Brevet FR3079033A1 — publié le 20190920

DISPOSITIF D'ESSAI D'ELEMENTS DESTINES A ETRE MONTES SUR UNE COLONNE DE DIRECTION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE, TELS QU'UN VOLANT. L'invention se rapporte au domaine des essais de composants et de sous-ensembles d'un véhicule automobile. Les composants et équipements d'un véhicule automobile font couramment l'objet d'essais visant à valider leur conception, en particulier pour vérifier que ceux-ci présentent la résistance mécanique suffisante pour fonctionner correctement pendant la durée de vie du véhicule. À cet effet, les protocoles d'essai visent généralement à reproduire, sur un temps aussi réduit que possible, un ensemble de sollicitations comparables à celles que subira l'équipement concerné en conditions d'utilisation normales. Le volant d'un véhicule automobile fait partie des équipements dont il est nécessaire de vérifier la robustesse par des campagnes d'essais adaptées. Le volant comporte généralement une partie centrale équipée d'un couvercle destiné à recouvrir un ou plusieurs composants tels qu'un coussin de sécurité gonflable (ou « airbag »), un contacteur pour l'activation de l'avertisseur sonore (ou klaxon), etc. Lorsque le volant est équipé d'un contacteur pour l'activation de l'avertisseur sonore, l'avertisseur sonore est activé par l'utilisateur en exerçant une pression sur le couvercle de la partie centrale du volant. Or, les poussées (ou frappes) répétées sur cette partie du volant constituent une source de fatigue mécanique pouvant conduire à la rupture ou à la panne d'éléments constituant ou équipant le volant, ou encore d'éléments montés en partie haute de la colonne de direction et donc situés à proximité immédiate du volant, comme par exemple les commodos, les commandes montées sur le volant, l'antivol de direction, etc. Selon les pays, l'usage de l'avertisseur sonore est plus ou moins fréquent, et son mode d'activation peut être plus ou moins typé. Ainsi, dans certains pays d'Amérique du Sud, l'usage de l'avertisseur sonore est très fréquent, car son usage n'y est en pratique pas réservé aux seules situations d'urgence. En outre, dans ces mêmes pays, il est typique de solliciter l'avertisseur sonore par un double appui rapide, effectué à l'aide du poing. Ce type de sollicitation se traduit par de fortes accélérations imposées au couvercle de la partie centrale du volant, atteignant des pics de l'ordre de 15 g, et par une quantité de coups subis par le volant très importante sur la durée de vie du véhicule (cette quantité pouvant atteindre 100 000 coups). 2 Afin de pouvoir commercialiser des véhicules dans le monde entier, les constructeurs automobiles doivent tenir compte des particularités d'usage de l'ensemble des zones de commercialisation. Dans le cas du volant, cela impose de prévoir un dispositif d'essai permettant la mise en oeuvre de protocoles 5 d'essai qui prennent en compte tous les usages qui seront faits du volant, et en particulier celui décrit ci-dessus. On ne connait pas actuellement de dispositif d'essai satisfaisant à cet égard. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en 10 proposant un dispositif permettant de réaliser des essais visant notamment à vérifier avec fiabilité la robustesse d'un volant ainsi que des différents équipements destinés à être montés sur ce volant ou à proximité immédiate de celui-ci. À cet effet, l'invention concerne un dispositif d'essai d'un volant de 15 véhicule automobile, le dispositif comportant : - un support permettant la fixation d'un volant ; - un dispositif d'excitation mécanique, le dispositif d'excitation mécanique étant relié à une tête de contact mobile en translation, le dispositif d'excitation mécanique étant apte à entrainer la tête de contact dans un 20 mouvement de translation alternatif, de sorte que chaque oscillation de la tête de contact se traduit par un impact de la tête de contact sur le volant fixé sur le support. Ainsi, en mettant en oeuvre un dispositif d'excitation mécanique, tel qu'un vibrateur, équipé d'une tête de contact mobile en translation, le dispositif 25 d'essai conforme à l'invention permet de réaliser des frappes répétées sur un volant mis à l'essai, ces frappes étant de nombre et d'intensité contrôlées. Le dispositif d'essai conforme à l'invention est ainsi parfaitement adapté à la mise en oeuvre des protocoles d'essai reproduisant fidèlement les sollicitations qu'un volant sera amené à subir du fait de l'activation de l'avertisseur sonore, pendant 30 toute la durée de vie d'un véhicule, et ce dans un temps d'essai réduit. Dans une réalisation, le dispositif d'excitation mécanique comporte un vibrateur, notamment un vibrateur de type électrodynamique. Dans une réalisation, le vibrateur comporte un bras mobile en translation, à une extrémité libre duquel est attachée la tête de contact. 