermination de valeurs de dérive d'au moins un pneumatique, ledit pneumatique appartenant à un véhicule à deux roues comprenant au moins deux antennes GPS et des 20 moyens de détermination de valeurs de roulis dudit véhicule. Le procédé comprend, pour différentes positions du véhicule sur une piste, une étape de détermination de coordonnées des antennes GPS, une étape de détermination de valeurs de roulis du véhicule, une étape de détermination de différents points de contact entre le pneumatique et la piste à partir de coordonnées d'au moins une des antennes GPS et de différentes valeurs de roulis du véhicule, 25 lesdits points de contact formant une trajectoire du pneumatique sur la piste. Le procédé de traitement comprend également une étape de détermination d'une tangente à la trajectoire du pneumatique en au moins un point de contact parmi lesdits points de contact, une étape de détermination, à partir de coordonnées des antennes GPS, d'une orientation d'un plan de roue associé au pneumatique et une étape de détermination d'une valeur de dérive à partir de la 30 tangente et de l'orientation du plan de roue. (0014) L'invention permet ainsi de déterminer de manière simple et efficace les valeurs de dérive du pneumatique avant et/ou arrière de la moto. 2949859 -3 (0015) Pour déterminer les coordonnées des différents points de contact entre le pneumatique et la piste, l'invention propose de placer sur la moto au moins deux récepteurs GPS (pour � Global positioning System � en Anglais) comprenant chacun une antenne GPS. Pour chaque position de la moto sur la piste, il est ainsi possible d'obtenir les coordonnées 5 des différentes antennes GPS. A partir de ces coordonnées et de la connaissance de la valeur de roulis de la moto dans la position en question, il est possible d'obtenir les coordonnées du point de contact du pneumatique arrière. Il est possible d'obtenir également les coordonnées du point de contact du pneumatique avant en tenant compte également d'une valeur de braquage de la roue avant. 10 (0016) Dans une variante de réalisation, le procédé de traitement comprend, pour différentes positions du véhicule sur la piste, une étape de détermination de valeurs de braquage de la roue avant du véhicule, et une orientation d'un plan de roue associé au pneumatique avant est déterminée en fonction d'une des valeurs de braquage et d'une 15 direction longitudinale du véhicule déterminé à partir de coordonnées des antennes GPS. (0017) Un autre objet de l'invention concerne un dispositif de traitement de données pour la détermination de valeurs de dérive d'au moins un pneumatique, ledit pneumatique appartenant à un véhicule à deux roues comprenant au moins deux antennes 20 GPS, des moyens de détermination de valeurs de roulis du véhicule, des moyens de détermination de coordonnées des antennes GPS pour différentes positions du véhicule sur une piste, des moyens de détermination de différents points de contact entre le pneumatique et la piste à partir de coordonnées d'au moins une des antennes GPS et de différentes valeurs de roulis du véhicule, lesdits points de contact formant une trajectoire du pneumatique sur la 25 piste, des moyens de détermination d'une tangente à la trajectoire du pneumatique au niveau d'un point de contact parmi lesdits points de contact, des moyens de détermination, à partir de coordonnées des antennes GPS, d'une orientation d'un plan de roue associé au pneumatique, des moyens de détermination d'une valeur de dérive à partir de la tangente et de l'orientation du plan de roue. 30 (0018) Dans une variante de réalisation, la première antenne GPS est alignée avec la seconde antenne GPS dans un plan longitudinal du véhicule de sorte qu'un axe passant par 2949859 -4 la première antenne GPS et la seconde antenne GPS défini une direction longitudinale du véhicule. (0019) Dans une variante de réalisation, la première antenne GPS et la seconde 5 antenne GPS sont positionnées à une même hauteur sur le véhicule. (0020) On limite ainsi l'influence du tangage dans la détermination des valeurs de dérive. (0021) Dans une variante de réalisation, la première antenne GPS et la seconde 10 antenne GPS