Brevet FR2841826A1 — publié le 20040109

ENSEMBLE ROUE ET PNEUMATIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE AVEC INDICATEUR D'USURE, DISPOSITIF INDICATEUR D'USURE ET PNEUMATIQUE POUR UN TEL ENSEMBLE. L'invention est relative à l'ensemble d'une roue et d'un pneumatique sans chambre pour véhicule automobile, prévu pour fournir une indication d'usure du pneumatique. Le degré d'usure des pneumatiques d'un véhicule est un facteur important à considérer pour la sécurité. A cette fin, les pneumatiques sont généralement équipés sur la bande de roulement, dans le fond des 10 sculptures, de témoins d'usure indiquant la limite d'utilisation du pneumatique. Mais l'observation de ces témoins d'usure n'est pas véritablement aisée, d'autant que les carrosseries entourent une grande partie du pneumatique. Même en se penchant à côté du véhicule à l'arrêt, un observateur peut avoir des difficultés à bien apprécier 1' état des témoins d'usure. L'invention a pour but, surtout, de fournir un ensemble roue et pneumatique sans chambre pour véhicule automobile capable de fournir une indication d'usure du pneumatique sans nécessiter, de la part d'un utilisateur, une observation du fond des sculptures du pneumatique à 20 l'arrêt. Il est souhaitable en particulier que l'indication d'usure soit fournie directement au conducteur, par exemple par un voyant d'affichage sur le tableau de bord et/ou par un signal sonore. Selon l'invention, un ensemble de roue et de pneumatique sans chambre pour véhicule automobile est caractérisé par le fait que: - le pneumatique comporte au moins un élément optique, conducteur de rayonnement lumineux, traversant la bande de roulement et la paroi du pneumatique, et propre à introduire dans le volume intérieur du pneumatique un flux lumineux dépendant de l'usure du pneumatique; - et un détecteur de rayonnement lumineux est installé dans le 30 volume intérieur du pneumatique et est propre à émettre un signal indicateur de l'usure en réponse au flux lumineux. De préférence chaque élément optique est orienté radialement et son extrémité intérieure est en forme de dôme sphérique, de diamètre supérieur au reste de l'élément optique. L'élément optique est avantageusement constitué par un pion de fibre optique en matière plastique, dont l'extrémité intérieure forme une lentille convexe, notamment hémisphérique. Le diamètre du pion peut être d'environ deux millimètres. L'ensemble peut être prévu pour un fonctionnement en "tout ou rien". Dans ce cas, chaque élément optique présente une extrémité extérieure située en retrait de la surface extérieure de la bande de roulement du pneumatique à l'état neuf, à un niveau correspondant à l'usure maximale admissible, et cette extrémité est recouverte par un obturateur qui s'élimine lorsque l'usure de la bande atteint ce niveau, le détecteur de lumière fournissant alors un signal d'usure maximale. En variante, l'ensemble peut être prévu pour un fonctionnement progressif. Dans ce cas, 1' élément optique présente une extrémité extérieure située au niveau de la surface extérieure de la bande de roulement du pneumatique à l'état neuf, et la section transversale de 15 l'élément optique varie progressivement, suivant la direction radiale, de l'extérieur vers l'intérieur jusqu'à une valeur extrême située au niveau d'usure maximale; le détecteur de rayonnement lumineux fournit un signal d'usure qui varie progressivement jusqu'à la valeur extrême admissible. De préférence, la section transversale de l'élément optique 20 augmente progressivement dans le sens radial de l'extérieur vers l'intérieur. Le détecteur de rayonnement lumineux est installé dans un emplacement non nuisible pour le pneumatique. De préférence, le détecteur de rayonnement lumineux est fixé à la roue et comporte un 25 émetteur radio hautefréquence pour transmettre les informations. Avantageusement, le détecteur est fixé à la valve de gonflage, elle-même fixée à la roue. Le détecteur de rayonnement lumineux peut comporter un générateur d'électricité à inertie, qui permet d'alimenter les circuits du détecteur de lumière lors de la rotation de la roue. Les éléments optiques peuvent être situés sur un secteur angulaire d'étendue limitée, auquel cas le pneumatique comporte un repère de montage pour permettre un positionnement correct des éléments optiques relativement au détecteur de rayonnement lumineux, notamment relativement à la valve. En variante, les éléments optiques sont répartis régulièrement sur toute la circonférence de la bande de