Projet: volant

Innovation de Volant automobile

1.PRESENTATION

liens vers le  projet:http://steps.ideaslab.fr/user#/project

 

2.INTRODUCTION

L`histoire de volant

 

La première voiture équipée d`un volant est apparue en 1894,une Panchard 4cv conduite par Alfred Vacheron lors de la course Paris-Rouen du 22 juillet 1894.

Avant l`apparition du volant,le contrôle de la direction étais très primitif. Par exemple,en 1878,la voiture à vapeur,la direction fonctionne sur le principe d`un pignon engrenant une crémaillère en arc de cercle et d`une biellette de chaque côté reliée au levier de direction.

Et pendant l`exposition universelle de Paris de 1889,le véhicule développé par Serpllet Peugeot,dont la direction fonctionne comme un vélo.

Après l`occurence du volant directionnel,le volant n`est pas qu`une partie de la voiture qui contrôle la direction. Dans les véhicules modernes ,le volant contient en général le dispositif automatique de retenue du conducteur en cas de choc à l`anvant (airbag),ce qui explique l`apparence plus massive de ces volants modernes.

L`état de l`art

Tout d`abord,Nous avons fait une recherche sur les volants présents dans le marché.

Les volants des voitures familiale,par exemple,le volant de HONDA est très concis ,mais les fonctions essentielle sont tout inclus :airbag,alert,et la boucle de cuir.

Les volants des voitures luxe ,par exemple, le volant de Benz,est plus délicat et la boucle est antiglisante. Les fonctions de volant est plus complète aussi,airbag ,alert,les boutons du contrôle de multimédia,les boutons pour contrôler les menus et GPS.Et en même temps ,les fonctions basiques sont tout compris dans le volant.

Les volants de F1,à cause des voitures de F1 sont pour concours ,les volants sont beaucoup plus compliqués et compacts. Les boutons colorés sont rangés dessus le volant pour faciliter distinction au chauffeur de voiture. Compte tenu de limite d`espace dans la automobile,le volant n`est plus une cercle,plutôt un rectangle.

Selon les volants que nous avons trouvé dansle marché,les volants n`ont pas beaucoup de différences entre les voitures de même niveau.Mais les volants sont plus en plus compliqué avec l`augment de niveau de la voiture. Et le volant de F1 est un extrême du volant présent.

Problématique

Pour commencer notre projet innovation,nous avons bien réfléchi sur les inconvénients des volants existants.Dans un premier temps,nous avons séparé la fonctionnalité de volant en 2 grandes parties:

                                        1.L'ergonomie

                                        2.Le confort(sensibilité de volant,la conception de volant)

 

3.POSER LE PROBLEME

La méthode TRIZ

TRIZ (acronyme russe de la théorie de résolution des problèmes inventifs, Teorija Reshenija Izobretateliskih Zadatch (ТеорияРешенияИзобретательскихЗадач- ТРИЗ)) est une approche heuristique destinée à résoudre des problèmes d'innovation, principalement techniques, élaborée à partir de 1946 par l'ingénieur soviétique Genrich Altshuller, lorsqu'il constate que le progrès technologique suit de façon générale un cours descriptible par des lois. Ces lois suggèrent une procédure à suivre pour innover en matière de technologies, notamment en explorant des solutions génériques, empruntées à d'autres domaines, qui n'ont pas encore été appliquées au problème particulier à l'étude.

TRIZ considère que les problèmes rencontrés durant la conception d'un nouveau produit présentent des analogies avec d'autres et que des solutions analogues doivent pouvoir s'appliquer. Ce constat résulte de l'analyse d'un grand nombre de brevets par l'auteur de la théorie et son équipe.

L'ambition de TRIZ est de favoriser la créativité, ou de stimuler la recherche de concepts innovants en proposant aux ingénieurs et aux inventeurs des outils de déblocage de l'inertie mentale. À partir de la créativité propre à chacun, TRIZ oriente le concepteur et le guide à chaque étape de la résolution de problème, en proposant systématiquement des solutions génériques et des outils éprouvés, ce qui permet de profiter de l'expérience acquise dans différents domaines d'activité et des principes fondamentaux simples qui en ont été tirés. TRIZ conduit l'utilisateur vers une formulation générique et abstraite de son problème, puis vers des principes de résolution du problème abstrait destiné à inspirer des solutions inventives dans l'espace du problème réel. À partir d'indices et de suggestions fournis par TRIZ, le concepteur transpose des solutions génériques en solutions concrètes adaptées à son problème. TRIZ repose sur l'analyse de 40 000 brevets sélectionnés parmi 400 000 brevet internationaux. Ils ont la caractéristique de présenter des principes communs d'innovations, et ceci dans des domaines très variés. Concrètement, TRIZ permet de résoudre des antinomies apparaissant durant une nouvelle conception, comme dans le domaine des moteurs, les exigences contraires de poids et de puissance, ou en informatique, le conflit entre la vitesse d'exécution et l'empreinte mémoire. Les outils de TRIZ sont particulièrement utilisés en France dans l'industrie automobile et dans l'aéronautique, mais des applications à d'autres secteurs sont fréquentes. Ils permettent à la fois de résoudre des problèmes d'inventivité, de préparer des dépôts de brevets mais aussi de préparer des stratégies de R&D.