sont positionnées respectivement à l'avant et à l'arrière du véhicule et la distance entre la première antenne GPS et la seconde antenne GPS est supérieure ou égale à un mètre. (0022) On détermine ainsi de manière plus précise la direction longitudinale du véhicule. (0023) Dans une variante de réalisation, les antennes GPS et les moyens de détermination de coordonnées sont compatibles avec la technologie RTK. (0024) On améliore ainsi la précision dans la détermination des coordonnées des antennes GPS. (0025) Dans une variante de réalisation, les antennes GPS sont également aptes à capter des signaux provenant de satellites appartenant au système de localisation de type GLONASS et les moyens de déterminations de coordonnées sont aptes à traiter lesdits signaux. 25 (0026) On s'assure ainsi que les antennes GPS reçoivent des signaux d'un nombre suffisant de satellites pour pouvoir déterminer les coordonnées desdites antennes lorsque le véhicule circule sur la piste. 15 20 - 5 (0027) Un autre objet de l'invention concerne un programme d'ordinateur pour le traitement de données pour la détermination de valeurs de dérive d'au moins un pneumatique, ledit pneumatique appartenant à un véhicule de type à deux roues comprenant au moins deux antennes GPS et des moyens de détermination de valeurs de roulis dudit véhicule, ledit programme d'ordinateur comprenant des instructions pour la mise en oeuvre, pour différentes positions du véhicule sur une piste, d'une étape de détermination de coordonnées des antennes GPS, d'une étape de détermination de valeurs de roulis du véhicule, d'une étape de détermination de différents points de contact entre le pneumatique et la piste à partir de coordonnées d'au moins une des antennes GPS et de différentes valeurs de roulis du véhicule, lesdits points de contact formant une trajectoire du pneumatique sur la piste. Le programme d'ordinateur comprend également des instructions pour la mise en oeuvre d'une étape de détermination d'une tangente à la trajectoire du pneumatique en au moins un point de contact parmi lesdits points de contact, d'une étape de détermination, à partir de coordonnées des antennes GPS, d'une orientation d'un plan de roue associé au pneumatique et d'une étape de détermination d'une valeur de dérive à partir de la tangente et de l'orientation du plan de roue. (0028) D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins 20 annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue de côté d'une moto comprenant deux récepteurs GPS positionnés sur la moto ; - la figure 2 représente schématiquement une vue de dessus de la moto de la figure 1 ; - la figure 3 représente schématiquement une vue arrière de la moto de la figure 1 lorsque 25 celle-ci est inclinée dans un virage ; - la figure 4 représente un organigramme des étapes d'un procédé de traitement de données pour la détermination de valeurs de dérive d'un pneumatique appartenant à la moto de la figure 1 ; - la figure 5 représente un dispositif de traitement de données pour la mise en oeuvre du 30 procédé de traitement de la figure 4. 2949859 -6 (0029) Dans la présente description, l'invention est décrite dans une application de sélection de pneumatiques pour améliorer les performances d'un véhicule de compétition. Toutefois, on notera d'emblée que l'invention n'est pas limitée à cet exemple particulier de réalisation. 5 (0030) Dans la description qui va suivre, des éléments sensiblement identiques ou similaires seront désignés par des références identiques. (0031) La figure 1 présente une vue schématique d'une moto 1. La moto 1 comprend, ici, un premier récepteur GPS 3 et un second récepteur GPS 5. Bien entendu, il est 10 possible d'équiper la moto d'un plus grand nombre de récepteurs GPS. (0032) Chaque récepteur GPS 3, 5 comprend une antenne GPS 7, 9 et des moyens 1l, 13 de détermination de coordonnées des antennes GPS à différents instants. (0033) La première antenne GPS 7 est positionnée à l'avant du véhicule au niveau d'une coquille avant 17. Plus précisément, la première antenne GPS 7 est positionnée devant 15 la coquille avant 17 de sorte que les perturbations pour la réception de signaux GPS sont