Brevet FR3023372A1 — publié le 20160108

PROCEDE D'EVALUATI ON DU COMPORTEMENT D'UN PNEUMATI QUE LORS D'UNE MANOEUVRE DYNAMI QUE L'invention se rapporte à un procédé d'évaluation du comportement d'un pneumatique lors d'une manoeuvre dynamique. Afin de réduire les phases de mise au point des véhicules et des différentes aides à la conduite, la simulation numérique est de plus en plus utilisée à l'heure actuelle. C'est le cas par exemple pour l'homologation de l'ESP (de l'anglais Electronic Stability Program), qui est un système de contrôle dynamique de trajectoire et qui assiste un conducteur pour conserver la maitrise de son véhicule en cas de perte d'adhérence. En effet, il faudrait effectuer l'homologation dite « physique » du véhicule et de toutes ses variantes châssis. En réalité, une seule homologation physique est effectuée, les autres étant obtenues par le biais de la simulation numérique. Par ailleurs, en ce qui concerne l'homologation ESP « basse adhérence », l'homologation « via la simulation » permet également de diminuer le nombre de missions de validation, notamment à l'étranger afin de trouver des conditions d'adhérence spécifiques, entrainant des gains financiers élevés. Il convient donc de modéliser le véhicule le plus précisément possible afin de prédire au mieux son comportement lors de manoeuvres très dynamiques, voire même d'urgence, que sont celles qui interviennent lors de l'homologation. Les efforts entre la chaussée et le véhicule passent dans un premier temps par les pneumatiques. Il apparait donc primordial de pouvoir modéliser 25 le comportement du pneumatique lors de manoeuvres dynamiques, telles que par exemple un changement de file ou un dépassement. Lors du braquage d'une roue, la déformation de l'aire de contact du pneumatique avec le sol génère une force latérale Fy, appelée poussée de dérive. Cette poussée de dérive est fonction de la dérive 15, qui représente 30 l'angle entre le plan de la roue et la tangente à la trajectoire, et d'un paramètre, lié au pneumatique et appelé rigidité de dérive exprimée en N/°. Or, ce paramètre est très difficile à modéliser car il est sensible à plusieurs paramètres tels que par exemple, la température, la pression du pneumatique et la charge verticale appliquée sur le pneumatique. La demande de brevet US2010/0083754 décrit un procédé permettant de mesurer en dynamique la rigidité de dérive et l'assemblage d'un pneumatique sur une roue de véhicule. Un tel procédé présente l'inconvénient de nécessiter la mise en oeuvre de capteurs spécifiques pour mesurer la rigidité de dérive, la présence desdits capteurs entrainant un risque d'erreur plus élevé sur les mesures et des surcoûts plus importants. Un procédé selon l'invention permet le comportement d'un 10 pneumatique lors d'une manoeuvre dynamique, tout en s'affranchissant des inconvénients de l'état de la technique. L'invention a pour objet un procédé d'évaluation du comportement d'un pneumatique d'un véhicule lors d'une manoeuvre dynamique, ledit pneumatique reposant sur une surface plane. 15 La principale caractéristique d'un procédé d'évaluation selon l'invention, est qu'il comprend les étapes suivantes, - une étape d'application au pneumatique de différents signaux de dérive sinusoïdaux, à des fréquences différentes, dans le but de simuler diverses manoeuvres dynamiques, 20 - une étape de mesure de la force latérale Fy du pneumatique sur la surface plane, en sortie pour chaque signal sinusoïdal appliqué, - une étape de calcul du déphasage et de l'amplification entre la dérive de commande et la force latérale Fy en sortie, pour chaque signal sinusoïdal appliqué, 25 - une étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive au cours de la manoeuvre dynamique, à partir des variations des déphasages et des amplifications calculées à l'étape précédente. Par le biais d'un tel procédé, il devient possible de déterminer la variation de la rigidité de dérive du pneumatique lors de tout type de 30 manoeuvre dynamique, par des simulations numériques réalisées sur la base de seulement quelques points de mesure correspondant à des fréquences différentes. Une manoeuvre dynamique correspond préférentiellement à une manoeuvre d'urgence dictée par une situation ponctuelle et temporaire comme par exemple un changement de file pour procéder à un dépassement d'un 5 autre véhicule. Un signal sinusoïdal appliqué