Brevet FR2592972A1 — publié le 19870717

GONFLEUR AUTOMATIQUE La présente invention est du domaine des équipements d'établissement et de mesure de la pression dans les pneumatiques et se rapporte plus particulirement à un glonfleur automatique assurant de lui-même le gonflage ou le dégonflage à une valeur de consigne pré-affichée. Cet appareil peut être destiné à des applications professionnelles ou à être mis à la disposition du grand public, par exemple pour une utilisation en libre service. Il peut exister en deux versions, pour véhicules légers d'une part, pour poids lourds d'autre part. Dans la gamme des gonfleurs commerciaux pour pneumatiques, on ne connatt pas d'appareils qui assurent le gonflage ou le dégonflage automatique dans un laps de temps qui soit comparable à celui d'un gonflage manuel. L'invention vise précisément à remplir ce créneau en proposant un gonfleur automatique assurant de lui-même le gonflage ou le dégonflage à une valeur de consigne pré-affichée, dans un temps comparable à celui d'une opération manuelle. Le gonfleur est constitué essentiellement d'un tableau de commande comprenant des moyens d'introduction des valeurs de consigne et des moyens d'affichage, ainsi que de moyens électropneumatiques de gonflage/dégonflage, de moyens électroniques de commande et d'une logique de calcul pilotant les moyens électropneumatiques. Après une impulsion initiale, la logique de calcul permet le gonflage ou le dégonflage par approximations successives selon une loi d'extrapolation linéaire. Les moyens électroniques et la logique de calcul peuvent comprendre un micro-processeur et un programme qui lui est associé. Les moyens d'introduction des valeurs da consigne peuvent consister en un clavier sur lequel l'utilisateur tape directement la valeur de gonflage idéale pour son pneumatique. En variante, les moyens d'introduction peuvent comprendre un lecteur de carte, du type carte de crédit, ou une clé magnétique permettant l'introduction directe de la valeur de consigne sans que l'utilisateur n'ait à composer celle-ci, Cette carte peut Outre par exemple délivrée à l'acheteur par le vendeur du véhicule ou le revendeur de pneumatiques. En toutes circonstances, la valeur de consigne est affichée sur le tableau de commande. Les moyens électropneumatiques peuvent comprendre des éléctrovannes, de préférence des électrovannes à clapet, pour réaliser les fonctions gonflage, mesure de la pression et dégonflage. Les moyens électroniques commandent la séquence des opérations et leur affichage et, avantageusement, intègrent les fonctions puissance pour la commande des moyens électropneumatiques. Avantaeusment également, la logique de calcul prend en charge la vérification du bon fonctionnement de l'appareil, notamment des électrovannes et de leur séquence. La logique de calcul peut prendre en compte également la validation de la consigne, détecter si le gonfleur est effectivement relié à un pneumatique et Si le démarrage automatique peut intervenir, signaler tout dépassement dans la gamme de mesure et contrôler le niveau du réseau pneumatique lors de la mise sous tension. Cette logique de calcul peut également envoyer un signal sonore lorsque l'opération de gonflage ou dégonflage est terminée et, si désiré, remettre alors automatiquement à zéro la valeur de consigne. En cas de gonflages en série, cette remise à zéro est supprimée. En variante avantageuse, le gonfleur automatique renferme un dispositif de réchauffage qui inhibe son fonctionnement aussi longtemps que les moyens électropneumatiques n'ont pas atteint une température déterminée. Pour les véhicules légers, la valeur maximum de consigne est fixée par exemple à 4 bars et le réseau pneumatique alimentant le gonfleur est par exemple à une pression comprise entre 4 et 7 bars. Pour les poids lourds, la valeur maximum de consigne est par exemple de 10 bars et le réseau est par exemple à une pression comprise entre 8 et 15 bars. On peut donc prévoir deux versions de l'appareil en fonction des deux groupes de critères énoncés ci-dessus. L'invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif. Dans ce dessin la figure 1 est une vue de face du gonfleur uutomatique tel qu'il se présente à l'utilisateur, - la figure 2 est une vue en coupe de ce même gonfleur, la figure 3 est un schéma expliquant le principe de fonctionnement lors du gonflage, - la figure 4 est un schéma expliquant le principe de fonctionnement lors