Brevet FR3054035A1 — publié le 20180119

PROCEDE DE MESURE DE LA PRESSION DE GONFLAGE DES PNEUMATIQUES EQUIPANT UN VEHICULE EN DEPLACEMENT SUR UNE VOIE DE CIRCULATION La présente invention concerne un procédé de mesure de la pression de gonflage des pneumatiques équipant un véhicule en déplacement sur une voie de circulation. Ici, le terme « véhicule » doit être compris dans son acceptation la plus large. Il désigne tout type de véhicules destinés au transport de passagers et/ou de marchandises, à conduite humaine ou automatique, automoteur ou non, qui se déplacent sur une voie, que ce soit en extérieur ou en espace confiné. Par voie, on désigne ici la surface de la zone de roulage des pneumatiques. Il s'agit de la zone sur laquelle se déplace le véhicule : une route, une voie ferrée ou toute autre surface, privée ou publique, adaptée à assurer le déplacement d'un véhicule. Les types de véhicules concernés par l'invention utilisent comme organes de liaison à la zone de roulage, que ce soit en porteur et/ou en guidage, des pneumatiques, éventuellement associés à d'autres moyens. Par la suite, l'invention sera décrite en référence à un véhicule ferroviaire, notamment un métro sur pneus. De même, pour plus de lisibilité, les termes pneus ou pneumatiques seront indifféremment employés. Les expressions « voie de circulation » et « chemin de roulage » seront indifféremment utilisées pour désigner la surface de la zone de roulage sur laquelle se déplace le véhicule lors de la totalité de son trajet. On conçoit que l'invention s'applique à tout type de véhicule équipé de pneus, lors de son déplacement sur une zone de roulage. A titre d'exemples non limitatifs comme type de véhicules, on peut citer un tramway sur pneu, une berline de mine, un funiculaire, des voitures de tourisme, des camions, des autobus, des engins de chantier, des engins agricoles, forestiers ou autre. L'utilisation de pneus comme organes de liaison avec la zone de roulage implique, à la différence d'autres types d'organes de liaison tels que des roues en acier, de contrôler régulièrement la pression de gonflage des pneumatiques, afin de garantir 3054035 2 une sécurité optimale. Un contrôle de la pression des pneus lorsque le véhicule est à l'arrêt n'est envisageable que lorsque la durée de l'arrêt du véhicule est suffisante pour permettre un tel contrôle. Un tel contrôle, selon le nombre de pneumatiques à contrôler sur le véhicule dure de quelques minutes à plus d'une heure lorsque l'on contrôle tous 5 les pneus équipant un métro sur pneus comportant plusieurs voitures. En d'autres termes, un contrôle de la pression lors de l'arrêt du véhicule n'est raisonnablement envisageable qu'avant la prise de service du véhicule ou en fin de service. En d'autres termes, un contrôle de la pression à l'arrêt est donc pour le moins fastidieux à mettre en oeuvre et n'est pas réalisable avec une fréquence élevée. 10 Une telle opération de contrôle de la pression des pneumatiques se doit, pour des raisons évidentes de sécurité, être effectuée le plus régulièrement possible, cela, autant que possible, sans gêner le déplacement du véhicule. Pour cela, il est connu de mesurer la pression de gonflage des pneus lors du roulage du véhicule, en l'espèce une voiture de métro sur pneu, sans affecter sa vitesse de déplacement. 15 Cette mesure est basée sur les relations qui existent entre la pression de gonflage d'un pneu et la contrainte que le pneu exerce sur un capteur situé sur la surface de roulage du pneu. On conçoit que ces relations ne sont vérifiées que si le pneu est dans des conditions d'utilisation prédéfinies, en particulier en matière de charge verticale, induite par le poids du véhicule et supportée par le pneu. Il est alors possible, en 20 analysant les contraintes exercées par la surface du pneumatique en contact avec le capteur, de définir si la pression mesurée indique que le pneu est sous gonflé ou sur gonflé, et donc de prendre les mesures compensatrices nécessaires concernant le gonflage dudit pneu. Pour effectuer ces mesures, des capteurs de pression, connus en soi et en 25 nombre suffisant, sont positionnés sur les voies de