au pneumatique consiste à faire subir audit pneumatique une série de rotations d'amplitude limitée, et alternée dans les deux sens autour de l'un de ses diamètres, afin de simuler une série de braquages maximum et alternée d'une roue de véhicule. La connaissance de la variation de la rigidité de dérive permet de procéder à des simulations 10 numériques du comportement d'un pneumatique, quelles que soient les caractéristiques de la manoeuvre dynamique. De façon avantageuse, l'étape d'application au pneumatique de différents signaux de dérive sinusoïdaux consiste à faire subir au pneumatique une série de rotations d'amplitude limitée, autour de l'un de ses diamètres, de 15 sorte que deux rotations successives soient effectuées en sens opposé. Avantageusement, l'étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive est effectuée en assimilant le système constitué par le pneumatique comme un système du premier ordre, pour lequel la fonction de transfert est du type Y(s) = K / [1+ b.s]. 20 De façon préférentielle, l'étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive est effectuée en supposant que l'amplification est une fonction de la valeur absolue de la rigidité de dérive et d'un facteur qui est dépendant du déphasage. Préférentiellement, le facteur correspond à la tangente au carré du 25 déphasage. De façon avantageuse, l'étape d'application des signaux de dérive sinusoïdaux est réalisée en faisant varier au moins un paramètre à choisir parmi une pression de gonflage du pneumatique, une charge verticale appliquée au pneumatique et une vitesse de rotation dudit pneumatique. 30 Avantageusement, l'étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive durant une manoeuvre dynamique comprend une étape d'interpolation pour les fréquences n'ayant pas fait l'objet d'une application d'un signal sinusoïdal et qui sont situés entre deux fréquences ayant fait l'objet d'une telle application. De façon préférentielle, la variation de la dérive peut être assimilée à 5 l'application d'un quart de période du signal sinusoïdal de dérive lors d'une manoeuvre dynamique. Autrement dit, un quart de sinus correspond à un braquage maximum des roues dans un sens, depuis une position moyenne pour laquelle les roues sont alignées sur un axe longitudinal du véhicule. Préférentiellement, l'étape d'application au pneumatique de différents 10 signaux de dérive sinusoïdaux est réalisée sur un banc d'essai standardisé. Un tel banc d'essai comprend tous les équipements nécessaires à la mesure des paramètres caractérisant un pneumatique en phase dynamique. Ces paramètres peuvent par exemple être une charge verticale, une pression de gonflage, ou une vitesse de rotation. 15 De façon avantageuse, la manoeuvre dynamique correspond à un changement de file du véhicule. Ce changement de file peut être occasionné par exemple lors d'un dépassement d'un autre véhicule. On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un procédé d'évaluation selon l'invention, en se référant aux figures 20 1 à 2C. - La figure 1 est une vue schématique d'une roue de véhicule vue du dessus et montrant un angle de dérive par rapport à une trajectoire donnée dudit véhicule, - la figure 2A est un diagramme comparant un signal de dérive 25 sinusoïdal appliqué à un pneumatique et une force latérale en sortie, pour une première fréquence, - la figure 2B est un diagramme comparant un signal de dérive sinusoïdal appliqué à un pneumatique et une force latérale en sortie, pour une deuxième fréquence supérieure à la première 30 fréquence, la figure 2C est un diagramme comparant un signal de dérive sinusoïdal appliqué à un pneumatique et une force latérale en sortie, pour une troisième fréquence supérieure à la deuxième fréquence. Un procédé d'évaluation du comportement d'un pneumatique de véhicule automobile lors d'une manoeuvre dynamique, consiste à déterminer de façon réaliste et exploitable, un paramètre appelé « rigidité de dérive ». En effet, la connaissance de ce paramètre va permettre de pouvoir conduire des simulations numériques rigoureuses et fiables, afin d'évaluer ledit comportement, en s'affranchissant ainsi de la réalisation d'essais et de diverses missions de validation sur le terrain, pour chaque configuration rencontrée. Une manoeuvre dynamique est une manoeuvre temporaire, consistant à braquer les roues du véhicule pour répondre à un besoin