35 Dans une réalisation, un accéléromètre est fixé au bras mobile. 3 Dans une réalisation, la tête de contact est réalisée dans un matériau comportant un élastomère. Dans une réalisation, la tête de contact comporte une extrémité libre formant une portion de sphère. 5 Dans une réalisation, le dispositif d'essai comporte une unité de commande permettant de commander le dispositif d'excitation mécanique. Dans une réalisation, l'unité de commande comporte une mémoire permettant le stockage de programmes d'exécution de protocoles d'essai. Dans une réalisation, le dispositif d'excitation mécanique est apte à 10 imposer à la tête de contact des accélérations dont la valeur crête est supérieure ou égale à 140 ms-2. Dans une réalisation, le dispositif d'excitation mécanique est apte à imposer à la tête de contact une amplitude de mouvement d'au moins 10 millimètres. 15 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence à la figure 1 annexée, qui décrit un exemple de réalisation d'un dispositif d'essai conforme à l'invention. La figure 1 représente schématiquement un dispositif d'essai 1 conforme à l'invention. Le dispositif d'essai 1 comporte un bâti 10 sur lequel est 20 disposé un support 12 d'un volant 2. Le volant 2 est fixé au support 12 par l'intermédiaire d'un organe de fixation 14. L'organe de fixation 14 est configuré de sorte que le volant 2 soit fixé de manière identique à la fixation normale du volant sur la colonne de direction d'un véhicule. Alternativement, le support 12 peut être configuré pour fixer une colonne de direction sur laquelle on peut alors 25 fixer le volant 2. Le volant 2 comporte une partie centrale 20 dans laquelle sont montés un ou plusieurs composants, dans l'exemple un coussin gonflable de sécurité, ou airbag 22, un haut-parleur 24 et un contacteur 26 permettant d'activer un avertisseur sonore. L'ensemble de ces composants est protégé et 30 recouvert par un couvercle 28. En conditions d'utilisation normale, l'activation de l'avertisseur sonore est ainsi réalisée par un appui sur le couvercle 28, au niveau d'une zone d'activation 30 (généralement repérée par un pictogramme adapté) se trouvant au droit du contacteur 26. L'organe de fixation 14 est en outre configuré pour permettre la 35 fixation de tous les éléments normalement destinés à être montés en partie haute de la colonne de direction d'un véhicule. Dans l'exemple, un organe de 4 commande 32, comportant une pluralité de leviers de commande 33, est fixé à l'organe de fixation 14, de manière identique à la fixation normale de l'organe de commande 32 sur la colonne de direction d'un véhicule. Le dispositif d'essai 1 comporte un dispositif d'excitation mécanique 5 34, dans l'exemple un vibrateur 34 de type électrodynamique. Le vibrateur 34 comporte un bras mobile 36, mobile en translation, à l'extrémité libre duquel est attachée une tête de contact 38. L'extrémité libre de la tête de contact 38 présente dans l'exemple une forme hémisphérique. La tête de contact 38 est avantageusement réalisée dans un matériau comportant un élastomère, tel que 10 du caoutchouc. La tête de contact 38, entrainée avec le bras mobile 36 dans un mouvement de translation alternatif par le vibrateur 34, permet de transmettre les vibrations générées par le dispositif d'excitation mécanique 34 au volant 2, au niveau de la zone d'activation 30 du couvercle 28. Chaque oscillation de la 15 tête de contact 38 générée par le dispositif d'excitation mécanique se traduit ainsi par un impact de la tête de contact 38 au niveau de la zone d'activation 30 du couvercle 28. Le dispositif d'excitation mécanique 34 peut être contrôlé de sorte que chaque impact de la tête de contact 38 reproduise de manière fidèle l'impact correspondant à un coup porté par le poing d'un utilisateur. Le dispositif d'essai 20 1 comporte à cet effet une unité de commande 40 apte à commander le vibrateur 34. L'unité de commande 40 comporte notamment une mémoire 42 permettant de stocker des programmes permettant l'exécution de protocoles d'essai complets. Le dispositif d'essai comporte en outre un accéléromètre 44 disposé sur le bras mobile 36, à proximité de la tête de