Brevet FR3009405A1 — publié le 20150206

PROCEDE DE SIMULATION DE RAYON ECRASE DE PNEUMATIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne les procédés de détermination du rayon écrasé d'un pneumatique. En roulage, sous conditions typiques de celles rencontrées sur un véhicule susceptible d'être équipé d'un pneumatique donné, les conditions couvrent une large gamme d'usages, depuis le roulage en ligne droite jusqu'au roulage à grande vitesse sur circuit. Le comportement routier des véhicules met en oeuvre des phénomènes complexes, en particulier au niveau des pneumatiques. La prise en compte de ces phénomènes pour comprendre, analyser et simuler le comportement est essentielle pour améliorer celui-ci. Pour cela, les outils de simulation requièrent des modèles descriptifs de la contribution des pneumatiques. Différentes grandeurs associées au 15 torseur du pneumatique ou à sa géométrie en roulage sont mises en oeuvre ; ainsi en est-il pour le rayon écrasé. Celui-ci est ainsi particulièrement important pour rendre compte des limites de renversement d'un véhicule, l'éventuel contact de la jante avec la chaussée, l'assiette du véhicule et sa hauteur en lien avec son aérodynamique Différentes formulations ont déjà été proposées pour rendre compte de l'évolution 20 du rayon écrasé d'un pneumatique. Parmi celles-ci, on peut citer différentes versions des formulations dites « formules magiques » de H.B. Pacejka, dont la version la plus diffusée MF-5.2 ou la dernière variante MF-6.1. La formulation MF-5.2 la plus usitée actuellement décrit le rayon écrasé comme suit : Fz , avec en complément un effet lié à la vitesse de variation du rayon sur = Ro Kzz 25 la charge. La formulation MF-6.1 y ajoute des effets dus à la pression, aux efforts, à la vitesse, selon une formulation différente de celle inventée, puisque basée sur la description duale de la charge verticale. On a également proposé un modèle destiné à connaître l'écart entre une jante et 30 le sol pour prédire le risque de renversement du à un contact de la jante au sol. Ce modèle s'appuie sur un modèle de rayon écrasé : RL = (1(0° + kn.V + knp.P)+121.ky + Fz.(kzo + .V + kzp.P)+IFyRkyo + ky .V + kyp.P) Le but de l'invention est de proposer un procédé pour l'estimation du rayon écrasé du pneumatique présentant une meilleure acuité et une grande simplicité de mise en oeuvre. Ce but est atteint selon l'invention grâce à un procédé de réalisation de pneumatique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'estimation d'un rayon écrasé RI du pneumatique par utilisation d'une formule de la ( forme : Rl = Ro --Fz+ Rv xV 2- 1 XIFyl Ry X171, où Kzz s'écrit sous la Kzz Pg forme KzzKzz 0 + Kzz, x Pg Kzzo et Kzzp étant des valeurs numériques, où Pg est la pression de gonflage du pneumatique, V est la vitesse du véhicule, Fz est la charge appliquée sur le pneumatique, Fy est l'effort de poussée transversale exercé sur le pneumatique, y est l'angle de carrossage du véhicule, Ro est une valeur de rayon libre du pneumatique au repos, Rv est un coefficient d'influence de la vitesse du véhicule sur le rayon écrasé, Ry, est un coefficient d'influence d'une pression de gonflage sur le rayon écrasé via une valeur d'effort transversal, Ry2 est un coefficient d'influence de l'effort transversal sur le rayon écrasé sans la part de l'effort transversal liée à la pression, Rr est un coefficient d'influence d'une valeur d'angle de carrossage du véhicule sur le rayon écrasé. Avantageusement, les coefficients Ro , Rv, Rn, Ry2 , Rr sont définis par des essais physiques sur un pneumatique représentatif du pneumatique à concevoir. Avantageusement, les essais physiques sont réalisés à l'aide d'une rouleuse de type sol plan. Avantageusement, le procédé inclut l'étape consistant à utiliser le logiciel TameTire Avantageusement, le procédé comporte l'étape consistant à utiliser les coefficients Ro , Rv , Ry' Ry2 , Rr dans le logiciel TameTire. Avantageusement, l'effort de poussée transversale est déterminé