Brevet FR2930196A1 — publié le 20091023

-1- L'invention concerne un procédé de surveillance d'un pneumatique, notamment pour mesurer la flèche de ce pneumatique au cours du roulage. On appelle flèche d'un pneumatique, l'amplitude de la déformation verticale du pneumatique soumis à une charge. La mesure de la flèche permet de connaître approximativement la charge subie par le pneumatique, à pression de gonflage donnée. Plus le pneumatique est écrasé sous l'effet d'une charge et plus sa surface de contact, également appelée aire de contact, avec le sol est grande. Ainsi, la surface et la longueur de l'aire de contact sont liées à la flèche du pneumatique. Le document EP-B1 0 887 211 propose d'utiliser cette propriété pour mettre en oeuvre un procédé de surveillance d'un pneumatique. Ce procédé consiste à placer un capteur à l'intérieur de la zone de bande de roulement du pneumatique de manière à créer une impulsion électrique caractéristique du passage du capteur dans l'aire de contact. Cette impulsion électrique, qui présente un premier maximum d'intensité à l'entrée de l'aire de contact et un second maximum à sa sortie, permet d'estimer la longueur de l'aire de contact. En effet, la durée de passage du capteur dans l'aire de contact est directement liée à la longueur de l'aire de contact et à la vitesse de rotation du pneumatique. Le procédé de l'état de la technique propose donc de mesurer l'écart temporel séparant les deux maximums d'intensité de l'impulsion pour estimer la durée de passage du capteur dans l'aire de contact et en déduire la longueur de l'aire de contact. Il apparaît toutefois que, dans certaines conditions extrêmes de roulage, la détermination des instants correspondants aux maximums d'intensité de l'impulsion n'est pas précise. En effet, le signal est parfois fortement bruité si bien qu'il existe une incertitude sur la datation exacte des extremums. Il peut également arriver que l'extremum ne soit pas clairement marqué mais présente un profil aplati ce qui rend imprécise la datation de l'extremum. L'invention a notamment pour but de proposer un procédé de surveillance plus fiable et plus précis. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de surveillance d'un pneumatique au moyen d'un capteur placé à l'intérieur de la zone de bande de roulement dudit pneumatique de manière à créer une impulsion électrique caractéristique du passage du capteur dans l'aire de contact, dans lequel on détermine une valeur caractéristique de la durée de l'impulsion en référence à au moins un instant de référence auquel l'intensité de l'impulsion est égale à une intensité prédéterminée et la dérivée de l'intensité de l'impulsion est non-nulle. -2- Le procédé de l'état de la technique utilise comme instant de référence, pour la détermination d'une valeur caractéristique de la durée de l'impulsion, un instant auquel l'intensité de l'impulsion est maximum ou minimum, c'est-à-dire un instant auquel l'intensité de l'impulsion présente une dérivée nulle. L'invention propose au contraire d'utiliser un instant de référence auquel l'intensité de l'impulsion n'est ni maximum ni minimum, c'est-à-dire un instant auquel l'intensité présente une dérivée non-nulle. Il est avantageux que l'instant de référence soit un instant auquel l'intensité de l'impulsion présente une dérivée non-nulle. En effet, une erreur de mesure de l'amplitude de l'impulsion se traduit en une erreur dans la détermination de l'instant de référence qui est d'autant plus faible que la dérivée est grande en valeur absolue. Par conséquent, même en cas de signal fortement bruité, source d'imprécision, la détermination de l'instant de référence reste précise, ce qui n'est pas le cas avec le procédé de l'état de la technique. Un procédé selon l'invention peut en outre comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. û La valeur caractéristique de la durée de l'impulsion est égale à l'intervalle séparant deux instants de référence auxquels l'intensité d'une même impulsion est respectivement égale à deux intensités prédéterminées et la dérivée de l'intensité de l'impulsion est non-nulle. Etant donné que la forme générale des impulsions est sensiblement identique d'un tour de roue à l'autre, on peut estimer leur durée en fonction de deux points caractéristiques identifiés par leur