limitées. (0034) La seconde antenne GPS 5 est positionnée à l'arrière du véhicule au niveau d'une coquille arrière 19 de la moto. (0035) La moto 1 comprend également des moyens de détermination de valeurs de 20 roulis 20 du véhicule. Ces moyens de détermination 20 sont positionnés, par exemple, sous un siège du pilote. (0036) La moto 1 comprend un pneumatique avant 21 et un pneumatique arrière 22. Chaque pneumatique 21, 22 est en contact avec une piste 23 respectivement au niveau d'une aire de contact avant 25 et d'une aire de contact arrière 27. L'aire de contact avant 25 25 et l'aire de contact arrière 27 sont sensiblement en forme d'ellipse. (0037) Pour un traitement de données plus efficace, il est défini que le pneumatique avant 21 est en contact avec la piste 23 au niveau d'un point de contact avant 29 et le pneumatique arrière 22 est en contact avec la piste 23 au niveau d'un point de contact arrière 31. Il est possible de définir, par exemple, que le point de contact avant 29 est le 30 centre de l'aire de contact avant 25 ou barycentre de l'aire de contact avant. Le point de 2949859 -7 contact arrière 31 est le centre de l'aire de contact arrière 27 ou barycentre de l'aire de contact arrière. (0038) La moto 1 présente un plan de roue avant 33 associé au pneumatique avant 21 et un plan de roue arrière 35 associé au pneumatique arrière 22. Comme il a déjà été 5 précisé, un plan de roue est un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la roue. (0039) La seconde antenne GPS 9 est alignée avec la première antenne GPS 7 dans un plan longitudinal de sorte qu'un axe passant par la première antenne GPS 7 et par la seconde antenne GPS 9 défini une direction longitudinale 37 du véhicule. (0040) On notera dès à présent que l'orientation du plan de roue arrière 35 est 10 parallèle à la direction longitudinale 37 du véhicule. (0041) Dans un autre mode de réalisation, la première antenne GPS 7 et la seconde antenne GPS 9 sont positionnées à une même hauteur sur le véhicule. (0042) Dans un autre mode de réalisation, la distance entre la première antenne GPS 7 et la seconde antenne GPS 9 est supérieure ou égale à un mètre. (0043) La figure 2 présente une vue de dessus de la moto 1 dans un virage où le pilote braque la roue avant. (0044) Une trajectoire avant 39 est associée au pneumatique avant 21. La 20 trajectoire avant 39 est formée par l'ensemble des points de contact avant 29 entre le pneumatique avant 21 et la piste. (0045) Il est ainsi possible de définir une tangente avant 43 à la trajectoire avant 39 en n'importe quel point de contact avant. (0046) De la même manière, une trajectoire arrière 41 est associée au pneumatique 25 arrière 22. La trajectoire arrière 41 est formée par l'ensemble des points de contact arrière 31 entre le pneumatique arrière 22 et la piste. (0047) Il est également possible de définir une tangente arrière 45 à la trajectoire arrière 41 en n'importe quel point de contact arrière. 15 -8 (0048) On remarque ainsi que la trajectoire avant 43 est différente de la trajectoire arrière 41 du fait de certaines caractéristiques de la moto comme l'angle de chasse et le déport au sol. (0049) Une valeur de dérive du pneumatique arrière 22 correspond à l'angle formé entre la tangente arrière 45 et l'orientation du plan de roue arrière 35 (c'est-à-dire la direction longitudinale 37 du véhicule) au niveau du point de contact arrière 31. (0050) Dans le cas du pneumatique avant 21, l'orientation du plan de roue avant 33 est décalée d'un angle de braquage 0 par rapport à la direction longitudinale 37. L'angle de braquage 0 correspond, ici, à la projection au sol de la rotation du guidon de la moto. (0051) Une valeur de dérive du pneumatique avant 21 correspond à l'angle b' formé entre la tangente avant 43 et l'orientation du plan de roue avant 33 au niveau du point de contact avant. (0052) Nous allons maintenant expliquer, à partir de la figure 3, comment on 15 détermine les coordonnées d'un point de contact arrière 31 à partir des coordonnées d'un point 49 appartenant à la seconde antenne GPS 9. (0053) La figure 3 présente une vue arrière de la moto 1, dans un plan Y-Z, lorsque celle-ci est