Brevet FR2890899A1 — publié le 20070323

La présente invention concerne un procédé de diagnostic de l'état d'au moins un pneumatique d'une roue de véhicule raccordée à la caisse de celui-ci au moyen d'une suspension, du type comprenant, pour le ou chaque pneumatique, une étape d'acquisition de l'accélération verticale de la roue dans un référentiel du véhicule. La présente invention concerne également un système de diagnostic mettant en oeuvre un tel procédé. Il existe des procédés utilisant la mesure de la vitesse de rotation d'une roue de véhicule automobile pour diagnostiquer l'état du pneumatique de celle-ci, et notamment son sous-gonflage. Or, un sous- gonflage non corrigé rapidement provoque une altération irréversible du comportement dynamique du pneumatique, même une fois que celui-ci est regonflé, que les procédés de l'état de la technique ne permettent pas de diagnostiquer. Le but de la présente invention est de résoudre le problème susmen-tionné en proposant un procédé et un système capables de diagnostiquer des anomalies d'un pneumatique, tels qu'un balourd ou une hernie, et cela même si celui-ci est gonflé de manière convenable. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de diagnostic de l'état d'au moins un pneumatique d'une roue de véhicule raccordée à la caisse de celui-ci au moyen d'une suspension, du type comprenant, pour le ou chaque pneumatique, une étape d'acquisition de l'accélération verticale de la roue dans un référentiel du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: une étape de filtrage de l'accélération acquise pour éliminer les fréquences de celle-ci inférieures à une fréquence de filtrage prédéterminée; - une étape de détermination d'une excitation verticale appliquée au pneumatique en fonction de l'accélération filtrée; et - une étape de détermination de l'état du pneumatique en fonction de l'excitation déterminée. Selon des modes particuliers de mise en oeuvre, le procédé peut 30 comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - la fréquence de filtrage est supérieure à la gamme de fréquences de résistance au roulement de la roue; - la fréquence de filtrage est supérieure à 25 Hz; - l'étape de filtrage est une étape de filtrage passehaut; - l'étape de détermination de l'excitation verticale appliquée au pneumatique comprend une étape de calcul de celle-ci à partir d'un modèle in- verse d'un modèle mécanique mono-roue de la roue raccordée à la caisse du 5 véhicule au moyen de la suspension; - l'étape de détermination de l'état du pneumatique comprend une étape de comparaison de l'excitation déterminée à une valeur de seuil prédéterminée et une étape de diagnostic de l'état du pneumatique propre à déterminer que celui-ci présente une anomalie si l'excitation déterminée est supérieure au moins une fois à la valeur de seuil; - la valeur de seuil est sensiblement égale à 1 millimètre; - le procédé comprend en outre une étape d'acquisition de la vitesse du véhicule et une étape de supervision adaptée pour déclencher le diagnostic de l'état pneumatique ou valider l'état déterminé du pneumatique si au moins la vitesse du véhicule est supérieure à une vitesse de seuil prédéterminée; et - la vitesse de seuil est sensiblement égale à 50 km/h. L'invention a également pour objet un système de diagnostic de l'état d'au moins un pneumatique d'une roue de véhicule raccordée à la caisse de celui-ci au moyen d'une suspension, du type comprenant, pour le ou chaque pneumatique, des moyens d'acquisition de l'accélération verticale de la roue dans un référentiel du véhicule, caractérisé en ce qu'il est adapté pour mettre en oeuvre un procédé du type susmentionné. