Brevet FR3006241A1 — publié le 20141205

Procédé de détection et d'indication d'usure dissymétrique d'un pneumatique de véhicule DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des véhicules, tels des véhicules automobiles, et plus particulièrement la problématique de détection de l'usure dissymétrique des pneumatiques dudit véhicule. ETAT DE LA TECHNIQUE L'état des pneumatiques d'un véhicule automobile est un élément primordial dans la sécurité d'utilisation du véhicule. L'usure des pneumatiques modifie le comportement du véhicule et allonge les distances de freinage. Il est ainsi constant de veiller à ce que l'usure ne dépasse pas les témoins d'usure prévus dans la structure des pneumatiques pour prévenir l'utilisateur du véhicule qu'il est temps de changer ses pneumatiques. Toutefois, cette inspection visuelle n'est pas connue par tous, et il peut être difficile d'identifier ne serait-ce que le témoin d'usure. Dès lors l'identification que le témoin d'usure est atteint peut être problématique et n'est par ailleurs pas appréhendée de la même façon par différentes personnes, tout en restant peu précise, salissante et relativement contraignante par la position à adopter pour cette inspection. La problématique du moment opportun de changement des pneumatiques n'est ainsi pas complètement résolue par les témoins d'usure. Par ailleurs, l'usure n'étant pas systématiquement reproductible, et dépendant fortement des sollicitations du véhicule, même en gardant des pneumatiques identiques, l'indication du kilométrage parcouru par lesdits pneumatiques ne peut donner au mieux qu'une indication sur leur état. De plus, sans rappel, un utilisateur peu pointilleux peut oublier de contrôler régulièrement l'état de ses pneumatiques. Il a ainsi été développé des méthodes de détermination automatique de l'usure des pneumatiques, qui se basent sur des systèmes instrumentés utilisant des capteurs spécifiques (capteurs optiques, magnétiques,...). Il est également connu la reconnaissance sonore d'un signal ou d'une fréquence correspondant à l'atteinte du témoin d'usure. Le document FR2937902 montre un exemple de réalisation de ce type d'alerte. Il est par ailleurs connu des méthodes indirectes, utilisant des capteurs déjà présents dans le véhicule pour d'autres fonctions, telle celle décrite dans le document FR2841827 où une estimation de l'usure des pneumatiques est obtenue par la détermination ou l'estimation du glissement du pneumatique. Cette méthode est toutefois assez complexe à mettre en oeuvre et n'est pas le reflet uniquement de l'usure du pneumatique. La présente invention propose un procédé basé sur une toute autre méthode, qui permet, de façon simple, et avec de simples moyens de calculs, de déterminer une usure dissymétrique de l'un des pneumatiques équipant un véhicule. EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention est atteinte à l'aide d'un procédé de détection de l'usure dissymétrique d'un pneumatique d'un véhicule comportant au moins deux roues équipées de pneumatiques, comprenant : - une phase d'apprentissage consécutive au changement de pneumatiques et consistant, lorsque le véhicule est en mouvement, en : o l'acquisition des vitesses de rotation des roues à des intervalles de temps réguliers ; o le calcul des rapports dits de référence des vitesses de rotation des roues entre les différentes roues prises deux à deux, o une mise en mémoire de la valeur de ces rapports de référence, - une phase de détection consécutive à la phase d'apprentissage consistant en : o l'acquisition des vitesses de rotation des roues à des intervalles de temps réguliers ; o le calcul des rapports des vitesses de rotation des roues entre les différentes roues prises deux à deux, o une mise en mémoire de la valeur de ces rapports, o le calcul de la différence entre les rapports issus de la phase de détection et les rapports de référence issus de la phase d'apprentissage. Ainsi, le procédé selon l'invention permet, par deux phases simples et une comparaison des rapports des vitesses de roue prises deux à deux, de déterminer si un pneumatique s'use plus rapidement qu'un autre. Avantageusement, les vitesses de rotation des roues sont issues de capteurs de vitesse équipant chacune des roues. De tels capteurs équipent la majorité des véhicules de série, de sorte que le procédé n'utilise