Brevet FR3053004A1 — publié le 20171229

- 1 - DOMAINE DE L'INVENTION [0001] La présente invention se situe dans le domaine du suivi de l'état des pneumatiques de véhicule. De manière plus précise, la présente invention concerne un procédé de détection d'une modification du rayon de roulement d'un pneumatique, et un procédé de suivi de l'état du pneumatique, permettant de commander une action de maintenance [0002] De manière connue, la bande de roulement d'un bandage pneumatique, qu'il soit destiné à équiper un véhicule de tourisme, poids lourd, Génie Civil ou autre..., est pourvue d'une sculpture comprenant notamment des éléments de sculpture ou blocs élémentaires délimités par diverses rainures principales, longitudinales, transversales ou encore obliques, les blocs élémentaires pouvant en outre comporter diverses incisions ou lamelles plus fines. Les rainures constituent des canaux destinés à évacuer l'eau lors d'un roulage sur sol mouillé et définissent les bords d'attaque des éléments de sculpture. [0003] Quand un bandage pneumatique est neuf, la bande de roulement est à sa hauteur maximale. Cette hauteur initiale peut varier en fonction du type de bandage pneumatique considéré ainsi que de l'usage auquel il est destiné ; à titre d'exemple, les bandages pneumatiques « hiver » ont généralement une profondeur de sculpture supérieure à celle de bandages pneumatiques « été ». Lorsque le bandage pneumatique s'use, la hauteur des blocs élémentaires de la sculpture diminue et la raideur de ces blocs élémentaires augmente. L'augmentation de raideur des blocs élémentaires de sculpture entraîne une diminution de certaines performances du bandage pneumatique, telle l'adhérence sur sol mouillé. De plus, les capacités d'évacuation d'eau diminuent fortement lorsque la profondeur des canaux des sculptures diminue. Il est donc souhaitable de pouvoir suivre l'évolution de l'usure de la bande de roulement d'un bandage pneumatique. [0004] Un tel suivi est d'autant plus utile dans le cas de flottes de véhicule, où le gestionnaire de flottes ne peut pas suivre visuellement l'ensemble des véhicules, et a donc besoin d'un moyen lui permettant d'obtenir des informations quant à l'état des pneumatiques de l'ensemble de sa flotte, et des nécessités de maintenance. 2015PAT00544 FR 3053004 - 2 - [0005] Plusieurs systèmes permettant un tel suivi ont été décrits par le passé, ces systèmes étant par exemple basés sur l'utilisation de dispositifs externes effectuant des mesures d'usure et transmettant de telles mesures à un serveur distant accessible par un gestionnaire de flottes. Toutefois, ces systèmes nécessitent le passage des véhicules en un lieu précis, ce qui n'est pas 5 toujours possible. [0006] On connaît également, de la demande US2015/0239298, un système permettant de remédier à cet inconvénient. En effet, ce document décrit un procédé de détermination de l'usure d'un pneumatique en cours d'usage. Ce procédé se base sur la détermination d'un rayon de roulement et sur la détermination d'un profil d'usure en fonction de l'évolution de ce rayon de 10 roulement. Toutefois, on a constaté que cette méthode ne permettait pas de fournir une information suffisamment fiable. [0007] Par conséquent, la présente invention vise à fournir un procédé de détermination de l'état d'usure d'un pneumatique visant à remédier aux inconvénients précités. 15 BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION [0008] Ainsi, l'invention concerne un procédé de détermination d'une modification d'un rayon de roulement d'un pneumatique installé sur un véhicule, le procédé comprenant les étapes suivantes : 20 - On obtient un premier signal représentant une vitesse réelle du véhicule sur une première période de temps, - On obtient un second signal représentant une vitesse de rotation de la roue du véhicule portant le pneumatique sur la même période de temps, - On effectue une sélection et un traitement parmi les données constituant le premier et le 25 second signal de manière à les rendre comparables, - Après sélection et traitement des données, on calcule le ratio du premier signal et du second signal sous forme d'une série de données, 2015PAT00544 FR 3053004 - 3 - - On détermine une ensemble d'indicateurs statistiques représentatifs de cette série de données, et - En fonction de ces indicateurs statistiques, on détermine d'une modification d'un rayon de roulement d'un pneumatique. 