du dégonflage, - la figure 5 est un schéma de principe du gonfleur propement dit, - la figure 6 est histogramme de la commande des électrovannes pour la vérification de l'appareil au démarrage, - la figure 7 est un histogramme de commande des électrovannes pour chaque opération de gonflage, vérifiant que les électrovannes qui doivent être fermées le sont réellement, - la figure 8 est un organigramme montrant le fonctionnement général du gonfleur, et - la figure 9 est un schéma de principe du dispositif de réchauffage. Comme on le voit sur la figure 1, le gonfleur automatique se compose d'un boîtier ou bloc support 1 muni d'un panneau de commande frontal 2 fermé par une clé de verrouillage 3. Une clé 4 permet d'activer ou de désactiver le gonfleur par coupure du réseau électrique, par exemple par bouton "coup de poing" verrouillable en position ouverte. Il comprend en outre un clavier CV pour entrer les valeurs de consigne et un panneau d'affichage 5 avec deux lucarnes d'affichage ou afficheurs 510,520. L'afficheur 510 présente la pression du pneumatique au moment de sa connection à l'appareil, qui sera la pression finale lorsque que l'opération de gonflage ou de dégonflage sera terminée. L'afficheur 520 reprend à afficher la valeur de consigne, c'est-à-dire la pression désirée pour le pneumatique. Les afficheurs servent également à émettre des codes de pannes, comme on le verra plus loin. Des témoins lumineux 501 à 509 permettent de donner des directives à l'utilisateur et indiquent où en est la séquence des opérations à l'aide de texte appropriés, par exemple - 501 : pression actuelle du pneu, - 502 : pression finale du pneu, - 503 : brancher le tuyau, - 504: introduire la monnaie (version appareil à monnayeur) - 505 : taper la pression désirée, - 506 : pour gonfler appuyer, - 507 : appuyer, - 508 : gonflage en cours, - 509 : erreur : corriger. Aux témoins 506, 507 et 509 correspondent les boutons de commande A, B et C qui sont actionnés par l'utilisateur pour enclancher le processus de gonflage, respectivement de dégonflage, ou pour corriger une erreur. Dans la figure 2, on retrouve les éléments constitutifs précédents, en coupe, avec le boîtier ou bloc support 1 fixé au mur 6, ainsi que la clé de verrouillage 3 et la clé d'activation/désactivation 4. Le panneau d'affichage 5 comprend à l'arrière la carte du micro-processeur et d'actionnement 55, tandis que l'ensemble électropneumatique 9,10 est dans la partie basse. Cet ensemble se compose d'un bloc avec capteur 9 et d'électrovannes EV : il est alimenté en pression pneumatique du réseau par une entrée 7 et délivre la pression vers le pneumatique à travers une sortie 8. La figure 2 ne sera pas décrite plus en détails, s'agissant pour le surplus d'organes mécaniques classiques ou d'éléments de soutien et de renforcement, (entretoise 25 par exemple). On aura compris que l'utilisateur dispose d'un clavier lui permettant l'introduction de valeurs de consigne (pression désirée), d'un afficheur lui indiquant la pression initiale dans le pneumatique, d'un afficheur lui rappelant la valeur de la consigne introduite, de touches de commande, de même que d'une série de tests d'information ou d'ordre à exécuter, qui sont signalés par des témoins lumineux. L'utilisateur dispose en outre d'un tuyau de gonflage à relier à la valve du pneumatique. Intérieurement, le gonfleur comprend les moyens électropneumatiques de gonflage/dégonflage recevant le capteur de mesure, et des moyens éléctronîques de commande, à base de microprocesseurs, intégrant ainsi les fonctions puissance pour la commande des électrovannes, dont le fonrtionnement en détail sera décrit à la figure S. La figure 7 illustre la courbe de gonflage en fonction du temps et une capacité supposée parfaitement rigide CP (ligne mince) et d'un pneumatique PN (ligne épaisse). Le pneumatique n'est pas une capacité parfaite dans la mesure ou ces dimensions varient avec la pression. Le temps t est rapporté en abscisses tandis que la pression P est en ordonnées. Pr est la pression du réseau. On constate que ces deux courbes sont toujours sous leur tangente, ce qui permet par extrapolation linéaire d'atteindre une pression de consigne par valeur inférieure de la façon suivante - mesure de la pression intiale Po, - gonflage pendant un temps standard tl (défini à la construction de l'appareil), - mesure de la pression obtenue P1, - calcul du temps de gonflage t2 pour obtenir Pc (pression de consigne) en identifiant la courbe à une droite, soit Pc - Pi t2 = - ---x x ti P1 - Po - gonflage pendant t2, au lieu d'arriver à Pc la pression arrive a P2, qui est toujours inférieure à rc, - mesure de P2, - calcul de Pc - P2 t3 = ~~~~~~- x t2 P2 - Pi gonflage etc..., et ainsi de suite jusqu'à ce que la pression obtenue P1 soit telle que Pc - Pi soit inférieure à l'écart d'asservissement toléré. L'expérience montre que la courbe, pour des pressions comprises entre 0 et 2/3 de la pression de réseau Pr, est très proche d'une droite. De ce fait tout gonflage dans ces conditions est réalisable en - une impulsion initiale (temps tl fixé) - un gonflage d'approche - un gonflage final, soit en trois phases, ce qui permet le gonflage du pneu dans un temps voisin, indéntique ou presque à ce qu'est le temps de gonflage avec des appareils manuels. La règle des 2/3 donne par exemple - en véhicule léger, gonflage maxi 4 bars pour un réseau à 6 bars, - en poids lourd, gonflage maxi 10 bars pour un réseau à 15 bars, ce qui est la situation courante. De la même façon, la figure 4 illustre une courbe de dégonflage pour une capacité supposée parfaitement rigide CP (ligne mince) et un pneumatique PN (ligne épaisse). Le principe est semblable à celui qui a été expliqué précédemment, appliqué au dégonflage. Les courbes étant toujours en dessous de leur tangente, on peut atteindre par extrapolation linéaire une pression de consigne par valeur supérieure, de la façon suivante - mesure de la pression initiale Po, - dégonflage pendant un temps standard to, - mesure de P1, - calcul par extrapolation linéaire du temps de gonflage tl Pc - Pi tl ----- x to P1 - Po - dégonflage pendant t2, - répétition des opérateurs jusqu'à ce que la différence entre la gamme pression et la pression de consigne soit inférieure à l'écart d'asservissement toléré. Avantageusement et conformément à la figure 5, le gonfleur automatique comprend quatre électrovannes, soit deux électrovannes de gonflage EV1, EV2, une électrovanne de mesure EV3 et une électrovanne de dégonflage EV4. Les électrovannes EV1, EV2 et EV4 sont du type 2/2, c'est-à-dire à deux positions/deux orifices tandis que l'électrovanne de mesure EV3 est du type 3/2, c'est-à-dire trois orifices et deux positions. L'électrovanne EV3 est reliée au capteur de pression 50 tandis que l'électrovanne EV4 est reliée au pneumatique, en 51, et au circuit de pression 52 entre les électrovannes EV2 et EV3. La vanne EV4 permet de mettre le pneumatique à l'air libre, quand elle est en position ouverte ou activée. Elle assure donc le dégonflage. Les vannes EV1 et EV2, quand elles sont toutes les deux ouvertes ou activées, permettent le gonflage du pneunatique. Quant à la vanne EV3, elle met en liaison le capteur avec le pneumatique pour la mesure de la pression quand elle est en position fermée ou désactivée (position de repos) et met le capteur à l'air libre pour la remise à zéro lorsqu'elle est position activée ou ouverte. On aura remarqué que sur cette figure 5, le réseau pneumatique est dessiné en ligne épaisse, tandis que le réseau électrique est dessiné en ligne mince. Du point de vue électrique, une alimentation réseau 54 dessert, à travers un filtre 58, la carte électronique 55 sur laquelle on trouve les éléments suivants - un transformateur 56 desservant une alimentation stabilisée 57 alimentant l'ensemble y compris une alarme par sirène 60. Le transformateur 56 dessert également un dispositif de relayage 59 qui pilote les électrovannes. La carte électronique 55 est reliée aux électrovannes grâce à un ensemble de relayage statique, ainsi qu'au capteur de pression 50. La conception des moyens électropneumatiques permet - l'adoption d'électrovannes à clapet supprimant le risque de gommage et assurant la fermeture sous l'effet du flux de pression en cas d'absence de commande, ce qui supprime tout risque de voir une électrovanne rester ouverte en cas de coupure d'alimentation du courant, - la vérification au démarrage de l'appareil, du point de vue du niveau de réseau de pression et du point de vue du bon fonctionnement des électrovannes, grâce â une phase de programme réalisant les commandes selon l'histogramme de la figure 6, permettant également d'émettre des## codes de pannes par l'intermédiaire des afficheurz. Sur cette figure 6 où le temps t s'écoule de haut en bau (fleche), les traits verticaux, placé en regard des électrovannes EV1, EV2, EV3 