Brevet FR2470474A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne les dispositifs avertis- seurs de condition anormale pour pneu et se rapporte plus particulièrement à un dispositif d'alimentation en énergie, à transducteur vibrant, destiné à être utilisé avec de tels dispositifs. Cependant, il appara tra clairement aux spécia- listes de la technique que l'invention a des applications bien plus larges. Les gonflages excessifs et, respectivement, insuffi- sants des bandages pneumatiques sont tous les deux une cause d'usure excessive des pneus qui se traduit par leur défail- lance prématurée. En outre, ces conditions de gonflage exces- sif ou insuffisant des pneus peuvent avoir des effets défa- vorables sur l'efficacité du fonctionnement du véhicule tant en ce qui concerne ses performances ou sa maniabilité que sa consommation au kilomètre. Etant donné que de telles con- ditions et leurs conséquences sont bien connues depuis un certain temps déjà, de nombreuses tentatives ont été effec- tuées en vue de développer et de réaliser des moyens pour les détecter et les signaler automatiquement. Récemment, les ef- forts de développement d'un dispositif pratique et bon marché ont été accrus du fait de l'augmentation du coût des carbu- rants et des pneumatiques, ainsi que, d'une manière générale, de l'élévation des coûts d'exploitation des véhicules. Bien qu'un nombre très important de dispositifs aient été déjà réalisés et utilisés pour détecter les conditions de gonflage des pneus, tous les dispositifs connus présentent des inconvénients structuraux ou fonctionnels qui les rendent indésirables ou inadaptés pour une utilisation généralisée. Bien que les dispositifs spécifiques de la technique anté- rieure soient nombreux et diversifiés, la plupart d'entre eux nécessitent l'emploi d'un câble spécial ou analogue allant des roues jusqu'au châssis du véhicule puis traversant la carrosserie du véhicule pour aboutir au tableau de bord. Un tel câblage ajoute des frais indésirables au dispositif et est, en outre, extrêmement long et difficile à installer. Le temps d'installation est particulièrement important lorsqu'on doit en tenir compte en vue de monter les dispositifs au cours de l'assemblage initial du véhicule afin d'en faire un élément de l'équipement d'origine de ce dernier. En outre, le câblage spécial et l'équipement associé nécessaires qui vont des roues au châssis, sont tels qu'ils sont susceptibles d'ê- tre endommagés ou cassés par les matériaux des routes, les intempéries et autres conditions analogues pendant l'utilisa- tion normale du véhicule. Quelques tentatives ont également été déjà faites en vue de réaliser un appareil détecteur autonome pour tenter de supprimer la nécessité d'un câblage ou analogue entre les roues et le châssis mais ces tentatives antérieures ne se sont pas avérées entièrement satisfaisantes et efficaces. Plus précisément, ces dispositifs autonomes utilisent de pe- tits émetteurs de signaux, tels que des émetteurs radio dis- posés au niveau de chaque roue. Ces émetteurs transmettent un signal, tel qu'un signal radio, en réponse à une certaine condition de gonflage prédéterminée,détectée dans le pneu par un détecteur. Le signal est reçu dans le véhicule et utilisé pour actionner un dispositif avertisseur ou un voyant d'alarme afin d'informer le conducteur qu'il existe dans le pneu une condition de gonflage excessif ou insuffisant. Bien que ces appareils résolvent, d'une manière géné- rale, les problèmes de câblage, les moyens utilisés pour alimenter les émetteurs se sont jusqu'à présent avérés inac- ceptables pour une application pratique généralisée aux vé- hicules. Typiquement, çes moyens d'alimentation sont consti- tués par de petites piles électriques associées à chaque roue ou par d'autres circuits relativement peu courants et comple- xes. Les piles doivent, naturellement, être périodiquement remplacées lorsque leur période de vie utile expire mais il est impossible de déterminer avec précision la durée de cet- te