Brevet FR2812394A1 — publié le 20020201

- 1 - L'invention a pour objet un procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat; on désigne par système de roulage à plat d'un véhicule un ensemble comprenant au moins pour chaque roue une enveloppe pneumatique, un avertisseur de dégonflement et des moyens de support de la bande de roulement de l'enveloppe pneumatique en cas de dégonflement de l'enveloppe. Le procédé selon l'invention permet aussi d'évaluer les conditions de réutilisation du système de roulage à plat; ces conditions après un roulage à plat ou à très faible pression - peuvent être soit la réutilisation pure et simple du système en l'état, après réparation et regonflage de l'enveloppe pneumatique, soit le changement de pneumatique, soit le remplacement de l'appui de sécurité, ou les deux. On sait que la baisse de pression d'un pneumatique peut être brutale, par exemple à la suite d'un éclatement, ou très lente, par exemple après une crevaison, mais dans tous les cas il y a un risque d'accident par perte de contrôle de la direction du véhicule. On a donc imaginé des dispositifs dits " de roulage à plat " qui comprennent généralement un appui de sécurité annulaire monté à l'intérieur du pneumatique pour limiter l'affaissement de ce dernier et éventuellement pour éviter le phénomène du décoincement, c'est-à-dire le déplacement d'un bourrelet du pneumatique vers l'intérieur de la jante, ce qui provoque le déjantage du pneumatique. Un tel dispositif est décrit, par exemple, dans les brevets W0 94/13498 et EP 0 796 747 (Michelin et Cie). On a aussi imaginé des pneumatiques dont la structure, notamment des flancs, est fortement renforcée pour leur permettre de rouler à faible pression ou à pression nulle. Un exemple de tels pneumatiques dits " autoporteurs " est donné dans le brevet US 6,026,878 de Goodyear. Paradoxalement, ces dispositifs modernes de roulage à plat sont si efficaces que le conducteur ne s'aperçoit pas aisément de la baisse dangereuse de la pression de l'un des pneumatiques de son véhicule. Ces systèmes doivent donc comporter des appareils de mesure de la pression des pneumatiques dont la fonction essentielle est d'avertir le conducteur dès que la pression dans un pneumatique descend en dessous d'un seuil prédéterminé. -2- Ces systèmes de roulage à plat, basés sur l'utilisation de moyens de support de la bande de roulement de l'enveloppe pneumatique en cas de dégonflement de l'enveloppe disposés dans ou en dehors de l'enveloppe pneumatique autorisent actuellement, selon les manufacturiers de pneumatiques, un roulage dans des conditions de roulage à plat à vitesse limitée (de l'ordre de 80 km/h au maximum) et pour une distance elle aussi limitée (de l'ordre de 200 km). En réalité, ces valeurs limites sont déterminées dans des conditions très sévères d'utilisation des véhicules et des systèmes de roulage à plat et sous-estiment ainsi très souvent le potentiel d'utilisation réel de ces systèmes et l'autonomie qu'ils peuvent offrir aux usagers. Le but de l'invention est précisément d'indiquer au conducteur à chaque instant une estimation de l'autonomie réelle dont il dispose après une forte perte de pression, suivant les conditions réelles du roulage. La présente invention permet donc d'indiquer à chaque instant au conducteur son autonomie réelle; le cas échéant, elle le prévient par une alarme qu'il a franchi une distance maximale et qu'il doit s'arrêter; enfin, elle lui précise les conditions de réutilisation de son système de roulage à plat. Pour obtenir ce résultat, l'invention fait appel à un traitement de données provenant de différents capteurs et représentant des paramètres significatifs du système de roulage à plat concerné et du véhicule. Le procédé selon l'invention d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat équipant un véhicule, le système comprenant au moins pour chaque roue une enveloppe pneumatique, un avertisseur de dégonflement et des moyens de support de la bande de roulement de l'enveloppe pneumatique en cas de dégonflement de l'enveloppe, est caractérisé en ce que, à partir du moment o l'avertisseur de dégonflement a détecté un seuil de dégonflement prédéterminé: - on mesure périodiquement la distance parcourue et un paramètre C(t) caractéristique des conditions du roulage; - on détermine en fonction de C(t) et de la distance mesurée sur At une grandeur caractéristique d'un endommagement élémentaire potentiel du système pendant la période écoulée At; 3 - - on calcule une estimation de l'endommagement global par combinaison des endommagements élémentaires calculés depuis le début du roulage à