Brevet FR2671632A1 — publié le 19920717

La présente invention concerne un procédé et un appareil de détection d'une avarie interne et/ou externe d'un pneumatique d'un véhicule automobile, sans qu'il soit nécessaire de démonter ce pneumatique. Les avaries de la bande de roulement des pneumatiques de véhicules automobiles sont décelables par un simple examen visuel. Les plus fréquentes avaries détectées sont des usures anormales dues au mauvais réglage des trains de roues. Des témoins d'usure disposés dans la bande de roulement, lors de la fabrication du pneumatique, permettent de quantifier les usures souvent variables sur un même pneumatique et un minimum a été prévu dans les législations internationales du fait du danger que représente l'usure excessive d'un pneumatique sur l'adhérence de celui-ci. Les coupures de la bande de roulement ou les avaries des flancs ou du talon d'un pneumatique sont également décelables et quantifiables par un simple examen usuel. Par contre, il n'existe actuellement aucun procédé simple permettant de contrôler l'état et les liaisons des divers constituants de la carcasse du pneumatique et de déceler éventuellement une avarie interne de celui-ci, sans avoir à le démonter. Le démontage lui-même d'un pneumatique ne permet pas non plus d'apprécier l'état des éléments de résistance par un examen approfondi au toucher et à l'oeil. La radiographie du pneumatique, une fois démonté, peut, dans certains cas, fournir des renseignements utiles mais elle est d'un coût prohibitif pour un simple contrôle de routine. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes précités en procurant un procédé et un appareil de détection permettant de renseigner l'usager d'un véhicule automobile, sans procéder au démontage des pneumatiques, sur l'existence d'une avarie interne éventuelle de la structure de ces pneumatiques, avarie succeptible de nuire à leur bonne tenue en utilisation normale extrême, notamment en charge totale, à vitesse élevée pendant un kilométrage important sur autoroute notamment, ou à vitesse relativement plus faible sur route sinueuse. A cet effet ce procédé de détection d'une avarie interne et/ou externe d'un pneumatique d'un véhicule automobile, sans démontage de ce pneumatique, est caractérisé en ce qu'on place chaque roue du véhicule dont le pneumatique gonflé doit être contrôlé, sur un support mobile en rotation, tel qu'un banc à rouleaux, on fait tourner le pneumatique et son support de manière qu'ils roulent l'un sur l'autre, on capte l'émission acoustique vibratoire résultant de la vibration à laquelle est soumis le pneumatique en rotation venant en contact avec son support également en rotation, on transforme l'émission acoustique vibratoire en un signal électrique et on relève les anomalies de ce signal électrique lesquelles sont provoquées, à chaque tour du pneumatique, par le passage d'une avarie du pneumatique à l'endroit du support rotatif où s'effectue le captage de l'émission acoustique vibratoire. Le procédé suivant l'invention est basé sur le fait qu'un pneumatique se déforme avec la charge, cette déformation étant fonction de la pression de gonflage du pneumatique et de sa raideur, donc de sa conception, et que le passage des éléments du pneumatique, lorsque celui-ci roule sur une chaussée ou sur un support approprié, de la forme convexe, dans la zone où il n'est pas en contact avec son support, a une forme aplatie et élargie à l'endroit du contact et vice versa, provoque une vibration dans les divers constituants du pneumatique. Ce mode de vibration est fonction de la structure résistante, de la qualité et du dessin de la bande de roulement, de l'état de surface du support, de la charge supportée et de la vitesse périphérique.L'état vibratoire du pneumatique, dans cette zone de contact avec le support sur lequel il roule, peut être caractérisé par l'émission acoustique résultant de la mise en vibration des éléments constitutifs du pneumatique, lors de leurs déformations. Suivant l'invention on capte, au moyen d'un microphone placé à proximité de la zone de contact du pneumatique avec son support, le signal acoustique ainsi émis, on transforme celui-ci en un signal électrique qui est ensuite analysé, traité puis enregistré à chaque tour de roue. Ce signal électrique représente en quelque sorte la "signature" acoustique du pneumatique et cette signature ne présente aucune partie anormale lorsque le pneumatique est dépourvu de toute avarie interne.Par contre, si une telle avarie interne est présente, elle se manifeste, à chaque tour du pneumatique, par une perturbation de la "signature" acoustique et on peut considérer que l'avarie interne du