Brevet FR2539679A1 — publié le 19840727

Dispositif de détection de sous-gonflage d'un pneumatique et de mesure de l'état cinétique de la roue d'un véhicule et du véhicule. L'invention concerne les dispositif de détection du sous-gonflage d'un pneumatique d'un véhicule automobile pendant la circulation de celui-ci, du type comportant un premier circuit électrique monté sur la roue de façon à tourner avec elle à proximité d'un second circuit électrique monté non rota- tif au voisinage de la roue, de manière que le premier circuit induise dans le second circuit un flux de réaction magnétique et établi ou supprimé par l'action d'un dispositif sensible à la pression et à la faveur de la rotation de la roue. On connaît déjà un tel dispositif décrit dans le brevet français 2.459 146 Selon ce dernier, le premier circuit constitue un ensemble réso- nateur monté sur la jante de la roue, tandis que le second circuit est un ensemble oscillateur qui se trouve en face du premier lorsque la roue se trouve dans une certaine position angulaire au cours de sa rotation Un contact manométrique, fermé ou ouvert en réponse à la pression de gonflage et à la baisse de cette pression, permet de modifier les caractéristiques du résonateur en Enserrant par exemple un condensateur dans le bobinage dont il est muni lorsque la pression devient inférieure à la pression acceptable. L'ensemble oscillateur produit alors un signal qui déclenche un dispositif d'affichage ou d'alarme Un tel dispositif est sensible aux écarts de réglage de la fréquence de résonance et il est difficile d'obtenir une précision dans la détection De plus il a le défaut d'être placé dans un endroit particuliè- rement exposé aux agressions de l'environnement. On connaft par ailleurs, dans un autre domaine, les dispositifs capteurs de vitesse d'une roue tel que celui décrit dans le brevet français 2,275 775. Ce dernier dispositif comporte une roue phonique constituée par une couronne comportant elle-même des interruptions et qui est montée en rotation au voisinage d'un détecteur électromagnétique monté sur une partie non tournante du véhicule, de sorte qu'au cours de la rotation de la roue phonique, les parties pleines et les parties interrompues définissant des dents passent alternativement devant le détecteur Il en résulte que la réluctance du circuit magnétique du détecteur varie et qu'un signal formé d'impulsions successives est délivré par le bobinage du détecteur, puis transmis à un dispositif électronique qui en mesure la fréquence et la convertit en vitesse du véhicule Un tel dispositif ne fournit aucune indication sur l'état de gonflage du pneumatique porté par la roue. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de détection de sousgonflage d'un pneumatique qui élimine les inconvénients précédents, c'està-dire qui soit simple et robuste, d'un entretien facile et d'une grande fiabilité de détection, et qui en outre assure la mesure de l'état cinétique de roue du véhicule en utilisant les mêmes éléments. L'invention consiste essentiellement à combiner les éléments suivants une roue dentée fixée sur la roue du véhicule et dont les dents sont réalisées avec un matériau amagnétique et conducteur de l'électricité, à l'exception de l'une d'elle (au moins) qui est réalisée avec un matériau non conducteur portant un bobinage conducteur; un ou plusieurs manocontacts fixés sur la roue simple ou les roues jumelées du véhicule, en série entre eux et avec le bobinage précité, et montés de telle façon que le circuit ainsi constitué soit fermé lorsque la pression d'air régnant dans le ou les pneumatiques et agissant sur ces mano- contacts est supérieure à une valeur donnée; un fil conducteur, fixé également sur la roue, et reliant le ou les manocontacts et le bobinage de la roue dentée, le retour s'effectuant usuel- lement par la masse; un circuit magnétique fixé sur une partiè fixe du support de la roue solidaire du châssis du véhicule et dans l'entrefer duquel défilent les dents de la roue dentée tournant avec la roue du véhicule, ce circuit magnétique comportant un bobinage électrique pour constituer un électroaimant; et un calculateur électronique construit à partir d'un microprocesseur et fixé sur le châssis ou dans la cabine du véhicule, ce calculateur étant relié électriquement au bobinage de l'électro-aimant et agencé de manière à détec- ter les influences