plat; et - on transmet au conducteur du véhicule une grandeur liée à cette estimation de l'endommagement global du système de roulage à plat. Avantageusement, à partir d'une série d'essais de roulage dans des conditions correspondant à celles du paramètre caractéristique C, on détermine une fonction F(C) donnant pour toute valeur du paramètre C une estimation e de l'autonomie du système de roulage à plat neuf dans ces conditions de roulage C: e(t) = F[C(t)] On peut estimer un endommagement élémentaire potentiel AJ pendant la période de roulage At par le rapport: AJ = Ad/e(t) dans lequel, Ad est égal à la distance parcourue par le véhicule pendant la période At. Dans un mode de réalisation préférentiel, en considérant J, potentiel d'utilisation du système de roulage à plat, à chaque période de mesure At, on actualise l'estimation de J(t) par: J(t) = J(t-At) - AJ De préférence, J est initialisé à 1 lorsque le système de roulage à plat est neuf. Avantageusement, on transmet au conducteur du véhicule la valeur actualisé de J(t). On peut aussi, en considérant E, autonomie restante du système de roulage à plat dans les conditions actuelles de roulage, estimer E par: E = J(t) x e(t) et on transmet régulièrement au conducteur du véhicule une valeur actualisée de cette estimation. Il est évidemment possible, sans sortir du cadre de l'invention, de définir une autre formule pour le calcul de E. Notamment, pour s'affranchir des diminutions importantes de e(t) dans les premiers kilomètres du roulage, on pourra anticiper la diminution prévisible du paramètre e(t). Lorsque le potentiel d'utilisation diminue en dessous d'un seuil donné J0, on transmet de préférence au conducteur du véhicule un avertissement lui recommandant de s'arrêter prochainement. -4- Avantageusement, lorsque la pression de gonflage mesurée est inférieure à un seuil donné, on considère que le pneumatique concerné est dans des conditions de roulage à plat. Pour éviter de surestimer l'autonomie restante, et pour ne pas inciter le conducteur à rouler trop longtemps à plat, on compare la valeur de ladite autonomie réelle à une valeur empirique maximale, et l'on retient la plus petite de ces deux valeurs pour calculer l'autonomie restante. Dans une variante préférentielle de l'invention, on utilise comme paramètre caractéristique la température de l'air interne du pneumatique concerné, soit: C(t) = T(t) Dans une variante simplifiée de l'invention, e(t) = F[C(t)] est donné par: e(t) = e0 exp [ln(2) (To - T(t))/AT] o: * e est ladite autonomie modélisée, exprimée en km, qui correspond à l'autonomie disponible avant immobilisation d'un système de roulage roulant à une température T constante; T est la température de l'air interne (en degrés Celsius); To est une température arbitraire de référence (en degrés Celsius), par exemple la température maximale susceptible d'être atteinte; 20. eo est l'autonomie estimée à la température To; e0 est de l'ordre de 200 km; * AT (en degrés Celsius) est un intervalle de température correspondant à une réduction d'un facteur 2 de l'autonomie; AT est de l'ordre de 1 0 C. Il est évidemment possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'utiliser tel ou tel autre paramètre caractéristique, seul ou en combinaison, des conditions de roulage à plat. On peut avantageusement choisir ces paramètres caractéristiques dans le groupe suivant: la pression de gonflage, la localisation du pneumatique concerné, la charge appliquée, la température extérieure, la vitesse du véhicule, le type de véhicule, la vitesse de balayage des essuie-glaces, les efforts longitudinaux et transversaux appliqués à la roue concernée. -5- On peut également se servir de la localisation, de la température de l'air interne et de la pression des autres pneus gonflés. Le procédé selon l'invention peut aussi s'appliquer, outre l'évaluation de l'endommagement et de l'autonomie du système de roulage à plat, à l'évaluation de la réutilisation du pneumatique concerné par le roulage à plat ainsi qu'à l'évaluation de la réutilisation de l'insert de sécurité, s'il y a lieu. Pour mieux comprendre l'invention, on va décrire un schéma de principe du procédé présenté à la figure 1. En considérant J, potentiel d'utilisation du système de roulage à plat considéré, on initialise J à 1 lorsque le système est neuf. Tout au long du roulage, on effectue des mesures de contrôle avec une période At. t' étant l'instant auquel les mesures précédentes ont été effectuées, on a At = t - t'. At peut être constant ou non suivant le cas. On détermine si, à cet instant t, l'un des pneumatiques du véhicule a une pression de gonflage