circulation du véhicule de sorte à mesurer les pressions exercées par les pneumatiques du véhicule, qu'il s'agisse de pneus porteurs ou de pneus non porteurs dits de guidage. A partir de mesures effectuées avec des pneus dont la pression de gonflage est connue, de manière avantageuse mais non obligatoire, la relation entre la pression de 3054035 3 gonflage du pneu et la pression qu'il exerce sur la surface de roulage est établie, afin d'obtenir une fiabilité et une représentativité optimales des mesures. Il s'avère néanmoins que les mesures de la pression exercée par le pneu sur le capteur ainsi effectuées peuvent être faussées dans certaines conditions d'utilisation. En 5 particulier la mesure n'est plus fiable lorsque se produit un mouvement d'oscillation vertical du pneu lors de son passage sur le capteur. Un tel mouvement a lieu, par exemple, lorsque les suspensions du véhicule sont dégradées et/ou lorsque que la surface de roulage n'est pas plane. Il est également constaté des différences de mesure selon l'essieu du véhicule sur lequel est monté le pneu. 10 C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un procédé de mesure de la pression de gonflage d'un véhicule en déplacement, quel que soit l'état des suspensions du véhicule, dans des limites fonctionnelles, de la surface de roulage, cela sans modification de la rapidité de mesure du ou des capteurs. 15 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de mesure de la pression de gonflage des pneumatiques équipant un véhicule en déplacement, comportant au moins les étapes suivantes lors desquelles : a) on mesure la pression exercée sur au moins un capteur, fixe, par un pneumatique roulant sur ledit capteur, 20 b) on mesure le temps pendant lequel le pneumatique roule sur ledit capteur, ce dernier représentant une surface de contact connue, c) on établit, lors du passage du pneumatique sur ledit capteur, une courbe représentant la répartition des contraintes exercées par le pneumatique sur ladite surface de contact en fonction du temps, 25 d) on détermine la pression de gonflage du pneu à l'aide d'un calculateur, avec une programmation algorithmique et/ou logique floue, intégrant au moins un modèle établi à partir de mesures effectuées aux étapes a) à c) sur des pneumatiques dont la pression de gonflage est connue, caractérisé en ce que le procédé comprend au moins l'étape suivante : 3054035 4 e) lors de l'étape d), le modèle utilisé prend en compte au moins un autre paramètre, choisi parmi la longueur de la bande de roulement du pneumatique en contact avec ledit capteur lors de la mesure effectuée à l'étape b) et la forme de la courbe obtenue à l'étape c). 5 Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel procédé peut comprendre une ou plusieurs des étapes suivantes: - lors d'une étape supplémentaire f), préalable à l'étape d), la longueur (Lpneu) de la bande de roulement du pneumatique en contact avec ledit capteur lors de la mesure effectuée à l'étape a) est établie selon une relation (Lvide=Lpneu-K.FC) prenant en 10 compte la charge appliquée audit pneumatique, K étant un coefficient correspondant à la différence entre les longueurs de la bande de roulement à charge maximale (Lmax) et à vide (Lvide) et FC un facteur de charge variant de 0 à 1 selon que le véhicule est à vide ou à charge maximale. - Lors d'une étape supplémentaire g) préalable à l'étape d), la forme (Forme) de la 15 courbe est quantifiée selon une relation prenant en compte la pression exercée à mi-temps (Psolt) du passage du pneu sur le capteur et la pression moyenne (Psolm) exercée par le pneu lors de son passage sur le capteur. - Les étapes a) à c) sont réalisées avec plusieurs capteurs et que ce sont chacune des valeurs obtenues par capteur qui sont utilisées pour les étapes d) et e). 20 - Lors de l'étape e), les deux paramètres, longueur (Lpneu) d'appui de la bande de roulement et forme (Forme) de la courbe, sont utilisés. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence au dessin suivant 25 dans lequel: - La figure 1 est un schéma illustrant la position d'au moins un capteur par rapport à un pneu pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à un mode de réalisation de l'invention, 3054035 5 - les figures 2A à 2C illustrent schématiquement, en vue latérale, la longueur de la bande de roulement d'un pneu en contact avec un capteur selon trois états de gonflage du pneu, - les figures 3A à 3C illustrent schématiquement la configuration de la bande de 5 roulement d'un pneu, vu de face, selon trois états de gonflage du pneu, - la figure 4 est un ensemble de trois courbes simplifiées illustrant la variation de la pression au sol en fonction du temps, selon l'état de gonflage du pneu, - les figures 5 et 6 sont des courbes schématiques illustrant respectivement l'évolution de la pression de gonflage selon la longueur de la bande de roulement du pneu en contact 10 avec le sol et selon la forme de la courbe et - la figure 7 illustre les fonctions d'appartenance aux sous-ensembles flous définis pour une des grandeurs, ici la pression au sol Psol. La figure 1 illustre schématiquement un capteur 1 utilisé pour la mise en oeuvre du procédé. Ce capteur 1 est fixé dans une partie 2 d'un chemin de roulage 4 sur lequel 15 se déplace un pneumatique 3. On conçoit que le nombre et la disposition du ou des capteurs sont adaptés au chemin de roulage et au(x) pneumatique(s) dont on veut mesurer la contrainte qu'il(s) exerce(nt) sur le chemin de roulage. Certains capteurs sont fixés au sol et sont adaptés pour recevoir un pneumatique porteur. D'autres capteurs sont fixés perpendiculairement aux premiers et sont adaptés à la mesure de la pression de 20 pneus dits de guidage. Les pneus de guidage assurent le guidage latéral de certains types de véhicules, en particulier de véhicules ferroviaires tels que les métros sur pneus. De tels pneus de guidage ne sont pas porteurs au sens où la charge du véhicule ne s'applique pas, au moins de manière significative, à ces pneus. Les figure 2A à 2C illustrent la relation entre la pression de gonflage d'un pneu et 25 la longueur de la bande de roulement du pneu qui est en contact avec le chemin de roulage, donc de facto avec le capteur lorsque ce dernier est présent sur le chemin de roulage. La figure 2A illustre un pneu 3' dont la pression de gonflage est nominale, c'est-à-dire un pneu gonflé à la pression préconisée par le fabricant pour un usage donné. 3054035 6 On note L1 la longueur de la bande de roulement qui est en appui sur le chemin de roulage 4, étant entendu qu'un capteur, non illustré, est avantageusement fixé dans le chemin 4. Comme cela ressort de la figure 2B, lorsqu'un pneu 3", dont on conçoit qu'il puisse s'agir du même pneu que celui 3' de la figure 2A, est gonflé à une pression 5 inférieure à la pression nominale préconisée, on note un écrasement du pneu sur le chemin de roulage, d'où une longueur L2 de la bande de roulement du pneu qui est en contact avec le chemin 4 supérieure à la longueur L1. A l'inverse, comme représenté à la figure 2C, lorsque le pneu 3- est sur-gonflé, donc gonflé à une pression supérieure à la pression nominale de gonflage, la longueur L3 10 de la bande de roulement en contact avec le chemin de roulage est réduite par rapport à la longueur L1. En d'autres termes, plus la pression de gonflage d'un pneu est élevée et plus la surface de sa bande de roulement en contact avec le sol est réduite. Ces configurations se retrouvent aux figures 3A à 3C. A la figure 3A, la bande de roulement du pneu 3' présente une surface de contact optimale avec le chemin de 15 roulage 4, selon la largeur du pneu. En d'autres termes, le pneu 3' est en contact sur toute sa largeur avec le chemin 4. En revanche, à la figure 3B, le pneu 3" étant sous gonflé on constate un affaissement de la bande de roulement du pneu 3" sur le chemin 4. Cela induit une courbure du pneu selon sa largeur. Cette courbure est orientée vers l'intérieur du pneu. En conséquence, il présente un zone creuse, qui n'est pas en contact avec le 20 chemin 4. Inversement, comme cela apparait à la figure 3C, un pneu 3- sur-gonflé présente une courbure inverse, donc orientée vers l'extérieur du pneu. De ce fait, la largeur de la bande de roulement en contact avec le chemin 4 est réduite. Ainsi, on note que