par simulation à l'aide d'un outil de traitement calculatoire de simulation en saisissant dans l'outil de traitement calculatoire de simulation une pluralité de paramètres physiques indicatifs de contraintes physiques auxquelles le pneu est soumis. Avantageusement, l'effort de poussée transversale (FY) est déterminé en tenant compte d'une température interne et d'une température de surface du pneumatique. Avantageusement, l'outil de traitement calculatoire de simulation est un processeur piloté par le logiciel TameTire. L'invention concerne également un processeur de calcul de comportement de pneumatique de véhicule automobile configuré pour estimer un rayon écrasé RI du pneumatique, caractérisé en ce qu'il est configuré pour déterminer le rayon écrasé RI en mettant en oeuvre ( R une formule de la forme : = Ro --Fz+ Rv xV - Y1 XIFyl Ry X171, où Kzz s'écrit sous la Kzz Pg forme KzzKzz 0 + Kzz, x Pg Kzzo et Kzzp étant des valeurs numériques, où Pg est la pression de gonflage du pneumatique, V est la vitesse du véhicule, Fz est la charge appliquée sur le pneumatique, FY est l'effort de poussée transversale exercée sur le pneumatique, y est l'angle de carrossage du véhicule, Ro est une valeur de rayon libre du pneumatique au repos, Rv est un coefficient d'influence de la vitesse du véhicule sur le rayon écrasé, Ry, est un coefficient d'influence d'une pression de gonflage sur le rayon écrasé via une valeur d'effort transversal, Ry2 est un coefficient d'influence de l'effort transversal sur le rayon écrasé sans la part de l'effort transversal liée à la pression, Ryest un coefficient d'influence d'une valeur d'angle de carrossage du véhicule sur le rayon écrasé. L'invention concerne également un pneumatique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est réalisé en mettant en oeuvre une simulation du rayon écrasé RI du pneumatique par une XIFyl formule de la forme : = Ro --Fz+ Rv xV - ( R Ry X121 , où Kzz s'écrit sous la Y1 Kzz Pg forme KzzKzz 0 + Kzz, x Pg Kzzo et KzZp étant des valeurs numériques, où Pg est la pression de gonflage du pneumatique, V est la vitesse du véhicule, Fz est la charge appliquée sur le pneumatique, Fy est l'effort de poussée transversale exercée sur le pneumatique, y est l'angle de carrossage du véhicule, Ro est une valeur de rayon libre du pneumatique au repos, Rv est un coefficient d'influence de la vitesse du véhicule sur le rayon écrasé, Ry, est un coefficient d'influence d'une pression de gonflage sur le rayon écrasé via une valeur d'effort transversal, Ry2 est un coefficient d'influence de l'effort transversal sur le rayon écrasé sans la part de l'effort transversal liée à la pression, Rr est un coefficient d'influence d'une valeur d'angle de carrossage du véhicule sur le rayon écrasé. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles : La figure 1 représente une évolution du rayon écrasé en fonction de la charge, pour un pneumatique selon l'invention, La figure 2 représente une évolution du rayon écrasé en fonction de la vitesse, pour une pneumatique selon l'invention, La figure 3 représente une évolution du rayon écrasé en fonction de l'effort de poussée transversale, pour une pneumatique selon l'invention La figure 4 représente une évolution du rayon écrasé en fonction de l'angle de carrossage, pour un pneumatique selon l'invention. Le rayon écrasé d'un pneumatique Ri (m) s'avère dépendre d'un grand nombre de facteurs parmi lesquels on retient la charge appliquée Fz (N) , la raideur verticale du pneumatique K zz(Nrifi) avec ses composantes pneumatique K zzp(Nm-1) et structurelle Kzzo(Nm-1) , la vitesse de roulage V(ms-1), la pression de gonflage Pg(bar) , l'effort de poussée transversale exercé FY (N) , l'angle de carrossage 7(°) . L'ensemble de ces grandeurs doit donc préférentiellement être connu, par exemple mesuré, ou imposé par un outil de simulation, pour accéder au rayon écrasé du pneumatique au travers d'une formulation mathématique. On procèdera alors à une identification des