Brevet FR2642011A1 — publié le 19900727

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de diagnostic de 1 état de gonflage des pneuma- tiques d'un véhicule automobile. Il est bien connu que pour qu'un véhicule automobi- le puisse être conduit en toute sécurité. les pneumatiques doivent être gonflés h une pression nominale fixée par les constructeurs. Si les pneumatiques sont sous-gonflés, la conduite, notamment à grande vitesse sur autoroute. se tra- duit par un échauffement des pneumatiques. échauffement qui peut conduire à son tour à un éclatement des pneumatiques avec les conséquences dramatiques qui en résultent souvent. Pour cette raison il est conseillé de rappeler constamment aux conducteurs de véhicules automobiles de surveiller pé- riodiquement la pression de gonflage des pneumatiques. Toutefois cette opération exige un contrôle de 1 état de pression de chaque pneumatique au moyen d'un manomètre bran- ché sur la valve du pneumatique et cette opération peu com mode est pour cette raison. souvent négligée par beaucoup de conducteurs. Il apparaît donc de la plus haute impor tance, pour augmenter la sécurité de la circulation rou tière, de pouvoir informer directement le conducteur d'un véhicule de l'état de sous-gonflage de ses pneumatiques. sans que ce conducteur ait à intervenir de quelque manière que ce soit. La présente invention vise à procurer un procédé et un appareil de conception particulièrement simple permettant d'informer le conducteur. avec une grande précision de 1 état de sous-gonflage des pneumatiques de son véhicule. A cet effet ce procédé de diagnostic de l'état de gonflage des pneumatiques d'un véhicule automobile est ca ractérisé en ce qu'on provoque une déformation locale de chaque pneumatique par application à celui ci d'un effort dirigé vers l'intérieur du pneumatique et on mesure la rai- deur du ressort que constitue le pneumatique pour en déduire l'état de gonflage de celui-ci dont dépend cette raideur- L'invention a également pour objet un dispositif de diagnostic de l'état de gonflage des pneumatiques dun véhi cule automobile caractérisé en ce qu'il comprend pour 26420 11 chaque pneumatique. un dispositif d'excitation de ce pneu matique comportant des moyens pour appliquer localement au pneumatiques un effort provoquant une déformation de ce pneumatique. un capteur de force pour mesurer la variation. dans le temps, de l'effort résultant de la déformation lo- cale du pneumatique et pour délivrer un signal électrique représentant cet effort, un microprocesseur pour le traite- ment des signaux électriques résultant des divers capteurs de force et un dispositif d'affichage émettant un signal indiquant si un ou plusieurs pneumatiques se trouvent être sous-gonflés. On décrira ci-après.à titre d'exemples non limita- tifs, diverses formes d'exécution de la présente invention. en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma synoptique illustrant le procédé de diagnostic de l' état de gonflage des pneumatiques d'un véhicule suivant l'invention. La figure 2 est un schéma d'une forme d'exécution du dispositif d'excitation d'un pneumatique. La figure 3 est un diagramme illustrant la variation de l'effort détecté en fonction du temps. dans le cas d un meme pneumatique respectivement normalement gonflé et sous gonflé. La figure 4 est un diagramme illustrant la varis- tion de l'effort détecté en fonction du temps. dans le cas de deux pneumatiques gonflés à la même pression mais à rai- deurs radiales intrinsèques différentes. La figure 5 est une vue en coupe axiale. à plus grande échelle, d'une forme d'exécution d'un bras percuteur constituant le dispositif d'excitation d'un pneumatique. La figure 6 est une vue en plan schématique de l'en- semble d'un banc automatique de mesure simultanée de la pression des quatre pneumatiques d'un véhicule h l'arrêt. La figure 7 est une vue en plan schématique d'un chariot mobile du banc automatique de la figure 6. La figure 