Brevet FR3058519A1 — publié le 20180511

PROCEDE DE DETERMINATION DE LA PRESSION D'UN PNEUMATIQUE DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention concerne la détermination de la pression d'un pneumatique. Plus précisément, l'invention propose un procédé qui exploite la réponse acoustique d'un pneumatique sous l'effet d'une sollicitation mécanique impulsionnelle pour en déduire la pression de celui-ci. Elle trouve avantageusement application pour le contrôle et/ou suivi de tout type de pneumatique: pneus de matériel agricole, de poids lourds, de véhicules de tourisme, de motos ou quad, etc. On sait classiquement que lorsqu'un pneumatique est monté sur un véhicule, il est important de surveiller non seulement son usure, mais également les conditions sous lesquelles il est utilisé : pression de gonflage, charge du véhicule, etc. L'usure d'un pneumatique est contrôlable facilement par une simple inspection visuelle des sculptures creusées dans la bande de roulement ou le cas échéant en s'aidant d'un outil de type jauge de profondeur. Les paramètres d'utilisation comme la pression du pneumatique ou la charge du véhicule sont quant à eux plus difficiles à appréhender, ou nécessite en tout état de cause des équipements coûteux, notamment du fait du grand nombre de roues d'un véhicule Poids Lourd, dont le poids total autorisé en charge est supérieur à 3,5 tonnes, mais peut monter au-delà de 26 tonnes, voire 32 tonnes, ce qui requiert des essieux supplémentaires. Leur contrôle ou suivi nécessite l'utilisation d'outils complexes (manomètre, balance pour la pesée du véhicule, etc.). Il existe donc un besoin pour une technique de contrôle et /ou de suivi des conditions d'utilisation d'un pneumatique de véhicule qui permette d'obtenir une information relative à au moins un paramètre d'utilisation du pneumatique d'une façon particulièrement simple, sans nécessiter d'outils importants et onéreux. PRESENTATION DE L'INVENTION Un but de l'invention est de permettre la détermination de la pression d'un pneumatique de véhicule qui soit simple à mettre en oeuvre et peu onéreux. 3058519 2 A cet effet, il est proposé un procédé de détermination de la pression d'un pneumatique monté sur un véhicule, comprenant les étapes suivantes: - acquisition par un microphone d'une réponse acoustique dudit pneumatique obtenue sous l'effet d'une sollicitation mécanique impulsionnelle dudit pneumatique à 5 l'arrêt, - traitement de ladite réponse acoustique dans le domaine fréquentiel par une unité de traitement automatisée de données, ledit traitement comprenant les étapes suivantes: - identification sur la réponse acoustique dans le domaine fréquentiel de la 10 fréquence d'un pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale, - détermination d'une pression du pneumatique à partir de données reliant des fréquences à des pressions. Ce procédé est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises 15 seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible: - les données reliant des fréquences à des pressions établissent une relation linéaire entre une pression et une fréquence pour au moins une partie d'une plage de fréquence; - les données reliant des fréquences à des pressions sont fonctions du type du pneumatique, et le procédé comprend une étape de renseignement du type de 20 pneumatique, lequel conditionne une sélection des données reliant des fréquences à des pressions dans une banque de données; - le renseignement du type du pneumatique est effectué en utilisant un organe d'entrée d'information; - le renseignement du type du pneumatique est effectué par la lecture, par un lecteur 25 électronique, d'un identifiant contenu dans ou sur le pneumatique; - la sollicitation mécanique impulsionnelle résulte d'un coup porté sur une zone sommet du pneumatique constituant une bande de roulement; - l'identification de la fréquence d'un pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale se fait sur une plage de fréquence comprise entre 50 Hz et 500 Hz. 30 L'invention concerne également un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution du procédé selon l'invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. 