SIMULATEUR DE CONDUITE DE VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN

DOME FIXE SUR UN PLATEAU

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] La présente invention concerne un simulateur de conduite d’un véhicule automobile, comportant un plateau dynamique recouvert par un dôme.

ART ANTÉRIEUR

[0002] Un type de simulateur connu pouvant recevoir un véhicule automobile présenté notamment par le document JP 2008261997 (A), comporte un plateau circulaire sensiblement horizontal et centré sur un axe principal au repos, relié au sol par six vérins formant un hexapode, le dit plateau étant recouvert par un dôme comprenant une coupole et un plafond central qui ferme entièrement le simulateur.

[0003] Les six vérins sont fixés au sol en trois ancrages disposés en triangle, chaque ancrage recevant la base de deux vérins. Le plateau comporte en dessous trois points de fixation de têtes de vérins disposés en triangle centré sur l’axe, recevant chacun l’extrémité supérieure de deux vérins venant de deux ancrages différents.

[0004] La coupole de forme toroïdale comporte une forme légèrement bombée vers l’extérieur, reliant sa base circulaire fixée sur le contour du plateau formant à lui seul le plancher, au sommet circulaire présentant un diamètre sensiblement équivalent.

[0005] Le plafond bombé fixé sur le contour de la coupole, présentant un diamètre équivalent à celui du plateau, supporte des caméras fixées en son centre qui projettent en temps réel à 360° sur l’intérieur de la coupole formant un écran, des images représentant l’entourage du véhicule.

[0006] Un pilotage informatique des vérins permet d’imprimer des mouvements suivant les six axes au plancher supportant le véhicule fixé en son centre, en accord avec les images projetées, de manière à simuler différentes conduites du véhicule comprenant des accélérations variées en translation et en rotation, qui peuvent être importantes.

[0007] Avec des haut-parleurs restituant l’environnement sonore du véhicule, on obtient pour le conducteur et les passagers une impression complète de conduite du véhicule comprenant les images extérieures, le fond sonore, les accélérations et les vibrations.

[0008] D’une manière générale il est connu de former le plateau avec une structure métallique présentant une épaisseur importante pour obtenir une forte rigidité, permettant de transmettre les accélérations des vérins au véhicule, et à l’ensemble du dôme fixé sur le contour de ce plateau qui supporte des équipements pouvant représenter une masse importante comme les caméras.

[0009] Pour certaines applications, un charriot motorisé sur des rails perpendiculaires peut être intercalé entre le sol et les ancrages inférieurs des vérins qui composent l’hexapode.

[0010] Pour certaines applications, le plateau peut recevoir un un charriot motorisé rotatif autour de l’axe principal, permettant d’additionner des accélérations angulaires du véhicule aux accélérations selon six axes obtenues grâce aux vérins de l’hexapode.

[0011] Ce type de plateau est généralement réalisé en construction métallique, et présente généralement une hauteur importante qui remonte le centre de gravité de l’ensemble de la partie dynamique du simulateur, ce qui pénalise les performances.

[0012] La coupole et le plafond du dôme sont généralement réalisés par un moulage en matériau composite, pouvant comporter des panneaux sandwich ou des renforts extérieurs en tubes métalliques, afin d’obtenir une rigidité avec une masse pas trop importante.

[0013] Le diamètre extérieur du plateau est généralement d’environ 6 m afin d’accueillir tous types de véhicules de tourisme.

[0014] On notera que pour obtenir des images projetées dans la coupole bien synchronisées avec les mouvements du véhicule, les caméras doivent rester liées de manière suffisamment rigide au plateau, en passant par le plafond et la coupole, de manière à éviter des décalages d’images dues notamment aux vibrations.

[0015] En particulier ce type de simulateur peut servir à étudier les réactions des passagers d’un véhicule à conduite autonome, notamment pour analyser leur comportement lors des transitions entre la conduite automatisée et la conduite manuelle, afin de développer ce type de véhicule et de former les conducteurs.