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les des-25 sins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un modèle mécanique d'une roue de véhicule auto-mobile raccordée à la caisse de celui-ci par une suspension; - la figure 2 est une vue schématique d'un système selon l'invention; et - la figure 3 est un organigramme du procédé mis en oeuvre par le système de la figure 2. Sur la figure 1, il est illustré un modèle mécanique mono-roue d'une roue R d'un véhicule automobile à quatre roues, raccordée à la caisse C de celui-ci au moyen d'une suspension Su, la roue R étant en contact avec le sol So. La caisse C est modélisée par une masse ramenée à la roue de Mc occupant, sur un axe OZ vertical du véhicule, une altitude Zc par rapport à un niveau de référence NRef, par exemple l'altitude du sol So au démarrage du véhicule. La suspension Su est modélisée par un ressort de coefficient de raideur Kc en parallèle avec un amortisseur de coefficient d'amortissement Rc. La roue R est modélisée par une masse Mr occupant sur l'axe OZ une altitude Zr par rapport au niveau de référence Nref. Le pneumatique de celle-ci est modélisé par un ressort de coefficient de raideur Kr en contact avec le sol So qui occupe sur l'axe OZ une altitude Zs par rapport au niveau de référence Nref. Lorsque le véhicule se déplace, le comportement de ce système mé-canique est commandé par l'évolution dans le temps de l'altitude Zs du sol. A l'aide du principe fondamental de la dynamique, il peut être montré que le modèle mécanique mono-roue de la figure 1 satisfait aux relations suivantes: Ar(p)H(p) Krp2(Mcp2 +Rcp+Kc) Zs (p) L(p) L(p)=MrMcp4 +Rc(Mc +Mr) p3 +(MrKc +Mc(Kr +Kc))p2 +RcKrp+KcKr où p est la variable de Laplace et Ar est l'accélération verticale selon l'axe OZ du centre de la roue R. Il peut être montré que le modèle selon les relations (1) est inversi- ble. Il va maintenant être décrit en relation avec la figure 2, un système selon l'invention de diagnostic de l'état d'un pneumatique d'une roue de véhicule automobile, raccordée à la caisse de celui-ci au moyen d'une suspension. Ce système se fonde sur le modèle mono-roue selon les relations (1) et plus particulièrement sur une discrétisation de ces relations. (1) Ce système est désigné sous la référence générale 10 et comporte un accéléromètre 12 mono-axe agencé au niveau du centre de la roue et mesurant l'accélération verticale Ar de celle-ci selon l'axe OZ. L'accéléromètre 12 est propre à fournir, via une liaison filaire 14, un 5 signal représentatif de l'accélération verticale à des moyens 20 prévus pour ex-traire de ce signal l'accélération verticale Ar. Les moyens 20 sont connectés à un convertisseur analogique/nu-mérique 22, par exemple un échantillonneur bloqueur d'ordre 0, adapté pour numériser avec une période d'échantillonnage prédéterminée Te, par exemple comprise entre environ 0,001 seconde et 0,02 seconde, l'accélération Ar me- surée et ainsi délivrer en sortie une accélération numérique Ar(k) de la roue, où k représente le kieme instant d'échantillonnage. Le convertisseur analogique/numérique 22 est connecté à un filtre 24. Ce filtre 24 est adapté pour traiter l'accélération numérique Ar(k) de la roue en lui appliquant un filtrage passe-haut des fréquences supérieures à une fréquence de filtrage prédéterminée fc Cette fréquence fc est supérieure à la gamme de fréquences de ré- sistance au roulement de la roue dans laquelle se concentre essentiellement la puissance des modes de la roue. De manière typique, cette gamme est sensi- blement égale [8; 20] Hz et dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la fréquence fc est sensiblement égale à 25 Hz. Ainsi, les fréquences inférieu- res à fc de l'accélération numérique Ar (k) sont sensiblement éliminées par le filtre 24. Le filtre passe-haut 24 est par ailleurs connecté à une unité 26 pro-25 pre à mettre en oeuvre un diagnostic de l'état du pneumatique en fonction de l'accélération Arf (k) numérique filtrée. Cette unité 26 comprend un module de calcul 28 propre à reconstruire une excitation numérique Zs (k) appliquée au pneumatique par le sol à partir d'un modèle inverse de celui des relations (1) en fonction de l'accélération 30 Arf(k) numérique filtrée. La reconstruction une telle excitation par le module 28 est réalisée à partir, par exemple, d'une discrétisation bilinéaire de période d'échantillonnage Te du modèle H-1(p) , ce qui est possible du fait de la propriété d'inversion du modèle H(p). L'unité 26 de diagnostic comprend également un module 30 de comparaison connecté au module de calcul 28 et propre à comparer l'excitation 5 numérique reconstruite Zs (k) à une valeur de seuil prédéterminée Zseuil, par exemple sensiblement égale à 1 millimètre. L'unité 26 comprend également un module 32 de diagnostic connecté au module 30 de comparaison et adapté