Brevet FR2543069A1 — publié le 19840928

Dispositif de détection de la pression d'un pneu La présente invention concerne un dispositif de détection de la pression d'un pneu, comportant un capteur monté de façon à tourner avec le pneu. L'invention concerne plus particulièrement, mais pas exclusivement, un dispositif de détection de la pression d'un pneu sur une roue d'un avion. Les pneus des avions sont soumis à de grandes vitesses de rotation et à des charges élevées, en particulier pendant le décollage et l'atter- rissage Un défaut de pression dans un pneu peut ne pas être directe- ment apparent pour le pilote ou pour l'ingénieur de bord, spécialement dans le cas ou plusieurs roues sont montées sur un essieu commun La charge excessive que le défaut de pression d'un pneu entraîne sur le reste des pneuspeut provoquer une défaillance des autres pneus, avec des conséquences graves Une pression trop élevée dans un pneu, causée par exemple par un gonflage exagéré ou un échauffement excessif, peut conduire à une défaillance Si cette pression excessive peut être dé- tectée, il peut être possible d'y remédier de manière à éviter une dé- faillance du pneu ou à réduire les effets d'une telle défaillance. Mesurer la pression d'un pneu sur une roue en rotation présentedes dif- ficultés à cause de la nécessité d'établir une connexion électrique en- tre la roue en rotation et son support statique On a proposé divers dispositifs pour résoudre ce problème, en utilisant par exemple des tech- niques d'induction électrique Ces dispositifs selon l'art antérieur présentent plusieurs inconvénients Le poids élevé de ces dispositifs est particulièrement désavantageux pour les grands avions, qui compor- tent plusieurs roues dont chacune est équipée d'un détecteur de pres- sion Les conditions environnantes hostiles rendent difficile la ré- alisation de dispositifs capables de résister aux vibrations, aux chocs et aux forces centrifuges, tout en fournissant une mesure suffisamment précise de la pression des pneus Certains des dispositifs antérieurs dépendent de la rotation de la roue et ne sont pas capables de fournir une mesure quand la roue est stationnaire Ceci constitue un incon- vdnient puisqu'on ne peut pas contrôler ainsi la pression des pneus a- vant l'atterrissage ou pendant que l'avion est en stationnement. -2 - On rencontre également certaines de ces difficultés lorsqu'on réalise- un dispositif de contrôle de la pression des pneus pour un véhicule ter- restre. Par conséquent, la présente invention a pour objet de fournir un dispo- sitif de détection de la pression d'un pneu, permettant de remédier de manière substantielle aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Dans ce but, la présente invention concerne un dispositif de détection du type mentionné plus haut, caractérisé en ce que le capteur comporte des moyens pour délivrer des signaux optiques de sortie, qui sont re- présentatifs de la pression régnant à l'intérieur du pneu, à un conduc- teur de lumière monté de façon à tourner avec le pneu, en ce que ce conducteur de lumière est disposé de manière à diriger les signaux op- tiques de sortie vers un emplacement situé sensiblement-sur -l'axe de ro- tation du pneu, en ce que le dispositif comprend un moyeu de détection, qui est monté sur un organe stationnaire coxial avec le pneu et qui est orienté de manière à recevoir des signaux optiques de sortie transmis par le conducteur de lumière sur ledit emplacement, et en ce que le mo- dule de détection est agencé pour délivrer à distance des signaux indi- catifs de la pression du pneu - Selon un mode de réalisation préféré, le conducteur de lumière est un câble optique Ce câble comporte de préférence un faisceau central de fibres optiques et un faisceau extérieur de fibres optiques entourant le faisceau central, la lumière étant transmise en direction du capteur par l'un de ces faisceaux, et du capteur en direction du module de dé- tection par l'autre faisceau Le module de détection peut être agencé pour délivrer une radiation vers le capteur, et le capteur peut compor- ter des moyens pour modifier cette-radiation en fonction des modifica- tions de pression Le module de détection peut comporter un câble op- tique dont une extrémité est alignée avec ledit conducteur de lumière, ce câble optique transmettant à un détecteur de radiation les signaux optiques de sortie issus du conducteur de lumière Le capteur peut com- porter des moyens pour faire varier l'amplitude des signaux optiques de sortie en fonction des variations de pression Le capteur peut com- porter une rangée d'éléments émetteurs de lumière, disposée d'un côté -3- d'un masque