8 est une vue en élévation du dispositif de mise en position d'un bras percuteur par rapport à un pneumatique La figure 9 est une vue en plan du dispositif de mise en position d'un bras percuteur par rapport à un pneu- matique. Les figures 10.11.12.13 et 14 sont des vues en plan schématiques illustrant les diverses étapes de mise en place et d'escamotage du banc de mesure automatique suivant l'invention. Comme on peut mieux le voir sur la figure 1. le procédé et l'appareil suivant l'invention sont destinés h diagnostiquer l'état de gonflage des pneumatiques 1 d'un véhicule 2 afin d'indiquer au conducteur du véhicule si l'un au moins de ses pneumatiques se trouve dans un état sous-gonflé. A cet effet à chaque pneumatique 1 est associé un dispositif d'excitation 3 comportant un capteur de force et qui exerce. en un point quelconque du pneumatique 1 au- quel il est associé et vers]'intérieur de celui-ci. un effort entrainant une déformation locale de ce pneumatique. déformation qui dépend de son état de gonflage. Le disposi tif d'excitation 3 comporte un capteur de force qui est soumis à l'effort. variable dans le temps, résultant de la déformation du pneumatique et qui traduit cet effort en un signal électrique. Les signaux électriques provenant des divers dispositifs d'excitation 3 à capteur de force sont transmis à un microprocesseur 4 qui assure le traitement de ces signaux. Ce microprocesseur est connecté à un dispositif d affichage 5 qui indique au conducteur du véhicule. d'une manière visuelle et/ou sonore si l'un au moins des pneuma tiques 1 se trouve dans un état sous-gonflé. Le test de gonflage des pneumatiques 1 doit s ef fectuer alors que le véhicule 2 est à l'arrêt. Ce test peut être ainsi réalisé à un poste d'entrée sur une autoroute o le conducteur est obligé de s'arrêter un certain temps pour prendre son ticket. Cette période d arrêt est suffisante pour effectuer les tests de l'état de gonflage des pneumati-- ques du véhicule et pour indiquer au conducteur s'il doit ou non procéder au gonflage de certains de ses pneumatiques. Si on se réfère à la figure 2 on voit que le dispo sitif d'excitation 3 comprend un marteau 6 équipé à son extrémité. d'un capteur de force 7. Ce marteau 6 est monté mobile sur un support approprié de manière à pouvoir venir frapper n'importe quel emplacement du pneumatique. de préfé- rence sur sa bande de roulement. La déformation du pneumati que 1 qui résulte du choc se traduit par un effort exercé sur le capteur de force 7. effort dont l'intensité varie dans le temps. Les figures 3 et 4 sont des diagrammes il- lustrant la variation de la force f. en newtons, portée en ordonnée. en fonction du temps t. en millisecondes. porté en aboisse. Les courbes a et b de la figure 3 correspondent aux résultats de mesures effectuées avec le même pneumatique de marque Michelin du type MXV 195/55 R 13. respectivement gonflé à une pression normale de 2.5 bars et sous-gonflé à une pression de 1 bar. On voit que ces courbes a et b ont sensiblement une forme en cloche, l'intensité de l'effort allant en croissant jusqu'à un maximum puis décroissant progressivement. Les formes des courbes a et b dépendent de la raideur du ressort que constitue le pneumatique, cette raideur dépendant surtout de la pression interne du pneuma- tique et à un degré moindre du type de pneumatique testé. L influence de la raideur intrinsèque du pneumatique est mise en évidence par les courbes de la figure 4. Les courbes c et d représentées sur la figure 4 correspondent aux résul- tats de mesures effectuées avec deux pneumatiques de types différents à savoir un pneumatique du type X M+S]45 R 13 (courbe c) et un pneumatique du type MXV 195/55 R 13 (courbe d), ces deux pneumatiques étant gonflés à la même pression de 2.5 bars. Les signaux fournis par les bapteurs de force 7 permettent d'établir. après traitement statistique. un modè- le d'estimation de la pression interne de chaque pneuma- tique. Ce modèle