période de vie utile, étant donné qu'elle varie d'une pi- le individuelle à une autre et d'un fabricant de piles indi- 247 474 viduelles à un autre. En outre, on constate, d'une manière générale, qu'un grand nombre de propriétaires de véhicules sont extrêmement négligents en ce qui concerne l'entretien périodique des véhicules. Il en résulte que les propriétai- res de véhicules oublient également ou ne prennent pas le temps de contrôler, entretenir et remplacer d'une manière appropriée ces petites piles. Par conséquent, ce type de dé- tecteur autonome est souvent hors d'état de fonctionner et, de ce fait, sans aucune valeur ni utilité pratique. L'autre circuit relativement peu courant et complexe présente l'in- convénient d'être coûteux et susceptible d'être endommagé ou détruit au cours du fonctionnement normal du véhicule. Encore un autre inconvénient des dispositifs et ins- tallations de détection et de signalisation des conditions anormales des pneus est que leur efficacité dépend, dans une large mesure, de la vitesse de rotation de la roue elle-même. Ce fait est dû à leur conception et à leur construction mê- mes qui sont telles que les dispositifs ne sont réellement efficaces qu'à des vitesses élevées du véhicule et qu'ils ne fonctionnent pas correctement aux vitesses de conduite ur- baine normales. En outre, un grand nombre des dispositifs de la technique antérieure ne sont qu'unidirectionnels et, de ce fait, ne fonctionnent que dans un sens de rotation. Par con- séquent, ces dispositifs ne peuvent être montés que d'un côté, ou de l'autre, du véhicule. Encore un autre problème posé par les dispositifs de ce type général est la nécessité d'assurer une communication opérante entre des composants fixes et des composants rota- tifs. Du fait que les dispositifs fonctionnent en général à l'électricité, il est nécessaire, dans les-dispositifs de la technique antérieure, d'inclure des structures de bagues col- lectrices pour connecter de manière opérante les divers compo- sants et ces structures se sont révélées sujettes à des dété- riorations ou analogues nécessitant leur réparation ou leur remplacement. 2 70474 Ainsi, la présente invention a, notamment, pour buts de fournir un nouveau dispositif pour indiquer l'état d'un bandage pneumatique qui soit de conception, construction et montage simples, et soit entièrement autonome. Elle a égale- ment pour but de fournir un dispositif d'alimentation en cou- rant qui puisse être utilisé dans tout appareil qui, de par sa nature, est soumis à des vibrations. La présente invention a en effet pour objet un disposi- tif autonome pour indiquer une certaine condition prédétermi- née d'un bandage pneumatique du type utilisé sur une automo- bile. Le dispositif comporte un dispositif dtalimentation en énergie qui comporte un bottier fixé à la jante de la roue portant le pneu, un bras qui est fixé,à une de ses extrémités, au bottier et à l'autre extrémité, à un poids et un transduc- teur fixé au bras de telle sorte que les vibrations normales de la roue provoquent une vibration du bras et font ainsi fléchir le transducteur, en produisant, de ce fait,de l'éner- gie électrique. Cette source d'énergie alimente le reste du dispositif de sorte que ce dernier peut transmettre un signal électronique à un dispositif de contrôle qui est monté à l'intérieur de l'automobile. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un circuit électronique qui est alimenté par le dispositif d'alimentation ci-dessus mentionné pour traiter électroniquement le signal de condition anormale transmis par un détecteur. Selon encore un autre aspect de la présente invention, il est prévu une antenne pour transmettre le signal électro- nique indicatif d'une condition anormale à un dispositif de contr8le. Les caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront mieux de la description qui va suivre des modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et re- présentés aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en élévation