5 [0009] Un tel procédé peut être mis en oeuvre sur tous types de véhicule, notamment compris dans le groupe comprenant : des véhicules de tourisme, des poids lourds, des véhicules de génie civil, ou bien encore des véhicules agricoles. [0010] La modification du rayon de roulement peut être due à plusieurs paramètres, tels que l'usure du pneumatique, une modification de la pression du pneumatique, ou encore une 10 modification de la charge du pneumatique. [0011] La relation entre l'usure d'un pneumatique et le rayon de roulement dudit pneumatique sera particulièrement valable pour des pneumatiques présentant des sculptures profondes par rapport à leur rayon de roulement, puisque l'usure d'un pneumatique se caractérise par une diminution de la hauteur de gomme des sculptures. Ainsi, sur le tableau ci- 15 après, on constate qu'un procédé selon l'invention sera particulièrement avantageux pour des véhicules de type Agricole ou Génie Civil équipés de pneumatiques présentant des rayons de pneus typiques dont des exemples sont montrés dans le tableau ci-après : Type de pneu Rayon pneu Typique Hauteur de Rapport hauteur gomme moyenne à user de gomme / rayon PL 500 12 2.4 % TC 300 7 2.3 % GC 1500 100 6.7 % AV 600 11 1.8% AG 600 60 10 % 2015PAT00544 FR 3053004 - 4 - [0012] Dans un mode de réalisation préférentiel, l'étape d'obtention d'un premier signal représentant une vitesse réelle du véhicule est effectuée en obtenant des données géolocalisées du véhicule, par exemple par le biais d'un système de type GPS, ou en obtenant des données issues d'un accéléromètre installé sur le véhicule. 5 [0013] Dans un autre mode de réalisation préférentiel, l'étape d'obtention d'un second signal représentant une vitesse de rotation théorique de la roue est effectuée en lisant des données circulant sur un bus CAN du véhicule ou les données issues d'une accéléromètre installé dans le pneumatique ou dans la roue portant le pneumatique.. [0014] Dans un autre mode de réalisation, les indicateurs statistiques calculés sur la 10 série de données sont compris dans le groupe comprenant : le nombre de points, le minimum, le maximum, la moyenne, l'écart-type, la médiane et les quartiles. Le choix des indicateurs statistiques dépend du type de véhicule, mais également du mode de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. En effet, un tel procédé peut être mis en oeuvre soit de manière embarquée, c'est-à-dire en utilisant des systèmes présents sur un véhicule, soit de manière débarquée. 15 [0015] Dans le cas d'une mise en oeuvre embarquée, on utilisera préférentiellement la moyenne plutôt que la médiane, puisqu'elle nécessite moins de puissance de calcul. L'écart-type permet d'obtenir une information quant à la précision de la méthode. Le minimum et le maximum permettent, eux, de faire apparaître des points aberrants, et éventuellement de ne pas les prendre en compte. 20 [0016] Dans un mode de réalisation, l'étape de sélection et de traitement des données comprend une étape de lissage des signaux par un noyau de filtrage, par exemple de type gaussien, uniforme, quadratique ou exponentiel. Un tel choix pour effectuer l'étape de lissage permet de minimiser la complexité de l'invention, et donc de permettre sa mise en oeuvre dans un véhicule. 25 [0017] Dans un autre mode de réalisation, l'étape de sélection et de traitement des données comprend une étape d'élimination des données représentant une vitesse inférieure à un seuil prédéterminé, par exemple fixé à 50 km/h. Ce seuil est préférentiellement adapté au type de véhicule sur lequel un procédé selon l'invention est mis en oeuvre. En effet, dans le cas d'un véhicule génie civil dont la plage de vitesse est de l'ordre de 0-60km/h, la fixation d'un seuil à 50km/h pourrait rendre un procédé selon l'invention inopérant. Dans ce cas, on fixera un seuil 2015PAT00544 FR 3053004 - 5 - plus faible. Ce seuil plus faible ne représente pas un problème pour un procédé selon l'invention, puisque les véhicules de type génie civil effectuent des longs trajets à des