Brevet FR3030742A1 — publié le 20160624

- 1 - DOMAINE DE L'INVENTION [0001] La présente invention est relative à un système d'évaluation d'aire de contact d'un pneumatique, et de la flèche d'un pneumatique. [0002] Par évaluation d'aire de contact, ou zone de contact pneu-chaussée, on entend l'évaluation d'un ou plusieurs paramètres concernant l'aire de contact, parmi lesquels la forme de cette aire, sa surface et ses différentes dimensions. [0003] La flèche d'un pneumatique est définie par la déformation radiale du pneumatique, ou variation de la hauteur radiale, lorsque celui-ci passe d'un état non chargé à un état chargé en statique, dans des conditions de charge et de pression nominales. [0004] La mesure de flèche est une grandeur communément utilisée pour estimer la sévérité des conditions de fonctionnement d'un pneumatique du point de vue de l'endurance de la carcasse. Il est donc utile de connaître cette mesure, notamment pour des gestionnaires de flotte de véhicule ou les professionnels du transport. En effet, dans ces activités, où la notion de coût est très importante, il est utile de vérifier les bonnes conditions d'utilisation des pneumatiques, notamment pour permettre de multiples rechapages d'un pneumatique. En effet, un fonctionnement du pneumatique avec un affaissement trop important peut conduire à une fatigue prématurée des câbles constituant la carcasse du pneumatique, et ainsi empêcher l'utilisation de cette carcasse pour de futurs rechapages. De cette façon, le remplacement de la carcasse intervient plus tardivement, ce qui conduit à une diminution du prix de revient des pneumatiques au kilomètre. [0005] On connaît, pour répondre à ce besoin, des dispositifs de surveillance de la pression de pneumatiques, qui sont mis en place pour surveiller que l'affaissement des flancs du pneumatique au niveau de l'aire de contact reste aussi proche que possible des conditions optimales de fonctionnement. [0006] Toutefois, ce simple suivi de pression ne permet pas de garantir de bonnes conditions d'utilisation, puisque la flèche d'un pneumatique dépend également de la charge imposée sur ledit pneumatique. On sait par exemple que dans certaines applications professionnelles, notamment les transports de matériaux en vrac solide, des charges excessives sont exercées sur le pneumatique, provoquant une flèche trop importante. [0007] La présente invention vise donc à fournir un système d'évaluation d'aire de contact d'un pneumatique permettant de remédier à ces inconvénients. P10-3511_FR - 2 - BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION [0008] L'invention concerne un système d'évaluation de l'aire de contact d'un véhicule, le système comprenant : - un système d'évaluation de l'état d'un pneumatique comportant un boitier posé au sol, - des moyens pour déterminer au moins un temps de passage du véhicule sur un point de passage du boitier du système d'évaluation, et - des moyens pour calculer, en fonction du temps de passage du véhicule et de la vitesse du véhicule, au moins une longueur d'aire de contact locale d'au moins un pneumatique du véhicule. [0009] De manière préférentielle, le système d'évaluation de l'état d'un pneumatique est un système de mesure de l'usure comportant un boitier posé au sol dans lequel sont avantageusement installés : - Un dispositif de détection d'usure d'un pneumatique, - Un dispositif de détection de la présence d'un pneumatique sur le boitier, et - Des moyens électroniques d'activation du dispositif de détection d'usure lors de la détection de la présence d'un pneumatique. [0010] Le dispositif de détection d'usure met en oeuvre préférentiellement un capteur placé à l'intérieur du boitier, à proximité d'une face du boitier destinée à être en contact avec la surface du pneumatique, et capable de mesurer la distance qui sépare ledit capteur des armatures métalliques constituant le pneumatique. [0011] Le capteur comporte par exemple une source de champ magnétique statique ou alternatif et un élément sensible adjacent, la source étant une bobine ou un aimant permanent et l'élément sensible un capteur dont le signal de sortie peut, par exemple, être fonction du niveau du champ d'induction magnétique local. Dans ce cas, l'élément sensible est positionné de telle sorte que l'intensité du champ magnétique varie lorsque la distance diminue. L'élément