Brevet FR3036514A1 — publié le 20161125

NOTE DE CORRELATION TEST MODELE POUR COLONNE DE DIRECTION DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne une note de conformité d'objet automobile suite à un test. Plus précisément, l'invention concerne une méthode de détermination de la corrélation entre un comportement modèle souhaité et le comportement réel d'un objet automobile mesuré pendant un choc réel sur banc d'essai. Pour garantir la sécurité des passagers, le secteur automobile effectue des contrôles qualité. Ces contrôles peuvent s'appliquer sur une structure complexe telle qu'une colonne de direction, un brancard, ou tout autre élément du véhicule. Un contrôle peut s'opérer sur un objet ou sur un échantillon d'objets parmi un lot donné. Le contrôle d'une colonne de direction comprend généralement un test réel simulant un choc destructif. Le choc est contrôlé en lançant une masse calibrée à une vitesse prédéterminée. Lors de ce test en banc d'essai, des équipements tels que des jauges et des capteurs mesurent en continu l'enfoncement de la colonne de direction ainsi que l'effort qu'elle transmet ou exerce sur son support. L'énergie du test est également analysée. Les données recueillies comprennent des points qui permettent de tracer des courbes, notamment des courbes effort/enfoncement. Ces courbes sont ensuite comparées à une courbe de référence, ou courbe modèle, pour déterminer si la colonne de direction qui a été testée était conforme ou non. La méthode de comparaison s'effectue en parcourant la courbe modèle et en analysant chacun de ses points. L'ordonnée de chacun d'eux est déterminée, puis une fourchette de tolérance de l'ordonnée est appliquée. Ensuite la méthode examine la courbe issue de l'essai, et détermine si le point test d'abscisse correspondant reste dans la fourchette de tolérance. La méthode permet de statuer sur la proportion de la courbe essai qui est inscrite dans la fourchette de tolérance. Si cette proportion est supérieure à un seuil d'acceptation, le test est concluant. Le lot auquel la colonne de direction appartient peut être accepté, préférentiellement lorsqu'une certaine proportion de colonnes de direction testées parmi le lot respecte le seuil d'acceptation. 3036514 2 Toutefois, la précision de cette méthode de contrôle est réduite. Sa pertinence dans le contexte de tests de chocs demeure réduite. L'invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes posés par l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif d'adapter une 5 méthode d'évaluation de la corrélation entre un comportement modèle et un comportement complexe d'un objet lors d'un essai physique. L'invention a également pour objectif d'améliorer la pertinence d'une méthode de notation du comportement d'un objet complexe lors d'un test d'impact. L'invention a pour objet une méthode d'évaluation de la corrélation entre un 10 comportement modèle et un comportement réel d'un objet lors d'un essai, notamment un essai de choc sur un objet d'un véhicule, le comportement modèle étant défini par un ensemble de points modèle dans un repère principal, le comportement réel de l'objet étant exprimé dans le repère principal par un ensemble de points essai mesuré pendant l'essai, remarquable en ce 15 qu'elle comprend une étape de : (a) vérification pour chaque point essai de l'existence d'un point modèle qui soit moins éloigné qu'une distance D afin de juger si ledit point essai est conforme. Selon des modes particuliers de réalisation, la méthode peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes 20 les combinaisons techniques possibles : - La méthode comprend en outre une étape (b) estimation de la proportion de points essai jugés conformes lors de l'étape (a) vérification pour l'évaluation de la corrélation entre le comportement modèle et le comportement réel de l'objet. 25 - Les points essai forment une courbe essai, pour chaque point essai considéré la méthode comprend la définition d'un repère local orthonormé centré sur ledit point essai, le repère local comportant une tangente t à la courbe et une normale n à la courbe. - Pour chaque point essai considéré, la méthode comprend la 30 détermination du point modèle le plus proche, les points essai étant préférentiellement moins nombreux que les points modèle. 3036 5 14 3 - L'essai est un essai de choc sur l'objet pendant lequel l'enfoncement et l'effort sont mesurés en fonction du temps, éventuellement chaque point modèle et chaque point essai comportent au moins l'effort et l'enfoncement comme coordonnées. 