pas de capteurs spécifiques.35 Avantageusement, le procédé comporte au moins l'une des caractéristiques suivantes : - l'acquisition des signaux de vitesse de rotation des roues est réalisée à une fréquence comprise entre 10 et 100 ms, les vitesses étant moyennées avant le calcul du rapport, - la phase d'apprentissage est réalisée sur une distance comprise entre 500 et 1000 km suite au changement de pneumatiques, - le procédé comprend une étape supplémentaire consistant à alerter le conducteur du véhicule lorsque l'écart entre l'un des rapports et le rapport de référence correspondant dépasse un seuil prédéterminé. La présente invention porte également sur un système de détection d'usure dissymétrique d'un pneumatique d'un véhicule caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de mesure de la vitesse de rotation des différentes roues du véhicule - une unité de traitement comprenant : o des moyens pour moyenner les vitesses de rotation des différentes roues ainsi que des moyens pour calculer les rapports de ces vitesses, depuis un état d'origine correspondant à un changement de pneumatiques, o des moyens pour déterminer un niveau d'usure dissymétrique de l'un des pneumatiques par rapport à un état d'origine à partir de l'évolution temporelle du rapport de vitesse entre les roues prises deux à deux. L'invention porte également sur un véhicule automobile comprenant au moins deux roues équipées de pneumatiques, et comprenant un système de détection d'usure dissymétrique des pneumatiques tel que précédemment décrit, ainsi qu'un module logiciel pour estimer un état d'usure d'un pneumatique de véhicule automobile, comprenant des instructions logicielles pour commander la mise en oeuvre des étapes du procédé telles que précédemment décrites. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un véhicule illustrant la dénomination des différents éléments liés à la présente invention, - les figures 2 et 3 représentent des organigrammes décrivant différentes phases du procédé selon l'invention, - la figure 4 est une représentation des résultats issus du procédé selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, la présente invention s'applique plus particulièrement, mais non limitativement, à un véhicule automobile possédant quatre roues équipées chacune d'un capteur de vitesse de roue et sur laquelle est montée un pneumatique. L'invention peut être appliquée à tout véhicule possédant au moins deux roues. Ainsi la notation suivante sera adoptée pour la suite de la présentation. Soit un véhicule 1 possédant quatre roues, chacune équipée d'un pneumatique, et pour lesquelles le terme w désigne la vitesse et R le rayon. Par ailleurs, les indices 12 seront utilisés pour la roue avant gauche, 12 pour la roue avant droite, 21 pour la roue gauche et 22 pour la roue arrière droite. Ainsi, par exemple, le terme R22 désigne le rayon de la roue arrière droite. L'une des problématiques liées à la détection de l'usure des pneumatiques est relative aux variations très faibles à observer, puisque la différence de rayon entre un pneu neuf et un pneu usage est de 6 mm environ. Par ailleurs, les pneus peuvent glisser sur la chaussée, ce qui rend l'exploitation des vitesses de roue difficile. La présente invention pose les conditions suivantes comme vérifiées, afin de simplifier et faciliter les calculs : - sur une distance importante parcourue par le véhicule (>100 km par exemple), la distance parcourue par la roue avant gauche est très proche de la distance parcourue par la roue arrière gauche. Il en est de même du côté droit. - sur une distance importante parcourue par le véhicule (>100 km par exemple), la distance parcourue par la roue avant gauche est très proche de la distance parcourue par la roue avant droite. Il en est de même pour les roues arrière. - sur une distance importante parcourue par le véhicule (>100 km par exemple), la distance parcourue par la roue avant gauche est très proche de la distance parcourue par la roue arrière droite. Il en est de même pour les roues de l'autre diagonale du véhicule. Dès lors, on peut écrire : 30062 4 1 OT w11(t).R1(t)dt OT w11(t).R1(t)dt OT wil(t).Rll(t)dt = rT 0 11221(0 *R21(t)dt LT w 12(0 Ru(t)dt fo11222(t) .R22 (t)dt 5 Par ailleurs, lorsque la distance parcourue n'est pas excessivement longue relativement à la distance qu'il est possible