sensible est préférablement choisi dans le groupe des capteurs à effet Hall ou magnéto résistif. P10-3511_FR -3- 100121 Dans un autre exemple le capteur peut être un capteur à courants de Foucault. [0013] Dans un autre mode de réalisation, le système d'évaluation de l'état d'un pneumatique du véhicule comprend notamment un dispositif de mesure, par exemple de mesure de pression d'un pneumatique, ou de mesure de toute autre caractéristique d'un pneumatique. [0014] De manière préférentielle, le système d'évaluation de l'aire de contact est tel que les moyens pour mesurer un temps de passage du véhicule sur un point de passage du boitier dudit système d'évaluation comportent une ligne de capteurs installée perpendiculairement au sens de roulage du véhicule sur le boitier. Les capteurs mis en oeuvre à cet effet sont, par exemple les capteurs d'un dispositif de mesure de l'usure, tel qu'explicité précédemment. [0015] De manière préférentielle, le système d'évaluation de l'aire de contact comprend des moyens pour calculer la vitesse du véhicule. [0016] Par exemple, la vitesse est calculée en fonction du temps de passage du véhicule sur le boitier du système d'évaluation de l'état d'un pneumatique, et de données dimensionnelles du boitier et/ou du véhicule. [0017] Dans une réalisation particulière, le système d'évaluation de l'aire de contact comprend des moyens de stockage des données dimensionnelles du boitier utiles au calcul de la vitesse. Ces données dimensionnelles comprennent, notamment mais pas exclusivement, les distances projetées entre différents éléments incorporés dans le boitier, par exemple des capteurs piézoélectriques, des câbles piézoélectriques, ou des électrodes recouvertes de peinture piézoélectrique. Par « distance projetée», on entend ici la distance entre les projections respectives des éléments sur un même plan, parallèle au sol sur lequel roule le véhicule dont la vitesse est calculée. [0018] Dans une réalisation particulière, le système d'évaluation de l'aire de contact met en oeuvre des moyens d'identification du véhicule, utiles au calcul de la vitesse. Ces moyens sont, par exemple, un lecteur RFID, intégré dans ou sur le boitier, ou à proximité. Un tel lecteur peut permettre de lire l'identifiant d'une puce RFID intégrée dans un ou plusieurs pneus du véhicule ou apposé sur le châssis dudit véhicule. Ce lecteur de RFID est préférentiellement lié par des moyens de télécommunications à une base de données distante permettant d'établir un lien entre un identifiant RFID et un pneumatique et/ou un véhicule. De cette manière, il est possible d'échanger des informations dimensionnelles sur le véhicule identifié avec ladite base de P10-3511_FR - 4 - données distante. Les informations dimensionnelles comprennent, par exemple, la dimension des pneumatiques, l'empattement, la voie avant ou la voie arrière du véhicule. [0019] Dans une réalisation particulière, le système d'évaluation de l'aire de contact met en oeuvre le dispositif de détection de la présence d'un pneumatique appartenant au système d'évaluation de l'état d'un pneumatique, afin de permettre le calcul de la vitesse. Ledit dispositif de détection de la présence d'un pneumatique comprend au moins un élément compris dans le groupe comprenant - un capteur de type ferroelectret (PP, CYTOP, etc), un capteur piézoélectrique organique, un câble et/ou fibre piézoélectrique, un transducteur piézoélectrique, un bilame piézoélectrique ou un capteur réalisé sous forme de composite piézoélectrique inorganique appliqué sur un support. Le composite piézoélectrique peut, par exemple, être une peinture additionnée de titanate de baryum, oxyde connu pour ses propriétés ferroélectriques. Tout autre élément possédant des propriétés ferroélectriques, comme par exemple et de façon non exhaustive, le TGS, le PZT, le BST, le KNb03, le LiNb03, le LiTa03, pourrait être utilisé comme additif à une peinture classique pour former un composite piézoélectrique utilisable dans le cadre du présent dispositif. [0020] Dans une autre réalisation particulière, le dispositif de détection de présence de pneumatique comprend au moins un élément compris dans le groupe comprenant - un accéléromètre, un capteur de vibration ou de tilt omnidirectionnel (par exemple de type SQSEN-200 de la société SignalQuest) ou une jauge de contrainte collée en un