qui est mobile en fonction de la pression, tandis que le con- ducteur de lumière est disposé de l'autre côté du masque,un mouvement du masque modifiant la lumière qui parvient au conducteur de lumière à par- tir de cette rangée d'éléments émetteurs de lumière Dans ce cas, le con- ducteur de lumière peut comprendre un câble optique comportant une série de fibres optiques associées respectivement à chacun des éléments de la rangée d'éléments émetteurs de lumière, le récepteur comportant des mo- yens pour détecter le signal de sortie de chacune des fibres de manière à déterminer lesquels des éléments émetteurs de lumière sont laissés découverts par le masque, et à en tirer une indication de la pression. Le capteur peut comprendre un organe à soufflet dont un côté est en com- munication avec l'intérieur du pneu, et dont l'autre côté est solidaire du masque de telle façon qu'une déformation du soufflet sous l'effet d'une variation de la pression entraîne un déplacement du masque Le dispositif peut également comporter des moyens pour délivrer par le mo- dule de détection une indication de la vitesse de rotation du pneu. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description, donnée ci-dessous à titre d'exemple, d'une forme de réalisation préfé- rée, et aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une roue d'avion équi- pée d'un dispositif de détection de la pression selon l'invention, la figure 2 A est une vue en coupe agrandie d'un capteur de pression faisant partie du dispositif de la figure 1, vue la figure 2 B est une partiellement coupée du capteur de la figure 2 A, vu selon la flèche II, la figure 3 est une vue schématique agrandie en coupe transversale d'un module de détection faisant partie du dispositif de la figure 1, la figure 4 représente schématiquement un câble servant à l'inter- connexion du capteur des figures 2 A et 2 B et du module de détection de la figure 3, -.4 - la figure 5 est une vue schématique en coupe transversale d'une autre variante du module de détection, et la figure 6 est une vue d'extrémité d'une autre-forme-du câble utilisé pour l'interconnexion du capteur et du module-de détection. En référence à la figure 1, le pneu d'avion 1 est porté par un moyeu axial 2 et monté sur une extrémité d'un arbre stationnaire 3 au-moyen de paliers 4 Le moyeu 2 comporte une ouverture 20 qui est communicante avec l'intérieur du pneu 1 et qui habituellement est obturée par un bouchon-fusible dont le rôle est d'empêcher l'apparition d'une pression excessive dans le pneu pour cause de surchauffe Avec la présente in- vention, l'ouverture 20 est obturée par un capteur optique de pression 21, dont la réalisation est décrite plus loin plus en détail Un rayon- nement optique est transmis en direction et en provenance du capteur 21 au moyen d'un seul câble optique 23 du type multifibres, qui passe sous un couvercle de protection 24 pour atteindre un emplacement centré à l'ex- trémité de l'arbre 3 L'extrémité arrière 25 du câble 23, c'est-à-dire son extrémité la plus éloignée du capteur 21, est alignée axialement par rapport à l'arbre 3 - L'arbre 3 est équipé d'un module stationnaire de détection 30, servant d'émetteur/récepteur, qui envoie sur le câble 23 un rayonnement optique, désigné ci-dessous par le mot lumière, et reçoit des signaux optiques du capteur 21, et qui est représenté plus en détail sur la figure 3 Le module de détection 30 comprend un émetteur 31, constitué par une diode électroluminescente infrarouge ou par un laser à semi-conducteur, et un détecteur 32 Des signaux électriques à destination et en provenance de l'émetteur et du détecteur sont'transmis par l'intermédiaire d'un en- semble électronique 33 logé dans le module de détection 30 et par des câbles électriques extérieurs 40 qui passent le long de l'arbre 3 et s'étendent jusqu'à un indicateur adéquat ou dispositif avertisseur 50 dans la,-carlingue de l'avion. Le capteur de pression 21 est décrit ci-dessous plus en détail en réfé- rence aux figures 2 A et 2 B Il comprend un corps extérieur cylindrique 211 étanche, qui est pourvu à une extrémité d'un orifice d'entrée 212 -5muni d'un filetage extérieur qui s'adapte dans l'ouverture 20 du moyeu 2 La pression régnant à l'intérieur du pneu 1 se transmet par l'orifice d'entrée 212 à l'intérieur du corps 211 Ce corps renferme un organe à soufflet 213 comportant un soufflet cylindrique fermé ou une pile de cap- sule, cet organe étant fixé à son extrémité inférieure sur une plaque de base 214 Un ressort hélicoïdal 215 logé à l'intérieur de l'organe à soufflet 213 sollicite celui-ci pour l'amener à un état dilaté, à l'encontre de l'effet de la pression