roulement. Avantageusement, le détecteur de rayonnement lumineux est prévu pour fonctionner sur des longueurs d'onde correspondant à l'infrarouge. Les signaux émis par le détecteur de rayonnement lumineux sont de préférence codés. Le détecteur d'usure du pneumatique peut être combiné avec un dispositif indiquant la pression de gonflage. L'invention est également relative à un dispositif d'indication d'usure pour un ensemble tel que défini précédemment, ce dispositif comportant au moins un élément optique, conducteur de rayonnement 10 lumineux, traversant la bande de roulement et la paroi du pneumatique, et un détecteur de rayonnement lumineux pour être installé dans le volume intérieur du pneumatique. L'invention concerne également un pneumatique, pour un ensemble tel que défini précédemment, qui comporte au moins un élément 15 optique, conducteur de rayonnement lumineux, traversant la bande de roulement et la paroi du pneumatique, et propre à introduire dans le volume intérieur du pneumatique un flux lumineux dépendant de l'usure du pneumatique. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci20 dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins Fig. i est une coupe transversale partielle d'un ensemble roue / 25 pneumatique selon l'invention à fonctionnement en "tout ou rien", alors que le degré d'usure maximal du pneumatique n'est pas encore atteint. Fig.2 montre l'ensemble de Fig. 1 alors que le degré d'usure maximal est atteint. Fig.3 est une coupe transversale partielle d'un pneumatique 30 équipé d'un élément optique pour un fonctionnement progressif de l'indication d'usure. Fig.4 est un schéma synoptique du détecteur de lumière et de l'émetteur. Fig.5, enfin, est un schéma synoptique d'un récepteur permettant de fournir les indications à bord du véhicule. En se reportant à Fig. 1, on peut voir une représentation partielle de l'ensemble d'une roue 1 et d'un pneumatique sans chambre 2, monté sur cette roue, pour véhicule automobile. Le pneumatique 2 comporte, dans sa bande de roulement 3, au moins un élément optique 4, conducteur de rayonnement lumineux, qui traverse la bande de roulement 3 et la paroi B du pneumatique pour déboucher à l'intérieur du pneumatique. Deux éléments optiques 4 sont prévus dans la coupe illustrée sur Fig. 1. Le plan moyen des éléments 4, selon l'exemple représenté, est voisin du plan moyen de la valve de gonflage 5, qui est fixée à la roue 1 et traverse un trou prévu à cet effet dans la roue. Les éléments optiques 4 peuvent être répartis tout autour du pneumatique 2 à intervalles réguliers de manière telle que le montage du pneumatique 2 sur la roue 1 puisse s'effectuer dans une position angulaire quelconque relativement à la valve 5. Il est également possible de ne prévoir des éléments optiques 4 15 que sur une zone d'étendue limitée. Dans ce cas un repère (non représenté) est prévu sur la paroi extérieure du pneumatique 2, notamment dans une section transversale contenant les éléments optiques 4. Lors du montage du pneumatique 2 sur la roue 1, le repère est à positionner correctement relativement à l'emplacement de la valve 5. Chaque élément optique 4 comprend un pion 7 conducteur de la lumière, notamment constitué par un segment de fibre optique en matière plastique, traversant radialement la bande de roulement et la paroi du pneumatique. L'extrémité intérieure 8 du pion 7, située dans le pneumatique, est en forme de dôme sphérique, convexe vers l'intérieur de manière à constituer une lentille convexe, notamment hémisphérique. L'extrémité extérieure 9 du pion 7 est située en retrait de la surface extérieure de la bande de roulement 3 à l'état neuf, à un niveau p correspondant à l'usure maximale admissible. Cette extrémité 9 est recouverte, lorsque le pneumatique est neuf ou n'a pas encore atteint son 30 degré d'usure maximal admissible, par un obturateur 10 constitué par un bouchon opaque propre à être éliminé lorsque l'usure du pneumatique atteint ce niveau. L'extrémité extérieure 9 du pion 7 est alors découverte et de la lumière peut pénétrer dans le volume intérieur du pneumatique et être 35 répartie suivant plusieurs directions par la lentille convexe 8 comme illustré par des flèches sur Fig.2. Le diamètre du pion 7 de fibre optique en matière plastique peut être de l'ordre de 2 mm. Un détecteur de lumière 11 est installé dans le volume intérieur du pneumatique, à un emplacement non nuisible pour le pneumatique. Le détecteur 11 est fixé à la roue 1 et de préférence à la partie intérieure de la valve de