inclinée dans un virage. (0054) Un troisième récepteur GPS 47 fixe par rapport à la piste détermine le point 20 0 origine du repère Y-Z. L'axe Y correspond ici à un axe horizontal et l'axe Z correspond à un axe vertical. (0055) Le point de contact arrière 31 est déterminé par un couple de coordonnés {Y31, Z31} et le point 49 appartenant à la seconde antenne GPS 9 est déterminé par un couple de coordonnées {Y49, Z49}. Une distance AY selon l'axe Y est définie entre le point 25 de contact arrière 31 et le point 49. Une distance AZ selon l'axe Z est définie entre le point de contact arrière 31 et le point 49. (0056) Le point 49 est par exemple le centre de la seconde antenne GPS 9. (0057) La longueur L du segment [31, 49] est une donnée géométrique connue de la moto. Dans un premier mode de réalisation, la longueur L du segment [31, 49] est fixe. 2949859 -9 (0058) Dans une variante de réalisation, la longueur L du segment [31, 49] est variable suivant la position de la moto 1 sur la piste, la vitesse de la moto 1, etc. La longueur L peut ainsi varier en fonction du débattement d'une suspension (non représentée) associée au pneumatique arrière 22. 5 (0059) Un point 51 correspond au projeté du point 49 sur la piste 23. (0060) La moto 1 est ici inclinée d'un angle de roulis R. L'angle de roulis R est l'angle formé entre le segment [31, 49] et un segment [51, 49] vertical à la piste 23. (0061) Il est ainsi possible d'établir le système d'équations suivant : Y31 = Y49 - AY avec AY = sin(3*L 10 Z31 = Z49 - AZ avec AZ = cos(3*L (0062) Il est alors possible de déterminer les coordonnées d'un point de contact arrière 31 à partir des coordonnées du point 49 appartenant à la seconde antenne GPS, à partir de la longueur L du segment [31, 49] et à partir de l'angle de roulis R. (0063) On procédera de la même manière pour déterminer les coordonnées d'un point de contact avant à partir des coordonnées d'un point appartenant à la première antenne GPS. (0064) Il est cependant tout à fait possible de déterminer les coordonnées des points de contact avant et arrière à partir des coordonnées d'un point appartenant à une même 20 antenne GPS (première antenne GPS ou seconde antenne GPS). (0065) La figure 4 représente un organigramme des étapes d'un procédé de traitement de données pour la détermination de valeurs de dérive d'un pneumatique. (0066) Le procédé de traitement de données comprend une étape El de 25 détermination de coordonnées des antennes GPS 7, 9 pour différentes positions du véhicule sur la piste. Par détermination de coordonnées des antennes GPS 7, 9, il est compris que le procédé détermine les coordonnées de points particuliers appartenant aux antennes GPS 7, 9, par exemple, les centres des antennes GPS 7, 9. 2949859 - 10 - (0067) Le procédé de traitement de données comprend également une étape E2 de détermination de valeurs de roulis du véhicule pour les différentes positions du véhicule sur la piste. (0068) Dans une étape E3, le procédé détermine différents points de contact avant 5 et différents points de contact arrière entre le ou les pneumatiques 21, 22 et la piste à partir des coordonnées des antennes GPS et différentes valeurs de roulis du véhicule. Comme il a déjà été précisé, les différents points de contact avant forment la trajectoire avant et les différents points de contact arrière forment la trajectoire arrière. (0069) Le procédé de traitement de données comprend également une étape E4 de 10 détermination d'une tangente à la trajectoire d'un pneumatique au niveau d'un point de contact. (0070) Dans une étape E5, le procédé détermine une orientation d'un plan de roue associé au pneumatique à partir des coordonnées des antennes GPS. (0071) Dans une étape E6, le procédé détermine une valeur de dérive à partir de la 15 tangente et de l'orientation du plan de roue. (0072) On notera qu'il est possible de répéter les étapes E4 à E6 pour déterminer différentes valeurs de dérive. (0073) On notera également que le procédé de traitement de données est adapté pour la détermination de valeurs de dérive d'un pneumatique avant et/ou d'un pneumatique arrière. Dans le cas d'un pneumatique avant, il est nécessaire