successives du passage des dents dans l'entrefer de l'élec- tro-aimant, à déterminer les périodes successives séparant deux passages consécutifs et à interpréter les variations relatives de chacune de ces périodes par rapport à la ou les précédentes commune décélération ou une accélération, si cette variation relative reste dans des limites réduites et selon qu'il s'agisse d'une augmentation ou d'une diminution de la période, et comme un sous-gonflage du pneumatique de la roue considérée si au contraire la variation relative est très importante et fait passer la valeur de la période approximativement du simple au double, puis du double à la moitié, témoignant ainsi du passage de la dent portant-le bobinage et de l'ouverture du circuit de ce bobinage par le ou les manocontacts. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel -la fig 1 est une coupe partielle selon l'axe de la roue; la fig 2 est le schéma électrique de principe; la fig 3 est une vue partielle développée de la roue dentée; les fig 4 et 5 représentent les courbes en fonction du temps des signaux délivrés par la partie fixe sous l'influence de la rotation de l'organe tournant, respectivement quand la pression des pneumatiques est correcte et incorrecte; et la fig 6 représente le diagramme logique du traitement par le micro- processeur. L'invention s'applique indifféremment aux roues simples et aux roues jumelées comme dans l'exemple représenté La jante de la roue, ou chacune des jantes 1 des deux roues jumelées, est reliée respectivement à un manocontact 2 de type usuel, éventuellement par l'intermédiaire d'un réseau de tuyauterie 3 de liaison et de gonflage Ces manocontacts sont établis et réglés de manière qu'ils ferment un contact électrique lorsque la pression est supé- rieure ou égale à une pression minimum de sécurité. L'invention prévoit par ailleurs une roue phonique 4 qui est montée pour tourner avec le moyeu 5 de la roue, de même que les manocontacts 2 Cette roue comporte un certain nombre de dents 6 régulièrement espacées en matériau conducteur amag î _ique, excepté l'une d'entre elle 6 a qui est non seulement amagnétique mais également isolante et comporte un bobinage 7 avec une entrée 8 et une sortie 9 et qui, lorsque l'entrée 8 et la sortie 9 sont mises en court-circuit, est susceptible d'induire dans l'électro-aimant de captage 10, une force électromagnétique pratiquement pas différente de celle induite par le passage des dents normales 6. Conformément à l'invention, cette mise en court-circuit des bornes 8 et 9 de la bobine 7 est assurée par le ou les manocontacts 2 qui sont montés en 3-5 circuit fermé avec cette bobine et en série entre eux s'il y en a plusieurs. Selon l'habitude en matière d'électricité automobile, une des deu,: liaisons reliant le manocontact unique aux deux bornes de la bobine 7 dans le cas d'une roue simple, ou encore une des trois liaisons raccordant les deux manocontacts 2 et la bobine 7 en série et en circuit fermé peut être consti- tuée par la masse de la roue Par exemple, si les deux manocontacts 2 sont eux-mêmes conçus avec une borne à la masse, il suffit d'utiliser deux conduc- teurs pour relier respectivement la borne unique de sortie de chacun des manocontacts 2 à l'une des bornes 8 et 9 de la bobine 7. La roue phonique peut avantageusement être réalisée à l'aide d'un cir- cuit imprimé, à simple face ou de préférence à double face, dont la (ou chaque)-couche conductrice est laissée intacte pour constituer les dents normales 6, et se trouve conformée en un tracé spiralé à simple ou double face pour constituer le bobinage 7 Par ailleurs, cette roue phonique peut être de forme plane, mais pour une raison de pratique de montage et de démon- tage de la roue, il est préférable de lui donner une configuration cylin- drique comme dans l'exemple représenté sur les fig 1 et 3 en réalisant le circuit imprimé sous forme d'une crémaillère rectiligne qui est enroulée selon un cylindre et fixée sur un des organes tournant. Dans le cas d'un poids lourd, il est généralement prévu un bol de pro- tection 1 l entourant le roulement interne 12 et pour éviter que les fuites de lubrifiant pouvant éventuellement fuir du joint anti-fuite 13 ne viennent souiller le tambour de frein 14 Dans ce cas il est tout indiqué de fixer par tout moyen approprié la couronne cylindrique 4 directement sur ce bol 1. Dans le cas au contraire