Le résultat de l'analyse des brevets a permis de mettre en évidence trois éléments clés de TRIZ:

1.     Les solutions et les problèmes sont identiques dans tous les secteurs industriels et scientifiques;

2.     Les modèles d'évolution technique sont également répétées dans tous les secteurs industriels et scientifiques;

3.     Les innovations utilisent des effets scientifiques en dehors du domaine dans lequel ils ont été développés.

 

Ces constatations ont amené G. Altshuller à développer une démarche de résolution des problèmes inventifs. Dans cette démarche, on ne résout pas directement le problème initial, mais on passe par une phase d'abstraction du problème permettant de construire un problème générique à partir du problème initial, sous forme de contradictions. Cette phase d'abstraction permet ainsi d'obtenir un problème qui est indépendant du domaine du problème initial, ce qui permet ainsi d'obtenir des effets scientifiques en dehors du domaine dans lequel ils ont été développés (conformément au troisième élément clé).

Intégralité des parties

Notre objet est le volant d'automobile,en analysant les volants dans le passé et les volant dans notre vie quotidienne,on a pu faire une analyse sur l'intégralité des parties qui nous permet de connaître le volant d'automobile en détaille et de plus trouver les aspects qu'on pourra innover.

Ensuite,dans l'étape de Multi-écrans,on a fait une liste de développement de volant et des fonctionnement principaux de volant,ce qui nous aide à réflèchir sur les innovations possibles de volant dans le futur.

 

 

Lois d'évolution à justifier

La première loi s’appelle la loi d’intégralité des parties. Dans notre cas, nous avons le moteur qui est le conducteur, la transmission la main, le travail le mécanisme de la direction de la voiture et le contrôle est visuel. Tous les éléments, sauf le travail, sont liés directement à l’utilisateur, dont l’efficience rendra la FPU faisable ou non. Le conducteur n'est pas parfait, donc nous attribuons la note moyenne de 3.

La loi 2 s’appelle conductibilité énergétique. La force physique de l’homme ne change jamais singulièrement et elle est restreinte. Le volant ne consume jamais trop d’énergie de l’homme,  sinon il deviendrait ingouvernable. Dans le future le nouveau volant peut être un peu plus efficace, même consume peu d’énergie vu que nous espérons le volant sans contact. Nous attribuons donc la note de 4.

Pour la loi 3 d’harmonisation, on voit que le volant peut posséder une forme moulée dont le design permet une meilleure prise en main. L’harmonisation de la main sur le volant entraîne un contrôle plus efficace. Cependant, le volant n'est pas amovible et il ne reconnait pas le chauffeur. Si le conducteur conduit pendant quelques heures, il sera fatigué très facilement. Nous attribuons donc la note de 2 car aucun élément du nouveau système, en dehors de la forme de volant, ne facilite la réalisation de la FPU.

La loi 4 est l’idéalité. Un volant idéal peut être utilisé sans contact avec peu de friction. C’est mieux si la friction peut être ajustée par le conducteur. Un « volant » automatique est idéal mais c’est contraire à la FPU d’un volant, alors on ne veut pas ça. On peut tenir compte d’un volant semi-automatique: la voiture se gare toute seule et la voiture se suit la voiture frontale sur la voie. Nous attribuons alors la note de 3.

Lois 5 s’appelle loi du développement intégrale. Un volant, qui peut être déplacé arbitrairement par le conducteur comme il veut, est difficile à réaliser car il n’y a plus de liaison mécanique entre le volant et le mécanisme de la voiture. On a la difficulté à assurer la commande d’un volant sans contact. Pour cette raison nous attribuons la note de 3.

La loi 6 : transition vers un super système. Aujourd’hui le volant combine plusieurs fonctions: essuie-glace, clignotant, klaxon, etc. Dans une voiture ce n’est pas obligé de mettre « toutes » les fonctions ensemble sur le volant, alors nous attribuons la note de 4.

La loi 7 s’appelle la transition vers un micro niveau. On considère que le volant sans contact (champ) est possible. Nous attribuons alors la note de 3.

La loi 8 est la dynamisation. Tout l’intérêt de notre système tient en cette rigidité, l’apparition d’un point souple ou articulé dans notre système risquerait de diminuer son efficacité. Nous attribuerons donc une note de 1 pour cette loi.

La loi 9 affairant à l’accroissement substance champ. Comme la loi 6, le volant contient déjà plusieurs fonctions. Il n’y a pas beaucoup de fonctions ajoutées utile à l'accroissement de la pertinence de la FPU. Nous attribuons alors la note de 4.

 

4.ANALYSE DE PROBLEME

Les principaux paramètres (d'action et d'évaluation)

- Évaluation des paramètres :

    Niveau de sécurité : la sécurité est le paramètre le plus important. Le fonction d'une voiture est principalement de transporter des passagers en sécurité. Donc la sécurité est le demande basique et substantiel, les autres paramètres sont mineurs devant la sécurité. Donc nous mettons 9/10 pour l'évaluation.