[0016] Un problème qui se pose avec ce type de simulateur est que le plateau de grande dimension devant présenter une forte rigidité sur l’ensemble de sa surface, en particulier pour supporter le poids du dôme sur son contour extérieur, présente une masse élevée et une épaisseur importante qui aggrave les inerties. Il faut alors une forte puissance des vérins pour obtenir une bonne dynamique, ce qui entraîne une grande consommation d’énergie, et des coûts de construction et d’utilisation qui sont importants.

EXPOSÉ DE L’INVENTION

[0017] La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur.

[0018] Elle propose à cet effet un simulateur de conduite de véhicule automobile comportant :

- un plateau centré sur un axe, formant un plancher équipé en dessous de fixations de vérins réparties autour de l’axe ;

- un dôme rapporté recouvrant ce plateau, le dôme rapporté comprenant une coupole circulaire formant à l’intérieur une surface de projection.

[0019] Dans ce simulateur, la coupole comporte une portion basse annulaire formant un retour vers l’axe, cette portion basse annulaire s’étendant dans le plan du plateau en constituant un prolongement du plancher du plateau, ce prolongement étant disposé radialement à l’extérieur des fixations de vérins.

[0020] Un avantage de ce simulateur de conduite est que le plateau rigide se contente de former la partie centrale du plancher, reliant les têtes de vérins entre elles et recevant les fixations du véhicule, avec une forte rigidité entre ces différents éléments. On obtient un plateau avec son plancher présentant un diamètre extérieur réduit et une masse limitée, qui peut radialement s’arrêter juste à l’extérieur des fixations des vérins.

[0021] Le reste du plancher autour du plateau, nécessaire pour fermer l’enceinte du simulateur et pour le passage des piétons autour du véhicule, est moins contraint et peut alors être réalisé par le retour de cette coupole dans un matériau relativement léger. On obtient une partie mobile du simulateur présentant une masse limitée, qui nécessite une force motrice réduite pour obtenir la même dynamique ce qui diminue les coûts du système et de l’exploitation.

[0022] Le simulateur de conduite selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles :

- le diamètre extérieur du plateau est inférieur aux trois quarts du diamètre extérieur de la coupole ;

- la coupole est formée par des secteurs angulaires assemblés entre eux par des liaisons disposées dans des plans axiaux ;

- chaque côté de secteur comporte un plan de joint disposé dans un plan axial, qui est serré sur le plan de joint du secteur juxtaposé ;

- chaque côté de secteur comporte un raidisseur qui s’étend sur toute la longueur de ce côté ;

- chaque raidisseur comporte une section transversale qui relie un premier appui sur l’extrémité radialement extérieur du plan de joint à un deuxième appui venant sur la face extérieure de la peau, en formant un caisson fermé ;

- un secteur comporte des traverses horizontales reliant ses deux raidisseurs, qui constituent un encadrement inférieur et supérieur d’une porte ;

- le plateau comporte un contour extérieur conique ou polygonal s’ouvrant vers le bas, ce contour extérieur étant fixé sur une surface complémentaire du dôme ;

- le plateau est formé par des secteurs angulaires centrés sur l’axe, assemblés entre eux ; - chaque secteur angulaire du plateau comporte un panneau supérieur, un panneau inférieur, des nervures intérieures reliant ces deux panneaux, et des flancs d’extrémité assurant la liaison avec les secteurs juxtaposés ;

- la coupole présente successivement, dans un plan de coupe axial : la portion basse annulaire disposée dans le prolongement du plateau ; une portion montante comportant un premier tronçon s’écartant de l’axe, et un deuxième tronçon se rapprochant vers l’axe ; une portion supérieure horizontale se terminant par une ouverture centrale fermée par un plafond ;

- le diamètre extérieur du plafond est inférieur à la moitié du diamètre extérieur de la coupole ;

- le plafond comporte un contour extérieur conique se resserrant vers le bas, s’ajustant sur une surface complémentaire formée par l’ouverture centrale de la partie supérieure de la coupole ;

- le plafond est formé par des secteurs angulaires assemblés entre eux ;

- le plafond comporte un panneau supérieur et un panneau inférieur comprenant chacun un contour extérieur conique s’ajustant l’un sur l’autre ;

- chaque panneau du plafond comporte une série de perçages d’aération, ces deux séries de perçages étant radialement décalées entre elles ;

- le plateau et le dôme sont réalisés par des moulages de matériaux composites ;

- le plateau et le dôme sont réalisés en matériau composite formé de trames homogènes.