35 L'invention concerne également un système de de détermination de la pression d'un pneumatique monté sur un véhicule, ledit système comprenant: 3058519 3 - un microphone adapté pour acquérir une réponse acoustique dudit pneumatique à sollicitation mécanique impulsionnelle dudit pneumatique à l'arrêt, - une unité de traitement automatisée de données configurée pour identifier sur la réponse acoustique dans le domaine fréquentiel une fréquence d'un pic de spectre 5 correspondant à un maximum d'amplitude spectrale, et pour déterminer une pression du pneumatique à partir de données reliant des fréquences à des pressions. On précise ici qu'il est possible d'utiliser des microphones existants, dès lors qu'ils répondent aux critères d'acquisition permettant la mise en oeuvre de l'invention. 10 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard 15 des dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 illustre de façon schématique un pneumatique monté sur une jante d'un véhicule, - la figure 2 illustre schématiquement la mise en oeuvre d'un mode de réalisation de l'invention appliqué à un véhicule agricole; 20 - la figure 3 est un diagramme illustrant schématiquement plusieurs étapes d'un procédé selon un mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 4 illustre un enregistrement de trois réponses acoustiques impulsionnelles de pneumatiques à même charge et à des pressions différentes; - la figure 5 illustre les amplitudes dans le domaine fréquentiel des réponses de 25 la figure 4; - la figure 6 illustre un exemple de relation fréquence-pression pour le pneumatique de l'exemple des figures 4 et 5. DESCRIPTION DETAILLEE 30 Rappels généraux sur la structure d'un pneu La figure 1 illustre un pneumatique 1 monté sur une jante 2. Un tel pneumatique 1 comprend d'une part une zone sommet 3 constituant une bande de roulement 35 présentant des sculptures, et d'autre part des flancs 4 se terminant par des zones basses 5. Celles-ci comportent généralement une tringle et un talon pour permettre le 3058519 4 montage du pneumatique 1 sur la jante 2. La jante 2 est elle-même reliée au véhicule par un essieu (non représenté). Le pneumatique permet ainsi la liaison entre le véhicule et le sol. 5 Un pneumatique 1 est comprend enveloppe flexible renfermant un intérieur gazeux sous pression, typiquement de l'air. La jante 2 étant indéformable, cette force s'appliquant sur le pneumatique 1 déforme celui-ci, comme illustré sur la figure 2. La partie du sommet 3 sous la jante 2 s'aplatit, ce qui augmente la surface de contact du pneumatique avec le sol, tandis que les flancs 4 se gonflent : le pneumatique 1 se 10 déforme. Cette déformation est d'autant plus prononcée que la pression est faible. Exemple de système En référence à la figure 2 qui illustre schématiquement un système selon un mode de 15 réalisation de l'invention appliqué à un véhicule agricole, un tel système comprend un microphone 10 et une unité de traitement automatisée de données 9. Ils peuvent être séparés et distincts, ou bien être disposés comme ici au sein d'un même dispositif, comme par exemple un terminal de poche tel qu'un téléphone mobile intelligent, auquel cas le microphone 10 est celui du terminal de poche, et l'unité de traitement 20 automatisée de données 9 est le processeur dudit terminal de poche. La description qui suit est faite dans ce cas. Comme illustré, l'unité de traitement automatisée de données 9 peut être un terminal de poche tel qu'un téléphone mobile intelligent, comprenant un processeur et une 25 mémoire. Elle peut également être un ordinateur comprenant un processeur et une mémoire. Le microphone 10 est adapté pour acquérir une réponse acoustique dudit pneumatique 1 à sollicitation mécanique impulsionnelle de celui-ci, lorsque le pneumatique est à l'arrêt. L'unité de traitement automatisée de données 9 est quant à elle configurée pour identifier sur la réponse acoustique dans le domaine fréquentiel 30 une fréquence d'un pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale, et pour déterminer une pression du pneumatique à partir de données reliant des fréquences à des pressions. Exemple de mise en oeuvre 35 3058519 5 En référence à la figure 3, la première étape S1 du procédé consiste à appliquer au pneumatique 1 une sollicitation mécanique impulsionnelle lorsque le véhicule est à l'arrêt. De préférence, la sollicitation mécanique impulsionnelle résulte d'un coup porté sur une zone sommet 3 du pneumatique constituant une bande de roulement. Il s'agit 5 typiquement d'appliquer un bref coup sur le pneumatique, par exemple au moyen d'un coup de pied donné au pneumatique 1 par un opérateur 8 comme représenté, ou en frappant le pneumatique 1 avec un outil tel qu'un marteau. La simplicité de cette manoeuvre fait qu'elle peut être mise en oeuvre par le conducteur du véhicule 7 en tant qu'opérateur 8. 