contributions de ces différents facteurs pour ensuite pouvoir utiliser ladite formulation. Afin de rendre compte de ces phénomènes, on met ici en oeuvre la formulation suivante : xlFyl + Ry x171 R, = Ro - Fz+ Rv xV2 - Kzz avec Kzz = Kzzo + Kzzp ( Rn + Ry g 2 j P x Pg où Kzzo et Kzzp sont préférentiellement des coefficients fixes et où on introduit les coefficients décrits maintenant. Ro(m) représente les dimensions du pneumatique au repos. Il s'agit ici de son rayon libre. Rv est le coefficient d'influence de la vitesse, ici au carré, sur le rayon écrasé. Ry, est le coefficient d'influence de la pression de gonflage sur le rayon écrasé via l'effort transversal. Ry2 est le coefficient d'influence de l'effort transversal sur le rayon écrasé, sans la part liée à la pression. Rr est le coefficient d'influence du carrossage sur le rayon écrasé. La stratégie d'identification ou d'obtention des coefficients Ro(m), Rr listés au paragraphe précédent repose d'une part sur la connaissance des grandeurs Fz(N), 7(°) listées au paragraphe encore précédent. Elle repose d'autre part sur la réalisation d'un plan d'expérience ou animation de mesure couvrant un large domaine pour chacune de ces grandeurs, dans une enveloppe globalement réaliste par rapport à l'usage du pneumatique. Elle repose enfin sur l'optimisation du jeu de coefficients grâce à un algorithme approprié. A partir d'une animation réalisée sur une machine de mesures appropriée, par exemple rouleuse de type sol plan, on accède à la connaissance des réponses du rayon écrasé du pneumatique en fonction des grandeurs retenues. Le rayon libre étant la valeur du rayon écrasé obtenue à charge nulle, on y accède par extrapolation de la mesure du rayon en roulage simple, c'est-à-dire sans angles de dérive, sans carrossage ou courbure, ni couple moteur ou freineur, à différentes charges jusqu'à une valeur de charge nulle, comme illustré à la figure 1. Sur la figure 1, les tracés en trait continu sont des simulations à différentes pressions avec la formule exposée ci-dessus, les tracés en pointillés, points et croix sont des simulations avec la formule MF 5.2. Les données de la figure 1 permettent également d'avoir accès à l'effet charge. On constate en parallèle l'effet de la pression sur la dépendance du rayon écrasé à la charge, au travers de la rigidité verticale du pneumatique. On constate également que le rayon écrasé varie proportionnellement au carré de la vitesse, comme illustré sur la figure 2. Sur la figure 2, les tracés de forme courbe sont obtenus par le modèle proposé et par la mesure, le tracé sensiblement horizontal est obtenu par le modèle MF 5.2. Le rayon écrasé varie également avec l'effort de poussée transversale, comme illustré sur la figure 3. Sur la figure 3, On constate que cet effet est également influencé par la pression de gonflage. Sur la figure 3, les traits continus représentent les résultats obtenus avec le modèle proposé, les croix correspondent aux mesures, et les triangles correspondent aux simulations avec le modèle MF 5.2. Le rayon écrasé varie également avec l'angle de carrossage, comme illustré sur la figure 4. Sur la figure 4, les triangles correspondent aux simulations réalisées avec le modèle proposé, et les croix sont les résultats des mesures. Les constats précédents sont alors intégrés à une stratégie d'obtention des coefficients du modèle de rayon écrasé. On procède également à une stratégie d'obtention des coefficients du modèle d'effort transversal. Ces stratégies comportent différentes étapes qui peuvent être répétées itérativement afin d'améliorer la correspondance entre le modèle et la mesure de référence. Les modèles de rayon écrasé et d'effort transversal sont intégrés au sein d'un modèle global TameTire permettant de prendre en compte les interactions réciproques de l'un sur l'autre. Le modèle TameTire est un modèle thermomécanique développé pour améliorer la prédiction des efforts en centre de roue pour les études de comportement du véhicule. La