intensité. Les deux intensités prédéterminées pour la détermination des deux instants de référence sont égales. Dans le cas où le capteur est un capteur piézoélectrique, la forme générale de l'impulsion fournie lors de son passage dans l'aire de contact comprend un premier maximum, à l'entrée de l'aire de contact, un minimum, au centre de l'aire de contact, et un second maximum à la sortie de l'aire de contact. Ainsi, lors du passage du capteur dans l'aire de contact, l'intensité de l'impulsion diminue jusqu'à atteindre son minimum, puis augmente depuis son minimum, en passant de nouveau les valeurs fournies lors de la diminution d'amplitude. Ainsi, l'intensité passe à deux reprises par un ensemble de valeurs dont l'une d'entre elle peut être choisie comme unique valeur prédéterminée définissant les instants de référence. Les deux intensités prédéterminées pour la détermination des deux instants de référence sont opposées. û On détermine un rapport entre une valeur caractéristique de l'intervalle temporel entre deux impulsions successives et la valeur caractéristique de la durée de -3- l'impulsion, la valeur caractéristique de l'intervalle entre impulsions étant déterminée en référence à l'instant de référence auquel l'intensité de l'impulsion est égale à une intensité prédéterminée et la dérivée de l'intensité de l'impulsion est non-nulle. Il est avantageux d'établir un rapport entre l'intervalle entre deux impulsions et la durée de l'impulsion car ce rapport est indépendant de la vitesse de rotation du pneumatique. û La valeur caractéristique de l'intervalle temporel entre deux impulsions successives est égale à l'intervalle séparant deux instants de référence auxquels les intensités respectives de deux impulsions successives sont égales à l'intensité prédéterminée. Il est en effet particulièrement avantageux et simple d'utiliser une unique valeur d'intensité prédéterminée pour la détermination de la largeur temporelle de l'impulsion et de l'intervalle entre deux impulsions. û L'intensité prédéterminée est propre à une impulsion donnée et est fonction de l'amplitude totale de l'impulsion et de son intensité maximale. û L'intensité prédéterminée est calculée selon la formule suivante : Ip = Imax û x.Al, où Imax et Imin désignent respectivement les intensités maximale et minimale de l'impulsion, Al désigne la valeur absolue de la différence entre Imax et Imin et x est un nombre compris entre 0 et 1, par exemple égal à 0,35. Le capteur est un capteur piézoélectrique ou un accéléromètre. On estime la flèche du pneumatique en fonction du rapport déterminé, grâce à une fonction prédéterminée. La fonction prédéterminée est une fonction polynomiale du second degré. Les coefficients de la fonction polynomiale dépendent de la pression du pneumatique et/ou de sa vitesse. L'invention a également pour objet un système de surveillance d'un pneumatique pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que précédemment défini, comprenant : û un capteur placé à l'intérieur de la zone de bande de roulement dudit pneumatique de manière à créer une impulsion électrique caractéristique du passage du capteur dans l'aire de contact, un moyen de traitement pour déterminer une valeur caractéristique de la durée de l'impulsion en référence à au moins un instant de référence auquel l'intensité de l'impulsion est égale à une intensité prédéterminée et la dérivée de l'intensité de l'impulsion est non-nulle. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : û la figure 1 est un schéma d'un pneumatique muni d'un système selon l'invention, comprenant un capteur, -4- û la figure 2 est un graphique représentant l'impulsion fournie par le capteur du système de la figure 1, lorsque le pneumatique est soumis à différentes charges verticales, la figure 3 est un graphique d'une impulsion fournie par un capteur du système de la figure 1 mettant en évidence des instants de référence utilisés dans les procédés de surveillance de l'état de la technique, la figure 4 est un graphique d'un signal bruité fourni par le capteur du système de la figure 1, û la figure 5 est un graphique identique à celui de la figure 4 dans des conditions de roulage différentes, û la figure 6 est un graphique d'une impulsion fournie par un capteur du système de la figure 1 mettant en évidence les