d'estimation doit contenir une relation entre des paramètres adimensionnels calculés à partir des signaux enregistrés. et la pression interne du pneumatique. Des paramètres adimensionnels ou temporels peuvent être choisis parmi les suivants - durée du choc évaluée par le rapport entre.l'énergie du choc et la valeur maximale de la force (sur une demi-sinusoide dans le cas de la seconde forme d exécution). coefficient d'asymétrie du signal mesuré sur une durée de l'ordre de 20ms. coefficient d'aplatisse ment, temps au bout duquel la valeur maximale est atteinte etc. Le résultat de cette forme d'estimation doit être indé pendant des caractéristiques dimensionnelles du pneumatique. de la charge supportée par la roue. de l'usure du pneumati- que etc. Le résultat doit être aussi indépendant de l'éta lonnage du capteur de force, ce qui supprime ultérieurement la calibration de la chaine de mesure. Ce modèle permet d'estimer la pression avec un degré de confiance qui doit être déterminé. Après avoir fixé un seuil critique de dégon flement. on peut alors etre en mesure d'évaluer le risque encouru par l'automobiliste pendant le roulage à vitesse élevée. Ce risque est signalé par le dispositif d'affichage qui émet un message visuel et/ou sonore à l'attention du conducteur. La figure 5 représente une forme d'exécution d'un bras percuteur 8 pouvant être utilisé dans le dispositif de diagnostic suivant l'invention. Ce bras percuteur 8 comprend un canon cylindrique 9 qui est fixé à 1 extrémité d'un bras réglable en hauteur non représenté. de manière à pouvoir être disposé radialement. à proximité immédiate de la bande de roulement d'un pneumatique 1. Le canon 9 contient un ensemble mobile 11 comprenant un embout en matière plastique 12. par exemple en "Téflon". destiné à venir frapper la bande de roulement du pneumatique 1. un capteur de force 7 et une masse additionnelle 13 constituée par un bloc d'acier. Cet ensemble mobile 11 est propulsé vers la bande de roulement du pneumatique 1 par la tige 14 d'un vérin pneumatique raccordé au canon 8. De préférence la masse additionnelle 13 présente une face frontale tourné vers la tige de vérin 14 qui est évidée en 15 de manière que l'ex- trémité de la tige de vérin 14 puisse venir s'y loger. Pour la réalisation d'une mesure. la canon 8 est appliqué sans effort contre la bande de roulement du pneumatique 1 et l'ensemble mobile 11. qui est libre dans le canon 9 est projeté contre la bande de roulement par la tige 14 du vérin à action rapide. La masse additionnelle 13 doit être suf fisante pour pouvoir obtenir l'énergie du choc désirée et l'évidement 15 est choisi d'une profondeur suffisante pour qu'en bout de course de la tige 14 du vérin, le délai entre le premier choc et les chocs parasites ultérieurs. dus aux rebonds. soit suffisant. On décrira maintenant. en se référant aux figures 6 à 9. une forme d'exécution d'un banc automatique de mesure simultanée sur les quatre roues d'un véhicule à l'arrêt. Ce banc de mesure comprend quatre bras percuteurs 8 répartis par paires sur deux chariots escamotables 16 qui sont posés au sol de part et d'autre du véhicule dont les pneumatiques doivent être contrôlés. Une telle disposition permet d'évi- ter tous travaux de génie civil sur le lieu de con-trôle et également d'escamoter Ies chariots 16 dans des logements latéraux pour les protéger lorsqu'il n'y a pas de véhicule à contrôler. Chaque chariot 16 comprend un longeron 17 repo sant sur le sol par des roues folles 18 et pouvant être déplacé par des roues de motorisation orientables 19. Chaque chariot 16 porte d'un même coté. à l'avant et à l'arrière. deux règles longitudinales de positionnement latéral. à savoir une règle avant 21 et une règle arrière 22 qui sont situées à environ 120 millimètres du sol et qui sont des- tinées à venir prendre appui sur les flancs des pneumatiques 1. La règle de positionnement latéral avant 21 peut être avantageusement articulée sur le