5 - Les points essai décrivent une courbe essai comprenant au moins une première portion principale et une deuxième portion principale, lesdites portions étant jointes au niveau d'un premier pic. - Le repère principal présente l'enfoncement sur l'axe des abscisses et l'effort sur l'axe des ordonnées, la première portion balaye la majorité 10 des valeurs d'efforts mesurées pendant l'essai, et/ou la deuxième portion balaye la majorité des valeurs d'enfoncements mesurées pendant l'essai. - Un premier critère Cl est défini sur la base de la proportion de points essai de la première portion qui sont jugés conformes, le critère Cl 15 comptant pour 20% à 40% dans l'évaluation de la corrélation entre le comportement modèle et le comportement réel. - Un deuxième critère C2 est défini sur la base de la proportion de points essai de la deuxième portion qui sont conformes, le critère C2 comptant pour 20% à 40% dans l'évaluation de la corrélation entre le 20 comportement modèle et le comportement réel. - La méthode comporte en outre un critère C3 d'enfoncement global pour une déformation donnée, un critère C4 de niveau d'effort premier pic, et un critère C5 enfoncement premier pic, la réunion des critères C3, C4 et C5 est minoritaire dans l'évaluation de la corrélation entre le 25 comportement modèle et le comportement réel, préférentiellement la méthode comporte en outre une étape (c) calcul d'une note N à partir de critères afin d'évaluer la corrélation entre un comportement modèle et un comportement réel de l'objet. - L'objet comprend un mécanisme et/ou un système réparabilité. 30 - Lors de l'étape (a) vérification, la comptabilisation d'un point essai parmi les points jugés conformes s'effectue à condition que la courbe modèle soit à une distance inférieure à la distance D par rapport audit point essai considéré. - La distance D est mesurée perpendiculairement à la courbe essai. 3036514 4 - Le repère principal est orthonormé. - La courbe modèle est définie par une fonction modèle, la fonction modèle étant préférentiellement continue. - Le comportement modèle est défini par une courbe modèle parcourant 5 les points modèle, éventuellement la courbe modèle est une courbe paramétrée par exemple en fonction du temps. - Les points modèles et/ou les points essai sont à écartement variable dans le repère principal. - La courbe essai est une courbe lissée. 10 - La première portion débute à l'origine du repère principal et est croissante, éventuellement monotone. - L'essai de choc est un essai destructif et/ou irréversible. C'est-à-dire qu'il implique une déformation plastique de la matière de l'objet, et/ou un arrachement de matière. 15 - L'ensemble de points essai peut être un sous ensemble des points mesurés pendant l'essai. - L'étape (a) vérification porte sur un échantillon de points essai ou sur tous les points essai. - Le point modèle le plus proche est déterminé à l'aide d'un produit 20 scalaire avec la tangente du point essai considéré. - Lors de l'étape (a) vérification, la méthode comprend le calcul de la distance D dans un plan ou dans l'espace entre chaque point essai considéré et son point modèle le plus proche. - La réunion des critères C3, C4 et C5 compte pour 20% à 40% dans 25 l'évaluation de la corrélation entre le comportement modèle et le comportement réel de l'objet. - La réunion des critères Cl et C2 compte pour 60% à 80% dans l'évaluation de la corrélation entre le comportement modèle et le comportement réel de l'objet. 30 - Le calcul de la note N de corrélation intègre au moins un, préférentiellement plusieurs critères C1, C2, C3, C4 et C5, éventuellement chacun pondéré par un des coefficients a1, a2, a3, a4 et a5. 3036514 5 L'invention offre une méthode fiable et robuste. Elle s'adapte particulièrement aux entités devant respecter un comportement précis, et une déformation maîtrisée lors d'un choc destructif. Elle reste pertinente, en particulier sa note N, dans le contexte d'un test de choc qui présente typiquement une montée en 5 effort abrupte, puis un plateau généralement horizontal. Elle contribue à développer la sécurité des passagers en maîtrisant les mécanismes qui les entourent. La note progressive permet de marier plusieurs critères dans un outil numérique en pondérant à la fois des valeurs ponctuelles, et des portions de 10 courbes. Cela permet de prendre en compte des points caractéristiques et des phases de déformation. L'invention s'adapte à la montée en effort jusqu'au premier pic d'effort, sans y associer un critère trop étroit qui augmenterait le coût des objets correspondants. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux 15 compris à l'aide de la description donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins parmi lesquels : La figure 1 représente un graphique de test de choc d'un objet selon l'invention. La figure 2 représente la première portion de la courbe essai selon l'invention. La figure 3 représente la deuxième portion de la courbe essai selon l'invention. 20 La figure 4 représente le mode de détermination des critères C3, C4 et C5 selon l'invention. La figure 5 illustre la méthode d'évaluation de la corrélation selon l'invention. La figure 1 représente une graphique illustrant la loi effort enfoncement mesurée sur un objet ayant subi un choc d'écrasement. Il y est également 25 représenté une courbe de comportement modèle 2 prédéfinie, qui correspond au comportement cible que l'on souhaite que l'objet testé respecte. L'objet considéré peut être une colonne de direction d'un véhicule, par exemple automobile, ou un brancard du véhicule, une pièce d'un pilier, ou tout autre élément structurant. L'invention est particulièrement pertinente pour les 3036514 6 éléments ou les systèmes d'un véhicule susceptibles de se déformer lors d'un choc, d'un impact sur le véhicule. L'invention offre une finesse accrue pour les objets impliqués dans la sécurité d'un véhicule, par exemple en absorbant l'énergie d'un choc et dont les passagers se rapprochent pendant l'impact. 5 Lors du test, différentes valeurs peuvent être recueillies, par exemple le temps, l'enfoncement de l'objet, l'effort qu'il exerce sur son support, des vibrations, ou toute autre information pertinente. L'énergie peut également être analysée, par exemple en fonction d'une autre variable telle que l'enfoncement et/ou le temps. En l'occurrence, le graphique montre à l'aide d'une courbe essai 4 10 l'effort de déformation de l'objet en fonction de l'enfoncement qu'elle subit. L'effort est représenté en ordonnée, la déformation en abscisse. Dans le cas d'un système réparabilité, la déformation peut atteindre 15 cm, et l'effort maximal observé atteint les 120 kN. L'énergie absorbée monte par exemple à 101'6 joules. Un système réparabilité peut être un ensemble absorbeur avec 15 une traverse, par exemple fixé devant les brancards. Il peut assurer une fonction de fusible protégeant son support en absorbant l'énergie d'un choc, notamment en condition urbaine. La courbe essai 4 comprend plusieurs portions principales dont ; de gauche à droite ; une première portion principale, une deuxième portion principale, et une 20 troisième portion principale. La première et la deuxième portion se rejoignent au niveau d'un premier pic d'effort 6. La troisième portion comporte un deuxième pic d'effort 8 qui est éventuellement un effort maximum EFM. Dans la troisième portion l'effort diminue, et tend vers zéro. L'enfoncement peut se réduire en raison d'un retour élastique de la matière de l'objet inspecté. 25 À partir de la courbe essai 4, un couloir 10 est défini. Il forme un ruban 10 centré sur la courbe essai 4 et présente une largeur constante, mesurée perpendiculairement à la courbe essai 4. Ses bords 12 sont généralement à écartement constant, mesuré perpendiculairement à la courbe essai 4. Cela se traduit par une épaisseur du ruban 10 qui reste égale, indépendamment de 30 l'inclinaison de la courbe 4. Lorsque le rayon de courbure de la courbe essai 4 devient inférieur à la moitié de la largeur du couloir 10, son bord 12 peut former une boucle. 3036514 7 La figure 2 isole la première portion 14 de la courbe essai. Le reste de la courbe essai 4 est masqué par des hachures croisées. La première portion 14 débute vers l'origine 0 du repère du graphique principal, et finit au premier pic d'effort EFP. La première portion 14 présente une montée 5 rapide en effort, de l'ordre de 60% de ce qu'exerce au maximum l'objet, son enfoncement est inférieur à 20% de l'enfoncement maximal ENM, éventuellement égal à 10% de l'enfoncement maximal. La première portion 14 peut servir à déterminer un premier critère Cl de la méthode qui sera détaillé ci-après. 10 La figure 3 illustre la deuxième portion 16 de la courbe essai 4. Les zones correspondant à la première portion ainsi qu'à la troisième portion sont masquées par des hachures croisées. La deuxième portion 16 forme un plateau où l'effort évolue peu, tandis que l'enfoncement présente une amplitude représentant la majorité de 15 l'enfoncement maximal ENM. Dans cette portion, la courbe essai 4 peut former une sinusoïde. La deuxième portion 16 commence au premier pic 6 et peut être délimitée à droite de différentes façon. Sa limite maximale d'enfoncement peut correspondre à l'enfoncement global EN1 de l'objet pour un effort donné, par exemple à un effort qui correspond à l'effort EF1 auquel résiste la structure sur 20 laquelle l'objet est prévu. Suivant une alternative, la limite maximale peut correspondre à l'enfoncement maximal ENM. Dans ce cas, il peut être considéré que la deuxième portion 16 englobe la troisième portion. La deuxième portion 16 peut servir à déterminer un deuxième critère C2 de la méthode qui sera détaillé ci-après. 