instants de référence utilisés dans le procédé de l'invention, û la figure 7 est un graphique similaire à celui de la figure 6 et s'étendant sur une période temporelle plus grande, û la figure 8 est un graphique du signal fourni par un autre type de capteur. On a schématisé sur la figure 1 un pneumatique, désigné par la référence générale 10, en roulage sur un sol 12. Le sens de rotation du pneumatique 10 est symbolisé par une flèche 14. Le pneumatique 10 comprend une bande de roulement 16 et deux flancs (non représentés). La zone de la bande de roulement 16 en contact avec le sol 12 est appelée aire de contact 18. L'aire de contact 18 est sensiblement plane et s'étend depuis un point d'entrée 20 jusqu'à un point de sortie 22. Le pneumatique 10 est muni d'un système de surveillance 24 selon l'invention, comprenant un capteur 26 placé à l'intérieur de la zone de bande de roulement 16, et un moyen de traitement (non représenté) du signal fourni par le capteur 26. Le moyen de traitement est destiné à fournir une estimation de la flèche du pneumatique en fonction du signal du capteur 26. Le capteur 26 est, à titre d'exemple, un capteur de type piézo-électrique fournissant un signal électrique dont l'intensité dépend des déformations de flexion subies par le capteur 26. Le signal électrique fourni par le capteur 26 au cours d'une partie d'un tour du pneumatique incluant l'aire de contact est représenté sur la figure 1. Le capteur piézo-électrique 26 est configuré de sorte que, lorsqu'il est situé sur une partie de la bande de roulement 16 du pneumatique 10 qui n'est pas en contact avec le sol 12, le capteur 26 est soumis à une sollicitation constante et délivre un signal -5- d'intensité donnée qui est prise comme référence de zéro. Un capteur dans cette situation est représenté sur la figure 1 dans les zones référencées 28 et 30. Lorsque le capteur 26 est en entrée et en sortie de l'aire de contact 18, il subit une déformation importante due à une diminution brutale du rayon de courbure de la bande de roulement 16. En particulier, lorsque le capteur occupe précisément l'entrée et la sortie de l'aire de contact représentées sur la figure 1 respectivement par les zones 34 et 32, l'intensité du signal fourni par le capteur 26 est localement maximale. Enfin, lorsque le capteur se trouve au centre de l'aire de contact 18 avec le sol 12, le rayon de courbure de la bande de roulement 16 augmente jusqu'à devenir pratiquement infini Lorsque le capteur 26 est dans une zone 36 correspondant sensiblement au centre de l'aire de contact, il délivre donc un signal de signe opposé relativement à l'entrée et à la sortie de l'aire de contact et de forte intensité. Ainsi, au cours de la rotation du pneumatique 10, le capteur occupe successivement et périodiquement des zones situées en dehors de l'aire de contact et dans l'aire de contact 18. Le signal qu'il fournit est par conséquent sensiblement périodique de période égale à la période de rotation du pneumatique. Le passage du capteur 26 dans l'aire de contact 18 crée une impulsion électrique 38 présentant deux maximums correspondant aux passages du capteur en entrée et à la sortie de l'aire de contact et un minimum correspondant au passage du capteur au centre de l'aire de contact. Plus le pneumatique 10 est soumis à une charge verticale, plus sa flèche augmente. Or, l'augmentation de la flèche crée un allongement de la zone 18 de contact entre le pneumatique et le sol. Par conséquent, cet allongement de l'aire de contact 18 crée un éloignement des points d'entrée 20 et de sortie 22 de l'aire de contact. Cet éloignement des deux points 20 et 22 crée alors un éloignement temporel des deux maximums de l'impulsion 38 fournis par le capteur. Cet éloignement peut être observé sur le graphique de la figure 2 qui représente l'impulsion fournie par le capteur 26 au cours d'un tour du pneumatique 10 soumis à différentes charges verticales. Pour estimer la longueur de l'aire de contact, et ainsi en déduire une estimation de la flèche subie par le pneumatique et de sa charge, il est connu de comparer une valeur caractéristique de la durée de passage du capteur dans l'aire de contact avec une valeur caractéristique de la durée d'un tour de roue. Comme valeur caractéristique de la durée de l'impulsion, c'est à dire caractéristique