du pneu 1, qui s'exerce sur l'ex- térieur de l'organe à soufflet 213 Le ressort 215 entoure une tige axiale verticale 216 dont l'extrémité supérieure est solidaire de l'ex- trémité supérieure de l'organe à soufflet 213, et dont l'extrémité in- férieure traverse une ouverture axiale 217 de la plaque de base 214. A son extrémité inférieure, la tige 216 supporte un masque 218 compor- tant une encoche tubulaire 219 dont la base est horizontale et se trou- ve dans la partie supérieure du masque, et dont le sommet se trouve au- dessous de la base, sur l'axe de la tige (figure 2 b). La face inférieure de la plaque de base 214 comporte deux plots 221 et 222 qui sont disposés en saillie de part et d'autre de l'ouverture 217, le masque 218 étant placé transversalement par rapporté une ligne joi- gnant ces deux plots La face inférieure respective 223, 224 de chacun des plots est une surface optique plate inclinée à 45 degrés sur l'ho- rizontale, les plans des deux faces étant perpendiculaires l'un à l'au- tre et chacune de ces faces étant revêtue d'une couche réfléchissante déposée sous vide Un couvercle 230 recouvre les plots 221 et 222 au- dessous de la base 14 Le couvercle 230 comporte deux ouvertures rec- tangulaires 231 et 232 placées directement au-dessous du centre de chacun des plots 221 et 222 respectivement, la longueur de chacune de ces ouvertures étant disposée parallèlement au masque 218 Les extré- mités de deux faisceaux de fibres optiques 233 et 234 sont logées res- pectivement dans les ouvertures 231 et 232, les fibres de chacun des faisceaux étant disposées sur une rangée sur la longueur de l'ouverture. Le capteur 21 est construit de telle manière que, en cas de rupture de l'organe à soufflet 213, la pression du pneu soit maintenue à l'inté- rieur du corps 211. En référence à la figure 4, les faisceaux de fibres optiques 233 et 234 6 - sont des éléments d'un câble optique 23 A son extrémité arrière 25, c'est-à-dire à proximité du module de détection 30, le câble présente une construction coaxiale et une section circulaire, avec un noyau central 235 de fibres optiques, entouré d'une couche annulaire 236 de fibres optiques En un point P de la longueur du câble, le noyau central 235 et la couche annulaire 236 se séparent pour former des fais- ceaux distincts 234 et 233 respectivement Les faisceaux 233 et 234 peuvent être de section circulaire (comme le montre la figure 4) sur une grande partie de leur longueur, en étant aplatis pour former des rangées respectives de fibres 331 et 332 à proximité des ouvertures 231 et 232, ou bien ils peuvent se présenter sous une forme plate, semblable à un ruban, sur toute leur longueur à partir du point de séparation P Le faisceau 234 qui est une prolongation du noyau central 235, transmet la lumière en direction du capteur 21, tendis que le faisceau 233 trans- met la lumière sortant du capteur après avoir été réfléchie par les fa- ces 223 et 224 et traversé l'encoche 219. La lumière est délivrée sur l'extrémité réceptrice du noyau central 235 du câble 23 par le noyau central 300 d'un câble optique 301 semblable qui fait partie du module de détection 30 Le noyau central 300 s'étend jusqu'à l'émetteur 31 et il est couplé optiquement avec celui-ci, par exemple au moyen d'une lentille La couche annulaire extérieure 302 du câble 301 se sépare du noyau central 300 sous la forme d'un faisceau séparé 303 en un point R de la longueur du câble L'extrémité avant du câble 301 du module de détection et l'extrémité arrière du câble 23 du capteur sont alignées avec précision et placées à faible distance l'une de l'autre; à l'intérieur d'un joint tournant 304 résistant à l'humidi- té et aux salissures Une micro-lentille 305 est montée sur le noyau central 300 du câble 301 du module de détection, pour focaliser la lu- mière sur le noyau central 235 du câble 23 du capteur. Pendant le fonctionnement, la lumière produite par l'émetteur 31 dans le module de détection 30 est transmise par le noyau central 300 du câble 301 jusqu'au câble 23 du capteur, qui à son tour transmet la lu- mière à la rangée de fibres 331 dans l'ouverture 232 du capteur 21 La lumière émise par la rangée 331 des extrémités des fibres se réfléchit sur la face inclinée 224 en direction de l'encoche triangulaire 219 du -7masque 218 La lumière qui traverse l'encoche 219 se réfléchit vers le bas sur la face inclinée réfléchissante 223, en direction de l'autre rangée 332 des extrémités de fibres, montées dans l'ouverture 231 Tou- te modification de la pression dans le pneu provoque un déplacement vertical de la tige 216, donc également du masque 218:-une augmentation de la pression fait descendre