de parcourir sans changer ses pneumatiques, soit par exemple une distance de 1000 km pour donner un ordre de grandeur, à comparer 5 avec 20000 à 30000 km qu'il est possible d'effectuer avant le changement de pneumatiques, alors l'usure peut être considérée comme négligeable, d'où R(t) = R = constante, d'où : IR IT 142 il (t)dt = R2i IT n 1,1221(t)dt RIIIT 142 1 i(t)dt = Rur wu(t)dt Rll il' w11(t)dt = R22 foT 14222 (t)dt Dès lors, il est possible d'écrire les ratios suivants : r T 11221(t)dt r T w11 11 (t)dt rT w22 (t)dt rT w11 11 (t)dt Par les conditions posées, les ratios des différentes vitesses de rotation reflètent les ratios des rayons des roues. Ainsi, selon l'invention, le procédé consiste, selon une fréquence de période Te, comprise entre 10 ms et 100 ms, à acquérir les différentes vitesses des roues. Dès lors, 15 les ratios peuvent alors s'écrire par les formules : 10 R11 R21 R11 R12 R11 R22 R11 T I T, 111221[k] k=1 T I T, k T I T, 111212[k] k=1 T I T, rell[k] k T I T, W22 [k] k=1 T I T, k=1 LT 11221(t)dt R21 ST Wii(t)dt rT Ri2 w12(t)dt rT 11211(0dt rT 1 ;1212 tt dt d t Il en va de même pour les ratios : R12 R21 ,R12 R22 R22 R21 Selon une caractéristique importante de mise en oeuvre de la présente invention, deux phases sont nécessaires pour suivre l'usure dissymétrique des pneumatiques : une phase d'apprentissage 10 et une phase de détection 12. En référence à la figure 2, pendant la phase d'apprentissage 10 consécutive au changement de pneumatiques, qui, généralement dans un véhicule automobile, est réalisée par paires (train avant ou train arrière), pendant une certaine distance de roulage K, le procédé selon l'invention va acquérir, dans une étape 100, à une fréquence de période Te, la valeur wu de rotation des roues. Puis dans une étape 102, le procédé va réaliser la somme des vitesses de roues wu enregistrées à la fréquence d'échantillonnage, dans le but, lors d'une étape 106, lorsque la distance K a été parcourue (condition 104), d'effectuer le calcul des différents rapports, dits rapports de référence et notés avec l'indice ref, qui correspondent au rapport de rayon entre les différentes roues à un instant initial correspondant au changement de pneumatiques. Une étape ultérieure 108 permet de conserver en mémoire ces rapports de référence. Le déclenchement de cette phase d'apprentissage 10 peut être réalisé lors du changement des pneumatiques dans un garage ou établissement disposant des droits d'accès au procédé, ou par l'utilisateur via une interface spécifique à bord du véhicule ou sur un appareil nomade de type ordiphone. Dans une deuxième phase 12, dite de détection, en référence à la figure 3, le schéma d'acquisition reste sensiblement le même que pour la phase d'apprentissage 10 : acquisitions des vitesses de roues lors d'une étape 120 à une fréquence de période Te, calcul de la somme des vitesses de roues wu lors d'une étape 122, et calcul des différents rapports de rayon tel que précédemment définis lors d'une étape 124, et qui sont les mêmes rapports que ceux définis dans l'étape d'apprentissage. Dans une étape 126, le procédé compare les différents rapports calculés lors de cette étape de détection avec les mêmes rapports déterminés lors de la phase d'apprentissage, en réalisant la différence entre ces rapports. Lorsque l'évolution de l'un de ces rapports dépasse un seuil uu déterminé lors d'une étape 130, il en découle que l'un des pneumatiques s'est usé anormalement par rapport à un autre et le conducteur est alerté lors d'une étape 132 Les seuils peuvent être différents d'un rapport à un autre, selon les types de véhicule, les diamètres initiaux des roues, type de pneumatiques,... Il est également possible d'affiner et de quantifier, par tranches de x kilomètres parcourus l'écart observé afin de générer un taux d'usure dissymétrique du pneumatique pour la tranche kilométrique parcourue, les valeurs moyennées étant ensuite remises à zéro pour la tranche kilométrique suivante. Il est alors possible de réaliser une cartographie du taux d'usure dissymétrique avec en entrée l'écart observé et en sortie une valeur entre 0 et 100 (100 pouvant être l'équivalent de l'atteinte du témoin d'usure) La figure 4 montre l'évolution du rapport R11/R21 pour un pneu neuf et un pneu avant usé, l'évolution de ce rapport étant facilement détectable. L'évolution