la pression de gonflage a un effet physique, visuel, sur les caractéristiques dimensionnelles de la bande de roulement d'un pneu, tant en ce qui 25 concerne la longueur de la bande de roulement du pneu que la largeur de ladite bande de roulement du pneu. La mesure de la pression de gonflage des pneus, notée par la suite Ppneu, est basée, de façon connue en soi, sur la relation qui existe entre la pression de gonflage d'un pneu et les contraintes exercées sur le sol par la partie de la bande de roulement de ce 3054035 7 même pneu en contact avec le sol, lors de son roulage sur le sol. Cette contrainte est de facto une pression exercée sur le sol. Elle sera notée par la suite Psol. Un des intérêts de ce principe de mesure réside dans le fait qu'il ne nécessite aucune modification ou intervention au niveau des pneus et/ou des véhicules, quel que 5 soient le type de pneus et/ou de véhicules, la mesure s'effectuant lors des déplacements du véhicule sur les chemins de roulage. Bien entendu, cela implique que les chemins de roulage soient équipés de capteurs. Cette relation entre les deux pressions Ppneu et Psol est vérifiée lorsque le pneumatique est utilisé dans des conditions qui respectent les contraintes d'utilisation 10 prescrites par le manufacturier du pneu. Entre autres, la charge appliquée sur le pneumatique, donc de facto le chargement du véhicule, doit rester dans les limites spécifiées d'utilisation du pneu. Il en est de même pour la pression de gonflage du pneu Ppneu et pour la température du pneu qui doivent rester dans les limites des spécifications d'utilisation du pneu. 15 En appliquant une telle relation, on peut déterminer la pression de gonflage Ppneu, quel que soit la charge subie par le pneu. Les différents cas susceptibles d'être rencontrés sont listés ci-après : - I) la pression de gonflage Ppneu et la charge subie par le pneu sont nominales. Aux divers exemples, le terme nominal doit être compris comme relatif à une valeur, par 20 exemple de pression, notée par la suite PpneuN, qui entre dans l'intervalle des pressions couramment rencontrées et préconisées par le fabricant. Dans cette première configuration, la surface de contact entre le sol et la bande de roulement du pneu est également nominale. Ainsi la pression exercée au sol Psol est nominale, ce qui correspond bien à un pneu avec une pression de gonflage nominale 25 PpneuN. - Il) La pression de gonflage Ppneu est inférieure à la pression de gonflage nominale PpneuN et la charge subie est nominale. Si le pneu est dégonflé et que la charge subie par le pneu est nominale, comme illustré aux figures 2B, 3B, la surface de contact entre la bande de roulement du pneu et 3054035 8 le sol est plus grande. Ainsi la pression exercée au sol Psol pour une charge nominale est plus faible que la pression exercée au sol avec un pneu gonflé à la pression nominale PpneuN, ce qui correspond bien à un pneu dégonflé, donc Ppneu PpneuN. IV) La pression de gonflage du pneu est nominale et la charge subie est inférieure à la charge nominale. Si la pression de gonflage du pneu PpneuN est nominale et que le pneu est en sous-charge, cette sous-charge a deux effets qui se compensent : 15 La pression exercée au sol Psol par le pneu est plus faible que la pression exercée au sol avec une charge nominale, mais la surface de contact entre la bande de roulement du pneu et le sol est plus faible, donc la pression exercée au sol est plus élevée. Ainsi, avec la compensation mutuelle de ces deux effets la pression exercée au sol est nominale, ce qui correspond bien à une pression de gonflage du pneu nominale 20 PpneuN. - V) La pression de gonflage du pneu est nominale et la charge subie est supérieure à la charge nominale. Si la pression de gonflage du pneu est nominale et que le pneu est en surcharge, cette surcharge a deux effets qui se compensent : 25 La pression exercée au sol est plus forte que la pression exercée au sol avec une charge nominale, mais la surface de contact de la bande de roulement du pneu avec le sol est plus grande que lorsque la charge est nominale. Donc la pression exercée au sol par la bande de roulement du pneu est plus