et EV4 symbolisent l'électrovanne qui est commandée. Le Chiffre "0" signifiant que l'électrovanne est désactivée (fermée) tandis que le chiffre "1" indique que l'électrovanne est activée (ouverte). Les chiffres de référence 61 à 68 opèrent les contrôles qui sont exécutés, selon la fréquence suivante - 61 : mesure et mémorisation du zéro et contrôle sortie capteur cohérente, - 62 : contrôle de bonne ouverture de EV3, - 63 : contrôle de bonne fermeture de EV4 et EV3 et mesure du réseau, - 64 : vérification et absence de fuite, - 65 : contrôle de bonne ouverture EV4, - 66 : contrôle de fuite sur EV2, -# 67 : mise à l'air libre de l'ensemble - 68 : contrôle de fuite sur EV1. Il s'agit là des contrôles et vérifications opérés au démarrage du gonfleur (mise en service et/ou raccordement au réseau pneumatique). La conception des moyens électropneumatiques permet également, à chaque opération de gonflage, la vérification de bonne fermeture des électrovannes EV1 et EV2 qui sont les électrovannes pouvant être dangeureuses pour l'utilisateur dans le cas ou elles resteraient ouvertes en fin de gonflage, selon l'histogramme de la figure 7. Sur cette figure 7, les électrovannes EVI, et EV2 sont repérées comme précédemment et les positions et chiffres de référence donnent l'indication des contrôles effectués, comme suit - 71 : temps de gonflage, - 72 : correction de zéro, - 73 : vérification de fermeture de EV1, - 74 : vérification de fermeture de EV2. Les vérifications sont réalisées par mesure de la pression dans le bloc des électrovannes. On remarquera, que, tant par sa conception que par les séquences de vérifications, tous les impératifs de sécurité sont systématiquement pris en compte et mattrisés. La figure ss représente un schéma de la logique gouvernant le gonfleur dans son ensemble, les phases détaillées d'affichage n'étant pas représentées dans leur ensemble pour éviter d'aloudir ce schéma. Par convention, le signe "+" correspond à une réponse "oui", tandis que le signe "-" correspond à une réponse "non". Chaque bloc a la signification suivante - 800 : mise sous tension, tests initiaux, - 801 : présence pneu ? - 802 : affiche pression, - 803 : consigne entrée ? - 804 : ordre démarrage manuel reçu ? - 805 : ajuste pression, - 806 : pneu débranche ? Le signe "?" indique qu'il s'agit d'une question (embranchement logique). Lorsque l'utilisateur arrive devant le gonfleur automatique, il trouve, si celui-ci est en service, le voyant 503 allumé lui prescrivant de brancher le tuyau au pneumatique. Les positions 501 et 504 s'allument, la position 501 renvoyant à l'afficheur 510 indiquant la pression actuelle du pneumatique tandis que la position 504 lui prescrit d'introduire la monnaie demandée (version à monnayeur). Une fois cette opération réalisée, la position 505 s'allume invitant l'utilisateur à entrer au clavier la pression désirée, qui apparait alors dans l'afficheur 520. En cas d'erreur, l'utilisateur appuie sur le bouton de commande C pour annuler la valeur entrée et recommencer l'opération. La position 506 s'allume alors pour inviter l'utilisateur à appuyer sur le bouton A, qui va déclencher automatiquement le gonflage ou le dégonflage selon que la pression indiquée en 520 est supérieure ou inférieure à la pression actuelle du pneumatique indiqué en 510. Pendant l'opération de gonflage ou de dégonflage, le voyant 508 est allumé. Si l'utilisateur branche le tuyau de pression sur un pneumatique complètement à plat, le gonfleur va refuser de déclencher l'opération de gonflage, tout se passant comme ci le tuyau n'avait pas été branché du tout (voir les histogrammes de sécurité plus haut). L'utilisateur a alors la possibilité de déclencher manuellement le gonflage en appuyant sur la touche B, le gong leur prenant ensuite automatiquement le relais. En fin d'opération, la pression finale du pneumatique affichée en 510 est égale à la pression désirée affichée en 520. Le gonfleur est alors débranché. Pour un dégonflage, on procède de la même façon. Comme on a vu plus haut, on peut employer des électrovannes à clapet qui évite les phénomènes de gommage toutefois les réseaux d'air comprimé ne sont jamais parfaitement secs. De l'eau peut donc s'accumuler au niveau du clapet, d'où un risque important de gel qui bloque le clapet. C'est pourquoi, le gonfleur automatique selon l'invention comporte avantageusement un dispositif de réchauffage, simple, qui permet un fonctionnement