montre ici un pneu avant gauche qui s'est usé plus rapidement que le pneu arrière gauche. L'intérêt de surveiller l'évolution d'un rapport de rayon de roue est de pouvoir s'affranchir de l'effet de vitesse du véhicule qui modifie le rayon de la roue, ce dernier augmentant lorsque la vitesse augmente, dû aux efforts centrifuges. Toutefois, par la présente invention, ce problème est résolu de façon élégante par le calcul des rapports : les roues tournant à une vitesse proche, le calcul du rapport permet de s'affranchir de cette problématique. Dès lors, lorsqu'une détection qu'un rapport de rayon entre deux roues dépasse les limites autorisées (modification du rapport à la baisse ou à la hausse), le système déclenche une alerte auprès du conducteur, par exemple par un signal sonore et/ou un pictogramme lumineux s'affichant sur le tableau de bord et incitant le conducteur à une inspection de ses pneumatiques.30 REVENDICATIONS1. Procédé de détection de l'usure dissymétrique d'un pneumatique d'un véhicule (1) comportant au moins deux roues (Rn, R12, R21, R22) équipées de pneumatiques, comprenant : - une phase d'apprentissage (10) consécutive au changement de pneumatiques et consistant, lorsque le véhicule (1) est en mouvement, en : o l'acquisition (100) des vitesses de rotation des roues à des intervalles de temps réguliers ; o le calcul (106) des rapports dits de référence des vitesses (w,J) de rotation des roues entre les différentes roues prises deux à deux, o une mise en mémoire (108) de la valeur de ces rapports de référence, - une phase de détection (12) consécutive à la phase d'apprentissage (10) consistant en o l'acquisition (120) des vitesses (w,J) de rotation des roues à des intervalles de temps réguliers ; o le calcul (124) des rapports des vitesses de rotation des roues entre les différentes roues prises deux à deux, o une mise en mémoire (124) de la valeur de ces rapports, o le calcul de la différence (126) entre les rapports issus de la phase de détection (10) et les rapports de référence issus de la phase d'apprentissage (12). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce les vitesses (w,J) de roue sont issus de capteurs de vitesse équipant chacune des roues (Rn, R12, R21, R22). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acquisition des signaux de vitesse (w,J) de roue est réalisée à une fréquence comprise entre 10 et 100 ms, les vitesses de roue (w,J) étant moyennées avant le calcul du rapport. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la phase d'apprentissage est réalisée sur une distance (K) comprise entre 500 et 1000 km suite au changement de pneumatiques. 5. Procédé d'indication de l'usure dissymétrique d'un pneumatique d'un véhicule (1), caractérisé en ce qu'il comprend les phases du procédé de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes pour déterminer le niveau d'usure de l'un despneumatiques, et une étape supplémentaire consistant à alerter le conducteur du véhicule (1) lorsque l'écart entre l'un des rapports et le rapport de référence correspondant dépasse un seuil (u) prédéterminé. 6. Système de détection d'usure dissymétrique d'un pneumatique d'un véhicule (1) caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens de mesure de la vitesse (w,J) de rotation des différentes roues (Rn, R12, R21, R22) du véhicule (1), - une unité de traitement comprenant : o des moyens pour moyenner les vitesses (w,J) de rotation des différentes roues (Rn, R12, R21, R22) ainsi que des moyens pour calculer les rapports de ces vitesses, depuis un état d'origine correspondant à un changement de pneumatiques, o des moyens pour déterminer un niveau d'usure dissymétrique de l'un des pneumatiques par rapport à un état d'origine à partir de l'évolution temporelle du rapport de vitesse entre les roues (R11, R12, R21, R22) prises deux à deux. 7. Véhicule automobile (1) comprenant au moins deux roues (Rn, R12, R21, R22) équipées de pneumatiques, caractérisé en ce qu'il comprend un système de détection d'usure dissymétrique des pneumatiques selon la revendication 6. 8. Module logiciel pour estimer un état d'usure d'un pneumatique de véhicule automobile, comprenant des instructions logicielles pour commander la mise en oeuvre des étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, lorsque ledit module logiciel est exécuté par un processeur.30