DOMAINE DE L'INVENTION

[0001] La présente invention est relative à un système d'évaluation de l'état d'un pneumatique, et plus particulièrement l'état d'usure d'un pneumatique.

[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.

[0004] Il est donc souhaitable de pouvoir suivre l'évolution de l'usure de la bande de roulement d'un bandage pneumatique.

[0005] On connaît, du document US 2009/0000370, un système de mesure comprenant un banc de roulement destiné à accueillir le passage d'un véhicule. Le système comprend une source d'énergie qui émet un signal sans fil en direction du pneumatique, et un capteur qui détecte un signal émis en retour par le pneumatique. A partir de ce signal retour, une unité de contrôle détermine la profondeur de la sculpture du pneumatique. Toutefois, on a constaté que ce système nécessite une alimentation constante des différents éléments, et n'offre donc qu'une faible autonomie. [0006] La présence invention a donc pour objet de remédier à cet inconvénient, en proposant un système autonome d'évaluation de l'état d'un pneumatique.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION

[0007] Ainsi, l'invention propose un système d'évaluation de l'état d'un pneumatique, le système comprenant un premier boîtier posé au sol et un dispositif de détection de l'usure d'un pneumatique lors d'un passage du pneumatique sur ledit premier boîtier, ledit système comprenant en outre

- un premier dispositif de détection de la présence d'un pneumatique sur le premier boîtier, et

des moyens électroniques d'activation du dispositif de détection d'usure lors de la détection de la présence d'un pneumatique par le dispositif de détection de présence.

[0008] Le dispositif de détection de l'usure comprend, dans une réalisation avantageuse, un boîtier avec une face d'application destinée à être en contact avec la surface du pneumatique et un capteur placé dans le boîtier capable de mesurer la distance qui sépare ledit capteur des armatures métalliques constituant le pneumatique. 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 d diminue.

[0009] Dans un mode de réalisation, l'élément sensible est choisi dans le groupe des capteurs à effet Hall ou magnéto résistif. Alternativement, l'élément sensible est une bobine.

[0010] Dans un autre mode de réalisation, le capteur capable de mesurer la distance qui sépare ledit capteur des armatures métalliques constituant le pneumatique est un capteur à courants de Foucault.

[0011] Quel que soit le type de capteur utilisé, le dispositif de détection comprend avantageusement plusieurs capteurs du même type, installés dans le boîtier posé au sol. [0012] Dans une réalisation préférentielle, le système est tel que la distance, projetée sur une surface parallèle au sol de roulage, entre le premier dispositif de détection de présence ou une rampe d'accès au boîtier et le dispositif de détection d'usure est supérieure à la distance parcourue par un véhicule à une vitesse prédéterminée en un temps correspondant au temps nécessaire à l'activation du dispositif de détection d'usure.

[0013] Le temps nécessaire à l'activation du dispositif de détection d'usure est, par exemple, de l'ordre d'une dizaine de millisecondes. La vitesse prédéterminée est, par exemple, une vitesse maximale conseillée pour l'utilisation du système d'évaluation, ou une vitesse au-delà de laquelle le bon fonctionnement du système n'est pas garanti pour un utilisateur.

[0014] Dans une réalisation avantageuse, le premier dispositif de détection de la présence d'un pneumatique comprend au moins un capteur sensible à la variation d'intensité et/ou d'orientation du champ magnétique terrestre. En effet, l'approche d'un véhicule ou d'un pneumatique provoque des variations locales du champ magnétique terrestre, qui peuvent être détectées et utilisées comme indication de la présence d'un pneumatique sur le système. On choisira, par exemple, un magnétomètre, préférentiellement sélectionné pour sa faible consommation électrique en veille et en fonctionnement, avantageusement inférieure à 600μΑ.

[0015] Dans une réalisation avantageuse, le premier dispositif de détection de la présence d'un pneumatique comprend au moins un extensomètre, pour mesurer les déformations induites sur le boîtier lors de la présence d'un véhicule. On utilisera, par exemple, un ou plusieurs extensomètre à fils résistants, également appelés jauges de contrainte ou jauges de déformations dans la suite de la description. Ces jauges de contraintes seront installées en série et/ou en parallèle, et connectées à une électronique centrale du système d'évaluation. Elles sont avantageusement installées dans des cavités aménagées dans le boîtier, par exemple au niveau de rampes d'accès au boîtier. Ces différentes configurations seront ultérieurement détaillées à l'aide de figures.