vitesses stabilisées, ce qui permet d'obtenir des signaux exploitables. [0018] Dans un autre mode de réalisation, l'étape de sélection et de traitement des 5 données comprend une étape de dérivation d'un signal. Dans ce cas, le procédé comprend avantageusement une étape d'élimination des données du signal dérivé représentant une accélération inférieure, en valeur absolue, à un seuil prédéterminé, par exemple 0.05 m.s-2. [0019] Ce mode de réalisation utilisant l'accélération est particulièrement avantageux pour une application d'un procédé selon l'invention à des véhicules de type tourisme ; En effet, 10 ces véhicules présentent parfois des signaux de vitesse à fortes variations, et l'utilisation de l'accélération permet d'obtenir des signaux stabilisés. Toutefois, on a constaté qu'une forte accélération pouvait conduire à des modifications du rayon de roulement. Pour compenser cet effet, dans un exemple de réalisation on calcule un paramètre de rigidité du pneumatique. [0020] Un autre aspect de l'invention concerne un procédé de suivi de l'état d'un 15 pneumatique, comprenant les étapes suivantes - On met en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes plusieurs fois, - On stocke, dans une mémoire, les indicateurs statistiques des séries de données, - On détermine l'évolution de ces indicateurs statistiques, et - En fonction de cette évolution, on détermine un besoin de maintenance du pneumatique. 20 [0021] Les besoins de maintenance du pneumatique peuvent être de diverse nature. Ainsi, on peut penser à des applications La détection de fin de vie, qui peut nécessiter un remplacement du pneumatique, La détection d'une perte de pression, qui peut nécessiter une action de gonflage du pneumatique, 25 La détection d'un état d'usure différent entre plusieurs pneumatiques d'un même véhicule, qui peut nécessiter une permutation des pneus entre eux. 2015PAT00544 FR 3053004 - 6 - [0022] Ces différentes applications nécessitent la mise en oeuvre d'un procédé sur de longues périodes, allant de quelques semaines à plusieurs mois. Une telle durée permet de négliger certains paramètres tels que la charge portée par le véhicule, car l'effet de cette charge est lissé dans la durée. Cela permet ainsi une mise en oeuvre fiable d'un procédé selon l'invention dans des 5 véhicules de type poids lourd, qui présente des variations de charge importantes. [0023] Dans le cas d'un pneumatique génie civil, un procédé selon l'invention est particulièrement adapté, puisque la hauteur de gomme de la bande de roulement d'un pneumatique est très importante, et la variation du rayon de roulement est donc très marquée. En outre, sur ce type de véhicule, la pression des pneumatiques est contrôlée de manière précise et 10 régulière, et n'influe donc pas sur le rayon de roulement. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0024] D'autres objectifs et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la 15 description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif, illustré par les figures suivantes dans lesquelles : - la figure 1 montre un schéma fonctionnel d'un procédé de détermination d'une modification de rayon de roulement selon l'invention, et - les figures 2a et 2b montrent des exemples de signaux GPS et CAN obtenus lors de la mise 20 en oeuvre d'un procédé de détermination d'une modification de rayon de roulement selon l'invention. - La figure 3 montre une répartition des données statistiques obtenues dans le cadre de la mise en oeuvre d'un procédé de suivi de l'état d'un pneumatique selon l'invention. 25 DESCRIPTION DU MEILLEUR MODE DE REALISATION DE L'INVENTION [0025] On va maintenant décrire, à l'aide de la figure 1 et des figures 2a et 2b, les différentes étapes d'un procédé de détermination d'une modification de rayon de roulement selon l'invention. 