25 La figure 4 représente différentes valeurs singulières de la courbe d'essai 4. Ces valeurs peuvent servir à déterminer des critères employés dans la méthode. Sur la courbe d'essai 4, on peut lire l'enfoncement global EN1 qui correspond à la déformation de l'objet pour l'effort donné EF1. Cet enfoncement peut 30 correspondre à l'enfoncement utile puisque la suite de la déformation ne s'observe sous cette forme que sur le banc d'essai, considéré comme 3036514 8 infiniment rigide par rapport à l'objet. Cet enfoncement EN1 peut permettre de créer un troisième critère C3. À partir du premier pic 6, deux critères peuvent être définis. Par exemple, un quatrième critère C4 peut correspondre au niveau d'effort EFP du premier pic 5 6. Un cinquième critère C5 peut correspondre à l'enfoncement ENP du premier pic 6. La figure 5 illustre un diagramme de la méthode d'évaluation de la corrélation entre le comportement réel d'un objet lors d'un essai de choc et le comportement modèle qui est l'objectif à atteindre. Le comportement modèle 10 peut être un comportement calculé et/ou théorique. Il peut être issu de simulations, et/ou à partir de tests effectués sur des objets jugés conformes. Le comportement modèle peut être défini et/ou représenté à l'aide de points du modèle, ou d'une courbe modèle, par exemple sous la forme d'une équation, notamment une équation paramétrée en fonction du temps. Implicitement, la 15 courbe modèle comprend des points ; éventuellement une infinité, ou un nombre fini en fonction de la précision nécessaire. La méthode comprend une étape (a) vérification 100 ou contrôle des points de l'essai 18. La méthode parcourt la courbe essai 20 et analyse les points essai 18. La méthode prend en compte chaque point essai 18 issu des acquisitions 20 pendant l'essai de choc. La méthode peut également choisir de ne prendre en compte qu'un sous ensemble des acquisitions pour réduire le nombre de points essai à traiter. L'étape (a) vérification 100 des points essai 18 peut s'effectuer en plusieurs phases. La première phase 102 peut être le fait d'associer un repère local au 25 point essai 18 considéré. Le repère est centré sur ledit point 18, il comprend une tangente t à la courbe essai 4, et une normale n à cette même courbe 4. Il est entendu que la tangente t et la normale n sont des vecteurs. Une deuxième phase 104 peut être de déterminer le point modèle 20 de la courbe modèle 2 qui est le plus proche du point essai 18 considéré. Ce point 30 modèle 20 le plus proche peut être calculé en minimisant le produit scalaire avec la tangente t. La courbe modèle 2 peut comprendre plus, 3036514 9 préférentiellement au moins deux fois plus, de points modèle 20 que ce que l'essai a fourni comme points essai 18. Ceci allège la méthode car moins de points essai 18 sont contrôlés, et moins de calculs sont effectués. La méthode devient plus rapide. 5 Dans une troisième phase 106, la méthode vérifie et contrôle si l'écart entre le point essai 18 et son point modèle 20 le plus proche est inférieur à une distance D. Cette distance D peut correspondre à un critère de proximité traduisant une corrélation entre le point modèle 20 et le point essai 18. Si l'écart est inférieur à la distance D, le point essai 18 est jugé conforme. Dans le cas 10 contraire, le point essai ne respecte pas le critère de proximité et est non conforme. Une autre manière d'estimer la proximité peut être de déterminer si un cercle de rayon D/2 centré sur le point essai 18 considéré touche la courbe modèle 2. Ensuite, la méthode effectue une étape (b) estimation 108 de la proportion de 15 points essai 18 conformes. La méthode peut mener l'estimation sur l'ensemble des points essai 18 de la courbe 4, ou sur un tronçon de la courbe, ou sur un sous ensemble de points d'un tronçon de la courbe. Par exemple la méthode peut estimer la proportion sur la première portion de la courbe essai 4 pour établir le critère C1. La méthode peut également estimer la proportion de points 20 essai 18 conformes sur la deuxième portion de la courbe essai 4 pour déterminer le critère C2. L'étape (b) estimation 108 peut également être une phase de détermination des valeurs des critères C3, C4 et C5. Puis, la méthode peut comprendre une étape (c) calcul 110 d'une note N, tel un score, intégrant au moins un des critères précités, préférentiellement