méme à des températures très basses (jusqu'à - 200 C par exemple). Les électrovannes étant toutes montées sur un même bloc métallique 10, bon conducteur de la chaleur, on place dans ce bloc support une résistance de chauffe 90 alimentée directement par le réseau 54. Sur l'électrovanne situee la plus au contre du bloc, on place un thermostat T1 cablé sur un des fils d'alimentation de la résistance. Un deuxième thermostat T2 est situé sur l'électrovanne la plus éloignée de la résistance, T2 est relié par deux fils à un contact d'inhibition 91 de la carte électronique, par exemple la patte "reset" est à la masse du système. Pour une température montante T1 s'ouvre à X degrés et T2 à X Pour une température descendante T1 se referme à Y degrés et T2 à Y - E > Y. Le fonctionnement est le suivant : supposons que la température soit inférieure à Y ; à la mise sous tension de l'appareil, T1 est fermé donc la résistance chauffe, T2 est fermé donc le gonfleur ne peut pas démarrer. Lorsque la température au niveau de T2 atteint X - #, T2 s'ouvre et permet au gonfleur de démarrer, et lorsque la température atteint X degré T1 s'ouvre, le chauffage s'arrête. A partir de ce moment la température qui évidemment était plus forte au voisinage de la résistance chauffante commence à s'uniformiser sur tout l'ensemble et aussi à redescendre. Lorsqu'elle arrive à Y, T1 se referme et rétablit le chauffage, sans que T2 ne soit fermé, c'està-dire que le système de commande n'est pas inhibé. Dan une application, on peut retenir : X = 10, X - c = 8, Y = 5, Y - c = 3, (E = 2). Dans une version plus élaborée, le gonfleur automatique peut être utilisé pour gonfler ou dégonfler conjointement deux pneumatiques et comprend à cet effet deux tuyaux de branchement. Dans ce cas, plutôt que d'utiliser deux logiques de calcul distinctes, on préfère utiliser une seule logique pouvant prendre en charge deux opérations en parallèle, simultanément ou en temps partagé. REVENDICATIONS 1. Gonfleur automatique assurant de lui-même le gonflage ou le dégonflage à une valeur de consigne pré affichée, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement d'un tableau de commande (2) comprennant des moyens d'introduction (CV) des valeurs de consigne et des moyens d'affichage (5), de moyens électropneumatiques de gonflage/dégonflage, de moyens électroniques de commande et d'une logique de calcul pilotant les moyens électroniques, cette logique permettant, après une impulsion initiale, le gonflage ou le dégonflage par approximations successives selon une loi d'extrapolation linéaire. 2. Gonfleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens électropneumatiques comprennent des électrovannes (EV). 3. Gonfleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électrovannes sont au nombre de quatre, deux pour la fonction gonflage (EV1,EV2), une pour la fonction mesure (EV3) et une pour la fonction dégonflage (EV4). 4. Gonfleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les électrovannes de gonflage et dégonflage (EV1,EV2,EV4) sont du type 2/2, tandis que l'électrovanne (EV3) de mesure est du type 3/2. 5. Gonfleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les électrovannes sont des électrovannes à clapet. 6. Gonfleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la logique de calcul prend en charge la vérification du bon fonctionnement et du séquençage correct des électrovannes (EV). 7. Gonfleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de réchauffage inhibant l'utilisation du gonfleur aussi longtemps que les moyens électropneumatiques n'ont pas atteint une température déterminée. 8. Gonfleur selon les revendications 2 et 7, caractérisé en ce que le dispositif de réchauffage comprend une résistance de chauffe (50) placé sur le bloc support (10) des électrovannes (EV), un premier thermostat (T1) cablé sur un des fils d'alimentation de la résistance (90) et placé sur l'électrovanne située la plus au centre du bloc, et un deuxième thermostat (T2) placé sur l'électrovanne la plus éloignée de la résistance (90), le thermostat (T2) étant relié à un contact d'inihibition (91) du gonfleur. 9. Gonfleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le thermostat (T1) s'ouvre à une température X et le thermostat (T2) à une température X - c pour une température montante, et en ce que le thermostat (T1) se ferme à une température Y ferme à une température Y - e pour une température descendante.