latérale, avéc coupe partielle, d'un ensemble de roue de véhicule sur le- quel le dispositif de l'invention est monté; - la Fig. 2 est une vue, à plus grande échelle, en é- lévation latérale avec coupe partielle, du dispositif repré- senté sur la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue en élévation latérale, avec coupe partielle, d'un ensemble de roue de véhicule sur lequel le dispositif de la présente invention est monté dans une autre position; - la Fig. 4 est une vue en élévation latérale, avec coupe partielle, d'un ensemble de roue de véhicule sur le- quel le dispositif de la présente invention est monté dans encore une autre position; - la Fig. 5 est une vue, à plus grande échelle, en é- lévation latérale, avec coupe partielle, du dispositif trans- ducteur vibrant réalisé selon une variante; et - la Fig. 6 est une vue à plus grande échelle, en élé- vation latérale, avec coupe partielle, du dispositif trans- ducteur vibrant réalisé sous encore une autre forme. On décrira ci-après l'invention d'une manière plus com- plète en se référant aux dessins dans lesquels les mêmes ré- férences numériques désignent les mêmes éléments stucturaux sur chacune des diverses figures. Sur les dessins auxquels on se référera maintenant, est représenté (Fig. 1 et 2) un boXtier 2 monté sur la face intérieure d'une jante 4 de roue à l'aide de moyens de fixa- tion tels qu'un boulon 6 et un écrou 8. Le boulon 6 peut fai- re partie intégrante du bottier 2 de telle sorte que le ser- rage de l'écrou 8 fixe le boîtier 2 à la jante 4. Un tampon en caoutchouc est utilisé pour former un joint étanche à l'air entre le bottier 2 et la jante 4. De même, la surfa- ce 12 du boîtier 2 est, de préférence, incurvée et profilée de façon à s'adapter à celle de la jante 4. Ceci facilite la formation du joint étanche à l'air entre le bottier 2 et la jante 4. Il est bien évident qu'il existe d'autres moyens pour fixer le bottier 2 à la jante de roue 4 et notamment celui représenté sur la Fig. 4 sur laquelle le bottier est fermement attaché à la jante au moyen d'une courroie 9. La courroie 9 peut avoir la forme d'une structure de type ré- glable, telle que celle décrite dans la demande de brevet des EUA déposée le Ier mars 1978 au nom de Thomas G. Susko, sous le n0 822 478 et cédée à la Demanderesse. Dans les deux modes de réalisation représentés respectivement sur la Fig.l et sur la Fig. 4, le bottier 2 est rigidement monté sur la jante 4 de telle sorte que le boîtier 2 est situé à l'inté- rieur de la cavité du bandage pneumatique 14. Un détecteur 16 est utilisé pour détecter une condi- tion anormale à l'intérieur du pneu 14. Le détecteur 16 est monté sur l'extérieur du bottier 2 de telle sorte qu'il peut détecter une condition régnant à l'intérieur du pneu 14. Un circuit électronique 18, disposé à l'intérieur du bottier 2, est électriquement connecté au détecteur 16 par des fils 20. Le circuit électronique 18 traite les signaux détecteurs 16 puis transmet un signal indicatif de la condition détectée, au moyen d'une antenne 22, à un dispositif de contrôle, non représenté. Le circuit électronique 18 est, de préférence, du type décrit dans la demande de brevet des EUA déposée le 30 avril 1979 au nom de David Betts sous le n0 034 900 et cé- dée à la Demanderesse, dont la description doit être consi- dérée comme incorporée à celle de la présente demande par la référence qui y est faite ici. Il est prévu que le détecteur détourne du circuit la tension engendrée par un dispositif transducteur vibrant 24 lorsque la condition est comprise a l'intérieur de limites acceptables. Lorsque la condition se trouve en dehors des limites acceptables, la tension engen- drée par le dispositif transducteur vibrant 24 est appliquée au circuit électronique 18. La tension ainsi transmise est utilisée pour charger un condensateur. Lorsque la charge du condensateur atteint un niveau spécifique, un compteur com- mence à compter les impulsions du transducteur. Lorsque le compte du compteur atteint une