point de la structure du boitier. [0021] De manière préférentielle, le système comprend en outre des moyens pour déterminer plusieurs longueurs d'aire de contact locales pour chaque pneumatique du véhicule, chaque longueur d'aire de contact locale étant déterminée en fonction de l'instant de passage du pneumatique sur un capteur de la ligne de capteur. [0022] De manière préférentielle, le système comprend des moyens pour reconstituer la forme d'aire de contact du pneumatique en fonction des longueurs d'aire de contact locales dudit pneumatique. [0023] Dans un exemple, ces moyens de reconstitution comprennent des moyens de transmission des longueurs d'aire de contact locales à un serveur distant. [0024] Dans un autre exemple, ces moyens de reconstitution comprennent en outre des moyens permettant le recalage temporel des longueurs d'aire de contact locales les unes par rapport aux autres, en fonction d'un décalage temporel introduit au moment de la P10-3511_FR - 5 - détermination des temps de passage correspondants à chaque longueur d'aire de contact locale. 100251 L'invention concerne également un procédé d'évaluation de l'aire de contact d'un véhicule passant sur un boitier d'un système d'évaluation de l'état d'un pneumatique du véhicule, le procédé comprenant les étapes suivantes : - l'étape de déterminer au moins un temps de passage du véhicule sur un point de passage du boitier du système du système d'évaluation, et - l'étape de calculer, en fonction du temps de passage du véhicule et de données dimensionnelles du boitier et/ou du véhicule et de la vitesse du véhicule, au moins une longueur d'aire de contact locale d'au moins un pneumatique du véhicule. [0026] Le système d'évaluation de l'état d'un pneumatique du véhicule comprend notamment un dispositif de mesure, par exemple de mesure de l'usure, ou de mesure de pression, ou de mesure de toute autre caractéristique d'un pneumatique. [0027] Dans une réalisation particulière, le procédé comprend l'étape de reconstituer une forme d'aire de contacts à partir de la détermination de plusieurs longueurs d'aire de contact locale issues d'un même pneumatique. [0028] Dans une réalisation particulière, le procédé est tel qu'il comprend l'étape de déterminer au moins deux instants de passage du véhicule sur deux points de passage du boitier. [0029] Les étapes de détermination d'un premier et second instants de passage du véhicule sur le boitier consistent en la détection du passage d'une même roue en deux points différents du boitier. Ainsi, par exemple, on peut détecter le passage d'une roue sur un dispositif d'activation du dispositif de mesure et le passage de la même roue sur le dispositif de mesure. On peut également détecter le passage d'une roue sur deux éléments d'un dispositif de détection de présence de pneumatique, les éléments étant compris dans le groupe comprenant - des capteurs piézoélectriques, des câbles piézoélectriques, ou encore des électrodes recouvertes d'une peinture piézoélectrique, ou de tout autre élément sensible à la déformation locale de la structure du boitier constituant le système de mesure. [0030] Dans une autre réalisation particulière, le procédé est tel que les étapes de détermination d'un premier et second instants de passage du véhicule sur le boitier consistent en la détection du passage de deux essieux distincts du véhicule en un point unique du boitier. Ce point unique peut être, par exemple, le dispositif de mesure, ou bien le dispositif d'activation du dispositif de mesure. P10-3511_FR -6- 100311 Dans une autre réalisation particulière, le procédé est tel que les étapes de détermination d'un premier et second instants de passage du véhicule sur le boitier consistent respectivement en la détection d'un choc sur le boitier et en la détection d'un passage d'une roue. Dans ce cas, la détection d'un choc peut-être assurée, par exemple, par tout capteur sensible aux chocs, tels que des accéléromètres, des capteurs de type SQ-SEN-200 de la société SignalQuest, des buzzers piézoélectriques, jauge de contrainte ou capteurs à base de composites piézoélectriques collés en un point unique de la structure du boitier. [0032] Dans une autre réalisation enfin , le premier instant de passage correspondant à la détection d'un choc sur le boitier, il est possible de détecter ledit premier instant avec plus de