gonflage 5, elle-même fixée à la roue 1. Le détecteur 11, décrit plus loin avec référence à Fig.4, comprend une lentille de réception 12 orientée de manière à recevoir au moins une partie de la lumière sortant des lentilles 8. De préférence, le détecteur 11 et la lentille de réception 12 sont prévus pour travailler principalement dans l'infrarouge. Le détecteur 11 comporte un ensemble électronique dont les circuits sont enfermés dans un boîtier de protection 13 fixé à la valve. En se reportant à Fig.4, on voit que le détecteur de lumière 1i1 comprend un élément semiconducteur 14 sensible à la lumière, par 15 exemple un phototransistor, couplé avec la lentille de réception 12 et disposé dans un circuit, non détaillé, qui fournit sur une sortie 15 un signal envoyé à l'entrée d'un filtre passe-bas 16 prévu pour rejeter le rayonnement lumineux qui ne présente pas d'intérêt pour la détection. La sortie 17 du filtre 16 est reliée à l'entrée d'un circuit 18 à 20 seuil, par exemple du type bascule, fournissant sur sa sortie 19 un signal lorsque l'intensité lumineuse reçue par la lentille 12 devient supérieure à une limite déterminée. La sortie 19 est reliée à une entrée d'un module de calcul 20 qui envoie, sur une sortie 21, un signal d'alerte lorsque l'intensité lumineuse recueillie par le détecteur 11 atteint et dépasse la 25 limite correspondant au degré d'usure maximal admissible du pneumatique. La sortie 21 est reliée à une entrée d'un émetteur radio haute-fréquence 22 qui délivre sur sa sortie, reliée à une antenne 23, un signal d'alerte à destination d'un récepteur radio haute- fréquence 24 (Fig.5), avec antenne 25, embarqué à bord du véhicule. Le signal radio 30 émis est avantageusement codé, notamment pour éviter des interférences avec des véhicules voisins. Le module de calcul 20 délivre sur une autre sortie 26 un signal d'horloge envoyé sur l'émetteur 22. De préférence, les émissions de l'émetteur 22 n'ont lieu que par intermittence. A titre d'exemple non limitatif, la fréquence de fonctionnement de l'émetteur 22 et du récepteur 24 est de 433.82 MHz. L'alimentation en énergie électrique des circuits logés dans le boîtier 13 est assurée par un générateur électrique à inertie 27 qui comporte une bobine électromagnétique 28 à l'intérieur de laquelle un noyau aimanté 29 peut se déplacer par inertie lors de la rotation de la roue. Une tension électrique est engendrée par induction. Le générateur 27 comporte un circuit redresseur du courant alternatif provenant de la bobine 28, ce circuit redresseur comportant une capacité 30. De préférence, le dispositif de détection de l'usure du pneumatique est combiné avec un dispositif de mesure de la pression du pneumatique et d'avertissement en cas de gonflage insuffisant, par 10 exemple par suite d'une crevaison. Ce dispositif de mesure de la pression, également logé dans le boîtier 13, comprend un capteur de pression T qui convertit la pression P en une tension électrique U délivrée sur la sortie 31. Ce signal de tension électrique est envoyé à l'entrée d'un convertisseur analogique-numérique 32 dont la sortie est reliée à une 15 entrée du module 20. Ce dernier envoie sur sa sortie 21 une information, transmise par l'émetteur 22, qui permet d'afficher, par exemple sur le tableau de bord du véhicule, un signal d'alarme en cas de crevaison ou de chute de pression dans le pneumatique. D'une manière plus générale, la valeur de la pression peut être affichée. Les informations transmises par l'émetteur 22 sont recueillies par le récepteur 24 (Fig.5) embarqué et fournies à un module de calcul électronique 32. Une sortie 33 du module 32 est reliée à un convertisseur analogique-numérique 34 dont la sortie est reliée au réseau de bord. Une autre sortie 35 du module 32 est reliée à un voyant lumineux 36 dont 25 l'allumage sert de signal d'alarme. Une sortie 37 est reliée à un afficheur 38, par exemple à cristaux liquides, qui permet de visualiser des messages alphanumériques sur le tableau de bord du véhicule. Ceci étant, le fonctionnement du dispositif détecteur d'usure de pneumatique illustré sur les Figs. l et 2 est le suivant. Aussi longtemps que l'usure du pneumatique 2 n'atteint pas la limite admissible, les pions 7 ont leur extrémité extérieure 9 recouverte par l'obturateur 10 correspondant, qui empêche toute entrée de lumière dans le volume intérieur du pneumatique (Fig. 1). Lorsque le degré limite d'usure est atteint (Fig.2), les 35 obturateurs 10 sont éliminés et les extrémités extérieures 9 des pions 7 