valeur prédéterminée, un si- gnal est transmis à un dispositif de contr8le. Le-dispositif de contrôle est un récepteur situé à l'intérieur du véhicule et il peut être muni d'un voyant, d'un avertisseur sonore ou d'un autre dispositif indicateur analogue. L'antenne 22 est, de préférence, constituée par un fil qui peut être in- corporé au bottier lors du moulage de ce dernier pour accroî- tre la longévité du dispositif ou être montée sur une pla- quette du circuit électronique, non représentée. Comme le montre.la Fig. 2 à laquelle on se référera, l'énergie élec- trique qui alimente le circuit électronique 18 est engendrée par le dispositif transducteur vibrant 24. Le dispositif transducteur vibrant 24 comporte un bras 26 rigidement fixé, a une de ses extrémités, au bo tier 2 au moyen d'une patte ou équerre support 28, un poids 30 fixé au bras 26, à l'ex- trémité libre de ce dernier, et un transducteur 32 rigidement fixé au bras 26. Pendant le fonctionnement normal du véhicu- le, le pneu est soumis à des vibrations naturelles, telles que le débattement de la roue et analogue, ainsi qu'aux con- ditions de la route. Le débattement de la roue est une oscil- lation inhérente qui se produit dans tous les véhicules moto- risés. Etant donné qu'un ensemble de roues est conçu pour rendre plus douce, dans la mesure du possible, la conduite du véhicule grâce à l'emploi de ressorts et d'amortisseurs, la roue a tendance à sautiller même sur les routes planes. On a constaté qu'un débattement de la roue d'une fréquence d'environ 10 Hz se produit dans une automobile de tourisme type. Ces vibrations font vibrer le bras 26 et provoquent, de ce fait, la flexion du transducteur 32. Le transducteur 32 est, de préférence, un élément piézo-électrique. Ce type de transducteur est bien connu dans la technique. Un trans- ducteur piézo-électrique convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Le type d'élément transducteur piézo- électrique dont l'emploi est prévu dans la présente invention est, de préférence, un élément piézo-électrique à deux cou- ches qui sont polarisées dans des sens opposés et sont élec- triquement connectées en série. La tension engendrée par l'é- lément piézo-électrique est ainsi égale à la somme des ten- sions de sortie des couches individuelles. C'est cette ten- sion engendrée qui est utilisée pour alimenter le circuit électronique 18. L'énergie produite par le dispositif trans- ducteur vibrant 24 est transmise au circuit électronique 18 par des fils conducteurs 34. Comme les spécialistes de la technique le comprendront aisément, le circuit électronique 18 peut traiter le signal de condition qui lui est appliqué par le détecteur 16 de nom- breuses manières différentes. Par exemple, le circuit élec- tronique 18 peut ne transmettre un signal que lorsque la con- dition régnant dans la cavité du pneu dépasse un certain ni- veau prédéterminé. Selon un autre exemple, le circuit 18 peut transmettre un signal continu indicatif de la condition de la cavité. Le type de signal transmis peut varier égale- ment considérablement. Par exemple, le circuit électronique peut transmettre un signal numérique, codé, ou il peut trans- mettre un signal de base en modulation de fréquence ou d'am- plitude. Différents procédés de transmission d'un signal de condition anormale sont décrits dans les demandes de brevet des EUA déposées respectivement le 30 avril 1979 aux noms de D. Betts, R. Sobecks et R. Green sous le no 034899 et le avril 1979 au nom de D. Betts sous le no 034 900, et cé- dées à la Demanderesse, et leurs descriptions doivent être considérées comme incorporées à la description de la présen- te demande par la référence qui y est faite ici. La Fig. 3 représente un autre mode de réalisation de la présente invention dans lequel le bottier 2 est monté à l'extérieurde la cavité du pneu 14. Le détecteur 16 est a- lors monté de telle sorte qu'il peut détecter la condition régnant dans la cavité du pneu. Les Fig. 5 et 6 représentent deux autres procédés de montage