- Confort amélioré

Le confort est un paramètre très important aussi, ce paramètre est lié à l'impression de la voiture de l'utilisateur très étroitement, alors on constate que si on améliorer ce paramètre, l'expérience de conduction va être en plein essor.

- Matière

La matière de volant n’est pas très importante par rapport à la sécurité et le confort de volant.

- Coût

Comme le coût d’une voiture est très élevé par rapport à celui d’un volant, un volant qui coute cher est encore acceptable.

- Multimédia

Il n’y a pas de relation importante entre le multimédia et la FPU de volant, en plus on a déjà mis plusieurs fonctions multimédias sur le volant aujourd’hui, donc ce paramètre est peu important.

 

Polycontradiction

Ergonomie

Sensibilisé 

Conception 

 

5.RESOLUTION DE PROBLEME

Poids des matrices

le diagramme occurrence vs poids

On peut obtenir le diagramme occurrence vs poids dans le onglet 'Suggested contradictions' .

Et puis , on choisit 3 contradiction à résoudre .

 

Résoudre les matrices des solution

1ère : ergonomie

Dans la matrice de solution , on cherche les facteurs qui influencent la contradiction entre le coût et le confort . Considérant à diminuer le coût , on choisit 'Quantité de substance' , 'Précision de fabrication' et 'Facilité de fabrication' . Considérant à améliorer le confort , on choisit ' Utilisation de l'énergie en bougeant l'objet' , ' Facilité d'utilisation'. Après , on obtient le matrice de solution comme suivant :

Et la solution proposée par Steps la plus effectif est 'changement de paramètre physique et chimique'.

2ème : conception 

Dans la matrice de solution , on cherche les facteurs qui influencent la contradiction entre le coût et le multimédia . Considérant à diminuer le coût , on choisit 'Quantité de substance' , 'Précision de fabrication' et 'Facilité de fabrication' . Considérant à améliorer le multimédia , on choisit ' Adaptabilité ou polyvalence ' , ' la complexité de l'appareil '. Après , on obtient le matrice de solution comme suivant :

Et la solution proposée par Steps la plus effectif est ' self -service '.

3ème : sensibilité 

Dans la matrice de solution , on cherche les facteurs qui influencent la contradiction entre le confort et le niveau de sécurité . Considérant à améliorér le confort , on choisit ' Utilisation de l'énergie en bougeant l'objet' , ' Facilité d'utilisation'. Considérant à améliorer le niveau de sécurité, on choisit ' Stabilité de la composition de l'objet' , ' fiabilité'. Après , on obtient le matrice de solution comme suivant :

Et la solution proposée par Steps la plus effectif est ' Action périodique '.

Solution

Solution N°1:"volant séparable"

Selon le conseil donné par la première matrice:"change the flexibility of the object",on pose une idée d'innovation "volant séparable",qui peut améliorer l'ergonomie de volant.C'est à dire,au lieu de fixer le volant à l'intérieur de la voiture,dans notre conception,il n'y aura aucune liaison entre le volant et la voiture.(comme on joue des jeus de course avec nos smartphones.)Pour conduire la voiture,le chauffeur peut tenir le volant sur n'importe qulle position qu'il veut,cela permet de donner une position de volant agréable pour tous les chauffeurs.Vu que dans cette conception,il n'y a pas de contact mécanique entre le volant et le système de direction de la voiture,on va installer des capteurs électroniques qui peuvent détecter l'angle et la position de volant,et les signaux sera transmis par NFC ou BlueTooth à la voiture,afin de réaliser le contrôle de direction.Avec cette innovation,dans une même voiture,tous les chauffeurs de taille différente peuvent toujour trouver une posture convenable à eux-même pour conduire la voiture,et dans la conception de voiture,on n'aura plus besoin d'installer les systèmes de réglage d'un volant traditionnel. 

volant traditionnel

volant séparable

 

Solution N°2:un nouveau système servodirection

Pour un volant traditionnel,pour tourner le volant afin de changer la direction de voiture,il faut que le chauffeur applique un effort physique sur le volant,qui s'avère toujours pénible quand le chauffeur est fatigué ou ses membres supérieurs sont blessés,malgré la plupart de voitures sont équipés d'un système servodirection.Pour cela,selon le conseil donné par la deuxième matrice,notre solution est un nouveau système servodirection.Avec un moteur électrique plus puissant,qui founir 100% de l'effort pour tourner la voiture,et l'action de chaffeur sera juste de donner l'info de direction ver la quelle il veut tourner la voiture en tournant le volant.

 

6.CONCLUSION

Lors de ce projet d'innovation,nous avons appris l'utilisation de la méthode TRIZ pour résoudre les problèmes d'innovation.Tous les membres du groupe avoue que c'est une méthode très efficace et utile.De plus,le logiciel STEPS qui intègre cette méthode,nous donne une démarche claire et efficace depuis l'analyse de problème initiale jusqu'à la résolution de problème.En utilisant cette méthode,nous avons bien analysé le problème de notre objet,et les conseils donnés par le logiciel STEPS nous ont inspiré beaucoup pour trouver notre solution originale.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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