PRÉSENTATION DES FIGURES

[0023] L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- La figure 1 est une vue de côté d’un simulateur de conduite selon l’invention ; - La figure 2 est une vue de dessous du dôme de ce simulateur posé sur son plateau, comprenant une porte ouverte ;

- La figure 3 est une vue de dessus du dôme ;

- La figure 4 est une vue de dessus du plateau seul ;

- La figure 5 est une vue de dessous du plateau en partie démonté ;

- La figure 6 est une vue de dessous d’un plateau suivant une variante ;

- La figure 7 est une vue du dôme et de son plateau présentés en coupe axiale ;

- La figure 8 est une vue de détail des raidisseurs reliant des secteurs de la coupole du dôme ;

- La figure 9 est une vue de dessus du plafond de ce dôme ;

- La figure 10 est une vue de dessous du plafond de ce dôme.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

[0024] La figure 1 représente un simulateur de conduite centré sur un axe vertical, comportant un socle 2 posé au sol comprenant trois ancrages de vérins disposés en triangle, recevant chacun la base de deux vérins 4 qui portent eux- mêmes un dôme 8.

[0025] Les figures 2 et 3 représentent ce dôme 8.

[0026] Le dôme 8 comporte un plateau rigide 6 qui est représenté seul à la figure 4. Ce plateau rigide 6 comporte un dessus formant un plancher horizontal, comprenant en dessous près de son contour extérieur trois fixations de têtes de vérins 36 disposées en triangle, recevant chacune deux vérins 4 venant de deux ancrages différents du socle 2.

[0027] Le dôme 8 couvre entièrement le plateau 6 et comporte une coupole circulaire 14 formée de six secteurs angulaires identiques assemblés 10, comprenant en coupe axiale, en partant du bas, une portion basse annulaire 12 entourant le contour circulaire supérieur du plateau 6 et alignée sur son plancher pour le prolonger radialement vers l’extérieur, une partie bombée montante qui se resserre progressivement vers l’axe en montant, puis une partie supérieure horizontale 16 se terminant par un cercle ouvert centré sur l’axe. La portion basse annulaire 12 s’étend dans le plan du plateau en constituant un prolongement du plancher du plateau, ce prolongement étant disposé radialement à l’extérieur des fixations de vérins.

[0028] Un plafond 18 forme un disque s’ajustant sur le cercle central de la partie supérieure horizontale 16, pour la fermer.

[0029] La liaison entre deux secteurs 10, disposée dans un plan axial, comporte une nervure 40 dépassant vers l’extérieur de la coupole 14, couvrant toute la longueur de cette liaison en allant du plateau 6 au plafond 18, de manière à assurer une fixation entre ces secteurs apportant de plus une forte rigidité à l’ensemble de la structure.

[0030] Un des secteurs 10 comporte une grande porte pour voiture 42 couvrant toute sa largeur entre les deux nervures 40 encadrant ce secteur, renforcé en partie supérieure par un linteau 44 et en partie inférieure par une traverse 46 qui relie ces deux nervures afin d’assurer la rigidité du secteur.

[0031] Une petite porte pour piétons 48 est formée au milieu de la grande porte pour voiture 42, de manière à permettre un passage fréquent de piétons sans avoir à manipuler la grande porte. Une deuxième petite porte 50 est formée sur un secteur de la coupole 14 disposé à côté.

[0032] Les figures 2, 4 et 5 représentent le plateau 6 qui comporte trois secteurs identiques formant des caissons, comprenant chacun un panneau supérieur 22 constituant le plancher de ce plateau, un panneau inférieur 24 équipé d’ouvertures, et de chaque côté un flanc radial 26 qui s’applique sur le flanc du secteur juxtaposé pour assurer la liaison entre eux. Des nervures intérieures radiales 28 disposées verticalement, assurent la liaison entre le panneau supérieur 22 et le panneau inférieur 24 pour donner une rigidité au caisson.