de la durée du passage du capteur 26 dans l'aire de contact 18, il est connu de mesurer la durée Ti correspondant à l'écart temporel entre les deux maximums de l'impulsion 38 fournie par le capteur. La durée Ti est représentée sur la figure 3. Cette durée Ti est donc déterminée en référence à un instant auquel l'intensité de l'impulsion est maximale. -6- Comme valeur caractéristique de la durée mise par le capteur pour réaliser un tour de pneumatique, il est connu de mesurer la durée T2 correspondant à l'écart entre le premier maximum d'une première impulsion et le premier maximum d'une seconde impulsion succédant à la première impulsion. Les deux durées Ti et T2 dépendent de la vitesse de rotation du pneumatique. En revanche, le rapport T2/T1 est indépendant de la vitesse de rotation du pneumatique 10. On définit donc un premier critère C,=T2/T1 permettant d'estimer la longueur de l'aire de contact 18 du pneumatique avec le sol, car ce critère compare la durée mise par le capteur pour parcourir l'aire de contact, avec la durée totale mise par le capteur pour parcourir l'ensemble de la circonférence du pneumatique (la longueur de la circonférence du pneumatique étant connue). On remarque que, pour mesurer avec précision les durées Ti et T2, il est nécessaire de pouvoir dater précisément les instants des maximums des impulsions 38. Dans certaines conditions extrêmes telles qu'à haute vitesse ou lorsque le pneumatique est mis en dérive, des vibrations mécaniques du pneumatique ont pour effet que le signal fourni par le capteur 26 est bruité. Un tel exemple de signal est représenté sur le graphique de la figure 4. On constate alors que, du fait du bruit sur le signal, il peut être difficile de dater avec précision les instants auxquels l'intensité de l'impulsion 38 est maximale. Du fait de cette difficulté, la mesure des durées Ti et T2 est imprécise, ce qui ne permet pas d'estimer avec précision la flèche du pneumatique. Par ailleurs, dans d'autres conditions particulières de roulage, il se peut que les extremums d'intensité du signal fourni par le capteur 26 ne soient pas clairement marqués. Par exemple, on constate sur la figure 5 que l'impulsion fournie par le capteur présente un profil arrondi au niveau de ses maximums. Par conséquent, ici encore, la datation précise des maximums n'est pas possible, ce qui réduit la précision d'estimation de la flèche du pneumatique. Ainsi, il s'avère que le choix de l'instant du maximum d'intensité de l'impulsion comme instant de référence pour la mesure de la durée de l'impulsion et d'un tour de roue n'est pas optimale car il est source d'imprécision. Le procédé de surveillance de l'invention propose de déterminer une valeur caractéristique de la durée de l'impulsion 38 et une valeur caractéristique de la durée d'un tour de roue en référence à un autre instant de référence que celui connu. Selon l'invention, l'instant de référence est choisi de sorte que l'intensité de l'impulsion à cet instant est égale à une intensité prédéterminée et de sorte que la dérivée de l'intensité de l'impulsion à cet instant est non nulle. -7- On considère donc une intensité prédéterminée lp comprise entre l'intensité maximale Imax atteinte par l'impulsion 38 et l'intensité minimale Imin atteinte par l'impulsion 38 au cours d'un tour de pneumatique. Cette valeur d'intensité prédéterminée lp est en outre choisie de sorte qu'elle soit atteinte par l'impulsion 38 à un instant auquel la dérivée de l'intensité de l'impulsion est non nulle. En d'autres termes, l'intensité prédéterminée lp est distincte des intensités minimale et maximale atteintes par l'impulsion 38. L'intensité lp peut être prédéterminée de plusieurs manières. Une première manière consiste à choisir l'intensité lp de manière arbitraire. Par exemple, l'intensité lp peut être choisie égale à 0,05 volt comme c'est le cas de la figure 6. L'intensité lp peut également être choisie en normalisant le signal fourni par le capteur entre deux valeurs prédéterminées, par exemple entre 0 et -2 volts, puis en choisissant une intensité lp arbitrairement, par exemple -0,7 volt. Enfin, une troisième manière consiste à déterminer l'intensité prédéterminée lp grâce à la formule suivante : Ip = Imax û x.Al, où Al désigne la valeur absolue de la différence entre Imax et Imin et x est un