précision en le corrigeant du temps de propagation de l'onde de choc dans le matériau constituant le boitier du système d'évaluation. Pour ce faire, la correction est une fonction de la rigidité du matériau. [0033] En outre, l'invention concerne également un système d'évaluation de l'état d'un pneumatique, comprenant un ou plusieurs des moyens suivants : - des moyens pour déterminer la flèche du pneumatique en fonction de l'aire de contact du pneumatique. - des moyens pour déterminer la pression du pneumatique en fonction de l'aire de contact du pneumatique et d'une charge connue appliquée au pneumatique. - des moyens pour déterminer la charge appliquée sur le pneumatique en fonction de l'aire de contact du pneumatique et de la pression du pneumatique. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0034] D'autres avantages et modes de réalisation de l'invention apparaîtront avec la description détaillée des figures, effectuée à titre non limitatif, notamment - les figures la et lb qui montrent deux vues d'un système d'évaluation selon l'invention, - la figure 2 qui montre un signal mesuré en sortie d'un système selon l'invention, - la figure 3 qui montre une surface d'aire de contact déterminée grâce à un système selon l'invention, et P10-3511_FR -7- - la figure 4 qui montre la relation entre l'aire de contact d'un pneumatique et la flèche du pneumatique. [0035] Le système montré sur les figures la et lb est constitué: - d'un boîtier 10 constitué de deux rampes d'accès 15 et d'une zone de mesure de l'usure horizontale située entre les deux rampes d'accès 15. - de deux dispositifs de détection de présence de pneumatique constitués chacun de trois capteurs piézoélectriques 110, positionnés le long d'une ligne transversale au sens de roulage d'un véhicule arrivant sur le boîtier. Dans cet exemple, les capteurs piézoélectriques sont des buzzers collés sur la structure du boitier 10. - d'une ligne de capteurs de mesure d'usure 100 positionnés le long d'une ligne transversale au sens du roulage du véhicule arrivant sur le boitier 10. Ces capteurs de mesure de l'usure peuvent être de façon indifférente des capteurs à reluctance variable, ou des capteurs à courants de Foucault. Alternativement on peut également remplacer cette ligne de capteurs d'usure électromagnétique par un système de mesure de l'usure optique appliquant le principe de la triangulation laser. - d'une électronique de traitement 140 sur laquelle sont connectés les capteurs de mesure de l'usure 100 et les capteurs de détection de présence de pneumatique 110. Dans cet exemple, l'électronique de traitement 140 contient également un lecteur de RFID permettant la lecture des puces RFID intégrées dans les pneumatiques ou collés sur le véhicule dont la vitesse, et l'usure des pneumatiques, sont mesurés. [0036] Lors du passage d'un pneumatique 20 sur le boitier 10 du système de mesure de l'usure, la présence du pneumatique est d'abord détectée par une première ligne de capteur de détection de présence de pneumatique, puis, lorsque le pneumatique quitte le boitier 10 du système de mesure de l'usure, sa présence est détectée par une seconde ligne de capteurs de détection de présence de pneumatique. La distance entre les deux dispositifs de détection de présence de pneumatique étant connue, il est alors possible de calculer la vitesse du pneumatique par une formule très simple : Vitesse moyenne = d/t0 [0037] Dans cette formule, la distance d est la distance séparant les deux lignes transversales de capteurs de détection de présence de pneumatique 110, et le temps tO est le temps écoulé entre la détection de la présence du pneumatique par l'un quelconque des capteurs appartenant à la première ligne de capteur de détection de présence de pneumatique 110 et la détection de la P10-3511_FR - 8 - présence du pneumatique par l'un quelconque des capteurs appartenant à la seconde ligne de capteurs de détection de présence de pneumatique 110. [0038] La figure 2 montre, en traits continus et discontinus, des exemples de signaux 30 relevés à la sortie de deux capteurs 100 de mesure de l'usure distincts, lors du passage d'un pneumatique à la verticale desdits capteurs de mesure de l'usure 100. [0039] La vitesse du pneumatique étant connue, il est alors très aisé de mesurer la longueur locale de l'air de contact du pneumatique, à la verticale