[0033] Le contour radialement extérieur du plateau 6 présente une forme conique se resserrant vers le haut, se terminant par le contour circulaire supérieur venant au bord du plancher, recevant de manière ajustée la base du dôme 8 présentant une forme complémentaire pour se fixer dessus. Dans un autre forme de l’invention, cette forme conique pourrait être réalisée par une figure géométrique prismatique à base sensiblement polygonale calée sur le nombre de secteurs (ici, elle aurait pu être sensiblement hexagonale). Selon cette variante, les nervures 40 seraient reliées entre elles par des surfaces planes.

[0034] Dans le cas de réalisation de l’invention présenté par la figure 4, le panneau supérieur 22 et le panneau inférieur 24 du plancher sont reliés au niveau de l’ouverture centrale par une pièce annulaire métallique 60 les reliant, pour les renforcer. Cette solution est intéressante lorsque le plateau reçoit un charriot motorisé rotatif. Dans d’autres cas de réalisation, notamment en l’absence de charriot rotatif, la pièce annulaire 60 n’est pas présente, et le panneau supérieur 22 et le panneau inférieur 24 peuvent être assemblés directement l’un sur l’autre en laissant ou non une ouverture centrale qui peut aussi ne pas être circulaire.

[0035] Chaque panneau supérieur 22 comporte dans une partie centrale un bossage 30 tourné vers l’intérieur du caisson, recevant en dessous une fixation de deux têtes de vérins 36. Une cloison intérieure de renforcement 32 relie le bossage 30, le panneau supérieur 22, le panneau inférieur 24 et les flancs 26, de manière à renforcer fortement les fixations des têtes de vérins 32.

[0036] On notera que les fixations des têtes de vérins 36 disposées juste en dessous du plancher grâce aux bossages 30 formés dans le panneau supérieur 22, réalisés par le moulage du matériau composite, permettent de réduire la hauteur totale du plateau 6, et de diminuer la hauteur du centre de gravité de la partie mobile du simulateur ce qui limite les efforts des vérins 4.

[0037] Avantageusement le nombre de secteurs du plateau 6 est un multiple de trois, par exemple trois, six ou neuf secteurs, ce qui permet de concevoir sur ces secteurs des endroits privilégiés recevant la charge importante appliquée sur les fixations des vérins 36, et permet de réduire le nombre et le coût des outillages permettant de construire ces secteurs.

[0038] Les différents éléments du dôme 8 comprenant la coupole 14, les portes 42, 48 et le plafond 18, du plateau 6 comprenant les panneaux 22, 24, les nervures intérieures 28 et les cloisons de renforcement 32, et du plafond 18 sont réalisés par un moulage d’un matériau composite permettant d’obtenir des formes complexes présentant une bonne rigidité et une légèreté, et permettant différents échantillonnages en épaisseur et type de matériau pour ajuster chaque réalisation au besoin en rigidité et résistance de chaque simulateur construit.

[0039] Avantageusement, on réalise un matériau composite homogène dans l’épaisseur, c’est-à-dire un matériau composite dont le renfort est formé de la superposition de trames identiques ou proches, sans intercalage de matériau sandwich de quelque type que ce soit. En effet, les matériaux d’épaisseur de type sandwich donnent une structure plus fragile avec les vibrations et le vieillissement, qui est plus difficile à mettre en œuvre pour des surfaces courbes complexes, plus fragile avec des risques de séparation des couches, et plus compliquée à réparer en cas d’endommagement.

[0040] La figure 6 présente un panneau inférieur 24 d’un plateau 6 suivant une variante, comprenant dans son moulage douze nervures radiales 34. Trois nervures 34 disposées en triangle, se prolongent chacune radialement vers l’extérieur par une fixation métallique de deux têtes de vérins 36.

[0041] Les figures 7 et 8 présentent chaque secteur 10 de la coupole 14 comprenant sur ses deux côtés un plan de joint 70 disposé dans un plan axial, tourné vers l’extérieur et de largeur variable selon les contraintes locales, formé sur toute la longueur de ce côté en reliant le plateau 6 au plafond 18. Les plans de joint 70 de deux secteurs 10 juxtaposés reçoivent des bossages de positionnement et des vis traversant ces plans, pour serrer les secteurs entre eux lors des montages préliminaires et en consolidation du collage final.