10 Il est possible également, afin de mieux maîtriser les caractéristiques de l'impulsion acoustique, de prévoir un dispositif mécanique commandable pour percuter le pneumatique 1 ou la jante 2 avec une force prédéterminée. Un tel dispositif peut par exemple être disposé à la surface du pneumatique 1 ou de la jante 2, et suite à l'action 15 d'une commande, un organe mobile de ce dispositif vient percuter le pneumatique 1 ou la jante 2. Suite à cette sollicitation mécanique impulsionnelle du pneumatique 1, certains modes propres de vibration du pneumatique sont excités, ce qui conduit à la formation d'ondes 20 sonores qui se propagent dans et autour du pneumatique 1, produisant un son. Il s'agit de la réponse acoustique du pneumatique 1 à cette sollicitation mécanique impulsionnelle. La deuxième étape S2 consiste à acquérir la réponse acoustique du pneumatique au moyen du microphone 10. On précise ici que les modes propres de vibration du pneumatique dépendent de la géométrie du pneumatique, mais également 25 de ses rigidités, qui dépendent elles-mêmes de la pression à l'intérieur du pneumatique. La figure 4 montre trois exemples illustratifs d'évolutions temporelles d'amplitude de réponses acoustiques à une sollicitation mécanique impulsionnelle qui ont été ainsi acquises pour un même pneumatique à charge inchangée et à des pressions différentes : 30 - une première réponse 30, en haut, correspondant à un pneumatique gonflé à 8,9 bars, - une seconde réponse 31, au milieu, correspondant au même pneumatique gonflé à 7,5 bars, - une troisième réponse 32, en bas, correspondant au même pneumatique gonflé 35 à 6,0 bars. 3058519 6 La sollicitation mécanique impulsionnelle résulte ici d'un coup bref porté avec un marteau au milieu de la zone sommet du pneumatique, du côté opposé à la zone de contact avec le sol. Dans cet exemple, le véhicule est un tracteur poids lourd DAF XF440 de plus de 40 tonnes de poids total autorisé en charge. Le pneumatique de cet exemple 5 équipe la roue avant droite, sous la cabine. Le pneumatique est du type 315/70 R22.5, soit une largeur 315 mm, un rapport entre la hauteur du flanc et la largeur de section du pneumatique de 70, de structure radiale et d'un diamètre intérieur de 22,5 pouces (soit 57,15 cm). 10 Après avoir enregistré la réponse acoustique du pneumatique, le microphone 10 transmet la réponse à l'unité de traitement automatisée de données 9 qui reçoit ladite réponse acoustique impulsionnelle en provenance du microphone 10 et traite cette réponse dans le domaine fréquentiel (étape S3). 15 La réponse est d'abord convertie dans le domaine fréquentiel (étape S31) pour obtenir le spectre en fréquence de la réponse acoustique impulsionnelle. On peut utiliser une méthode conventionnelle quelconque, adaptée au format des données représentatives de la réponse acoustique impulsionnelle, comme par exemple la transformation de Fourier. On peut également utiliser une méthode plus adaptée aux signaux 20 impulsionnels, telle qu'une analyse paramétrique de type Yule-Walker. On obtient ainsi le spectre en fréquence de la réponse acoustique impulsionnelle. A partir de ce spectre, on identifie sur la réponse dans le domaine fréquentiel la fréquence d'un pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale. A 25 partir de cette fréquence, la pression du pneumatique peut être déterminée au moyen de données reliant des fréquences à des pressions. Les inventeurs ont en effet découvert que la réponse acoustique fréquentielle d'un pneumatique, dont les caractéristiques dépendent de la pression dans le pneumatique, 30 présente, dans le domaine fréquentiel, un pic facilement identifiable dont la fréquence peut être directement reliée à la pression. La figure 5 illustre les amplitudes des spectres par rapport à la fréquence pour les trois réponses acoustiques de la figure 4. Plus précisément, les amplitudes ont été 35 normalisées par rapport au maximum respectif de chacun des spectres. 