le masque, alors qu'une baisse de la pres- sion le fait monter Quand le masque 218 se déplace, la longueur de la rangée de fibres 331 visible à travers l'encoche 219 varie de telle ma- nière qu'une augmentation de la pression rend visible une plus grande longueur de cette rangée Par conséquent, une modification de la pres- sion du pneu provoque une modification de la quantité de lumière fran- chissant le masque 218 en direction du faisceau de fibres 233 Cette lumière est transmise à l'extrémité arrière du câble 23, le long de la couche extérieure de fibres 236 et à l'extrémité avant du câble 301 dans le module de détection 30 De là, elle parvient au détecteur 32. On peut remarquer que la configuration coaxiale des faisceaux des fi- bres 235 et 236, respectivement 300 et 302 permet un passage des si- gnaux sans interruption entre le moyeu tournant 2 et l'arbre station- naire 3. Le dispositif selon la présente invention permet de fournir une indica- tion de la valeur de la pression régnant dans le pneu, plutôt qu'un simple signal avertisseur quand la pression est trop forte ou trop fai- ble Du fait que les dispositifs selon la présente invention n'utili- sent pas de bobine inductive pour transmettre les signaux entre une roue en rotation et un montage fixe, il peut être d'un poids considé- rablement plus faible que les dispositifs antérieurs, ce qui représen- te un avantage particulier dans un avion comportant de nombreuses roues dont chacune doit être équipée d'un dispositif de détection de la pres- sion Comme il ne fait usage de champs électromagnétiques, le disposi- tif ne provoque et ne subit pas d'interférences électriques Le dispo- sitif peut être réalisé sous une forme suffisamment robuste pour résis- ter aux vibrations et aux forces que subissent les roues d'avion pen- dant le décollage et l'atterrissage. Il faut relever que le dispositif décrit ci-dessus peut faire l'objet de diverses modifications et variantes Par exemple, le capteur de pres- 1 i e -8 - sion peut comporter des dispositifs optiques différents,tels que par exemple des réseaux qui se recouvrent pour produire des franges de moi- ré, de telle façon qu'on puisse mesurer le déplacement d'un élément sensible à la pression par le déplacement des franges de moiré Le mo- dule de détection monté sur l'arbre ne doit pas nécessairement fournir un signal de sortie électrique, mais il pourrait délivrer à distance un signal de sortie sous forme optique, sur un câble optique. La figure 5 représente une autre forme de réalisation d'un module de dé- tection 500 Ce module est semblable au module 30 représenté sur la fi- gure 3, sauf qu'un émetteur 501 constitué par un laser semi-conducteur- est monté directement en face de l'extrémité arrière 25 du noyau central 235 du câble 23, sans interposition d'une longueur de câble optique A l'intérieur du module de détection 500, un câble optique 502 assure la liaison optique entre un détecteur 503 et la couche extérieure 236 de fibres du câble 23 L'extrémité avant du câble 502 est disposée sur un cercle autour de l'émetteur 501 Le module de détection 500 comprend en outre un lecteur 510 d'un code de roue Le lecteur 510 comprend un émet- teur 511 et un détecteur 512 qui servent à lire un code-barre 513 qui est marqué sur le couvercle 24 en dehors de l'extrémité arrière du câble 23 Quand la roue tourne, un signal pulsé est produit par réflexion sur le code-barre 513 et il sert à identifier la roue, chaque roue portant un code différent Il peut également servir à mesurer la vitesse de la roue. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, la pression est détermi- née à partir de l'amplitude-de la lumière parvenant au détecteur, c'est- à-dire sous une forme analogique Dans certains cas, il peut toutefois être souhaitable de fournir un signal de sortie numérique; ceci peut se faire facilement avec la présente invention Dans un tel dispositif numérique, les diverses fibres du faisceau extérieur, qui reçoit la lu- mière, sont disposées convenablement pour que les fibres de la rangée 332, à l'extrémité avant du câble 25, se retrouvent dans l'ordre à l'ex- trémité arrière du câble, dans la couche annulaire extérieure 236 Une telle disposition est illustrée sur la figure 6 De préférence, la cou- che extérieure tournante 236 comporte un segment vide 238 et pourvu de fibres optiques Ceci permet de délivrer un signal de sortie représen- -9- tatif de la vitesse même par forte pression, quand toutes les fibres sont éclairées Il faut relever que, quand la roue tourne, il suffit d'avoir une seule fibre dans la couche extérieure 302 du câble 301 du module de détection En comptant les pulsations