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HAL Id: tel-01140345 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01140345 Submitted on 8 Apr 2015 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Etude de l’influence des suspensions de véhicule de tourisme sur le confort vibratoire, le comportement routier et les limites de fonctionnement : l’approche CRONE en matière de formalisation, d’analyse et de synthèse. Aurore Létévé To cite this version: Aurore Létévé. Etude de l’influence des suspensions de véhicule de tourisme sur le confort vibratoire, le comportement routier et les limites de fonctionnement : l’approche CRONE en matière de formali- sation, d’analyse et de synthèse.. Traitement du signal et de l’image [eess.SP]. Université de Bordeaux, 2014. Français. NNT : 2014BORD0346. tel-01140345 THÈSE présentée à L’UNIVERSITÉ DE BORDEAUX École Doctorale des Sciences Physiques et de l’Ingénieur par Aurore LÉTÉVÉ en vue d’obtenir le grade de DOCTEUR Spécialité : Automatique, Productique, Signal et Image Etude de l’inﬂuence des suspensions de véhicule de tourisme sur le confort vibratoire, le comportement routier et les limites de fonctionnement : l’approche CRONE en matière de formalisation, d’analyse et de synthèse Soutenue le 16/12/2014 Après avis de M Y. Chamaillard Professeur à l’Université d’Orléans Rapporteur Laboratoire PRISME – IUT Orléans – Orléans M D. Meizel Professeur à l’Université de Limoges, Rapporteur XLIM – UMR 7252 du CNRS – Limoges Devant la commission d’examen formée des rapporteurs et de MM. X. Moreau Professeur à l’Université de Bordeaux, Directeur IMS – UMR 5218 du CNRS – Talence V. Hernette Docteur, Ingénieur à la DRIA PSA Peugeot Citroën, Examinateur DRD/DRIA/ACBI/LAS/SMTR – Vélizy-Villacoublay A. Oustaloup Professeur à l’INP Bordeaux, ENSEIRB-MATMECA Examinateur IMS – UMR 5218 du CNRS – Talence A. Zolghadri Professeur à l’Université de Bordeaux, Président IMS – UMR 5218 du CNRS – Talence Laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système CNRS UMR 5218 351 cours de la Libération – 33405 Talence Cedex – France http://www.ims-bordeaux.fr/ – 2014 – Titre Etude de l’inﬂuence des suspensions de véhicule de tourisme sur le confort vibratoire, le comportement routier et les limites de fonctionnement : l’approche CRONE en matière de formalisation, d’analyse et de synthèse. Résumé Le sujet concerne l’étude de l’inﬂuence des suspensions de véhicules de tourisme sur le confort vibratoire, le comportement routier et les limites de fonctionnement. Une première partie présente le contexte et la problématique liés au sujet ainsi que les notions théoriques nécessaires à la bonne compréhension de ce mémoire : les Systèmes à Dérivée Non Entière (SDNE). Une seconde partie présente l’analyse de la suspension, d’une part dans le cadre du confort vibratoire et d’autre part dans le cadre du comportement routier. Enﬁn, une troisième et dernière partie propose deux chapitres dont l’un vise à montrer les résultats d’une étude de l’inﬂuence des butées de ﬁn de course sur la dynamique verticale et l’autre propose une nouvelle génération de butée qui améliore les résultats présentés au chapitre précédent. Mots clés suspension, approche CRONE, systèmes à dérivée non entière Title Study of the inﬂuence of passenger vehicle suspension on vibrational comfort, driving behaviour and operating limits : CRONE approach to formalization, analysis and synthesis. Abstract The subject deals with the study of the inﬂuence oof passenger vehicle suspension on vi- brational comfort, driving behaviour and operating limits. The ﬁrst part exposes the context and the problems related to the subject and the theoretical concepts necessary for the un- derstanding of this memory : fractionnal systems. The second part presents the analysis of the suspension, in one hand in the vibration comfort and on the other hand on the driving behaviour. A third and ﬁnal part has two chapters, one aims to show the results of a study of the inﬂuence of limit stops on the vertical dynamics and the other oﬀers a new generation of limit stop that improves results presented in the previous chapter. Keywords suspension, CRONE approach, fractionnal systems iii Remerciements Ce travail a été eﬀectué conjointement avec le Laboratoire d’Intégration du Matériau au Système (IMS) de Bordeaux, UMR 5218 du CNRS, et la Direction de la Recherche et de l’Innovation Automobile de PSA Peugeot Citroën située en partie à Vélizy. Je tiens tout d’abord à remercier mon directeur de thèse, Xavier Moreau, professeur à l’Université de Bordeaux, pour m’avoir fait proﬁter de son expérience, de sa maitrise rédac- tionnelle ainsi que pour m’avoir fait conﬁance durant