principale motivation vient du constat que les modèles mathématiques de type Magic Formula ne prennent pas en compte les effets de la température et de la vitesse qui sont significatifs sur les efforts pneu. En particulier ces modèles ne sont valables, a priori, que dans le domaine de mesure sur lequel ils ont été ajustés et ne permettent pas des extrapolations fiables lorsqu'on souhaite simuler des manoeuvres différentes du véhicule. Le modèle TaMeTirE calcule les efforts longitudinaux et latéraux en fonction de grandeurs physiques du pneu telles que dimension de l'aire de contact, rigidités des flancs, du bloc sommet, de la bande de roulement, propriétés de la gomme et des caractéristiques de frottement. Les caractéristiques du mélange entre module et coefficient d'adhérence sont couplées aux températures du pneu. L'effort transversal est ici calculé à partir du modèle TameTire au lieu d'être imposé pour suivre une trajectoire donnée comme dans l'art antérieur. Le présent mode de réalisation repose donc sur l'association d'une formule mathématique descriptive du rayon écrasé faisant intervenir l'effort de poussée transversale et le modèle TameTire pour la prédiction de cet effort en fonction des grandeurs d'entrée d'un outil de simulation telles que charge, dérive, carrossage, vitesse, pression, températures. La formulation présentée dans ce mode de réalisation permet l'accès à une expression relativement simple, au travers d'un modèle mathématique, à la valeur du rayon écrasé d'un pneumatique en fonction des grandeurs pertinentes, et aisément mesurables sur une machine de test mécanique, via un jeu de coefficients accessible au travers d'une optimisation rapide. La mise en oeuvre d'une telle formulation repose ensuite sur la connaissance des grandeurs impliquées, qui sont, dans un outil de simulation, soit des grandeurs d'entrée telles que charge, vitesse, pression, carrossage, ou des grandeurs dépendantes du pneumatique telles que l'effort transversal. Ces grandeurs intermédiaires doivent pouvoir se déduire des grandeurs d'entrée pour réaliser une simulation. L'effort transversal étant dépendant de nombreux phénomènes, dont la température interne et la température de surface du pneumatique, il a été choisi ici de substituer à la mesure directe de l'effort transversal, non disponible au niveau des entrées d'un modèle de simulation dans le cas général, une valeur de cet effort transversal obtenue via le modèle TameTire. On accède ainsi à une expression du rayon écrasé qui intègre également les effets de la température interne et de la température de surface, utilisable directement dans un outil de simulation. Le modèle TameTire gagne lui en précision dans la restitution des données géométriques mais aussi des données du torseur puisque celles-ci dépendent aussi du rayon écrasé. Les résultats montrent une meilleure acuité du modèle ici proposé par rapport aux modèles connus. L'effet centrifugation associé à la vitesse n'est pas pris en compte dans la formulation MF-5.2. Cet effet est globalement bien rendu par Tametire. De même, les résultats montrent la bonne prise en compte de l'effet de l'effort transversal avec Tametire . Les effets de l'angle de carrossage sont mieux rendus avec TameTire qu'avec MF-5.2. L'association d'une formule pertinente du rayon écrasé dans un modèle de description du torseur tel que TameTire permet la prise en compte d'effets couplés de l'un sur l'autre et réciproquement. Le modèle TameTire y gagne en précision des efforts mais surtout des couples générés tandis que le modèle de rayon écrasé intègre les avantages du modèle TameTire pour le calcul de l'effort transversal, notamment une meilleure prise en compte des effets thermiques, une plus grande rapidité de calcul et une meilleure pertinence associée aux bases physiques de ce modèle. L'ensemble peut être implémenté au sein de logiciels de simulation de la dynamique des véhicules pour la réalisation de manoeuvres plus réalistes, en particulier dans