2015PAT00544 FR 3053004 - 7 - [0026] Au bloc 1, on détermine un premier signal représentant la vitesse réelle du véhicule, par exemple par le biais du GPS, et un second signal représentant la vitesse théorique des roues, par exemple en lisant des données sur le bus CAN. On précise ici que selon les constructeurs, les informations disponibles sur le bus CAN diffèrent ; ainsi, il n'est parfois par possible d'obtenir 5 une vitesse individuelle de roue, mais seulement une vitesse d'essieu. Dans ce cas, un procédé selon l'invention permettra d'obtenir des informations sur l'ensemble des pneumatiques montés sur cet essieu, sans pouvoir distinguer pneu par pneu. [0027] Une fois ces données obtenues, on effectue une étape d'extraction des données pertinentes, au bloc 11. Cette extraction consiste tout d'abord à sélectionner les données du 10 premier signal sur une période de temps prédéterminée. Dans le cas où le signal comporte un nombre insuffisant de points sur cette période, un procédé selon l'invention est alors interrompu (bloc 15). Dans un exemple, on choisira une période de temps égale à une minute, et on déterminera que le nombre minimum de points est 50, ce qui représente une moyenne de 0.8 points par seconde. 15 [0028] On sélectionne ensuite les données du second signal sur la même période de temps. Si le signal CAN ne comprend aucun point, alors un procédé selon l'invention est interrompu (bloc 15). [0029] Une fois les données extraites, on effectue un lissage des signaux par un noyau gaussien. On filtre tout d'abord, au bloc 12, le signal GPS sous la forme suivante : 20 A chaque instant t du signal de vitesse GPS ', on calcule la valeur lissée comme une moyenne des autres points: K = Où 2015PAT00544 FR 3053004 - 8 - Sous forme matricielle, on peut simplement écrire: où est la matrice définie par [0030] On lisse ensuite le signal CAN par une méthode similaire au signal GPS, en 5 changeant le paramètre d'échelle du filtre, et on le rééchantillonne sur l'échelle de temps du signal GPS, afin d'obtenir des données comparables. En effet, un signal GPS est généralement à une fréquence de 1Hz, alors qu'un signal CAN est généralement à une fréquence située entre 50 et 100 Hz. Ainsi, si on note les instants du signal CAN, on calcule pour tout instant du 10 signal GPS: t I, Où est cette fois une matrice rectangulaire (n x m) définie par [0031] En outre, on effectue également une dérivée du signal CAN, afin d'obtenir un signal représentatif de l'accélération des roues. ecA_v td = 1-"GAA, ) &H:y - - - vcAN)(KicAN - 1) 15 où est la matrice dérivée définie par ij 2015PAT00544 FR 3053004 - 9 - [0032] La figure 2a montre les signaux CAN et GPS avant et après cette étape de lissage. Ainsi, le cadre supérieur montre quatre courbes. Les deux courbes du haut représentent la vitesse GPS brute et la vitesse GPS lissée, et les deux autres courbes représentent la vitesse CAN brute et la vitesse CAN lissée. Le cadre inférieure représente l'accélération CAN lissée 5 [0033] Une fois les signaux lissés on effectue, au bloc 14, un filtrage des signaux. Pour ce faire, on sélectionne les instants pour lesquels la vitesse GPS est supérieure à un seuil de vitesse prédéterminé, et les instants pour lesquels l'accélération dérivée de la vitesse CAN est inférieure, en valeur absolue, à un seuil prédéterminé. [0034] Cette étape de filtrage apparaît sur la figure 2b. Ainsi, le cadre supérieure montre un 10 exemple de vitesse GPS lissée et, parmi l'ensemble des points formant ce signal, seuls ceux situés au-dessus de 13,88 m.s-1' c'est-à-dire ceux situés dans la zone grisée, sont sélectionnées. [0035] De la même façon, le cadre inférieur montre un exemple d'accélération CAN lissée et, parmi l'ensemble des points formant ce signal, seuls ceux situés, en valeur absolue, en-dessous de 0505 m.s-2' c'est-à-dire ceux situés dans la zone grisée, sont sélectionnées. 15 [0036] Ensuite, au bloc 15, on calcule le ratio pour l'ensemble des points restants, et on résume alors cette série de données par plusieurs indicateurs statistiques déjà mentionnés dans la présente demande. [0037] Ces indicateurs statistiques peuvent alors être utilisés directement ou bien stockés dans une mémoire pour une utilisation sur une longue durée telle que précédemment décrite. Dans 20 ce cas, une sélection sera effectuée, parmi l'ensemble des ratios stockés, pour déterminer lesquels seront utilisés dans l'évaluation de l'état du pneumatique. Ainsi, on pourra décider que seuls les ratios portant sur un nombre de points supérieur à un seuil déterminé, par exemple 5, seront retenus, ceci afin de ne garder que les ratios les plus