nombre compris entre 0 et 1, par exemple égal à 0,35. Une fois que la valeur de l'intensité prédéterminée lp est déterminée pour une impulsion 38 donnée, on détermine les deux instants de référence trefl et tref2 auxquels la valeur de l'intensité de l'impulsion 38 est égale à Ip. On note alors D, la valeur caractéristique de la durée de l'impulsion égale à tref2 ù trefi. On détermine ensuite l'instant t'refl auquel l'intensité de l'impulsion suivante est égale à l'intensité prédéterminée lp, comme représenté sur la figure 7. La détermination des valeurs trefl et t'refl permet de déterminer l'intervalle T entre deux impulsions. Ainsi, dans le procédé de l'invention, on détermine à la fois une valeur caractéristique D, de la durée d'une impulsion, ainsi que l'intervalle T entre deux impulsions, en référence à des instants de référence tref1, tref2 et t'refl auxquels l'intensité de l'impulsion est égale à une intensité prédéterminée lp, la dérivée de l'intensité des impulsions étant non nulle à ces instants. On en déduit ensuite un second critère C2 = T/Di qui permet, comme le premier critère C1 utilisé dans l'état de la technique, d'estimer la flèche du pneumatique. On constate que la détermination de ce nouveau critère C2 est relativement précise et peu sensible aux variations de la forme de l'impulsion 38 ou au bruit du signal fourni par le capteur, à la différence du premier critère C1. En effet, en supposant que le signal soit bruité et que par conséquent il existe une incertitude sur l'instant exact auquel l'intensité -8- de l'impulsion 38 est égale à l'intensité prédéterminée Ip (par exemple car cette intensité est atteinte plusieurs fois d'affilée du fait du bruit), l'incertitude sur la détermination des instants de référence est très faible car la dérivée de l'intensité à ces instants est très élevée en valeur absolue. Ainsi, le critère C2 utilisé dans le procédé de l'invention est très fiable et peu sensible aux conditions de roulage. Selon une variante de l'invention, le capteur utilisé peut fournir un signal dont le profil est différent de celui fourni par un capteur piézo-électrique. Par exemple, si le signal fourni par le capteur présente un profil conforme à celui représenté sur la figure 8, on peut utiliser comme valeur caractéristique de la durée de l'impulsion l'intervalle séparant deux instants de référence auxquels l'intensité de l'impulsion est respectivement égale à l'intensité prédéterminée lp et à son opposé ùIp, après avoir préalablement normalisé le signal pour que sa valeur moyenne soit nulle. Nous avons donc décrit l'utilisation d'un nouveau critère C2 pour la surveillance d'un pneumatique, et notamment l'estimation de sa flèche. Les critères C, et C2 peuvent être liés à la valeur de la flèche du pneumatique par plusieurs modèles mathématiques. Un premier modèle mathématique de type polynomial du second degré permet de relier la flèche F du pneumatique au critère C de la manière suivante : F = a.C2 + b.0 + c. Les coefficients a, b et c sont déterminés expérimentalement ou au moyen de simulations. Un deuxième modèle mathématique plus évolué consiste à rendre les paramètres a, b et c dépendants de la pression P du pneumatique et de sa vitesse V. Pour cela, il est nécessaire de réaliser des mesures de la flèche et du critère C pour différents couples (P, V), afin de connaître les valeurs de a, b et c pour ces différents couples. Ce modèle est plus précis que le premier modèle mais il ne permet pas d'estimer la flèche avec précision lorsque la pression et la vitesse du pneumatique mesurées ne correspondent pas à ceux pour lesquels les coefficients a, b et c ont été déterminés. Il est donc dans ce cas nécessaire d'utiliser les coefficients a, b et c correspondant au plus proche couple (P, V) pour lequel ces coefficients sont connus. Enfin, un troisième modèle mathématique encore plus évolué consiste à modéliser au moyen d'une fonction la relation entre les coefficients a, b et c et les valeurs de pression et de vitesse. Par exemple, on caractérise les valeurs a, b et c comme étant des fonctions du second degré des paramètres P, V et de leur combinaison PV. -9- Des essais en laboratoire ont montré qu'il n'était pas nécessaire d'envisager toutes les combinaisons du second ordre des valeurs P, V et PV pour obtenir des résultats