de voiture de tourisme, un tel bol n'est générale- ment pas prévu et il est alors possible de loger directement la couronne cylindrique 4-à l'intérieur de l'alésage du moyeu 5 dans lequel se logent le roulement 12 et-:': joint anti-fuite 13, en prolongeant éventuellement cet alésage de la longueur nécessaire. Bien entendu les fils électriques mentionnés précédemment, et repré- sentés par 15 sur la fig 1, pénètrent à l'intérieur du moyeu par un orifice 16 approprié et se rendent au bobinage 7 de la dent 6 a en suivant le bol 11, tout l'ensemble de ces organes étant monté tournant avec les roues. Au contraire, l'électro-aimant 10 est monté sur une partie fixe, c'est- à-dire non tournante avec les roues, cette partie fixe étant cependant le plus souvent une masse non suspendue qui est solidaire du châssis suspendu du véhicule mais par une liaison non rigide. L'électro-aimant 10 comporte un circuit magnétique 17 quasiment fermé à part un léger entrefer 18 juste suffisant pour permettre le passage des dents 6 En particulier dans le cas o la roue phonique 4 est de configuration cylindrique, l'entrefer 18 est limité par des plans parallèles à l'axe de la roue, ce qui permet l'introduction et l'extraction axiales de la roue phonique dans cet entrefer en même temps que se produit l'introduction ou l'extraction axiale du moyeu 5 de la roue sur l'essieu 19, traversé par le demi-arbre 20 d'entraînement de la roue. Outre ce circuit magnétique 17, l'électro-aimant 10 comporte un bobinage électrique 21 permettant de magnétiser l'électro-aimant La bobine 21 de l'électro-aimant est parcourue par un courant de polarisation fourni par un générateur 22 à grande impédance interne Ce courant de polarisation qui parcourt la bobine 21 crée un champ magnétique dans l'entrefer 18 dans lequel défilent les dents 6 et 6 a lorsque la roue tourne Ces dents sont alors parcourues par des courants de Foucault qui induisent à leur tour une force électromotrice dans la bobine 21 en vertu de la loi de Lentz selon laquelle l'effet s'oppose à la cause. On voit sur la fig 4 la forme des impulsions successives aux bornes de la bobine 21 dans es conditions normales, et -la fig 5 la forme de ces m 9 mes impulsions au voisinage du passage de la dent spéciale 6 a et lorsque le manocontact a ouvert le circuit. Dans les conditions normales, c'est-à-dire lorsque la pression est cor- recte dans le ou les pneumatiques et que par suite le circuit du bobinage 7 est fermé, les périodes Tn successives sont sensiblement constantes, ou en légère augmentation lorsque la roue est en décélération, ou encore en légère diminution lorsque la roue est en accélération Au contraire, lorsque la pression est insuffisante, il se présente périodiquement une période Tn approximativement d'une durée double de la valeur moyenne des autres impul- sions. C'est cette remarque qui est mise à profit par l'invention pour détecter à la fois l'état cinétique de la roue (vitesse et accélération) et l'état de gonflage du ou des pneumatiques, en utilisant un calculateur 23 construit à partir d'un microprocesseur et qui mesure les périodes successives Tn d'une manière classique, c'est-à-dire par comptage de signaux provenant d'une base 3.5 de temps ou horloge entre deux impulsions de déclenchement successives. Ce calculateur calcule en permanence la moyenne arithmétique d'un certain nombre de périodes et pour chaque nouvelle période il réactualise si néces- saire la nouvelle valeur de la moyenne, et calcule le rapport O 4 N entre la valeur actuelle Th de la période et la valeur précédente Tn-1 Il interprète alors la variation de t( N sur trois valeurs successives, en remarquant que si les valeurs o dents de la roue phonique 4 et du développement de la roue du véhicule. Si au contraire, les valeurs o N successives varient, si ces coeffi- cients sont proches de l'unité, on en déduit une accélération dans le cas o cette valeur est inférieure à 1, et une décélération dans le cas o cette valeur est supérieure à 1, le calculateur pouvant alors calculer comme pré- cédemment la vitesse moyenne et pouvant en outre calculer la valeur de l'accé- lération ou de la décélération en fonction de ces paramètres Si au con- traire, la valeur de OCL passe brusquement d'une valeur voisine de l'unité à une valeur sensiblement double, il est alors extrêmement probable qu'il s'agit d'un sous-gonflage plutôt que