peuvent recevoir de la lumière provenant de l'environnement. Cette lumière est transmise à l'intérieur du pneumatique 2 et est répartie dans l'espace par les lentilles convexes 8. Une fraction de cette lumière est recueillie par la lentille de réception 12 et provoque l'émission d'un signal d'alerte par l'émetteur 22 contenu dans le boîtier 13. Le récepteur 24 recueille ce signal radio et une alarme est déclenchée, par exemple par allumage du voyant 36 et/ou affichage d'un message sur l'afficheur 38. Le dispositif des Figs.1 et 2 fonctionne en "tout ou rien", c'està-dire qu'un signal avertisseur n'est fourni que lorsque la limite d'usure admissible est atteinte. Fig.3 montre une variante de réalisation permettant une détection progressive de l'usure. Selon cette variante, chaque élément optique 4a présente une extrémité extérieure 9a située au niveau de la surface extérieure de la bande de roulement 3 du pneumatique à l'état neuf. La section 15 transversale de l'élément optique 4 varie progressivement dans le sens radial vers l'intérieur. De préférence, la section de l'élément optique 4a augmente progressivement vers l'intérieur jusqu'à une valeur maximale située au niveau p de l'usure maximale admissible. La partie extrême de l'élément 4a peut être de révolution comme illustré sur Fig.3, avec une 20 méridienne constituée par un arc de courbe concave, et se termine en pointe sur l'extérieur. En variante la partie extrême de l'élément 4a peut être tronconique avec la pointe tournée vers l'extérieur. L'extrémité 8a de l'élément optique 4a, située à l'intérieur du pneumatique, est en forme de dôme convexe pour former une lentille comme dans le cas de Figs. 1 et 2 afin de répartir la lumière. Dans une section transversale du pneumatique, un seul détecteur de lumière 4a peut être prévu, de préférence au milieu de la bande de roulement. Le détecteur de lumière, non représenté sur Fig.3, est semblable au détecteur 11 de Figs.i et 2 et est de préférence également fixé sur la valve 5. Les éléments optiques 4a peuvent être répartis régulièrement sur toute la circonférence du pneumatique ou être prévus seulement dans une zone angulaire dont le positionnement correct relativement à la roue est assuré grâce à un repère prévu sur le flanc extérieur du pneumatique. L'ensemble électronique monté sur la valve est semblable à celui représenté schématiquement sur Fig.4. L'ensemble électronique situé à bord du véhicule pour exploiter les informations fournies par le détecteur est semblable à celui illustré sur Fig.5. Le fonctionnement est le suivant. Dès le début de l'utilisation du pneumatique 2 à l'état neuf, de la lumière est admise à l'intérieur du pneumatique par l'élément optique 4a. La section d'entrée de l'extrémité 9a est faible lorsque l'usure est faible. Les indications transmises par l'émetteur 22 (Fig.4) et recueillies par le récepteur 24 (Fig.5) permettent d'afficher, si on le souhaite, le degré d'usure réduit. L'extrémité extérieure de l'élément optique 4a s'usant 10 progressivement, avec la bande de roulement 3, la section transversale de l'extrémité extérieure de l'élément optique 4a augmente progressivement, de sorte que le flux de lumière admis à l'intérieur du pneumatique augmente, ainsi que le flux lumineux recueilli par le détecteur. Cette augmentation progressive du flux lumineux recueilli permet d'évaluer 15 l'usure progressive de la bande de roulement 3 et de l'afficher par exemple sur l'écran 38. La section de l'extrémité extérieure de l'élément optique 4a devient maximale lorsque le degré d'usure limite admissible est atteint. Le flux lumineux recueilli par le détecteur 11 atteint sa valeur maximale. Le dispositif est généralement prévu pour déclencher un signal d'alarme venant s'ajouter à un affichage d'usure maximale. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'une roue (1) et d'un pneumatique (2) sans chambre pour véhicule automobile, prévu pour fournir une indication d'usure du pneumatique, caractérisé par le fait que: - le pneumatique (2) comporte au moins un élément optique (4, 4a), conducteur de rayonnement lumineux, traversant la bande de roulement (3) et la paroi (B) du pneumatique, et propre à introduire dans le volume intérieur du pneumatique un flux lumineux dépendant de l'usure du pneumatique; - et un détecteur (11) de rayonnement lumineux est installé dans le volume intérieur du pneumatique et est propre à émettre un signal indicateur de l'usure en réponse au flux lumineux. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque élément optique (4) est orienté radialement et son extrémité intérieure (8) est en forme de dôme sphérique, de diamètre supérieur au reste de l'élément optique. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément optique (4) est constitué par un pion (7) de fibre optique en matière plastique, dont l'extrémité intérieure forme une lentille convexe. 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le diamètre du pion (7) est de deux millimètres environ. 5. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est prévu pour un fonctionnement en "tout ou rien" et que chaque élément optique (4) présente une extrémité extérieure (9) située en 30 retrait de la surface extérieure de la bande de roulement du pneumatique à l'état neuf, à un niveau (p) correspondant à l'usure maximale admissible, et cette extrémité (9) est recouverte par un obturateur (10) qui s'élimine lorsque l'usure de la bande (3) atteint ce niveau, le détecteur de lumière fournissant alors un signal d'usure maximale. 6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il est prévu pour un fonctionnement progressif, l'élément optique (4a) présentant une extrémité extérieure située au niveau de la surface extérieure de la bande de roulement du pneumatique à l'état neuf, et la section transversale de l'élément optique variant progressivement, suivant la direction radiale, de l'extérieur vers l'intérieur jusqu'à une valeur extrême située au niveau d'usure maximale (p), le détecteur de rayonnement lumineux (11) fournissant un signal d'usure qui varie progressivement jusqu'à la valeur extrême admissible. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la 10 section transversale de l'élément optique (4a) augmente progressivement dans le sens radial de l'extérieur vers l'intérieur. 8. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le détecteur de rayonnement lumineux (11) est fixé à la roue (1) et 15 comporte un émetteur radio haute-fréquence (22) pour transmettre les informations. 9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le détecteur (11) est fixé à la valve de gonflage (5). 10. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le détecteur (11) de rayonnement lumineux comporte un générateur d'électricité à inertie (27). 11. Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le détecteur (11) de rayonnement lumineux est prévu pour fonctionner sur des longueurs d'onde correspondant à l'infrarouge. 12. Dispositif indicateur d'usure pour un ensemble selon l'une des 30 revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un élément optique (4, 4a) conducteur de rayonnement lumineux pour traverser la bande de roulement (3) et la paroi (B) du pneumatique, et un détecteur de rayonnement lumineux (11) pour être installé dans le volume intérieur du pneumatique. 13. Dispositif indicateur d'usure selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le détecteur de rayonnement lumineux (11) est fixé à la valve gonflage (5). 14. Dispositif selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que chaque élément optique (4, 4a) est orienté radialement et que son extrémité intérieure (8) est en forme de dôme sphérique, de diamètre supérieur au reste de l'élément optique. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que l'élément optique (4) est constitué par un pion (7) de fibre optique en matière plastique, dont l'extrémité intérieure forme une lentille convexe. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par le fait que le diamètre du pion (7) est de deux millimètres environ. 17. Pneumatique sans chambre, de véhicule automobile, pour un ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un élément optique (4, 4a), conducteur de rayonnement lumineux, traversant la bande de roulement (3) et la paroi (B) du pneumatique, et propre à introduire dans le volume intérieur du pneumatique un flux lumineux dépendant de l'usure du pneumatique. 18. Pneumatique selon la revendication 17, caractérisé par le fait que chaque élément optique (4) est orienté radialement et que son extrémité intérieure (8) est en forme de dôme sphérique, de diamètre supérieur au reste de l'élément optique. 19. Pneumatique selon la revendication 18, caractérisé par le fait que l'élément optique (4, 4a) est constitué par un pion (7) de fibre optique en matière plastique, dont l'extrémité intérieure forme une lentille convexe. notamment hémisphérique. 20. Pneumatique selon la revendication 19, caractérisé par le fait que le diamètre du pion (7) est de deux millimètres environ.