les trois années qu’a durée cette thèse. Je tiens à remercier également, Vincent Hernette, qui m’a encadrée chez PSA tout au long de cette thèse, pour sa conﬁance totale dans mes activités et son partage de son expérience qui m’a permise d’être aujourd’hui complètement autonome. Messieurs Yann Chamaillard et Dominique Meizel ont accepté d’être les rapporteurs de cette thèse, et je les en remercie, de même que pour leur participation au Jury. Messieurs Alain Oustaloup et Ali Zolghadri me font l’honneur de participer au Jury de soutenance, je les en remercie profondément. Je remercie également toutes les personnes qui, de prêt ou de loin, ont contribué au bon déroulement de ces travaux. Enﬁn, je souhaite adresser mes remerciements à mes parents, à mon frère Hugues et surtout à mon conjoint Rémi pour leur soutien constant, leur aide chacun à leur manière et leur conﬁance dans la réussite de ces trois années de thèse. iv Organisation et contenu de la thèse Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une CIFRE (Convention Industrielle de Formation par la REcherche) au sein de l’équipe CRONE du groupe Automatique du laboratoire IMS, UMR 5218 CNRS, et au sein de l’équipe suspension de l’entité SMTR (Systèmes Mécaniques Trains Roues) de la DRIA (Direction de la Recherche et de l’Ingénierie Avancée) de PSA Peugeot-Citroën. Cette thèse s’est déroulée sous la direction de Xavier MOREAU, Profes- seur à l’Université de Bordeaux, et sous la responsabilité au sein de l’entreprise de Vincent HERNETTE, Docteur et Ingénieur de la DRIA. Le sujet concerne l’étude de l’inﬂuence des suspensions de véhicules de tourisme sur le confort vibratoire, le comportement routier et les limites de fonctionnement, le mémoire étant structuré en trois parties comportant chacune deux chapitres. Ainsi, la partie 1 intitulée "Un tour d’horizon en matière de suspension et de systèmes à dérivées non entières" regroupe deux chapitres visant à donner le contexte et la problématique liés au sujet ainsi que les notions théoriques nécessaires à la bonne com- préhension de ce mémoire. Le chapitre 1, intitulé : "Contexte et problématique", présente un état de l’art sur le sujet en justiﬁant le rôle d’une suspension en matière de confort et en introduisant un lexique spéciﬁque à ce système. Les routes sur lesquelles les véhicules sont amenés à se déplacer sont très hétérogènes. La taille, la forme, la fréquence d’apparition des aspérités de la chaussée sont très variables en fonction du type de réseaux considérés (autoroute, routes nationales, départementales, chemins, ...). Cette succession d’inégalités engendre au niveau de la roue des mouvements continuels dont le sens et l’intensité dépendent du proﬁl de l’obstacle et de la vitesse de passage. Ces mouvements s’accompagnent d’accélérations verticales plus ou moins violentes. Ainsi, un premier travail bibliographique sur la biomécanique de l’être humain est présenté permettant d’appréhender les enjeux de la suspension en termes de confort. Il s’en suit un tour d’horizon en matière de suspension mais aussi de dispositifs de ﬁn de course appelés butée ainsi qu’un inventaire des diﬀérentes perturbations mises en jeu dans la dynamique globale du véhicule aﬁn de bien comprendre la problématique liée aux architectures traditionnelles de suspension. Enﬁn, et pour mieux prendre en compte les phénomènes mécaniques intervenants, il est nécessaire d’étudier la suspension en tant que système d’un véhicule complet. Une démarche graduelle construite à partir d’un cycle en V regroupant des modèles simpliﬁés facilite la compréhension. Le chapitre 2, intitulé : "Systèmes à Dérivées non Entières : SDNE", présente les principaux concepts et outils en matière de Systèmes à Dérivées Non Entières (SDNE) utilisés au chapitre 3 avec la suspension CRONE et au chapitre 6 avec la déﬁnition d’une butée dissipative innovante de ﬁn de course. Aujourd’hui, au XXIième siècle, dans le domaine des sciences pour l’ingénieur, les systèmes d’ordre non entier sont étudiés par un nombre d’auteurs de plus en plus important. En eﬀet, il y a un grand nombre de systèmes physiques dont le comportement dynamique peut être décrit avec parcimonie grâce à des modèles d’ordre non entier. v Dans ce chapitre, aucun domaine de la physique n’est privilégié, d’où l’emploi d’une ter- minologie générale en ce qui concerne les variables de puissance, à savoir le ﬂux généralisé (vitesse, courant, débit, ﬂux thermique,...) et l’eﬀort généralisé (force, tension, pression, tem- pérature,...), et ce telles qu’elles sont déﬁnies dans l’approche Bond-Graph. Ainsi, une première partie est consacrée à la déﬁnition uploads/Science et Technologie/ leteve-aurore-2014.pdf