Brevet FR2710144A1 — publié le 19950324

CAPTEUR DE DÉFORMATION DU PNEUMATIQUE D'UNE ROUE D'UN VÉHICULE AUTOMOBILE La présente invention a pour objet un capteur de déformation du pneumatique d'une roue d'un véhicule automobile. Il est intéressant de pouvoir mesurer les déformations du pneumatique d'un véhicule automobile, en particulier tandis que le véhicule roule ; cette déformation peut être une déformation dans un plan vertical et elle peut être alors une mesure de l'état de gonflage du pneumatique ; cette déformation peut être latérale, lorsque le pneumatique se déforme alors que le véhicule est en virage, par exemple: ces diverses informations différentes d'une roue à l'autre sont l'image du comportement du véhicule sur route et peuvent être utilisées pour le pilotage des systèmes de freinage, ou de suspension du véhicule pour améliorer non seulement le confort des passagers mais également leur sécurité. La présente invention a pour but un capteur de déformation d'un pneumatique qui réponde aux demandes ci-dessus exprimées, tout en étant de realisation simple, et d'une grande fiabilité. Selon l'invention, un capteur de déformation du pneumatique d'une roue de véhicule automobile est caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un élément condensateur dont la capacité varie en fonction de la déformation du pneumatique. Avantageusement, le capteur de déformation comporte au moins deux plaques à distance l'une de l'autre dont l'une, ou première plaque, est solidaire de la jante de la roue sur laquelle le pneumatique est monté et dont l'autre, ou deuxième plaque, est solidaire du pneumatique ; la première plaque est une bande métallique solidarisée à la surface interne de la bande de roulement du pneumatique. De préférence, le capteur de déformation comporte deux premières plaques et une deuxième plaque. En variante, il comporte trois premières plaques et une deuxième plaque. Les informations fournies par le capteur sont transmises par un transmetteur comportant un premier bobinage solidaire d'une partie fixe et un deuxième bobinage solidaire de la jante, les premier et deuxième bobinages étant disposés face à face et définissant entre eux un entrefer constant. Avantageusement, chacun des premier et deuxième bobinages du transmetteur est entouré d'un écran concentrateur de flux à base de ferrite sur chacune de ses faces autre que celle qui borde l'entrefer. De préférence, une tension alternative est appliquée aux bornes du premier bobinage, une tension alternative induite étant recueillie aux bornes du deuxième bobinage, ladite tension induite étant redressée puis appliquée à un circuit comportant le capteur qui délivre une tension d'information qui varie avec la déformation du pneumatique, les variations de la tension d'information étant transformees en une fréquence variable qui module une fréquence porteuse laquelle induit dans le premier bobinage un signal de mesure représentatif de ladite déformation; un démodulateur transforme le signal de mesure en un signal carré à fréquence variable représentative de la déformation. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés. Sur ces dessins - la figure 1 montre, en coupe, une roue de véhicule automobile équipée d'un capteur selon l'invention; - la figure 2 montre, en coupe, à plus grande échelle, le transmetteur de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe de la valve de gonflage de la roue de la figure 1, à plus grande échelle - la figure 4 est un schéma bloc des circuits électriques associés au transmetteur et au capteur de la figure 1 - la figure 5 montre, en coupe partielle, une roue de véhicule automobile équipée d'une variante de capteur selon 1' invention. En se reportant à la figure 1, une roue 1 de véhicule automobile comprend un pneumatique 2, sans chambre à air, reçu à étanchéité par une jante 3 dont le flasque 4 est fixé par des boulons 5 à un moyeu 6 porté par un arbre de roue 7 monté à rotation sur un bâti 8 par l'intermédiaire d'un roulement 9 ; le bâti 8 est par exemple un pivot de direction si la roue 1 est une roue avant de véhicule , le moyeu 6 porte également un disque de freinage 10 coopérant avec un étrier 11 pour le freinage de la roue 1 ; la jante 3 porte également une valve de gonflage 12 pour le gonflage du pneumatique ; une roue de