du capteur d'usure considéré. [0040] Dans le cas du capteur dont le signal de sortie est représenté en trait continu, la formule à appliquer est : Longueur ADC locale = Vitesse moyenne * t = d*t/t0 [0041] Dans cette formule, la valeur du temps t, est mesurée au moyen de l'électronique de traitement 140 qui est, par exemple, munie d'une détection de seuil. Le temps t est alors le temps s'écoulant entre le premier franchissement de seuil 40 par le signal de sortie du capteur de mesure de l'usure considéré, et le second franchissement de seuil 50 par le signal de sortie du capteur de mesure de l'usure considéré. [0042] Ainsi qu'indiqué précédemment, dans un exemple de réalisation on utilise une ligne de capteurs de mesure de l'usure 100, installée perpendiculairement au sens de roulage du véhicule, pour mesurer l'usure des pneumatiques lors du passage d'un 20 véhicule. [0043] Les capteurs composants cette ligne de capteurs de mesure de l'usure 100 étant avantageusement, suffisamment proche les uns des autres, il est possible de réaliser plusieurs mesures d'usure dans la largeur de l'aire de contact. [0044] Par exemple, dans le cas d'une bande de roulement de vingt centimètres de 25 large, si les capteurs sont disposés tous les deux centimètres le long d'une ligne transversale au sens de roulage du pneumatique, neuf capteurs au moins pourront réaliser une mesure d'usure dans la largeur dudit pneumatique. Dans ce cas, neuf mesures de longueur locale d'aire de contact pourront être réalisées comme il est décrit précédemment. P10-3511_FR -9- 100451 Une fois les mesures de longueur locale réalisées, elles sont par exemple transmises à un serveur distant en utilisant des moyens de transmission, par exemple par radiofréquence, intégrés à l'électronique de traitement 140. On peut alors mettre en oeuvre des moyens pour reconstituer la forme de l'aire de contact, et exploiter cette forme, par exemple en l'exposant sur un site web à destination d'un gestionnaire de flotte de véhicules. [0046] La figure 3 montre un exemple d'aire de contact 60 reconstituée par ce procédé. Dans cet exemple, le pneumatique concerné a une bande de roulement suffisamment large pour permettre la réalisation de cinq mesures de longueur locales de l'aire de contact dans la largeur de l'aire de contact dudit pneumatique. [0047] Dans cet exemple, les longueurs dl, d2, d3, d4 et d5 sont les longueurs d'aire de contact locales mesurées à l'aide des capteurs d'usure, comme décrit dans l'exemple de la figure 2. [0048] Lors de l'arrivée d'un pneumatique sur le système décrit dans les figures la et lb, les signaux de sortie des capteurs 100 utiles pour la mesure de l'usure, car disposés face à l'aire de contact du pneumatique, ne franchiront pas tous simultanément le seuil 40 repéré sur la figure 2. Ce décalage temporel tl est illustré sur la figure 2, entre les deux signaux de sortie 30. [0049] De même, ces signaux de sortie 30 ne franchiront pas non plus simultanément le seuil 50 repéré sur la figure 2. Dans le cas exposé dans la figure 2, il y a un temps t2 qui s'écoule entre les deux franchissements de seuils 50. [0050] Ceci s'explique par la forme de l'aire de contact des pneumatiques, qui n'est pas toujours un rectangle parfait, mais peut, par exemple, avoir une forme plus arrondie, par exemple dans sa partie avant 65 et dans sa partie arrière 66, comme le montre le dessin de la figure 3. [0051] Dans ce cas, pour la reconstruction de l'aire de contact, il est utile de tenir compte de ces décalages temporels tl et t2 entre l'ensemble des signaux de sortie des capteurs d'usure, afin que la forme réelle de l'aire de contact puisse être représentée correctement comme c'est le cas dans la figure 3. P10-3511_FR - 10 - [0052] Dans la figure 3, les longueurs d'aire de contact locales d5 et d4 correspondent aux signaux de sortie 30 exposés dans la figure 2. La courbe 30 en trait continu correspondant à la longueur d'aire de contact locale d4 et la courbe 30 en traits discontinus correspondant à la longueur d'aire de contact locale d5. Pour illustrer l'effet des décalages temporels tl et t2 de la figure 2, sur la géométrie de l'aire de contact 60, on a reporté les décalages tl et t2 de la figure 2, sur la figure 3. [0053] En outre, l'invention concerne également un système d'évaluation permettant de déterminer la flèche d'un