Recherche Avancée

Thèse soutenue

Application de la méthode de conception robuste "First design" sur un train avant à carrossage piloté

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Auteur / Autrice : Estelle Koensgen
Direction : Louis Jézéquel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)

Résumé

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Dans le secteur concurrentiel de l'automobile, un constructeur cherche continuellement à satisfaire ses clients afin de maintenir et de gagner des parts de marché. Il est donc soumis sans cesse à un besoin d'innovation afin d'améliorer l'environnement, le confort, les performances et la sécurité des véhicules, tout en respectant ses objectifs de qualités, de coûts et de délais. C'est dans cette optique que depuis plus d'une décennie de nombreux systèmes pilotés ont été introduits dans l'automobile (ESP, AFS, ABS, airbags. . . ). Cependant, le contrôle du plan de roue, en particulier l'angle de carrossage, n'a jamais été totalement explicité pour des raisons de gains de prestations incertains, de coût, de difficultés d'adaptation à des technologies de trains existantes et d'intégration dans le véhicule. L'objectif de cette thèse est d'appliquer une méthode de conception robuste aux trains avant innovants. " Innovants " dans le sens où l'angle de carrossage est piloté sur une plage de variation large [-20° ; 20°]. L'angle de carrossage fait directement intervenir la roue. Le pneumatique est de toute évi- dence au coeur de la conception des organes de la liaison au sol. Une étude préliminaire sur le pneu et le carrossage est donc indispensable. Après une présentation générale du pneumatique et de ses différents paramètres influents, un état de l'art de la modélisation du pneu est proposé afin de trouver un modèle de pneu d'automobile dont le comportement est valide pour les grands angles de carrossage. Deux modèles se sont distingués. Ils ont été développés spécifiquement pour l'usage automobile et comparés entre eux. A ce stade, la méthode de conception " First Design " peut alors être appliquée. Dans une première phase, elle détermine à l'aide d'outils mathématiques les paramètres fonctionnels les plus influents sur la performance du comportement routier et sur sa robustesse vis-à-vis des incertitudes. La mise en place de modèles simplifiés et de la loi de pilotage de l'angle de carrossage permettent alors une optimisation robuste avant de déterminer les paramètres influents à l'ordre deux. Les paramètres ainsi obtenus vont alors être la cible de la deuxième partie de la méthode à savoir : l'optimisation des paramètres organiques. Alors que la partie fonctionnelle ne présupposait ni d'une architecture particulière de train, ni de solutions technologiques prédéfinies, la partie organique se base sur une technologique de train précise. La sélection du train s'est opérée à l'aide de la méthode de conception raisonnée " Rational design " et de la méthode d'analyse multicritère " Electre " pour s'assurer que le train puisse intégrer les variations de carrossage. Les optimisations des paramètres organiques, réalisées en utilisant des modèles simplifiés, ont fourni les caractéristiques détaillées des pièces garantissant ainsi un comportement optimal quelque soient les conditions d'utilisation. Finalement en plus d'avoir abouti à une solution de train innovant, le déploiement de la stratégie de conception robuste "First Design" a mis en avant des résultats complémentaires : - deux modèles de pneumatiques pour grand carrossage; dont un modèle physique qui permet de s'affranchir de l'identification des paramètres d'un pneumatique; - la conception d'un modèle physique de véhicule (modèle quatre roues roulis/lacet/dérive avec contribution du carrossage), qui fournit une bonne alternative par rapport au modèle complet (MADA ou Adams) ; - l'optimisation robuste des paramètres fonctionnels et organiques en utilisant des outils adaptés.