inférieure à un seuil po, de l'ordre de 0,7 bar. Si tel n'est pas le cas, on recommence à la période suivante. Si l'un des pneumatiques a une pression inférieure à cette valeur, on mesure la distance parcourue, d(t) ainsi qu'une grandeur caractéristique du roulage à plat, par exemple la température de l'air interne du pneumatique, C(t). Puis on calcule la distance parcourue depuis la dernière mesure: Ad = d(t) - d(t-At) et e(t)= F[C(t)] e(t) est l'estimation de l'autonomie du système de roulage à plat neuf dans les conditions C(t). La fonction F(C) est déterminée empiriquement à partir d'une série d'essais réalisés en faisant varier les conditions de roulage à plat. Cette fonction est usuellement bornée à une valeur maximale donnée, par exemple 1500 km. On calcule alors un endommagement élémentaire potentiel pendant la période de mesure considérée: AJ = Ad/e(t) Et on actualise le potentiel d'utilisation actuel du système par: J(t) = J(t - At) - AJ -6- On peut alors transmettre au conducteur du véhicule l'estimation du potentiel d'utilisation du système actualisée Jx100, en % par exemple. On peut aussi transmettre une estimation E de l'autonomie résiduelle dans les conditions actuelles de roulage donnée par exemple en calculant le produit: E = J(t) x e(t) On vérifie alors la valeur de J(t) par rapport à un premier seuil de l'ordre de %, si ce seuil est franchi, on avertit le conducteur du véhicule qu'il doit prochainement s'arrêter, lorsque J(t) devient 0, on indique au conducteur qu'il doit s'arrêter. Lorsque ce dernier seuil n'est pas franchi, on reprend le cycle du procédé selon l'invention à la période At suivante. On va maintenant indiquer pour les principaux paramètres caractéristiques quelles sont les conditions les plus sévères et quelle peut être l'augmentation estimée de l'autonomie. Tout d'abord, la pression résiduelle du pneumatique concerné: un pneumatique " à plat " n'a pas forcément une pression nulle comme c'est le cas au cours des essais en conditions sévères; si la perte de pression est lente (environ 80% des cas de crevaison), en début de roulage à plat, le pneumatique s'échauffe et se regonfle même un peu temporairement: on peut estimer qu'une pression supplémentaire de 0,2 bar peut multiplier l'autonomie minimale par 10. Pour ce qui concerne la charge du véhicule, les essais sévères sont faits à charge maximale, ce n'est pas toujours le cas dans la réalité: par exemple, une diminution d'environ 60 daN sur un véhicule familial multiplie l'autonomie minimale par 2. La température extérieure retenue pour les essais sévères peut être 40 C. Un écart en moins d'environ 12 C multiplie l'autonomie minimale par 2. Les conditions atmosphériques ont aussi une influence: par temps humide l'autonomie est augmentée de manière très significative grâce à la réduction de la température de fonctionnement du système. L'état du sol joue également un rôle important: ainsi, sur un sol bosselé, qui crée des surcharges dynamiques, l'autonomie est réduite de manière importante. -7- Le fractionnement du trajet en plusieurs étapes augmente beaucoup l'autonomie car le système de roulage à plat se refroidit au cours des arrêts. Les efforts longitudiaux sont très pénalisants pour les systèmes de roulage à plat car, notamment en freinage, ils génèrent des surcharges dynamiques. Les efforts transversaux sont très pénalisants pour les systèmes de roulage à plat car les efforts en virage génèrent des surcharges dynamiques localisées. La localisation du pneumatique concerné sur le véhicule, essieu avant ou arrière, est importante car les conditions réelles de roulage sont fonction des réglages des suspensions (par exemple angle de carrossage..) qui peuvent différer à l'avant et à l'arrière. On va donner ci-après un exemple réalisé dans des conditions précises. Les essais ont été conduits sur une Renault " Scenic" équipée du système de roulage à plat " PAX " de la Société Michelin comportant un appui de sécurité en caoutchouc. La dimension des pneumatiques était 185-620 R 420. La pression était nulle (valve enlevée). L'autonomie minimale annoncée par le manufacturier était de km. Dans le test, l'autonomie maximale a été fixée à 1500 km et le seul paramètre retenu a été la température (T) de l'air interne du pneumatique. Pour des raisons technologiques, la température interne maximale mesurable était de 110 C. Quand la température était inférieure strictement à 110 C, nous avons utilisé la formule empirique: e(T) = eo exp [ln(2) (To - T)/AT] avec To fixé à 110 C et les valeurs suivantes qui ont été identifiées de manière empirique: e0 = 250 km, et AT = 12 C. Quand la