véhicule est bien connue, et la roue 1 ne sera donc pas décrite davantage. Avant de décrire le capteur selon l'invention, on va décrire un transmetteur qui va transmettre les informations concernant les pneumatiques du véhicule entre le bâti 8, et la roue 1, montée tournante par rapport au bâti 8. Le transmetteur comprend (figures 1 et 2) un premier bobinage 15 constitue' d'un fil conducteur isolé électriquement bobiné autour de l'axe de la roue 1, et dont on voit en ISA, 15B, sur la figure 2, les deux brins d'extrémités; le diamètre d'un tel fil est compris, notamment, entre 10 et 50 centièmes de millimètres ; de bons résultats ont été obtenus avec un bobinage 15 obtenu par enroulement d'un fil de cuivre isolé de 25 centièmes de millimètres selon 20 à 200 spires, avantageusement selon deux rangées superposées de cinquante spires de quarante centimètres de diamètre environ; le premier bobinage 15 est le bobinage d'une première bobine 13 qui comprend, outre le bobinage 15, une carcasse 18 à section en forme de U ouvert vers l'extérieur, c'est-à-dire du côté qui fait face à la paroi cylindrique intérieure de la jante 3, le premier bobinage 15 étant noyé dans une résine 17 d'enrobage isolante électriquement coulée dans la carcasse 18 ; la carcasse 18 est à base de ferrite, grâce à quoi elle constitue un écran concentrateur de flux ; les ferrites, comme on le sait, sont des céramiques ferromagnétiques obtenues par frittage, sous atmosphère contrôlée, de plusieurs oxydes métalliques : leur perméabilité constante dans une plage de fréquence étendue et leur résistivité élevée permettent au transmetteur d'être pratiquement insensible aux parasites rencontrés habituellement dans une roue de véhicule automobile et d'avoir une capacité de transmission de puissance et/ou d'informations avec des pertes très faibles ; l'écran ou carcasse 18 peut être réalisée en caoutchouc ou élastomère chargé de particules de ferrite, ou être constitue' directement d'un ferrite mis en une forme adaptée; de bons résultats ont été obtenus avec les ferrites de la société PHILIPS de qualités 3C ou 3E, particulièrement les qualités 3C85 et 3E2. L'écran 18 est porté par un support 21 en forme de tambour, fixé par des vis 49 à la face transversale d'extrémité 50 du moyeu 8, en lieu et place du déflecteur prévu habituellement ; des ouvertures 23 prévues dans le support 21 facilitent la ventilation du disque de freinage 10. L'écran 18 est porté par l'enveloppe 22 cylindrique du support 21 en forme de tambour sur laquelle il est fixé, par exemple, par collage. Les deux brins d'extrémité 15A, 15B du premier bobinage 15 ont été représentés "en l'air" sur la figure 2 ; les deux brins 15A, 15B connectent le premier bobinage 15 au circuit électrique le concernant, ce circuit étant fixe et, par exemple, situé au droit du tableau de bord du véhicule ; si l'un des brins 15A, 15B, le brin 15B par exemple, doit être relié à la masse électrique du véhicule, il peut être directement relié par soudage au support métallique 21, ou par l'intermédiaire de la colle, si elle est conductrice, qui lie l'écran 18 au support 21 ; bien entendu, il est également possible de ne lier aucun des brins d'extrémité 15A, 15B à la masse électrique du véhicule, de façon à transmettre des tensions alternatives isolées de la masse électrique du véhicule, comme cela a été représenté sur le schéma de la figure 4 qui sera décrite ultérieurement. Le transmetteur comprend également un deuxième bobinage 16, lui aussi constitué d'un fil conducteur isolé électriquement bobiné autour de la roue 1 ; les caractéristiques électriques du deuxième bobinage 16 (diamètre du fil, nombre de spires) sont avantageusement identiques à celles du premier bobinage 15, mais, bien entendu, elles pourraient être différentes, si l'on veut obtenir, par exemple, des caractéristiques de transmission dans un sens, c'est-à-dire du premier bobinage 15 vers le deuxième bobinage 16, différentes de celles obtenues dans l'autre sens. Le deuxième bobinage 16 est le bobinage d'une deuxième bobine 14 qui comprend une carcasse 19 dont la section en forme de U est identique à celle de la carcasse 18 de la première bobine 13, mais la concavité de la carcasse 19 est tournée vers la bobine 13, c'est-à-dire vers l'axe de la roue 1 ; le deuxième bobinage 16 