plusieurs 25 de ces critères. Le calcul de la note N peut reposer sur la proximité, donc la conformité des points essai 18. La note N peut additionner les valeurs des critères. Elle peut également les combiner en y associant des coefficients pondérateurs al ; a2 ; a3 ; a4 ; et a5 aux critères Cl ; C2 ; C3 ; C4 ; et C5 respectivement. Ceci augmente le poids de certains critères, comme 30 préférentiellement ceux des critères Cl et C2. L'importance de ces deux critères peut devenir majoritaire dans la note N. 3036514 10 Si la note N est supérieure à une note seuil S, l'essai est conforme ce qui permet de valider des procédés de fabrication ou un lot d'objets correspondant(s). Dans le cas contraire l'essai n'est pas concluant, l'objet n'est pas conforme. La méthode selon l'invention peut d'ailleurs s'associer à des 5 méthodes statistiques pour juger un lot d'objets. REVENDICATIONS1- Méthode d'évaluation de la corrélation entre un comportement modèle et un comportement réel d'un objet lors d'un essai, notamment un essai de choc sur un objet d'un véhicule, le comportement modèle étant défini par un ensemble de points modèle (20) dans un repère principal, le comportement réel de l'objet étant exprimé dans le repère principal par un ensemble de points essai (18) mesuré pendant l'essai, caractérisée en ce qu'elle comprend une étape de : (a) vérification (100) pour chaque point essai (18) de l'existence d'un point modèle (20) qui soit moins éloigné qu'une distance D afin de juger si ledit point essai (18) est conforme. 2- Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une étape (b) estimation (108) de la proportion de points essai (18) jugés conformes lors de l'étape (a) vérification (100) pour l'évaluation de la corrélation entre le comportement modèle et le comportement réel de l'objet. 3- Méthode selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que les points essai (18) forment une courbe essai (4), pour chaque point essai (18) considéré la méthode comprend la définition d'un repère local orthonormé centré sur ledit point essai, le repère local comportant une tangente t à la courbe (4) et une normale n à la courbe (4). 4- Méthode selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que pour chaque point essai (18) considéré, la méthode comprend la détermination du point modèle (20) le plus proche, les points essai (18) étant préférentiellement moins nombreux que les points modèle (20). 5- Méthode selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'essai est un essai de choc sur l'objet pendant lequel l'enfoncement et l'effort sont mesurés en fonction du temps, éventuellement chaque point modèle (20) et chaque point essai (18) comportent au moins l'effort et l'enfoncement comme coordonnées. 3036514 12 6- Méthode selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les points essai (18) décrivent une courbe essai (4) comprenant au moins une première portion principale (14) et une deuxième portion principale (16), lesdites portions (14 ; 16) étant jointes au niveau d'un premier pic 5 (6). 7- Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que le repère principal présente l'enfoncement sur l'axe des abscisses et l'effort sur l'axe des ordonnées, la première portion (14) balaye la majorité des valeurs d'efforts mesurées pendant l'essai, et/ou la deuxième portion 10 (16) balaye la majorité des valeurs d'enfoncements mesurées pendant l'essai. 8- Méthode selon l'une des revendications 6 à 7, caractérisée en ce qu'un premier critère Cl est défini sur la base de la proportion de points essai (18) de la première portion (14) qui sont jugés conformes, le critère Cl 15 comptant pour 20% à 40% dans l'évaluation de la corrélation entre le comportement modèle et le comportement réel. 9- Méthode selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'un deuxième critère C2 est défini sur la base de la proportion de points essai (18) de la deuxième portion (16) qui sont conformes, le critère C2 20 comptant pour 20% à 40% dans l'évaluation de la corrélation entre le comportement modèle et le comportement réel. 10-Méthode selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un critère C3 d'enfoncement global pour une déformation donnée, un critère C4 de niveau d'effort premier pic, et un 25 critère C5 enfoncement premier pic, la réunion des critères C3, C4 et C5 est minoritaire dans l'évaluation de la corrélation entre le comportement modèle et le comportement réel, préférentiellement la méthode comporte en outre une étape (c) calcul d'une note N à partir de critères afin d'évaluer la corrélation entre un comportement modèle et un 30 comportement réel de l'objet.