chariot 16 autour d'un axe vertical 23. afin d'être ainsi autoorientable et de pouvoir s'appliquer contre une roue avant braquée Chaque chariot 16 porte également. à l'avant un bras de crochetage escamo- table 24 qui est articulé autour d'un axe vertical 25. Chacune des règles longitudinales de positionnement latéral avant 21 et arrière 22 porte un manchon 26 monté à coulis- sement longitudinal et solidaire d'un bras horizontal et transversal 27. Sur ce bras 27 est monté à coulissement un manchon 28 dont est solidaire le bras percuteur 8. Le canon 9 de ce bras percuteur 8 est articulé sur le bras horizontal et transversal 27. par l'intermédiaire du manchon 28. et ce canon 9 est solidaire de deux bras supérieur 29 et inférieur 31. contenus dans un même plan vertical et formant un V ouvert en direction du pneumatique. Les deux bras 29.31 en V portent. à leurs extrémités des roulettes 32 destinées à venir en contact avec la bande de roulement du pneumatique 1. Par ailleurs le canon 9 du bras percuteur B est également solidaire de deux autres bras 33.34 formant un V ouvert en direction du pneumatique. contenu dans un plan passant par l'axe du canon 9 et perpendiculaire au plan vertical et pouvant venir coiffer la bande de roulement de ce pneumati- que pour assurer le centrage latéral. Les figures 10 à 14 illustrent les diverses étapes de l'opération de mesure de l'état de gonflage des quatre pneumatiques 1 d'un véhicule à l'arrêt par exemple à] 'en- droit d'un poste de péage d'une autoroute. Initialement les deux chariots 16 sont situés un peu en amont du poste de péage et écartés d'une valeur suffisante pour pouvoir ac- cepter entre eux tous les véhicules. Les bras de crochetage escamotables 24 se trouvent alors s'étendre transversalement l'un en direction de l'autre, de manière à pouvoir entrainer les chariots mobiles 16 vers l'avant pendant la phase d'ap- proche du véhicule. A un certain moment, comme il est repré- senté sur la figure 11, le véhicule arrivant vient en con- tact, par les pneumatiques 1 de ses deux roues avant, avec les bras de crochetage 24 et il entraine alors les chariots jusqu'à la hauteur du poste de péage o il s'arrête. On commande alors le rapprochement latéral des deux chariots 16 du véhicule jusqu'à ce que les règles de positionnement latéral avant 21 et arrière 22 viennent se plaquer contre les flancs des pneumatiques. Durant ce mouvement les bras de crochetage 24 sont repoussés vers l'extérieur et tendent à se placer à l'alignement des longerons 17 des chariots 16. On déplace ensuite les quatre bras percuteurs 8 de manière à les amener en contact avec les bandes de roulement des pneumatiques 1 respectifs. comme il est représenté sur la figure 13. On effectue ensuite la mesure après quoi on escamote latéralement les deux chariots I6 et on les ramène en position initiale, comme il est représenté sur la figure 14. -2642011 REVENDICATIONS 1.- Procédé de diagnostic de l'état de gonflage des pneumatiques d'un véhicule automobile caractérisé en ce qu'on provoque une déformation. locale de chaque pneumatique par application à celui-ci d'un effort dirigé vers I'inté rieur du pneumatique et on mesure la raideur du ressort que constitue le pneumatique pour en déduire l'état de gonflage de celui--ci dont dépend cette raideur. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en -ce qu'on applique au pneumatique un effort de très courte durée. 3.- Dispositif de diagnostic de l'état de gonflage des pneumatiques d'un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend. pour chaque pneumatique (1). un dispositif (3) d'excitation de ce pneumatique (1) comportant des moyens (6.8) pour appliquer localement au pneumatique un effort provoquant une déformation de ce pneumatique un capteur de force (7) pour mesurer la variation. dans le temps. de l'ef- fort résultant de la déformation locale du pneumatique (1) et pour délivrer un signal électrique représentant cet ef- fort, un microprocesseur (4) pour le traitement des signaux électriques résultant des divers capteurs de force et un dispositif d'affichage (5) émettant un signal indiquant si un ou plusieurs pneumatiques se trouvent être sous-gonflés. 