est également noyé dans une résine 17 d'enrobage isolante électriquement coulée dans la carcasse 18 qui, elle aussi, est à base de ferrite et constitue un écran concentrateur de flux. La deuxième bobine 14 est fixée, par exemple par collage, à la paroi intérieure cylindrique de la jante 3, du côté de l'axe de la roue 1, au droit de la première bobine 13 ; régulièrement réparties circonférentiellement, des pinces 35 sont surmoulées dans l'écran 19, côté intérieur de la roue 1, et sont serties sur le rebord roulé 3A intérieur de la jante 3, à la manière d'un plomb d'équilibrage de roue, et maintiennent la bobine 14 sur la jante 3 durant le temps nécessaire à la polymérisation de la colle de solidarisation de la bobine 14 et de la jante 3. Les deux bobines 13 et 14 sont à distance l'une de l'autre, et définissent un entrefer 20 (figure 2) qui peut être compris entre 0,4 et 6 millimètres ; selon l'exemple décrit, il est de 3 à 5 millimètres ; les deux bobines 13 et 14 ont chacune environ 3 à 5 millimètres d'épaisseur et 20 à 25 millimètres de large. Les brins 16A et 16B du deuxième bobinage 16 sont reliés, l'un, le brin 16B, à l'une des pinces 35 qui le relie, dès lors, via la jante 3, à la masse électrique du véhicule, et l'autre, le brin 16A, à la valve de gonflage 12, de la manière suivante : la valve de gonflage 12 comprend, figure 3, comme connu en soi, un insert métallique 28 cylindrique creux, généralement en laiton, dont la jupe 29 s'étend jusqu'à l'intérieur du pneumatique 2, à travers une ouverture 51 de la jante 3 que traverse également, à étanchéité, un surmoulage 31 en élastomère entourant l'insert 28 ; l'insert 28 présente un filetage intérieur dans lequel est vissé l'obus de valve 26 formant clapet dont on voit en 27 la tige de manoeuvre. L'extrémité de l'insert située à l'extérieur de la roue 1 porte extérieurement un filet 52 recevant habituellement un bouchon fileté de valve. Une collerette transversale 30 que présente périphériquement l'insert 28 limite, d'un côté, le surmoulage 31 et, de l'autre côté, le filetage 52 ; le brin 16A du deuxième bobinage 16 est solidarisé, par exemple par soudage, à une rondelle de contact 32 serrée contre la collerette 30 par un écrou de serrage 33 ; ainsi, le brin 16A est relié électriquement à l'insert 28, et, notamment, à sa jupe 29 qui traverse la jante 3 et dont l'extrémité intérieure se prolonge à l'intérieur du pneumatique 2. Le deuxième bobinage 16 est relié par ses deux brins d'extrémités 16A, 16B à un circuit électrique le concernant ; un tel circuit est contenu dans un boîtier 38 porté par la jante 3 sur la face de celle-ci tournée vers l'intérieur du pneumatique 2 ; pour cela, le boîtier 38 est muni d'au moins un cavalier métallique 47 que traverse une bande d'acier 48 qui est cerclée autour de la jante 3 ; la masse électrique du circuit électrique étant reliée au cavalier 47, le brin 16B du deuxième bobinage 16 et ladite masse dudit circuit se trouvent être tous deux liés, grâce à cette disposition, à la même masse électrique du véhicule via la jante 3 ; pour relier l'autre brin du deuxième bobinage 16 audit circuit électrique, il suffit de joindre le conducteur 34 concerné dudit circuit à la jupe 29 de l'insert 28 de la valve 12 ; pour ce faire, le conducteur 34 est solidarisé, par exemple par soudage, à un clip cylindrique 24 élastique circonférentiellement, grâce à une fente 25 qu'il présente, ledit clip 24 étant enfilé sur l'extrémité de la jupe 29 située à l'intérieur du pneumatique 2. Le capteur de déformation selon l'invention comprend deux éléments condensateurs; un premier élément condensateur est constitué d'une première plaque 202A en forme de bande métallique entourant extérieurement la jante 3 à laquelle elle est solidarisée par l'intermédiaire d'entretoises telles que 60 par exemple ; comme on le voit sur la figure 1, la bande 202A entoure le boîtier 38 ; une deuxième plaque en forme de bande 201 constitue ce premier élément condensateur : la bande 201 est enroulée à la périphérie intérieure de la bande de roulement du pneumatique 2 dont elle est solidaire, par exemple par surmoulage ou collage ; un deuxième élément condensateur est constitué, d'une deuxième première bande 202B, analogue à la bande 202A, située à distance axiale de celle-ci, les deux bandes 202A, 