3058519 7 Sur la figure 6 sont représentées: - une première courbe 41 en trait épais correspond à la réponse acoustique du pneumatique à 8,9 bars, - une deuxième courbe 42 en trait fin correspond à la réponse acoustique du 5 pneumatique à 7,5 bars, - une troisième courbe 43 en tirets correspond à la réponse acoustique du pneumatique à 6 bars. Pour chacune des courbes, on constate aisément la présence d'un pic de spectre 10 correspondant à un maximum d'amplitude spectrale: - la première courbe 41, en trait épais et correspondant à une pression de 8,9 bars, présente un pic de spectre 44 situé autour d'une fréquence de 96,2 Hz, - la deuxième courbe 42, en trait fin et correspondant à une pression de 7,5 bars, présente un pic de spectre 45 situé autour d'une fréquence de 89,2 Hz, 15 - la troisième courbe 43, en tirets et correspondant à une pression de 6,0 bars, présente un pic de spectre 46 situé autour d'une fréquence de 82,6 Hz. Il apparaît que la fréquence du pic de spectre varie avec la pression. Plus précisément, la fréquence du pic de spectre décroît avec la pression. On a représenté sur la figure 6 20 la correspondance entre la pression (en bars) et la fréquence du pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale pour les trois essais présentés plus haut. On constate qu'une relation linéaire s'établit entre la fréquence du pic de spectre et la pression. Dans les conditions de test, on obtient une relation affine de coefficient directeur d'environ 4,5 Hz par bar de pression. 25 A partir d'une telle relation, il est aisé de construire des données reliant des fréquences à des pressions pour un pneumatique donné. Comme dans l'exemple ci-dessus, les données reliant des fréquences à des pressions peuvent établir une fonction mathématique entre une fréquence et une pression, comme par exemple une relation 30 linéaire entre une pression et une fréquence pour au moins une partie d'une plage de fréquence, typiquement située autour d'une fréquence nominale de gonflage. D'autres relations mathématiques peuvent bien sûr exister (polynomiale, exponentielle, logarithmique, ...). Il est également possible que différentes relations mathématiques soient utilisées pour différentes plages de pression pour un même pneumatique. Dans le 35 cas où une ou plusieurs fonctions mathématiques lient les fréquences et les pressions, il 3058519 8 suffit d'appliquer la fonction idoine à la fréquence relevée pour obtenir la pression du pneumatique. Il est également possible que les données reliant des fréquences à des pressions ne 5 soient pas liées à une quelconque fonction mathématique, mais se présentent comme un ensemble de couples de fréquence et de pressions. La pression du pneumatique peut alors déterminée comme étant la pression associée à la fréquence la plus proche de la fréquence du pic de spectre parmi les fréquences des données reliant des fréquences à des pressions. Il est également possible de faire une interpolation linéaire entre les 10 deux fréquences les plus proches, ou toute autre approche. Il est à noter que la fréquence du pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale se situe généralement: - entre 20 Hz et 200 Hz pour un pneumatique de véhicule poids lourd, dont le 15 poids total autorisé en charge est supérieur à 3,5 tonnes, - entre 50 Hz et 500 Hz pour un pneumatique de véhicule de tourisme, dont le poids total autorisé en charge est inférieur à 3,5 tonnes. Ainsi, l'identification de la fréquence d'un pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale peut se faire sur une plage de fréquence comprise entre 20 Hz et 20 500 Hz, et plus précisément entre 20 Hz et 200 Hz pour un pneumatique de véhicule poids lourd et entre 50 Hz et 500 Hz pour un pneumatique de véhicule de tourisme. Le lien entre fréquence de la réponse acoustique et la pression peut n'être établi que sur une plage de pression déterminée, de sorte que les données reliant des fréquences à 25 des pressions peuvent être restreintes à cette plage. Typiquement, la plage de pressions exploitables peut correspondre à la pression nominale de gonflage du pneumatique, et s'étendre à plus ou moins 30% de celle-ci. Par ailleurs, les données reliant des fréquences à des pressions dépendent généralement 30 du type de pneumatique. Il peut donc être nécessaire de fournir à l'unité de traitement automatisée de données le type de pneumatique dont la pression doit être déterminée. A cet égard, plusieurs approches peuvent être adoptées. Le renseignement du type du pneumatique peut être effectué en utilisant un organe d'entrée d'information relié à 35 l'unité de traitement automatisée de données 9, par exemple un clavier ou un écran 3058519 9 tactile, typiquement dans le cas où l'unité de traitement automatisée de données 9 est un téléphone