représentatifs. [0038] La figure 3 montre un exemple de répartition de ces données statistiques. Ainsi sur 25 cette figure, les neuf diagrammes représentent, respectivement le ratio Vitesse réelle /Vitesse théorique, pour des pneumatiques comme suit : 2015PAT00544 FR 3053004 - 10 - N° Usure Charge Pression 1 Neuf +++ ++ 2 Neuf ++ + 3 Neuf + ++ 4 Moyen +++ + 5 Moyen ++ ++ 6 Moyen + + 7 Usé +++ ++ 8 Usé ++ + 9 Usé + ++ [0039] On voit alors apparaître des « groupes » de distribution, symbolisés par les trois cadres tracés sur ces courbes. On constate alors deux choses : 5 - La première est que la charge et la pression ont une influence négligeable sur le positionnement des distributions, puisqu'ils ne masquent pas l'effet de l'usure, - La seconde est que l'on distingue clairement les pneumatiques en fonction de leur état d'usure, puisque le premier cadre regroupe les pneumatiques neufs ou quasi-neufs, le second cadre regroupe les pneumatiques moyennement usés, et le troisième cadre regroupe 10 les pneumatiques usés. 2015PAT00544 FR REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'une modification d'un rayon de roulement d'un pneumatique installé sur un véhicule, le procédé comprenant les étapes suivantes : - On obtient un premier signal représentant une vitesse réelle du véhicule sur une première période de temps - On obtient un second signal représentant une vitesse de rotation de la roue du véhicule portant le pneumatique sur la même période de temps, - On effectue une sélection et un traitement parmi les données constituant le premier et le second signal de manière à les rendre comparables, - Après sélection et traitement des données, on calcule le ratio du premier signal et du second signal sous forme d'une série de données, - On détermine une ensemble d'indicateurs statistiques représentatifs de cette série de données, et - En fonction de ces indicateurs statistiques, on détermine une modification du rayon de roulement du pneumatique. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'obtention d'un premier signal représentant une vitesse réelle du véhicule est effectuée en obtenant des données géolocalisées du véhicule, par exemple par le biais d'un système de type GPS, ou en obtenant des données issues d'un accéléromètre installé sur le véhicule. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape d'obtention d'un second signal représentant une vitesse de rotation de la roue est effectuée en lisant des données circulant sur un bus CAN du véhicule ou les données issues d'une accéléromètre installé dans le pneumatique ou dans la roue portant le pneumatique. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les indicateurs statistiques calculés sur la série de données sont compris dans le groupe comprenant : le nombre de points, le minimum, le maximum, la moyenne, l'écart-type, la médiane et les quartiles. 2015PAT00544 FR 3053004 - 12 - 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de sélection et de traitement des données comprend une étape de lissage des signaux par un noyau de filtrage. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de sélection et de 5 traitement des données comprend une étape d'élimination des données représentant une vitesse supérieure à un seuil prédéterminé. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le seuil est égal à 50 km/h. 10 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de sélection et de traitement des données comprend une étape de dérivation d'un signal. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'étape de sélection et de traitement des données comprend une étape d'élimination des données du signal dérivé représentant une accélération 15 inférieure, en valeur absolue, à un seuil prédéterminé. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le seuil est égal à 0.05 m.s-2 11. Procédé de suivi de l'état d'un pneumatique, comprenant les étapes suivantes : 20 On met en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes plusieurs fois, On stocke, dans une mémoire, les indicateurs statistiques des séries de données, On détermine l'évolution de ces indicateurs statistiques, et On fonction de cette évolution, on détermine un besoin de maintenance du pneumatique. 25 2015PAT00544 FR