pour diagnostiquer que l'état du pneumatique est défectueux si l'excitation reconstruite ZS (k) présente au moins N valeurs supérieures à la valeurs de seuil Zseuil, où N est un nombre entier prédéterminé par exemple égal à 100. L'unité 26 est connectée à un système d'alarme 34 logé dans l'habitacle du véhicule et adapté pour délivrer un signal lumineux et/ou sonore si l'état du pneumatique est diagnostiqué comme défectueux. Enfin, le système 10 selon l'invention comprend un module de supervision 36 connecté à un capteur de vitesse 38 du véhicule pour recevoir une mesure de la vitesse de celui-ci. Le module de supervision 36 est propre à activer le filtre passe-haut 24 et l'unité de calcul 26 lorsque la vitesse mesurée du véhicule est supérieure à une vitesse prédéterminée sensiblement égale à 50 km/h. En effet, il peut être montré que la précision du diagnostic réalisé par le système selon l'invention est augmentée pour des vitesses du véhicule supérieures à 50 km/h. La figure 3 est un organigramme du procédé de diagnostic mis en oeuvre par le système de la figure 2. Dans une première étape 100 d'initialisation, par exemple activée à la suite du démarrage du véhicule, un compteur d'anomalies est initialisé à zé- ro. Une étape 102 d'acquisition suivante consiste à mesurer l'accélération Ar verticale de la roue et la vitesse V du véhicule et à numériser ces mesures selon la période d'échantillonnage Te. Ensuite, un premier test est réalisé en 104 pour savoir si la vitesse du véhicule acquise en 102 est supérieure à un seuil prédéterminé, par exemple 50 km/h. Si le résultat de ce test est négatif, le compteur d'anomalies est réinitialisé à zéro dans une étape 106. L'étape 106 boucle ensuite sur l'étape d'acquisition 102. Si le résultat du test en 104 est positif, un filtrage passe-haut est appliqué en 108 à l'accélération verticale numérisée Ar(k) pour sensiblement éliminer les fréquences de celle-ci inférieures à la fréquence fc Puis, dans une étape de calcul 110, l'excitation numérique ZS(k) appliquée au pneumatique par le sol est calculée en fonction de l'accélération Arf(k) numérique filtrée à partir de la discrétisation du modèle H-1(p). Dans une étape 112 suivante, l'excitation Zs (k) est comparée à la valeur de seuil ZSeuii de 1 millimètre. Puis, en 114, un deuxième test est mis en ceuvre pour savoir si l'excitation Zs (k) présente des valeurs supérieures à 1 mm. Si le résultat de ce test est négatif, l'étape 114 boucle sur l'étape 15 d'acquisition 102. Sinon, le compteur d'anomalies est incrémenté en 116 du nombre de valeurs de l'excitation Zs (k) supérieures à 1 millimètre. Un troisième test est alors réalisé en 118 pour savoir si la valeur du compteur d'anomalies est supérieure à N. Si le résultat de ce test est négatif, l'étape 118 boucle alors sur l'étape 102. Sinon, l'état du pneumatique est dia- gnostiqué comme défectueux en 120. Une alarme sonore et/ou visuelle dans l'habitacle du véhicule est alors déclenchée en 122 pour en avertir le conducteur du véhicule. Le système et le procédé selon l'invention permettent donc de diagnostiquer des anomalies du pneumatique, et notamment un balourd ou une hernie de celui-ci, de manière efficace et cela même si le pneumatique est gonflé de manière convenable. En effet, on constate que la composante de l'accélération verticale de la roue liée à l'adhérence du pneumatique sur le sol et aux caractéristiques de l'enveloppe du pneumatique se situe en fréquence au-delà de la gamme de résistance au roulement de la roue. Or au-delà de cette gamme de fréquences, les excitations réelles du sol sur le pneumatique sont inférieures à une valeur de l'ordre du millimètre. Ainsi, pour un pneumati- que sain ne présentant pas d'anomalie, aucune accélération verticale importante de la roue ne peut être générée au-delà de la gamme de résistance au roulement. Aussi, si l'excitation reconstruite présente des valeurs supérieures à la valeur de seuil Zseuil, alors cela signifie que le pneumatique présente des anomalies. Bien qu'il ait été décrit le diagnostic de l'état d'un pneumatique d'une roue de véhicule automobile, le procédé et le système selon l'invention peuvent s'appliquer à d'autres types de véhicule, comme par exemple un motocycle ou un