[0042] Chaque côté de secteur 10 reçoit un raidisseur 72 formé par un moulage en matériau composite, présentant une section transversale ajustée sur la largeur locale du plan de joint 70, qui relie un premier appui 74 sur l’extrémité radialement extérieure du plan de joint 70, à un deuxième appui 76 éloigné de ce plan de joint, venant sur la face extérieure de la peau de ce secteur en formant un caisson fermé fortement rigide.

[0043] De cette manière chaque liaison entre deux secteurs 10 allant du plateau 6 au plafond 18, forme une nervure 40 de section ajustée aux contraintes comprenant l’assemblage des plans de joint 70 et les deux raidisseurs 72 encadrant cet assemblage. Chaque secteur 10 peut présenter une peau relativement mince et légère, la rigidité de l’ensemble du dôme 8 étant assurée par les six nervures 40 réalisées de manière simple et économique, qui sont continues du haut en bas de ce dôme.

[0044] Les figures 9 et 10 présentent un panneau supérieur du couvercle 80 comprenant un contour radialement extérieur 82 de forme légèrement conique se resserrant vers le bas, qui s’ajuste dans une forme similaire 92 d’un panneau inférieur 90, ajustée elle-même dans une forme similaire du cercle ouvert de la partie supérieure 16 de la coupole 14, avec des fixations assurant la liaison entre ces trois éléments.

[0045] Le panneau supérieur 80 comporte un plan inférieur horizontal 86 fixé à la base de son contour extérieur 82, fortement rigidifié par quinze nervures radiales 84 disposées au-dessus, reliant ce plan au contour extérieur.

[0046] Le panneau inférieur 90 comporte un plan inférieur conique 94 fixé à la base de son contour extérieur 92, comprenant dans une partie centrale quinze rainures radiales 96 permettant de recevoir chacune un projecteur orienté radialement, qui constituent de plus des raidisseurs de ce panneau permettant de supporter la charge importante de ces projecteurs avec une bonne rigidité.

[0047] Le panneau inférieur 90 pouvant descendre assez bas dans le dôme, permet d’accrocher directement dessus les projecteurs disposés à une faible hauteur sans utiliser de liaison intermédiaire avec le plafond 18. On gagne en poids et en rigidité.

[0048] D’une manière générale ce type de simulateur peut recevoir douze à vingt projecteurs qui doivent rester bien synchronisés avec les mouvements du plateau 6.

[0049] Des perçages du panneau inférieur 98 disposés vers le centre, alignés chacun sur une nervure 96, permettent une circulation d’air vers l’extérieur du dôme en passant par des perçages du panneau supérieur 86 disposés radialement vers l’extérieur de ce panneau entre deux nervures 84.

[0050] De cette manière on permet une circulation d’air importante venant du plateau inférieur 6 qui est percé, puis traversant le plafond 18, en particulier pour évacuer les calories dégagées par les projecteurs. On notera que le décalage radial des perçages du panneau inférieur 98 avec les perçages du panneau supérieur 86 disposés vers l’extérieur, évite une introduction directe de lumière venant de l’extérieur afin d’obtenir une bonne qualité des images venant des projecteurs. [0051] D’une manière générale on obtient un plateau 6 formant le plancher central du simulateur, présentant un diamètre extérieur minimum suffisant pour recevoir les efforts importants transmis entre les vérins 4 et le véhicules automobile fixé dessus, et une masse limitée grâce à ses dimensions réduites.

[0052] On obtient aussi un dôme à la fois léger et fortement rigide grâce à son ensemble de nervures extérieures 40 réalisées en matériaux composites, le rigidifiant fortement, qui constitue de plus la partie radialement extérieure du plancher comprenant une faible masse.

[0053] La construction en secteurs du plateau 6, de la coupole 14 et du plafond 18, donne à ces éléments des dimensions faciles à mouler avec ce type de matériau, à transporter puis à assembler chez un client.