pneumatique est d'autant plus importante que l'amplitude de l'anomalie, détectée dans le signal électrique correspondant, est grande et que la durée de cette anomalie est importante par rapport à la durée d'un tour du pneumatique, pour une vitesse de rotation prédéterminée. L'endroit où il existe une avarie interne du pneumatique peut être repéré aisément à condition de déterminer un point de référence, dans chaque cycle du signal, correspondant à un endroit particulier sur le pneumatique.La même avarie d'un pneumatique se traduit, à chaque tour du pneumatique, par la même anomalie du signal électrique, dont la phase est la même mais dont l'amplitude et la durée sont fonction de la vitesse de rotation du pneumatique et de la charge s'exerçant sur le pneumatique. Ces anomalies sont analysées pendant des cycles de variation de vitesse prédéterminés. A partir des mesures ainsi effectuées on peut déterminer si un pneumatique déterminé présente une avarie interne suffisamment grave pour risquer de causer un accident par suite d'un éclatement. La "limite d'éclatement" d'un pneumatique d'un type donné pourra être aisément déterminée à la suite d'essais et elle pourra alors servir de repère pour le diagnostic de l'état du pneumatique. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma d'un dispositif de détection d'une avarie interne d'un pneumatique mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention. La figure 2 est un diagramme représentant la variation d'un signal électrique constituant la signature "acoustique" d'un pneumatique présentant une avarie. Le procédé et le dispositif suivant l'invention sont illustrés, sur la figure 1, comme étant appliqués à la détection d'une avarie interne x d'un pneumatique 1 d'un véhicule automobile, cette avarie étant représentée par un petit cercle en trait interrompu. Pour permettre cette détection on met en rotation le pneumatique 1 en plaçant le véhicule sur un banc à rouleaux 2 et 3 d'un type utilisé couramment pour les essais de véhicules. On peut également envisager d'utiliser des bancs à rouleaux pour chacun des trains de roues avant et arrière du véhicule, ce qui augmente le coût d'installation mais diminue considérablement la durée du diagnostic. On peut aussi démonter la roue du véhicule et faire le diagnostic de l'état de son pneumatique en l'adaptant à un banc à rouleaux simple permettant le chargement de la roue. Suivant l'invention on prévoit, à proximité de l'un des rouleaux d'appui 2 et 3 et de préférence du rouleau amont 2, c'est-à-dire celui qui supporte la charge maximale du pneumatique 1 en rotation, un microphone 4 permettant de détecter l'émission acoustique vibratoire, indiquée schématiquement par la flèche 5 sur la figure 1, qui résulte de la vibration des éléments du pneumatique 1 dans sa zone de contact A avec le rouleau amont 2. Cette émission acoustique 5 est transformée, par le microphone 4, en un signal électrique a (figure 2), qui comporte une composante haute fréquence due à la bande de roulement du pneumatique 1, et une composante basse fréquence b, généralement de quelques hertz, laquelle est due à la carcasse du pneumatique. Sur le diagramme de la figure 2 le temps t est porté en abscisses tandis que les amplitudes des composantes du signal électrique constituant la signature temporelle sont portées en ordonnées. De préférence le microphone 4, muni d'un coupe-vent, est placé à l'attaque du pneumatique 1 sur le rouleau amont 2, c'est-à-dire en avant de leur zone de contact A, afin d'éviter le souffle produit par l'échappement de l'air à l'arrière de la roue. Le rouleau amont 2 est pourvu d'un revêtement granuleux pour simuler le revêtement routier courant et exciter les éléments du pneumatique, afin de les mettre en vibration, tout en se préservant de l'échauffement de la bande de roulement qui se produirait sur un rouleau lisse, du fait du manque de ventilation dans l'aire de contact A. Le traitement du signal acoustique 5 recueilli par le microphone 4 peut être réalisé de façon à obtenir, à l'aide d'un appareillage approprié 6, soit une "signature" acoustique temporelle soit une "signature" acoustique fréquentielle. Le signal acoustique 5 peut être aussi traité par tout procédé d'analyse permettant l'identification d'un défaut éventuel, par exemple analyse "Cepstrale" (traitement de la signature fréquentielle à l'aide de l'opérateur "Cepstrum") ou traité par l'analyse statistique conventionnelle, telle que l'extraction des paramètres liée aux signatures (moments statistiques calculés sur l'oscillogramme de pression acoustique et détermination des coefficients d'asymétrie et d'aplatissement).La figure 2 représente, à