pneumatique. Cette détermination est effectuée en utilisant une relation connue entre une longueur d'aire de contact mesurée et la flèche d'un pneumatique. La figure 4 illustre un exemple d'une telle relation dans le cas d'un pneumatique Poids Lourd. [0054] Cette relation, obtenue par des moyens de calcul élément fini montre que le lien entre la flèche et la longueur d'aire de contact est linéaire autour de la zone de fonctionnement nominale du pneumatique. Par exemple, pour un pneumatique poids lourd nécessitant une pression de gonflage de 9 bars, cette relation est valable pour des pressions évoluant entre 4 bars et 15 bars. [0055] Ainsi, lorsque le système de mesure de l'usure décrit dans les figures la et lb, transmet l'information de longueur d'aire de contact à une base de données distante, il est possible d'utiliser une telle relation pour transformer cette information en valeur de flèche du pneumatique. [0056] Ceci peut se faire, car le pneumatique est identifié au moyen du lecteur RFID positionné dans l'électronique de traitement 140 visible sur la figure lb. [0057] Cela est un réel avantage car cela permet de donner directement, à un utilisateur du véhicule, ou à un gestionnaire de flotte, une mesure de flèche, qui est la grandeur communément utilisée pour juger de la sévérité des conditions de fonctionnement du pneumatique du point de vue de l'endurance de la carcasse. P10-3511_FR REVENDICATIONS1. Système d'évaluation de l'aire de contact d'un véhicule, le système comprenant : - un système d'évaluation de l'état d'un pneumatique comportant un boitier posé au sol, - des moyens pour déterminer au moins un temps de passage du véhicule sur un point de passage du boitier du système d'évaluation, et - des moyens pour calculer, en fonction du temps de passage du véhicule et de la vitesse du véhicule, au moins une longueur d'aire de contact locale d'au moins un pneumatique du véhicule. 2. Système d'évaluation de l'aire de contact d'un véhicule selon la revendication 1, comprenant en outre des moyens pour calculer, en fonction des temps de passage et de données dimensionnelles du boitier et/ou du véhicule, une vitesse de passage du véhicule sur le boitier. 3. Système d'évaluation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens pour déterminer un temps de passage du véhicule sur un point de passage du boitier du système d'évaluation comportent une ligne capteurs installés perpendiculairement au sens de roulage du véhicule sur le boitier. 4. Système d'évaluation selon la revendication 3, comprenant des moyens pour déterminer plusieurs longueurs d'aire de contact locales pour chaque pneumatique du véhicule, chaque longueur locale étant déterminée en fonction du temps de passage du pneumatique sur un capteur de la ligne de capteurs_ 5. Système d'évaluation selon la revendication 4, comprenant des moyens pour reconstituer la forme d'aire de contact des pneumatiques en fonction des longueurs d'aire de contact locales dudit pneumatique.-2- 6. Système d'évaluation selon la revendication 5, dans lequel les moyens de reconstitution comprennent des moyens de transmission des longueurs d'aire de contact locales à un serveur distant. 7. Système d'évaluation selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les moyens de reconstitution comprennent en outre des moyens permettant le recalage géométrique des longueurs d'aire de contact locales les unes par rapport aux autres, en fonction d'un décalage temporel introduit au moment de la détermination des temps de passage correspondants à chaque longueur d'aire. 8. Procédé d'évaluation de l'aire de contact d'un véhicule passant sur un boitier d'un système d'évaluation de l'état d'un pneumatique du véhicule, le procédé comprenant les étapes suivantes : - l'étape de déterminer au moins un temps de passage du véhicule sur un point de passage du boitier du système d'évaluation, et - l'étape de calculer, en fonction du temps de passage du véhicule et de données dimensionnelles du boitier et/ou du véhicule et de la vitesse du véhicule, au moins une longueur d'aire de contact locale d'au moins un pneumatique du véhicule. 9. Procédé d'évaluation de l'aire de contact d'un véhicule selon la revendication 8, comprenant l'étape de reconstituer une forme d'aire de contacts à partir de plusieurs longueurs d'aire de contact locales déterminées au préalable.