contact 38. Alternativement ou 25 en complément, un accéléromètre 46 peut être disposé sur un ou plusieurs des équipements testés, ou encore, comme dans l'exemple de la figure 1, sur l'organe de fixation 14 du volant 2. L'accéléromètre 44 (et, le cas échéant le ou les accéléromètre(s) additionnel(s)) est relié à l'unité de commande 40 qui reçoit les données mesurées par l'accéléromètre 44. L'unité de commande 40 peut 30 ainsi commander le dispositif d'excitation mécanique 34 notamment en fonction des données d'accélération mesurées. Les protocoles d'essai que le dispositif d'essai 1 conforme à l'invention est apte à mettre en oeuvre sont définis notamment par : - le nombre total d'impacts de la tête de contact 38 sur le volant 2 35 mis à l'essai : cette valeur sera supérieure ou égale au nombre de coups que sera potentiellement amené à subir un volant pendant toute la durée de vie du 5 véhicule dans lequel il est monté, par exemple un total de 100 000 impacts pour un essai complet ; - la valeur crête de l'accélération imposée à la tête de contact 38 à chaque impact : cette valeur sera déterminée en fonction de la valeur crête 5 d'accélération subie au niveau de la zone d'activation 30 du couvercle 28 en conditions d'utilisation normales, par exemple environ 15 g soit environ 140 à 150 ms-2 ; - le profil local de la courbe d'accélération imposée à la tête de contact 38 lors d'un impact : on pourra prévoir différents types de profils, par 10 exemple un profil en triangle, en créneau, etc. ; - l'amplitude du mouvement de la tête de contact (c'est-à-dire la distance entre les positions extrêmes de la tête de contact 38), qui sera de préférence supérieure ou égale à 10 millimètres ; - l'intervalle de temps entre deux impacts successifs, qui sera de 15 préférence inférieur ou égal à une seconde, et par exemple compris entre 100 et 200 millisecondes ; Le dispositif d'essai 1 conforme à l'invention permet de mettre une grande variété de protocoles d'essai, et permet ainsi réaliser des essais fiables d'un volant et de l'ensemble des équipements fixés à ce volant ou destinés à 20 être fixés à proximité du volant, et plus particulièrement sur la partie haute de la colonne de direction d'un véhicule. On notera que dans l'exemple de la figure 1, le vibrateur 34 est disposé sur un support 48. Avantageusement, ce support 48 pourra être réglable en hauteur et en profondeur, REVENDICATIONS1. Dispositif d'essai (1) d'un volant (2) de véhicule automobile, le dispositif comportant : - un support (12) permettant la fixation d'un volant (2) ; - un dispositif d'excitation mécanique (34), le dispositif d'excitation mécanique étant relié à une tête de contact (38) mobile en translation, le dispositif d'excitation mécanique (34) étant apte à entrainer la tête de contact (38) dans un mouvement de translation alternatif, de sorte que chaque oscillation de la tête de contact (38) se traduit par un impact de la tête de contact (38) sur le volant (2) fixé sur le support (12). 2. Dispositif d'essai (1) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif d'excitation mécanique comporte un vibrateur (34), notamment un vibrateur (34) de type électrodynamique. 3. Dispositif d'essai (1) selon la revendication précédente, dans lequel le vibrateur (34) comporte un bras mobile (36) en translation, à une extrémité libre duquel est attachée la tête de contact (38). 4. Dispositif d'essai selon la revendication précédente, dans lequel un accéléromètre (44) est fixé au bras mobile (36). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la tête de contact (38) est réalisée dans un matériau comportant un élastomère. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la tête de contact (38) comporte une extrémité libre formant une portion de sphère. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant une unité de commande (40) permettant de commander le dispositif d'excitation mécanique (34). 8. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l'unité de commande (40) comporte une mémoire (42) permettant le stockage de 30 programmes d'exécution de protocoles d'essai. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d'excitation mécanique (34) est apte à imposer à la tête de contact (38) des accélérations dont la valeur crête est supérieure ou égale à 140 ms-2. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans 35 lequel le dispositif d'excitation mécanique (34) est apte à imposer à la tête de contact (38) une amplitude de mouvement d'au moins 10 millimètres.