mobile intelligent. Afin d'éviter à l'opérateur 8 de rentrer les informations sur le type de pneumatique, ce 5 qui peut se révéler fastidieux et source d'erreur, il est également possible que le renseignement du type du pneumatique soit effectué par la lecture d'un identifiant contenu dans ou sur le pneumatique par un lecteur électronique. L'identifiant peut par exemple être encodé dans une puce électronique, par exemple une puce de radio-identification (RFID), ou bien encore dans un élément visuel tel qu'un code-barres. Le 10 lecteur électronique est bien entendu adapté pour lire l'identifiant, et est fonction de la forme de l'identifiant. Le lecteur électronique peut par exemple être un périphérique de communication radiofréquence ou un lecteur optique. Le type du pneumatique ainsi renseigné conditionne alors une sélection des données 15 reliant des fréquences à des pressions dans une base de données. A cet effet, l'unité de traitement automatisée de données 9 peut avoir accès à une base de données regroupant, pour chacun d'une pluralité de types de pneumatiques, des données reliant des fréquences à des pressions. Cette base de données peut être contenue dans une mémoire de l'unité de traitement automatisée de données, ou bien être accessible via 20 un serveur distant avec lequel l'unité de traitement automatisée de données 9 peut communiquer. Par exemple, l'unité de traitement automatisée de données 9 peut se connecter à un réseau de communication tel qu'internet pour transmettre le type du pneumatique renseigné ou l'identifiant du pneumatique, et recevoir en retour les données reliant des fréquences à des pressions propres à ce type de pneumatique. 25 L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la pression d'un pneumatique (1) monté sur un véhicule (7), comprenant les étapes suivantes: - acquisition par un microphone d'une réponse acoustique dudit pneumatique (1) obtenue sous l'effet d'une sollicitation mécanique impulsionnelle dudit pneumatique à l'arrêt, - traitement de ladite réponse acoustique dans le domaine fréquentiel par une unité de traitement automatisée de données (9), caractérisé en ce que ledit traitement comprend: - identification sur la réponse acoustique dans le domaine fréquentiel de la fréquence d'un pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale, - détermination d'une pression du pneumatique à partir de données reliant des fréquences à des pressions. 2. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les données reliant des fréquences à des pressions établissent une relation linéaire entre une pression et une fréquence pour au moins une partie d'une plage de fréquence. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les données reliant des fréquences à des pressions sont fonctions du type du pneumatique, et le procédé comprend une étape de renseignement du type de pneumatique, lequel conditionne une sélection des données reliant des fréquences à des pressions dans une banque de données. 4. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le renseignement du type du pneumatique est effectué en utilisant un organe d'entrée d'information. 5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le renseignement du type du pneumatique est effectué par la lecture, par un lecteur électronique, d'un identifiant contenu dans ou sur le pneumatique. 6. Procédé l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sollicitation mécanique impulsionnelle résulte d'un coup porté sur une zone sommet (3) du pneumatique constituant une bande de roulement. 3058519 11 7. Procédé l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'identification de la fréquence d'un pic de spectre correspondant à un maximum d'amplitude spectrale se fait sur une plage de fréquence comprise entre 20 Hz et 500 Hz. 5 8. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. 9. Système de détermination de la pression d'un pneumatique (1) monté sur un véhicule 10 (7), ledit système comprenant: - un microphone (10) adapté pour acquérir une réponse acoustique dudit pneumatique à sollicitation mécanique impulsionnelle dudit pneumatique à l'arrêt, - une unité de traitement automatisée de données (9) configurée pour identifier sur la réponse acoustique dans le domaine fréquentiel une fréquence d'un pic de spectre 15 correspondant à un maximum d'amplitude spectrale, et pour déterminer une pression du pneumatique à partir de données reliant des fréquences à des pressions.