température était égale à 110 C, nous avons utilisé la formule empirique: e(T) = elim avec elim = 200 km Ce test a conduit aux valeurs d'autonomie indiquées à l'avant-dernière colonne du tableau suivant, qui donne les conditions de trois types de roulages: -8- - la première ligne du tableau est une simulation de cycle urbain sur une machine dite " rouleuse "; - la deuxième ligne est un roulage mixte routier/autoroutier; et - la troisième ligne est un autre roulage mixte routier/autoroutier; la colonne 1 donne la charge moyenne (pour une charge maximale de 425 daN) ; la colonne 2 donne le fractionnement du trajet sous la forme du nombre d'arrêts de plus de 15 minutes; - la colonne 3 donne la vitesse moyenne de roulage; - la colonne 4 donne le pourcentage de route humide; - la colonne 5 donne la température moyenne de l'air extérieur; - la colonne 6 donne la température moyenne de l'air interne pendant le roulage; - la colonne 7 donne l'autonomie réelle mesurée; - la colonne 8 donne l'autonomie évaluée par la jauge, objet de l'invention; - la colonne 9 donne le " gain " pour le conducteur par rapport à une autonomie minimale annoncée par le constructeur (200 km). Charge Nombre Vitesse % route T air T air Autonomie Autonomie Gain daN arrêts moyenne humide extérieur interne mesurée estimée km km/h km km 310 187 48 0 % 20 C 54 C 1499 1206 1006 383 2 100 23% 8 C 98 C 780 393 193 337 8 84 26% 90C 930C 1751 439 239 Dans le cas des essais considérés, l'autonomie du système de roulage à plat était liée à celle de l'appui de sécurité disposé autour de la jante de la roue du système. On voit que le gain d'autonomie procuré par la procédé objet de l'invention est important, même dans le cas pénalisant du roulage routier/autoroutier à vitesse soutenue et charge plus élevée (deuxième ligne du tableau). Enfin, il est avantageux pour le conducteur de prévoir une alarme lorsque l'autonomie restante devient inférieure à une valeur prédéterminée. -9- REVENDICATIONS 1. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat équipant un véhicule, ledit système comprenant au moins pour chaque roue une enveloppe pneumatique, un avertisseur de dégonflement et des moyens de support de la bande de roulement de l'enveloppe pneumatique en cas de dégonflement de l'enveloppe de l'enveloppe pneumatique, caractérisé en ce que, à partir du moment o ledit avertisseur de dégonflement a détecté un seuil de dégonflement prédéterminé: - on mesure périodiquement la distance parcourue et un paramètre C(t) caractéristique 1 0 des conditions du roulage; - on détermine en fonction de C(t) et de la distance mesurée sur At une grandeur caractéristique d'un endommagement élémentaire potentiel du système pendant la période écoulée At; - on calcule une estimation de l'endommagement global par combinaison desdits endommagements élémentaires calculés depuis le début du roulage à plat; et - on transmet au conducteur du véhicule une grandeur liée à cette estimation de l'endommagement global du système de roulage à plat. 2. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant la revendication 1, dans lequel, à partir d'une série d'essais de roulage dans des conditions correspondant à celles du paramètre caractéristique C, on détermine une fonction F(C) donnant pour toute valeur du paramètre C une estimation e de l'autonomie du système de roulage à plat neuf dans ces conditions de roulage C: e= F(C) 3. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant la revendication 2, dans lequel, on estime l'endommagement élémentaire potentiel AJ pendant la période de roulage At par le rapport: AJ = Ad/e[F(C(t))] dans lequel, Ad est égal à la distance parcourue par le véhicule pendant la période At. -10- 4. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant la revendication 3, dans lequel, en considérant J, potentiel d'utilisation du système de roulage à plat, à chaque période de mesure At, on actualise l'estimation de J(t) par: J(t) = J(t-At) - AJ 5. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant la revendication 4, dans lequel J est initialisé à 1 lorsque le système de roulage à plat est neuf. 6. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 4 et 5, dans lequel on transmet au conducteur du véhicule la valeur actualisé de J(t). 7. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 4 à 6, dans lequel, en considérant E, autonomie restante du système de roulage à plat dans les conditions actuelles de roulage, on transmet au conducteur du véhicule une valeur actualisée de cette estimation. 8. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant la revendication 7, dans lequel, on estime E par: E J(t) x e(t) 9. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 4 à 8, dans lequel, lorsqu'on franchit un seuil donné J0, on transmet au conducteur du véhicule un avertissement. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel, lorsque la pression de gonflage mesurée est inférieure à un seuil donné, on considère que le pneumatique concerné est dans des conditions de roulage à plat. - 11 - 11. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 10, dans lequel, ledit avertisseur de dégonflement mesurant périodiquement, en plus de la pression de gonflage du pneumatique, la température de l'air interne T, on utilise comme paramètre caractéristique des conditions de roulage dudit système de roulage à plat ladite température de l'air interne du pneumatique concerné. 12. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant la revendication 11, dans lequel, e(t) = F[T(t)] est donné par: e(t) = eo exp [ln(2) (To - T(t))/AT] o: À e est ladite autonomie modélisée, exprimée en km, qui correspond à l'autonomie disponible avant immobilisation d'un système de roulage roulant à une température T constante; À T est la température de l'air interne (en degrés Celsius); À To est une température arbitraire de référence (en degrés Celsius); eo est l'autonomie estimée à la température To; AT (en degrés Celsius) est un intervalle de température correspondant à une réduction d'un facteur 2 de l'autonomie. 13. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 2 à 12, dans lequel on borne la valeur maximale de e à une valeur arbitraire donnée. 14. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 13, dans lequel on utilise comme paramètre caractéristique complémentaire des conditions de roulage dudit système de roulage à plat la pression de gonflage du pneumatique concerné. 15. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 13, dans lequel on utilise comme paramètre caractéristique - 12- complémentaire des conditions de roulage dudit système de roulage à plat la localisation sur le véhicule du pneumatique concerné. 16. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 15, ledit véhicule comportant des moyens pour estimer la charge appliquée aux roues, on utilise comme paramètre caractéristique complémentaire des conditions de roulage dudit système de roulage à plat la charge appliquée à la roue concernée. 17. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 16, ledit véhicule comportant des moyens pour mesurer la température extérieure au véhicule, on utilise comme paramètre caractéristique complémentaire des conditions de roulage dudit système de roulage à plat ladite température extérieure. 18. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 17, on utilise comme paramètre caractéristique complémentaire des conditions de roulage dudit système de roulage à plat la vitesse de roulage du véhicule. 19. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 18, ledit véhicule comportant des moyens pour mesurer les efforts transversaux appliqués auxdites roues, on utilise comme paramètre caractéristique complémentaire des conditions de roulage dudit système de roulage à plat lesdits efforts transversaux. 20. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 19, dans lequel on utilise comme paramètre caractéristique complémentaire au moins une grandeur choisie dans le groupe des efforts longitudinaux, du type de véhicule, de la vitesse de balayage des essuieglaces et de la localisation du pneumatique concerné. - 13 - 21. Procédé d'évaluation de l'autonomie d'un système de roulage à plat suivant l'une des revendications 1 à 20, dans lequel on utilise comme paramètre caractéristique complémentaire au moins une grandeur choisie dans le groupe de la température de l'air interne et de la pression des autres pneumatiques gonflés. 22. Procédé selon l'une des revendications 1 à 21, dans lequel les moyens de renforcement structurel de l'enveloppe pneumatique sont un appui de sécurité disposé radialement extérieurement relativement à la jante de ladite roue et destiné à supporter la bande de roulement de ladite enveloppe pneumatique en cas de perte de pression de gonflage. 23. Procédé selon l'une des revendications 1 à 21, dans lequel les moyens de renforcement structurel de l'enveloppe pneumatique sont insérés dans la structure de ladite enveloppe. 24. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 23 à l'évaluation de la réutilisation du pneumatique concerné par le roulage à plat. 25. Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 22 à l'évaluation de la réutilisation de l'insert de sécurité du pneumatique concerné par le roulage à plat.