faible. Ainsi, avec la compensation de 3054035 9 ces deux effets la pression exercée au sol est nominale, ce qui correspond bien à un pneu avec une pression de gonflage nominale PpneuN. On conçoit aisément que, pour effectuer de telles mesures, il convient d'utiliser plusieurs capteurs de pression, connus en soi, placés dans le chemin de roulage, dans la 5 zone de roulage des pneus, qu'il s'agissent de pneus porteurs ou de guidage. Les mesures réalisées de cette manière sont sujettes à variation. En particulier on observe, selon l'usure du pneu, une dégradation plus ou moins marquée de la bande de roulement. Celle-ci présente alors, pour une pression de gonflage nominale PpneuN et une charge nominale, des dimensions et/ou une forme autres que celles observées avec 10 un pneu neuf. Ainsi, pour limiter autant que faire se peut l'influence de l'état de la bande de roulement du pneu sur la mesure effectuée, on utilise plusieurs capteurs pour la mesure de la pression au sol Psol d'un pneu. Un pneu roulant sur plusieurs capteurs lors de son déplacement, on obtient, pour un même pneu, plusieurs mesures de la pression Psol qu'il exerce sur le chemin de roulage. Selon que le pneu est gonflé à sa valeur 15 nominale de gonflage : Ppneu = PpneuN, surgonflé : Ppneu > PpneuN ou sous gonflé : Ppneu REVENDICATIONS1.- Procédé de mesure de la pression de gonflage des pneumatiques (Ppneu) équipant un véhicule en déplacement, comportant au moins les étapes suivantes lors desquelles : a) on mesure la pression (Psol) exercée sur au moins un capteur (1), fixe, par un pneumatique (3, 3', 3", 3-) roulant sur ledit capteur (1), b) on mesure le temps (t) pendant lequel le pneumatique (3, 3', 3", 3-) roule sur ledit capteur (1), ce dernier représentant une surface de contact connue, c) on établit, lors du passage du pneumatique (3, 3', 3", 3-) sur ledit capteur (1), une courbe (C1, C2, C3) représentant la répartition des contraintes (Psol) exercées par le pneumatique (3, 3', 3", 3-) sur ladite surface de contact en fonction du temps (t), d) on détermine la pression de gonflage (Ppneu) du pneu (3, 3', 3", 3-) à l'aide d'un calculateur, avec une programmation algorithmique et/ou logique floue, intégrant au moins un modèle établi à partir de mesures effectuées aux étapes a) à c) sur des pneumatiques (3, 3', 3", 3-) dont la pression de gonflage est connue, caractérisé en ce que le procédé comprend au moins l'étape suivante : e) lors de l'étape d), le modèle utilisé prend en compte au moins un autre paramètre, choisi parmi la longueur (Lpneu) de la bande de roulement du pneumatique (3, 3', 3", 3-) en contact avec ledit capteur (1) lors de la mesure effectuée à l'étape b) et la forme (Forme) de la courbe (C1, C2, C3) obtenue à l'étape c). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors d'une étape supplémentaire f), préalable à l'étape d), la longueur (Lpneu) de la bande de roulement du pneumatique (3, 3', 3", 3-) en contact avec ledit capteur (1) lors de la mesure effectuée à l'étape a) est établie selon une relation (Lvide=Lpneu-K.FC) prenant en compte la charge appliquée audit pneumatique, K étant un coefficient correspondant à la différence entre les longueurs de la bande de roulement à charge maximale (Lmax) et à 3054035 23 vide (Lvide) et FC un facteur de charge variant de 0 à 1 selon que le véhicule est à vide ou à charge maximale. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors d'une étape supplémentaire g) préalable à l'étape d), la forme (Forme) de la courbe (C1, C2, C3) est 5 quantifiée selon une relation prenant en compte la pression exercée à mi-temps (Psolt) du passage du pneu (3) sur le capteur (1) et la pression moyenne (Psolm) exercée par le pneu (3) lors de son passage sur le capteur (1). 4.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes a) à c) sont réalisées avec plusieurs capteurs (1) et que ce sont chacune des 10 valeurs obtenues par capteur qui sont utilisées pour les étapes d) et e). 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape e), les deux paramètres, longueur (Lpneu) d'appui de la bande de roulement et forme (Forme) de la courbe (C1, C2, C3), sont utilisés.