titre d'exemple, une signature temporelle obtenue dans le cas d'un pneumatique 1 présentant une avarie interne x en un certain endroit de sa périphérie. Le passage de cette avarie interne x dans la zone de contact A se traduit, à chaque tour du pneumatique de durée T, par l'apparition d'une anomalie xl dans le signal électrique notamment dans la composante basse fréquence b de quelques hertz représentant la vibration de la carcasse. Cette anomalie xl est matérialisée par une partie du signal de plus grande amplitude et de largeur relativement importante qui permet de repérer la position de l'avarie interne x par rapport à un point de référence 8 sur le pneumatique dont le passage est détecté, à chaque tour, par un codeur optique 9, associé ou non à un diviseur de fréquence, lequel est connecté à l'appareillage de traitement 6.L'importance relative de l'avarie x du pneumatique est fonction de l'amplitude et de la largeur de l'anomalie xl du signal électrique pour une vitesse de rotation et une charge prédéterminées du pneumatique. A partir d'essais effectués avec des pneumatiques de types différents et présentant des avaries internes de natures différentes, il est possible de déterminer, d'une manière statistique, des limites de détérioration au-delà desquelles le risque d'éclatement du pneumatique devient très sérieux. On peut également déterminer, toujours à la suite de mesures statistiques et pour chaque type de pneumatique et de condition d'utilisation, une courbe séparant deux zones à savoir l'une où l'éclatement a de fortes chances de se produire donc zone de danger, et l'autre où le pneumatique peut être utilisé, avec son avarie interne telle que révélée, mais en surveillant l'évolution de cette avarie. Le traitement du signal, constituant la "signature" acoustique du pneumatique, dans le circuit 6 peut être effectué par n'importe quel circuit électronique actuellement disponible, permettant d'afficher, d'enregistrer et de comparer le signal électrique correspondant à une "signature" acoustique donnée, afin d'émettre éventuellement automatiquement une information ou un signal d'alarme lorsque l'avarie interne détectée xl dépasse le seuil de tolérance prévu pour le type de pneumatique considéré. Bien que le procédé et le dispositif suivant l'invention aient été plus spécialement conçus pour détecter une avarie interne d'un pneumatique, il va de soi qu'ils permettent également de déceler certaines avaries superficielles se traduisant également par une anomalie de la "signature" acoustique du pneumatique. REVENDICATIONS 1.- Procédé de détection d'une avarie interne et/ou externe d'un pneumatique (1) d'un véhicule automobile, sans démontage de ce pneumatique, caractérisé en ce qu'on place chaque roue du véhicule dont le pneumatique gonflé doit être contrôlé, sur un support mobile en rotation, tel qu'un banc à rouleaux (2,3), on fait tourner le pneumatique (1) et son support (2,3) de manière qu'ils roulent l'un sur l'autre, on capte l'émission acoustique vibratoire (5) résultant de la vibration à laquelle est soumis le pneumatique (1) en rotation venant en contact avec son support également en rotation, on transforme l'émission acoustique vibratoire (5) en un signal électrique (a) et on relève les anomalies (xl) de ce signal électrique (a) lesquelles sont provoquées, à chaque tour du pneumatique (1), par le passage d'une avarie (x) du pneumatique à l'endroit du support rotatif (2) où s'effectue le captage de l'émission acoustique vibratoire (5). 2.- Dispositif de détection d'une avarie interne et/ou externe d'un pneumatique (1) d'un véhicule automobile, sans démontage de ce pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend un banc à rouleaux (2,3) servant de support pour le pneumatique, et un microphone (4) placé à proximité de l'aire de contact (A) entre le pneumatique (1) et l'un des rouleaux (2), ce microphone (4) étant connecté à un circuit de traitement et d'analyse (6) du signal électrique haute fréquence produit par le microphone (4) et résultant de l'émission acoustique vibratoire (5) se produisant lorsque le pneumatique (1) et le rouleau (2) tournent l'un sur l'autre. 3.- Dispositif suivant là revendication 2 caractérisé en ce que le microphone (4) est placé à l'attaque du pneumatique (1) sur le rouleau amont (2), c'est-à-dire en avant de ce rouleau amont (2). 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que le rouleau (2) à proximité duquel est placé le microphone (4), a une surface rugueuse. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce qu'un codeur optique (9) est monté de manière à détecter le passage d'un point de référence (8) sur le pneumatique (1).