du dispositif transducteur vibrant 24. Dans le mode de réalisation de la Fig. 5, le bras 26 est rigidement fixé a ses deux extrémités à des organes supports rigides 28a. L'élément piézo-électrique 32 est fixé au bras 26 entre les organes supports 28a. Le poids 30a est fixé a l'élément pié- zo-électrique 32 approximativement à mi-distance entre les organes supports 28a de.telle sorte que les vibrations de la roue font vibrer le bras 26, ce qui provoque la flexion de l'élément piézo-électrique. Dans le mode de réalisation re- présenté sur la Fig. 6, l'élément piézo-électrique 32 est tout d'abord fixé au bras 26. Cet élément piézo-électrique est ensuite monté dans un organe support rigide 28b de sorte que l'élément piézo-électrique 32 et le bras 26 font saillie vers l'extérieur à partir du support. Des poids 30b sont en- suite rigidement fixés aux extrémités du bras 26 de sorte que les vibrations de la roue font vibrer ce bras 26 et pro- voquent ainsi la flexion de l'élément piézo-électrique 32. Il est bien évident qu'il existe d'autres procédés de montage du dispositif transducteur vibrant. Les trois procédés décrits ne sont indiqués qu'à titre d'exemples et ne doivent pas être considérés comme limitant la portée de l'invention. L'emploi d'un dispositif d'alimentation en courant é- lectrique à transducteur vibrant n'est pas limité aux dispo- sitifs de signalisation de la condition d'un pneu. Tout ap- pareil qui est soumis à des vibrations peut utiliser ce ty- pe d'alimentation en courant. En outre, on pourrait réaliser un appareil qui engendrerait des vibrations dans le bras, le- quel produirait, à son tour, de l'énergie électrique. Un tel appareil pourrait comporter un ressort ou un oscillateur mé- canique qui ferait vibrer le bras. Ce type d'appareil cons- tituerait ainsi un dispositif d'alimentation en courant, por- tatif, de petites dimensions, compact et fiable d'une très grande souplesse d'utilisation sur place. Lorsqu'il est utilisé le dispositif de la présente in- vention contr8le continuellement la condition des bandages pneumatiques du véhicule pendant que le véhicule est en mou- vement. Lorsque les roues du véhicule sont mises en mouvement, des vibrations sont engendrées dans les roues par les condi- tions de la route et par le débattement naturel des roues. Ces vibrations font vibrer le boîtier qui est rigidement fi- xé à la jante de roue et qui, à son tour, provoque la flexion de l'ensemble transducteur lesté. En d'autres termes, le bras lesté du dispositif transducteur vibrant 24 vibre et'provoque la flexion du transducteur 32, transformant, de ce fait., l'é- nergie mécanique engendrée par les vibrations de la roue en énergie électrique. C'est cette énergie électrique qui ali- mente le reste du dispositif détecteur. De préférence l'éner- gie électrique produite par le dispositif vibrant 24 est déri- vée hors du circuit électronique jusqu'à ce qu'une condition anormale apparaisse. A ce moment, l'énergie produite est transmise au circuit électronique de façon à pouvoir être traitée. Un signal est alors transmis à un dispositif de con- tr8le situé à l'intérieur du compartiment à passagers du vé- hicule, et ce signal est indicatif de la condition anormale détectée. La présente invention a été décrite ci-dessus en se référant à des modes de réalisation préférés. Des modifica- tions et transformations évidentes viendront à l'esprit des personnes qui auront lu et compris la présente description. De telles modifications comprennent, notamment, la détection de la pression du pneu, de sa température etc... Il est bien entendu que toutes les modifications et transformations de ce type, doivent être considérées comme entrant dans le ca- dre de l'invention. il R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Dispositif d'alimentation en énergie, caractérisé en ce qu'il comporte: un bras (26) auquel sont fixés rigidement des moyens (4) mécaniques générateurs de vibrations qui rendent le bras susceptible de vibrer; des moyens de lestage (30, 30a, 30b) fixés de tel- le sorte que le bras fléchit lorsque les moyens générateurs de vibrations le font vibrer; et des moyens transducteurs (32), piézo-électriquement sensibles dans le mode flexion, fixés de telle sorte qu'une éneraie électrique est engendrée lorsque les moyens mécani- ques générateurs de vibrations font vibrer le bras, les moyens de lestage le faisant fléchir. 