urgent. Un tel besoin peut, par exemple, consister à changer de file pour procéder à un dépassement de véhicule. En se référant à la figure 1, une dérive 15 est l'angle que fait le plan P de la roue 1 d'un véhicule avec la tangente 2 à la trajectoire 3 dudit véhicule. Lors d'un braquage de roue, la déformation de l'aire de contact du pneumatique avec le sol génère une force latérale Fy, appelée poussée de dérive. Cette poussée de dérive Fy est fonction de la dérive 15 (°) et de la rigidité de dérive D (N/°), cette dernière grandeur étant fonction d'un certain nombre de paramètres, tels que par exemple, la température ambiante, la pression de gonflage du pneumatique et la charge verticale appliquée sur ledit pneumatique. Un procédé d'évaluation selon l'invention, permettant d'évaluer le comportement d'un pneumatique de véhicule automobile lors d'une manoeuvre dynamique, ledit pneumatique reposant sur une surface plane, comprend les étapes suivantes, - une étape d'application au pneumatique de différents signaux de dérive sinusoïdaux, à des fréquences différentes, dans le but de simuler diverses manoeuvres dynamiques. En effet, la manoeuvre sera plus ou moins dynamique en fonction de la fréquence. Cette étape d'application consiste à faire subir au pneumatique une série de rotations d'amplitude limitée, autour de l'un de ses diamètres, de sorte que deux rotations successives soient effectuées en sens opposé. Plus précisément, un signal sinusoïdal correspond à : - une première rotation du pneumatique autour de son diamètre vertical, à partir d'une position médiane pour laquelle le pneumatique est aligné sur un axe longitudinal du véhicule, - puis à une deuxième rotation dans le sens inverse, d'un angle qui est le double de celui de la première rotation, le pneumatique repassant temporairement par une position médiane durant cette deuxième rotation, - et enfin à une troisième rotation dans le même sens que celui de la première rotation, pour ramener le pneumatique à une position médiane. - une étape de mesure de la force latérale Fy du pneumatique sur la surface plane, en sortie pour chaque signal sinusoïdal appliqué. L'étape d'application au pneumatique de différents signaux de dérive sinusoïdaux et ladite étape de mesure sont réalisées en faisant varier un certain nombre d'autres paramètres, parmi lesquels, la pression de gonflage du pneumatique, la charge verticale appliquée audit pneumatique et sa vitesse de rotation. De cette manière, toutes les situations possibles de manoeuvres dynamiques peuvent être simulées. - une étape de calcul du déphasage et de l'amplification entre la dérive de commande et la force latérale Fy en sortie, pour chaque signal sinusoïdal appliqué. Dans le cas présent, le terme amplification, également appelé gain, correspond au rapport des amplitudes maximales des signaux. A titre d'exemple, la figure 2A montre une comparaison au cours du temps entre la dérive de commande matérialisée par la courbe 4, et la force latérale Fy matérialisée par la courbe 5, pour une fréquence de 0,33Hz. Le déphasage est peu marqué. La figure 2B illustre le même type de diagramme que celui de la figure 2A, mais pour une fréquence plus élevée de 1,5Hz. Par rapport au diagramme de la figure 2A, le déphasage s'accroit tandis que l'amplification diminue. Enfin, la figure 2C illustre le même type de diagramme que celui des figures 2A et 2B, mais pour une fréquence encore plus élevée de 5Hz. Le déphasage continue de s'accroitre tandis que l'amplification continue à décroître. - une étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive au cours de la manoeuvre dynamique, à partir des variations des déphasages et des amplifications calculées à l'étape précédente. En assimilant le système constitué par le pneumatique comme un système du premier ordre, la fonction de transfert peut s'écrire, Fy(s)=D(f)/ [1+ b(f).s], avec D et 15 dépendant de la fréquence, En connaissant la valeur de l'amplification et du déphasage dans certaines conditions, en particulier celles dans lesquelles ont été conduites les étapes d'application des signaux de dérive sinusoïdaux et de mesure de la force latérale Fy, il est possible de calculer la valeur de la rigidité de dérive D(f). En effet, nous avons les égalités suivantes : - Amplification = ID1/ (1 + 152 02)1/21 avec CO = 2.7t.f - Déphasage = -arctan (,52.02), et - Phase = -arctan(b.co) = arctan(-15.0) Ainsi, tan2 (Phase)= ,52.02 Avec b.co = D. o/K.v, où D est la rigidité de dérive en N/rd, K la rigidité latérale en N/m, et v la vitesse longitudinale du véhicule. Connaissant les valeurs prises par le déphasage et l'amplification, et donc la valeur du produit 15.c o, il devient possible à travers la première équation mentionnée ci-dessus, d'obtenir D, qui est la valeur de la rigidité de dérive. Pour des manoeuvres dynamiques de type manoeuvre d'urgence, où la variation d'angle volant est très rapide, la variation de la dérive peut être assimilée à l'application d'un quart de période du signal sinusoïdal de dérive tel que présenté sur les courbes. Il est alors possible de trouver la fréquence du signal de dérive et donc de calculer par interpolation la valeur de la rigidité de dérive correspondant à cette manoeuvre. En effet, au cours des étapes précédentes, les valeurs de la rigidité de dérive ont été déterminées en fonction de plusieurs paramètres fixés, dont la charge verticale, la vitesse de roulement et la pression du pneumatique. Ainsi, en connaissant la correspondance entre les valeurs de la rigidité de dérive obtenues et la valeur de ses paramètres, il devient possible par interpolation, de trouver la valeur de la rigidité de dérive pour une manoeuvre dynamique, quelles que soient les conditions d'entrée.20 REVENDICATIONS1. Procédé d'évaluation du comportement d'un pneumatique (1) d'un véhicule lors d'une manoeuvre dynamique, ledit pneumatique reposant sur une surface plane, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes, - une étape d'application au pneumatique (1) de différents signaux de dérive sinusoïdaux, à des fréquences différentes, dans le but de simuler diverses manoeuvres dynamiques, - une étape de mesure de la force latérale Fy du pneumatique sur la surface plane, en sortie pour chaque signal sinusoïdal appliqué, - une étape de calcul du déphasage et de l'amplification entre la dérive de commande et la force latérale Fy en sortie, pour chaque signal sinusoïdal appliqué, - une étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive au cours de la manoeuvre dynamique, à partir des variations des déphasages et des amplifications calculées à l'étape précédente. 2. Procédé d'évaluation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'application au pneumatique (1) de différents signaux de dérive sinusoïdaux consiste à faire subir au pneumatique une série de rotations d'amplitude limitée, autour de l'un de ses diamètres, de sorte que deux rotations successives soient effectuées en sens opposé. 3. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive est effectuée en assimilant le système constitué par le pneumatique (1) comme un système du premier ordre, pour lequel la fonction de transfert est du type Y(s) = K / [1+ b.s]. 4. Procédé d'évaluation selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive est effectuée en supposant que l'amplification est une fonction de la valeurabsolue de la rigidité de dérive et d'un facteur qui est dépendant du déphasage. 5. Procédé d'évaluation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le facteur correspond à la tangente au carré du déphasage. 6. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape d'application des signaux de dérive sinusoïdaux est réalisée en faisant varier au moins un paramètre à choisir parmi une pression de gonflage du pneumatique (1), une charge verticale appliquée au pneumatique (1) et une vitesse de rotation dudit pneumatique (1). 7. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la variation de la rigidité de dérive durant une manoeuvre dynamique comprend une étape d'interpolation pour les fréquences n'ayant pas fait l'objet d'une application d'un signal sinusoïdal et qui sont situés entre deux fréquences ayant fait l'objet d'une telle application. 8. Procédé d'évaluation selon la revendication 7, caractérisé en ce que la variation de la dérive peut être assimilée à l'application d'un quart de période du signal sinusoïdal de dérive lors d'une manoeuvre dynamique. 9. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étape d'application au pneumatique (1) de différents signaux de dérive sinusoïdaux est réalisée sur un banc d'essai standardisé. 10. Procédé d'évaluation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la manoeuvre dynamique correspond à un changement de file du véhicule.