de prévoir une étape supplémentaire E2' de détermination de valeurs de braquage de la roue avant du véhicule. L'orientation d'un plan de roue associé au pneumatique avant est alors déterminée en fonction d'une des valeurs de braquage et d'une direction longitudinale du véhicule. (0074) On va maintenant décrire, en référence à la figure 5, un dispositif de traitement 53 pour la détermination de valeurs de dérive d'un pneumatique. (0075) Le dispositif de traitement 53 comprend ici : - deux récepteurs GPS 3, 5 comprenant respectivement des antennes GPS 7, 9 et des modules 1l, 13 de détermination de coordonnées des antennes GPS ; - un module 20 de détermination de valeurs de roulis du véhicule ; 2949859 -11- un module 55 de détermination de différents points de contact entre le pneumatique et la piste ; - un module 57 de détermination d'une tangente; - un module 59 de détermination d'une orientation d'un plan de roue ; 5 - un module 61 de détermination d'une valeur de dérive ; - une unité de commande 63. (0076) Les antennes GPS 7, 9 sont aptes à recevoir des signaux provenant de satellites 65 appartenant à un système de localisation de type GPS et les moyens 1l, 13 de 10 détermination des coordonnées sont aptes à traiter les signaux GPS reçus par lesdites antennes GPS 7, 9. (0077) Dans une variante de réalisation, les récepteurs GPS 3, 5 sont également aptes à recevoir des signaux provenant de satellites appartenant à un système de localisation de type GLONASS. On s'assure ainsi que les récepteurs GPS 3, 5 reçoivent des signaux d'un 15 nombre suffisant de satellites pour que les moyens 1l, 13 de détermination des coordonnées puissent déterminer les coordonnées desdites antennes GPS 7, 9. (0078) Dans une variante de réalisation, les récepteurs GPS 3, 5 sont compatibles avec la technologie RTK (pour � Real Time Kinematic � en Anglais). Il est possible, grâce à cette technologie, de déterminer les coordonnées des antennes avec une précision de l'ordre 20 du centimètre. (0079) Le module 20 de détermination de valeurs de roulis du véhicule est apte à déterminer des valeurs de roulis du véhicule. Le module 20 se présente, par exemple, sous la forme de lasers ou sous la forme d'une centrale inertielle. (0080) Le module 55 de détermination de différents points de contact est apte à 25 déterminer des points de contact à partir de coordonnées des antennes GPS et des différentes valeurs de roulis. (0081) Le module 57 de détermination d'une tangente est apte à déterminer une tangente à la trajectoire d'un pneumatique au niveau d'un point de contact. (0082) Le module 59 de détermination d'une orientation d'un plan de roue est apte 30 à déterminer l'orientation d'un plan de roue associé à un pneumatique. 2949859 - 12 - (0083) Le module 61 de détermination d'une valeur de dérive est apte à déterminer la valeur d'une dérive à partir d'une tangente à la trajectoire d'un pneumatique et d'une orientation d'un plan de roue associé audit pneumatique. (0084) L'unité de commande 63 est connectée aux récepteurs GPS 3, 5, au module 5 20 de détermination de valeurs de roulis du véhicule, au module 55 de détermination de différents points de contact, au module 57 de détermination d'une tangente, au module 59 de détermination d'une orientation d'un plan de roue, au module 61 de détermination d'une valeur de dérive. (0085) L'unité de commande 63 a pour rôle de contrôler le fonctionnement des 10 antennes GPS 7, 9 et des différents modules 11, 13, 55, 57, 59, 61. (0086) Dans l'exemple décrit ici, les modules 11, 13, 55, 57, 59, 61 sont des moyens logiciels. L'invention concerne donc aussi un programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en oeuvre du procédé de traitement de données précédemment 15 décrit mise en oeuvre par le dispositif de traitement de données 53 lorsque le programme est exécuté par un processeur présent dans l'unité de commande 63. Ce programme peut être stocké dans ou transmis par un support d'informations. Celui-ci peut être un support matériel de stockage, par exemple un CD-ROM, une disquette magnétique ou un disque dur, ou bien un support transmissible tel qu'un signal électrique, optique ou radio. 20