2 - Dispositif d'alimentation en énergie pour disposi- tif de détection de la condition anormale d'un pneu, qui doit être alimenté en courant électrique pour transmettre un si- gnal électronique à un dispositif de contr8le, dans lequel la jante de roue portant le pneu est soumise aux vibrations de la roue, ce dispositif d'alimentation étant caractérisé en ce qu'il comporte un bottier (2-) rigidement fixé à la jante (4) de roue portant le pneu (14); un bras (26) rigidement fixé au boîtier de telle sorte qu'il est susceptible de vibrer lorsque la jante de roue portant le pneu vibre; et des moyens de lestage (30, 30a, 30b) rigidement fixés au bras de telle sorte que ce dernier fléchit lorsque la jante de roue le fait vibrer; et des moyens transducteurs (32), piézo-électrique- ment sensibles dans le mode flexion, rigidement fixés au bras de telle sorte qu'une énergie électrique est engendrée lors- que la jante de roue vibre, le bras vibrant alors et les moyens de lestage le faisant fléchir. 3 - Dispositif d'alimentation selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens transduc- teurs (32) sont constitués par un élément piézo-électrique à deux couches polarisées dans des sens opposés et connectées électriquement en série. 4 - Dispositif de détection de la condition anormale d'un' bandage pneumatique, notamment du type utilisé sur une automobile, qui est monté sur une jante de roue et est soumis aux vibrations normales de cette roue, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte: un bottier (2); des moyens de fixation (6, 8) pour fixer rigidement le bottier à la jante (4) de roue; des moyens détecteurs (16) rigidement fixés au bottier pour contr8ler continuellement une condition à l'intérieur du ban- dage pneumatique (14) et engendrer un signal indicatif de cette condition; des moyens électroniques (18), disposés à l'intérieur du bottier et connectés de manière opérante aux moyens détecteurs pour traiter électroniquement le signal de ces moyens détecteurs et engendrer un signal de transmis- sion; une antenne (22) montée à l'intérieur du bottier et connectée de manière opérante aux moyens électroniques pour transmettre le signal de transmission indicatif de la condi- tion du bandage pneumatique; un dispositif d'alimentation en énergie (24) monté à l'intérieur du bottier, connecté de manière opérante aux moyens électroniques, et comprenant, en outre, un bras (26) rigidement fixé au bottier de sorte qu'il est susceptible de vibrer lorsque des vibrations de la roue se produisent, des moyens de lestage (30, 30a, 30b) ri- gidement fixés au bras de sorte que ce dernier fléchit lors- que la roue vibre, et des moyens transducteurs (32), piézo- électriquement sensibles dans le mode flexion, et rigidement fixésau bras, de sorte qu'une énergie électrique est engen- drée lorsque le bras fléchit, ce qui produit ainsi de l'éner- gie pour les moyens électroniques; et des moyens récepteurs 24704 4 qui reçoivent le signal transmis et indiquent la condition du bandage pneumatique. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens transducteurs (32) sont constitués par un élément piézo-électrique à deux couches connectées en sé- rie. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le bottier (2) est monté à l'intérieur du bandage pneumatique (14). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens détecteurs (16) détectent la pression. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens détecteurs (16) détectent la température. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, - caractérisé en ce que l'antenne (22) est incorporée par moulage au bottier (2). e1