les situations aux limites du renversement du véhicule telles que manoeuvres de sécurité du type test de l'élan, manoeuvres d'évitement, etc.... La présélection de composants du véhicule telles que liaisons au sol, pneumatiques, ou leur réglage, par exemple au travers des liaisons au sol ou encore de l'ESP pour Electronic Stability Program en anglais ou Électro-Stabilisateur Programmé, peuvent alors être réalisés plus efficacement. Un des avantages supplémentaires consiste en une meilleure prédiction des risques de contacts entre jante et chaussée, essentielle pour la problématique des tests d'évitement et/ou de renversement. Globalement, les interactions du rayon écrasé sur les autres paramètres du torseur TameTire ou du torseur sur le rayon écrasé sont prises en compte. On crée ainsi un modèle du torseur et d'une partie de la géométrie du pneumatique au travers du rayon écrasé qui offrent une plus grande rapidité d'obtention et une plus grande pertinence des grandeurs simulées. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation de pneumatique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'estimation d'un rayon écrasé RI du pneumatique par utilisation d'une formule de la ( forme : Rl = Ro --Fz+Rv x V- - 1 XIFyl Ry X171, où Kzz s'écrit sous la Kzz Pg forme KzzKzz 0 + Kzz, x Pg Kzzo et Kzzp étant des valeurs numériques, où Pg est la pression de gonflage du pneumatique, V est la vitesse du véhicule, Fz est la charge appliquée sur le pneumatique, Fy est l'effort de poussée transversale exercé sur le pneumatique, y est l'angle de carrossage du véhicule, Ro est une valeur de rayon libre du pneumatique au repos, Rv est un coefficient d'influence de la vitesse du véhicule sur le rayon écrasé, Ry, est un coefficient d'influence d'une pression de gonflage sur le rayon écrasé via une valeur d'effort transversal, Ry2 est un coefficient d'influence de l'effort transversal sur le rayon écrasé sans la part de l'effort transversal liée à la pression, Rr est un coefficient d'influence d'une valeur d'angle de carrossage du véhicule sur le rayon écrasé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les coefficients Ro , Rv, Rn , Ry2 , Rr sont définis par des essais physiques sur un pneumatique représentatif du pneumatique à concevoir. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les essais physiques sont réalisés à l'aide d'une rouleuse de type sol plan. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il inclut l'étape consistant à utiliser le logiciel TameTire 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à utiliser les coefficients Ro , Rv, Ry' Ry2 , Rr dans le logiciel TameTire. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'effort de poussée transversale est déterminé par simulation à l'aide d'un outil de traitement calculatoire de simulation en saisissant dans l'outil de traitement calculatoire de simulation une pluralité de paramètres physiques indicatifs de contraintes physiques auxquelles le pneu est soumis. 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'effort de poussée transversale (FY) est déterminé en tenant compte d'une température interne et d'une température de surface du pneumatique. 8. Procédé selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que l'outil de traitement calculatoire de simulation est un processeur piloté par le logiciel TameTire. 9. Processeur de calcul de comportement de pneumatique de véhicule automobile configuré pour estimer un rayon écrasé RI du pneumatique, caractérisé en ce qu'il est configuré pour déterminer le rayon écrasé RI en mettant en oeuvre une formule de la forme : Ri = Ro --Fz+ RvxV2 - ( R xFyl + Ry x12/1 , où Kzz Kzz Y1 + Ry2 Pg i s'écrit sous la forme Kzz = Kzzo+Kzz» 10. Pneumatique de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est réalisé en mettant en oeuvre une simulation du rayon écrasé RI du pneumatique par une (R formule de la forme : Ri =Ro -- KFzz P+ Rv XV2 - n +Ry2 XFyl+RrXH, OÙ KZZ z g i s'écrit sous la forme Kzz = Kzzo+Kzz»