du signal transmis par cette fibre, on peut déterminer le nombre de fibres de la rangée 331 qui sont visibles à travers l'encoche 219, et déterminer ainsi la pres- sion Si l'on désire mesurer la pression du pneu quand la roue est ar- rêtée, il est nécessaire d'avoir le même nombre de fibres dans la cou- che extérieure 302 du câble 302 du module de détection que dans la cou- che extérieure 236 du câble 25 monté sur la roue En outre, chaque fi- bre du câble 301 doit être connectée à un détecteur respectif pour qu'il soit possible de déterminer, à l'aide des signaux de sortie des diffé- rents détecteurs,quelles fibresde la rangée 331 sont visibles à travers l'encoche 219, et déterminer ainsi la pression. En outre, le dispositif est susceptible de faire l'objet de diverses modifications ou variantes évidentes pour l'homme de l'art, sans sor- tir du cadre de la présente invention. - Revendications 1 Dispositif de détection de la pression d'un pneu, comportant un cap- teur monté de façon à tourner avec le pneu, caractérisé en ce que le capteur ( 21) comporte des moyens ( 213, 219) pour délivrer des signaux optiques desortie, représentatifs de la pression régnant à l'intérieur du pneu ( 1), à un conducteur de lumière ( 23) monté de façon à tourner avec le pneu, en ce que ce conducteur de lumière ( 23) est disposé de manière à diriger les signaux optiques de sortie vers un emplacement si- tué sensiblement sur l'axe de rotation du pneu, en ce que le dispositif comprend un module de détection ( 30) qui est monté sur un organe station- naire coaxial avec le pneu et qui est orienté de manière à recevoir les signaux optiques de sortie transmis par le conducteur de lumière ( 23) sur ledit emplacement, et en ce que le module de détection ( 30) est a- gencé pour délivrer à distance des signaux indicatifs de la pression du pneu. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduc- teur de lumière ( 23) est un câble optique. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le câble optique ( 23) comporte un faisceau central de fibres ( 235) et un faisceau extérieur de fibres ( 236) entourant le faisceau central, la lumière é- tant transmise en direction du capteur ( 21) par l'un de ces faisceaux ( 235) et du capteur ( 21) en direction du module de détection ( 30) par l'autre faisceau ( 236). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de détection ( 30) est agencé pour déli- vrer une radiation lumineuse vers le capteur ( 21), et en ce que le cap- teur ( 21) comporte des moyens ( 213, 219) pour modifier cette radiation en fonction des modifications de pression. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,- caractérisé en ce que le module de détection ( 30) comporte un câble op- tique ( 301) dont une extrémité est alignée avec le conducteur de lumiè- re ( 23) monté de façon à tourner avec le pneu, ce câble optique ( 301) 11 - transmettant à un détecteur de radiations ( 32) les signaux optiques de sortie issus du conducteur de lumière ( 23). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que le capteur comporte des moyens ( 213, 219) pour faire varier l'amplitude des signaux optiques de sortie en fonction des varia- tions de pression. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur ( 21) comporte une rangée ( 331) d'élé- ments émetteurs de lumière, disposée d'un côté d'un masque ( 218) qui est mobile en fonction de la pression, et en ce que le conducteur de lumière ( 23) est disposé de l'autre côté du masque, un mouvement du masque modi- fiant la lumière qui parvient aux conducteurs de lumière ( 23) à partir de cette rangée d'éléments émetteurs de lumière. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le conduc- teur de lumière ( 23) comprend un câble optique, en ce que ce câble com- porte une série de fibres optiques associées respectivement à chacun des éléments émetteurs de lumière, et en ce que le module de détection ( 30) comporte des moyens pour détecter le signal de sortie de chacune des fibres de manière à déterminer lesquels des éléments émetteurs de lumiè- re sont laissés découverts par le masque ( 218) et à en tirer une indica- tion de la pression. 9 Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le capteur ( 21) comprend un organe à soufflet ( 213), dont un côté est en communication avec l'intérieur du pneu, et dont l'autre côté est soli- daire du masque ( 218) de telle façon qu'une déformation du soufflet sous l'effet d'une variation de la pression entraîne un déplacement du masque. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 510,-513) pour délivrer par le module de détection une indication de la vitesse de rotation du pneu ( 1).