202B étant placées symétriquement de part et d'autre du plan de symétrie transversal du pneumatique 2 ; la deuxième bande du deuxième élément de condensateur est constituée également par la bande 201, qui est disposée également symétriquement par rapport au plan de symétrie transversal du pneumatique 2. Les capacités des deux éléments condensateurs qui viennent d'être décrits varient, d'une part, lorsque radialement la bande de roulement du pneumatique 2 se rapproche de la jante 2, et, d'autre part, lorsque la bande 201 se déplace, parallèlement à l'axe de la roue 1, par rapport aux bandes 202A, 202B ; il est possible de distinguer électriquement ces deux types de déformation ; en effet, grâce à la disposition symétrique des trois bandes décrite ci-dessus, lorsque la déformation du pneumatique 2 n'est que radiale, les deux capacités des deux éléments 201-202A, et 201-202B, varient toutes deux tout en restant égales ; si les deux capacités varient de sorte que l'une augmente, tandis que l'autre diminue, leur somme restant constante, la déformation du pneumatique 2 n'est que latérale, d'un côté ou de l'autre en fonction de l'élément condensateur dont la capacité croit (ou décroit) ; bien entendu, il est possible d'avoir en même temps les deux types de déformation. En se reportant à la figure 4, on voit que l'on a entouré d'un trait en pointillés 36 les éléments importants du circuit électrique associé au premier bobinage 15, désignés par boîtier 36, et d'un trait en pointillés 38 les éléments importants du circuit électrique associé au deuxième bobinage 16, désignés par boîtier 38 ; les connexions électriques reliant les bandes 201, 202A, 202B au circuit électrique du boîtier 38 n'ont pas été représentées; les connexions relatives aux bandes 202A, 202B sont aisées à réaliser, les bandes 202A, 202B étant au contact du boîtier 38 ; la bande 201 peut être connectée par l'intermédiaire d'une couche conductrice plaquée à la surface intérieure du pneumatique, s'étendant radialement jusqu'à un insert métallique noyé dans l'enveloppe du pneumatique qu'il traverse au droit de la jante ; la pression du pneumatique applique l'insert contre la jante, ellemême reliée électriquement au boîtier 38, ou contre un plot noyé dans la jante mais isolé de celle-ci, ledit plot étant connecté au boîtier 38. Le boîtier 36 comporte un bloc d'émission 37 qui, à partir de la source de courant continu disponible sur le véhicule et d'un oscillateur, envoie dans le premier bobinage 15 un courant alternatif à une fréquence dite d'alimentation ; la fréquence d'alimentation peut être comprise entre un hertz et cinq cents kilohertz; de bons résultats ont été obtenus avec une fréquence d'alimentation de l'ordre de dix kilohertz; le boîtier 38 comporte un bloc de réception 39 de ladite fréquence d'alimentation transmise par le deuxième bobinage 16 ; un étage de régulation 40 comprenant des éléments de redressement et de filtrage fournit une tension d'alimentation continue V, de l'ordre de dix volts selon l'exemple ci-dessus, destinée à fournir la puissance électrique nécessaire au fonctionnement des divers éléments électriques du boîtier 38. Le capteur de déformation décrit ci-dessus est représenté en 41 sur ce schéma ; il est associé à au moins un circuit qui est susceptible de délivrer une information variant électriquement en fonction d'une déformation du pneumatique, par exemple une tension de 5 à 40 millivolts, ou de O à 4 volts après amplification, fonction de cette déformation ; un convertisseur 42 transforme cette tension variable en fréquence variable grâce à une conversion tensionfréquence ; selon cet exemple, la fréquence variable varie de 1 à 4 KHZ. Cette fréquence variable est introduite dans un étage de modulation 43 générant une fréquence porteuse de 100 KHZ appliquée au deuxième bobinage 16 et transmise par le premier bobinage 15 à l'entrée d'un démodulateur 44, que comporte le boîtier 36 ; à la sortie du démodulateur 44, le signal de 1 à 4 KHZ émis par le convertisseur 42 du boîtier 38 est reconstitué et traité dans un étage de mesure 45. L'étage de mesure 45 comprend des moyens, connus en soi, de conversion dudit signal en information à la disposition de l'usager, de toute manière appropriée: visuelle (affichage...) ou sonore (bruiteur, synthétiseur...); ainsi, une