d'une brutale décélération Toutefois, pour lever le doute on compare selon l'organigramme de la fig 6 non pas deux mais trois valeurs successives de OU = Tn/Tn-1 Co le calculateur 'Boutant naturellement les diverses roues successivement. Pour cela le calculateur dispose pour chaque roue d'un compteur de période et d'une pile associée au générateur 22 correspondant à cette roue. Chaque signal d'interruption provenant de ce générateur produit le calcul de Tn et le chargement de la pile qui fonctionne en boucle (partie droite de la fig 6) avec un nombre d'emplacements mémoire correspondant de préférence au nombre des dents 6, 6 a des roues phoniques 4 Le processeur proprement dit est unique et scrute à son rythme les diverses piles correspondant aux roues, pour vérifier le fonctionnement des capteurs, vérifier l'état de gonflage et déterminer l'état cinétique des diverses roues. On voit donc que des calculs simples et strictement linéaires basés sur des comptages, des divisions et des mises en mémoire permet de déterminer tout à la fois l'état cinétique des diverses roues du véhicule, l'état ciné- tique du véhicule lui-même et l'état de gonflage de ces diverses roues. Naturellement, la programmation du microprocesseur destinée à effectuer les diverses opérations définies sur l'organigramme de la fig 6 est du domaine de l'homme de l'art et ne présente aucune difficulté majeure. REVENDICATIONS 1 Dispositif de détection du sous-gonflage d'un pneumatique de roue ( 1) de véhicule automobile faisant également fonction de dispositif de mesure de l'état cinétique de la roue, et du véhicule à partir de l'état cinétique de plusieurs roues, du type comportant un circuit électrique ( 7) tournant avec la roue et passant périodiquement devant un capteur électromagnétique ( 10), caractérisé par le fait qu'il comprend en combinaison une roue dentée ( 4) tournant avc la roue ( 1) du véhicule et dont les caractéristiques électriques de l'une au moins ( 6 a) des dents ( 6) sont modi- fiées par une chute de pression dans l'un des pneumatiques, un électroaimant ( 10) fixe en rotation et constituant le capteur électromagnétique dans lequel la roue dentée ( 4) génère un signal formé d'impulsions successives dont la période (Tn) est modifiée par la variation des caractéristiques électriques provoquées par la chute de pression dans l'un des pneumatiques, ainsi que par les conditions de vitesse et d'accélé- ration de la rotation de la roue, et un calculateur ( 23) qui calcule les valeurs des périodes successives, la variation relative de cette valeur sur plusieurs périodes, et qui inter- prète cette variation comme une accélération ou une décélération ou encore comme un état de sous-gonflage du pneumatique selon l'allure dé cette varia- tion. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la roue dentée ( 4), dont les dents -( 6) sont en matériau amagnétique conducteur de l'électricité, possède une dent au moins ( 6 a) constituée par une bobine ( 7) portée par un matériau isolant et appartenant à un circuit qui est fermé par au moins un manocontact ( 2) lorsque la pression dans le pneumatique correspondant est correcte, et qui est ouvert lorsque cette pression est insuffisante. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite roue dentée ( 4) est constituée à partir d'un circuit imprimé, à simple ou double face, constituant à la fois les dents normales ( 6) par des parties conductrices pleines, et la dent spéciale ( 6 a) porteuse du bobinage ( 7) à l'aide d'un tracé de circuit imprimé à configuration spiralée. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit circuit imprimé est en forme de crémaillère rectiligne enroulée selon une configuration cylindrique de manière à faciliter le montage et le démon- tage axial de l'ensemble de la roue par pénétration des dents ( 6, 6 a) égale- ment cylindriques dans l'entrefer ( 18) de l'électro-aimant ( 10) qui est parallèle à l'axe de la roue. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le capteur électromagnétique est constitué par un électroaimant ( 10) avec circuit magnétique ( 17) fermé excepté un entrefer réduit ( 18) dans l'intervalle duquel défilent les dents de la roue phonique ( 4). 6 Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le calculateur ( 23) calcule trois valeurs ( sives du rapport ( l'état cinétique du véhicule à partir de celui de plusieurs roues.