précis. Dans la pratique, il suffit d'utiliser les relations suivantes : a = a1 P2V2 + a2P2 + a3P + a4 ; b=b,P2V2+b2P2+b3P+b4V+b5PV+b6; c = c1 P2V2 + c2P2 + c3P + c4V + c5PV + c6 Ainsi, après avoir préalablement déterminé les 16 paramètres a;, b; et c;, on obtient une fonction d'estimation de la flèche en fonction de la pression P, de la vitesse V et du critère C qui peut être utilisée en toutes circonstances.10 REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance d'un pneumatique (10) au moyen d'un capteur (26) placé à l'intérieur de la zone de bande de roulement (16) dudit pneumatique (10) de manière à créer une impulsion électrique (38) caractéristique du passage du capteur (26) dans l'aire de contact (18), caractérisé en ce qu'on détermine une valeur caractéristique (Di) de la durée de l'impulsion (38) en référence à au moins un instant de référence (trefl) auquel l'intensité de l'impulsion (I) est égale à une intensité prédéterminée (Ip) et la dérivée de l'intensité de (I) l'impulsion (38) est non-nulle. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur caractéristique (Di) de la durée de l'impulsion est égale à l'intervalle séparant deux instants de référence (tref1, tref2) auxquels l'intensité (I) d'une même impulsion (38) est respectivement égale à deux intensités prédéterminées et la dérivée de l'intensité de l'impulsion est non-nulle. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les deux intensités prédéterminées pour la détermination des deux instants de référence sont égales. 4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les deux intensités prédéterminées pour la détermination des deux instants de référence sont opposées. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on détermine un rapport (C2) entre une valeur caractéristique (T) de l'intervalle temporel entre deux impulsions successives et la valeur caractéristique (Di) de la durée de l'impulsion (38), la valeur caractéristique (T) de l'intervalle entre impulsions étant déterminée en référence à l'instant de référence (trefl) auquel l'intensité de l'impulsion est égale à une intensité prédéterminée (Ip) et la dérivée de l'intensité de l'impulsion est non-nulle. 6. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la valeur caractéristique (T) de l'intervalle temporel entre deux impulsions successives est égale à l'intervalle séparant deux instants de référence (trefl, t ref1) auxquels les intensités respectives de deux impulsions successives sont égales à l'intensité prédéterminée. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'intensité prédéterminée (Ip) est propre à une impulsion donnée et est fonction de l'amplitude totale (AI) de l'impulsion et de son intensité maximale (Imax). 8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'intensité prédéterminée (Ip) est calculée selon la formule suivante : Ip = Imax û x.Al, où Imax et Imin désignent respectivement les intensités maximale et minimale de l'impulsion, Al désigne la valeur absolue de la différence entre Imax et Imin et x est un nombre compris entre 0 et 1, par exemple égal à 0,35.-11- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur (26) est un capteur piézoélectrique ou un accéléromètre. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on estime la flèche (F) du pneumatique (16) en fonction du rapport déterminé, grâce à une fonction prédéterminée. 11. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la fonction prédéterminée est une fonction polynomiale du second degré. 12. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les coefficients (a, b, c) de la fonction polynomiale dépendent de la pression (P) du pneumatique et/ou de sa vitesse (V). 13. Système (24) de surveillance d'un pneumatique (10) pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend : ù un capteur (26) placé à l'intérieur de la zone de bande de roulement (16) dudit pneumatique (10) de manière à créer une impulsion électrique (38) caractéristique du passage du capteur (26) dans l'aire de contact (18), ù un moyen de traitement pour déterminer une valeur caractéristique (D,) de la durée de l'impulsion en référence à au moins un instant de référence (trefl) auquel l'intensité (I) de l'impulsion est égale à une intensité prédéterminée (lp) et la dérivée de l'intensité de l'impulsion est non-nulle.