déformation du pneuamtique est transmise à une partie fixe, le tableau de bord par exemple ; comparée à une information propre au véhicule stockée dans une mémoire, un signal d'alarme peut être déclenché et alerter l'usager; bien entendu, toutes les roues du véhicule sont équipées du dispositif qui vient d'être décrit et scrutées cycliquement. Le boîtier 38 peut contenir un correcteur 46 de température qui corrige la sortie du convertisseur 42 en fonction de la température régnant dans le pneumatique 2. La figure 5 montre une variante de capteur comportant trois éléments condensateurs, à savoir un premier élément constitué des bandes 301-302A, un deuxième élément constitué des bandes 301302B, et un troisième élément constitué des bandes 302C. Selon cette variante, l'élément condensateur 301-302A est adapté à mesurer les déformations radiales, tandis que les éléments 301-302B et 301-302C sont adaptés à mesurer les déformations axiales, par rapport à l'axe de la roue 1, d'un côté et de l'autre. Selon l'exemple décrit, l'entrefer 20 existant entre les bobines 13 et 14 est cylindrique, de révolution autour de l'axe de la roue 1 du véhicule. Selon des variantes non représentées, l'entrefer entre les bobines est conique, ou plan en s'étendant perpendiculairement à l'axe de la roue 1 ; dans cette dernière variante, par exemple, le support 21, au lieu d'être en forme de tambour, est en forme de disque et porte une bobine 13 en forme de couronne ; la bobine 14, également en forme de couronne, fait face à la bobine 13 et est portée par un support circulaire à section en équerre solidarisé à la jante 3, toutes autres choses étant égales par ailleurs. REVENDICATIONS 1 - Capteur de déformation du pneumatique d'une roue de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un élément condensateur dont la capacité varie en fonction de la déformation du pneumatique. 2 - Capteur de déformation selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux plaques à distance l'une de l'autre dont l'une ou première plaque (202A, 202B ; 302A, 302B, 302C) est solidaire de la jante (3) de la roue (1) sur laquelle le pneumatique (2) est monté et dont l'autre ou deuxième plaque (201, 301) est solidaire du pneumatique. 3 - Capteur de déformation selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première plaque (202A, 202B ; 302A, 302B, 302C) est une bande métallique solidarisée à la surface interne de la bande de roulement du pneumatique (2). 4 - Capteur de déformation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comporte deux premières plaques (202A, 202B) et une deuxième plaque (201). 5 - Capteur de déformation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comporte trois premières plaques (302A, 302B, 302C) et une deuxième plaque (301). 6 - Capteur de déformation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les informations fournies par le capteur sont transmises par un transmetteur comportant un premier bobinage (15) solidaire d'une partie fixe (21) et un deuxième bobinage (16) solidaire de la jante (3), les premier et deuxième bobinages étant disposés face à face et définissant entre eux un entrefer (20) constant. 7 - Capteur de déformation selon la revendication 6, caractérisé par le fait que chacun des premier et deuxième bobinages est entouré d'un écran (18, 19) concentrateur de flux à base de ferrite sur chacune de ses faces autre que celle qui borde l'entrefer (20). 8 - Capteur de déformation selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'une tension alternative est appliquée aux bornes du premier bobinage (15), une tension alternative induite étant recueillie aux bornes du deuxième bobinage (16), ladite tension induite étant redressée (40) puis appliquée à un circuit comportant le capteur (41) qui délivre une tension d'information qui varie avec la déformation du pneumatique, les variations de la tension d'information étant transformées en une fréquence variable (42) qui module une fréquence porteuse (43) laquelle induit dans le premier bobinage (15) un signal de mesure représentatif de ladite déformation. 9 - Capteur de déformation selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'un démodulateur (44) transforme le signal de mesure en un signal carré à fréquence variable représentative de la déformation.