4.- Dispositif suivant la revendication 3 caractéri- sé en ce que le dispositif d'excitation (3) comprend un marteau (6) équipé. à son extrémité. d'un capteur de force (7). ce marteau (6) étant monté mobile sur un support ap- proprié de manière à pouvoir venir frapper n'importe quel emplacement du pneumatique sur sa bande de roulement ou son flanc 5.- Dispositif suivant la revendication 3 caractéri- sé en ce que le dispositif d'excitation du pneumatique (1) est constitué par un bras percuteur (8) comprenant un canon cylindrique (9) qui est fixé à l'extrémité d'un bras réqla-- ble en hauteur, de manière à pouvoir être disposé radiale- ment. à proximité immédiate de la bande de roulement d'un pneumatique (1). le canon (9) contenant un ensemble mobile (11) comprenant un embout en matière plastique (12), destiné à venir frapper la bande de roulement du pneumatique (1) un capteur de force (7) et une masse additionnelle (13) cons tituée par un bloc d'acier et cet ensemble mobile (11) est propulsé vers la bande de roulement du pneumatique (1) par la tige (14) d'un vérin pneumatique raccordé au canon (8). 6.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 3 à 5 caractérisé en ce qu'il constitue un banc automatique de mesure simultanée sur les quatre roues d'un véhicule à l'arrêt. ce banc de mesure comprenant quatre bras percuteurs (8) répartis par paires sur deux chariots escamo tables (16) qui sont posés au sol de part et d'autre du véhicule dont les pneumatiques doivent être contrôlés. 7.- Dispositif suivant la revendication 6 caractéri- sé en ce que chaque chariot (16) comprend un longeron (17) reposant sur le sol par des roues folles (18) et pouvant être déplacé par des roues de motorisation orientables (19) il porte d'un même côté. à l'avant et à l'arrière. deux règles longitudinales de positionnement latéral. à savoir une règle avant (21) et une règle arrière (22) qui sont destinées à venir prendre appui sur les flancs des pneumati- ques (1). chacune des règles de positionnement latéral (21,22) portant un bras percuteur (8). 8.- Dispositif suivant la revendication 7 caracté- risé en ce que la règle de positionnement latéral avant (21) est articulée sur le chariot (16). autour d'un axe vertical (23). 9.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- cations 7 et 8 caractérisé en ce que 'chaque chariot (16) porte. à l'avant. un bras de crochetage escamotable (24) qui est articulé autour d'un axe vertical (25). 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 7 et 9 caractérisé en ce que chacune des règles longitudinales de positionnement latéral avant (21) et ar rière (22) porte un manchon (26) monté à coulissement longi- tudinal et solidaire d'un bras horizontal et transversal I1 (27). sur ce bras (27) est monté à coulissement un manchon (28) dont est solidaire le bras percuteur (8), le canon (9) de ce bras percuteur (8) étant articulé sur le bras horizon- tal et transversal (27). par l'intermédiaire du manchon (28). 11.- Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 7 à 10O caractérisé en ce que le canon (9) de chaque bras percuteur (8) est solidaire de deux bras supé rieur (29) et inférieur (31) . contenus dans un même plan vertical et formant un (V) ouvert en direction du pneumati- que. les deux bras (29,31) en V portant. à leurs extrémités. des roulettes (32) destinées à venir en contact avec la bande de roulement du pneumatique (1). et le canon (9) du bras percuteur (8) est également solidaire de deux autres bras (33,34) formant un V ouvert en direction du pneumati- que. contenu dans un plan passant par l'axe du canon (9) et perpendiculaire au plan vertical et pouvant venir coiffer la bande de roulement de ce pneumatique pour assurer le cen- trage latéral.