véhicule multi-trains. De même, bien qu'il ait été décrit un filtrage passe-haut pour éliminer les fréquences de l'accélération verticale de la roue inférieures à une fréquence prédéterminée, en variante, un filtrage passe-bande est utilisé pour également filtrer le bruit dans les hautes fréquences, par exemple au-delà de 100 Hz. De même, bien qu'il ait été décrit une supervision qui active le diagnostic de l'état du pneumatique pour des vitesses du véhicule supérieures à 50 km/h, en variante, le diagnostic est activé en continu et la supervision consiste à valider les résultats du diagnostic pour des vitesses du véhicule supérieures à 50 km/h. De même, bien qu'il ait été décrit un procédé et un système appliqués à un seul pneumatique, en variante, ceux-ci s'appliquent à un nombre quelconque de pneumatiques du véhicule. Enfin, bien qu'il ait été décrit un pneumatique excité par le sol lorsque le véhicule se déplace, on comprendra que la présente invention s'applique également lorsque le véhicule est placé sur un banc de roulage. REVENDICATIONS 1. Procédé de diagnostic de l'état d'au moins un pneumatique d'une roue (R) de véhicule raccordée à la caisse (C) de celui-ci au moyen d'une suspension (Su), du type comprenant, pour le ou chaque pneumatique, une étape (102) d'acquisition de l'accélération verticale de la roue dans un référentiel du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend: - une étape (108) de filtrage de l'accélération acquise pour éliminer les fréquences de celle-ci inférieures à une fréquence de filtrage prédéterminée; - une étape (110) de détermination d'une excitation verticale appli- quée au pneumatique en fonction de l'accélération filtrée; et - une étape (112, 114, 116, 118, 120) de détermination de l'état du pneumatique en fonction de l'excitation déterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fré-quence de filtrage est supérieure à la gamme de fréquences de résistance au roulement de la roue. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de filtrage est supérieure à 25 Hz. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (108) de filtrage est une étape de filtrage passe-haut. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (110) de détermination de l'excitation verticale appliquée au pneumatique comprend une étape de calcul de celleci à partir d'un modèle inverse d'un modèle mécanique mono-roue de la roue raccordée à la caisse du véhicule au moyen de la suspension. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape (112, 114, 116, 118, 120) de détermination de l'état du pneumatique comprend une étape (112) de comparaison de l'excitation déterminée à une valeur de seuil prédéterminée et une étape (120) de diagnostic de l'état du pneumatique propre à déterminer que celui-ci présente une anomalie si l'excitation déterminée est supérieure au moins une fois à la valeur de seuil. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valeur de seuil est sensiblement égale à 1 millimètre. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape (102) d'acquisition de la vitesse du véhicule et une étape (104) de supervision adaptée pour déclencher le diagnostic de l'état pneumatique ou valider l'état déterminé du pneumatique si au moins la vitesse du véhicule est supérieure à une vitesse de seuil prédéterminée. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la vitesse de seuil est sensiblement égale à 50 km/h. 10. Système de diagnostic de l'état d'au moins un pneumatique d'une roue (R) de véhicule raccordée à la caisse (C) de celui-ci au moyen d'une suspension (Su), du type comprenant, pour le ou chaque pneumatique, des moyens (12) d'acquisition de l'accélération verticale de la roue dans un référen- tiel du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens (24) de filtrage de l'accélération acquise pour éliminer des fréquences de celles-ci inférieures à une fréquence de filtrage prédéterminée; - des moyens (28) de détermination d'une excitation verticale appli- quée au pneumatique en fonction de l'accélération filtrée; et - des moyens (30, 32) de détermination de l'état du pneumatique en fonction de l'excitation déterminée, lesdits moyens (24, 26, 36, 38) étant adaptés pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9.