[0016] Dans une réalisation avantageuse, le premier dispositif de détection de présence d'un pneumatique comprend au moins une cavité étanche accueillant un fluide et un capteur de pression installé de manière à mesurer la pression du fluide dans cette cavité. De manière préférentielle, plusieurs cavités sont aménagées dans une rampe d'accès du boîtier. Ces cavités sont remplies d'un fluide, par exemple de l'air ou un liquide, à une pression proche de la pression atmosphérique. L'arrivée d'un pneumatique sur le boîtier provoque une augmentation de pression du fluide dans la cavité, détectée par le capteur de pression, et qui peut être utilisée comme indicateur de la présence d'un véhicule sur le boîtier. Dans un autre exemple, on utilisera un détecteur de contact mécanique, mettant en œuvre une lame souple. Ce détecteur de contact est positionné à une extrémité de la cavité, et soumis à un mouvement du fluide lors d'une augmentation de la pression dans la cavité. Ce détecteur se ferme électriquement lorsqu'un véhicule est présent sur le boîtier.

[0017] Dans une autre réalisation avantageuse, le premier dispositif de détection de présence comprend au moins un accéléromètre, de préférence choisi pour être sensible aux vibrations provoquées par l'arrivée d'un pneumatique sur le boîtier. Cet accéléromètre sera avantageusement choisi pour sa faible consommation en veille et en fonctionnement, préférentiellement inférieure à 600μΑ. Dans une autre réalisation, le dispositif de détection de présence comprend un capteur sensible aux chocs.

[0018] Dans une réalisation avantageuse, le dispositif de détection de présence est directement fixé sur le boîtier, par exemple dans une cavité aménagée dans le boîtier. Ainsi, le dispositif de détection peut être positionné parallèlement au sol accueillant le boîtier, ou dans une autre direction. Préférentiellement, le dispositif est protégé des agressions extérieures, par exemple la pluie. Ainsi, dans une autre réalisation, le dispositif peut être noyé dans le matériau formant le boîtier, ou dans une résine de protection additionnelle.

[0019] Dans un autre mode de réalisation, le système comprend un second dispositif de détection de la présence d'un pneumatique, similaire au premier dispositif de détection de présence. Dans une première application, ce dispositif peut être utilisé pour détecter la fin du passage d'un véhicule sur le boîtier, et ainsi être utilisé comme moyen d'extinction du dispositif de détection d'usure.

[0020] Dans une seconde application, le système d'évaluation peut être utilisé quel que soit le sens d'approche d'un véhicule. Ainsi, le dispositif de détection de présence chronologiquement activé le premier est utilisé pour activer le dispositif de détection d'usure. Avantageusement, le dispositif de détection de présence chronologiquement activé le second est utilisé pour éteindre le dispositif de détection d'usure.

[0021] Dans cette seconde application, le positionnement du second dispositif de détection de présence obéit aux mêmes règles de distance que décrites précédemment pour le premier dispositif de détection de présence. Ce positionnement sera ultérieurement détaillé à l'aide de figures. [0022] Dans un autre mode de réalisation, le système comprend des moyens pour détecter que la valeur de sortie du dispositif de détection d'usure devient inférieure et/ou supérieur à un seuil prédéterminé, et pour commander en conséquence l'extinction du dispositif de détection.

[0023] Dans une réalisation avantageuse, le système comprend en outre des moyens de réglage de la sensibilité du dispositif de détection de la présence du pneumatique.

[0024] Le réglage de la sensibilité permet par exemple de choisir de ne détecter que les véhicules au-delà d'un certain poids. Ceci permet notamment de n'activer le système que lors du passage d'un poids lourd dont l'évaluation est souhaitée, et de ne pas activer le système lors du passage intempestif d'un véhicule léger. Selon les dispositifs de détection utilisés, ce réglage de la sensibilité peut être effectué en jouant sur la raideur du matériau constituant le boîtier, et/ou sur l'épaisseur du boîtier au niveau du dispositif de détection.

[0025] Dans ce cas, les moyens de réglage de la sensibilité sont, par exemple, des moyens électroniques, tels qu'ultérieurement décrit à l'aide des figures.

[0026] Dans un mode de réalisation avantageux, les moyens électroniques d'activation du dispositif de détection d'usure comprennent des moyens pour modifier un mode de fonctionnement des différents microcontrôleurs du dispositif de détection d'usure.

[0027] Dans un autre mode de réalisation, les moyens électroniques d'activation du dispositif de détection d'usure comprennent des moyens pour agir sur l'alimentation du dispositif de détection d'usure. De manière plus précise, les moyens électroniques peuvent agir sur l'alimentation de la carte mère du dispositif de détection d'usure, mais également sur l'alimentation des fonctionnalités de lecture de RFID du dispositif de détection, ou enfin sur les fonctionnalités de transmission d'information par voie Hertzienne dudit dispositif.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0028] D'autres objectifs et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif, illustré par les figures suivantes dans lesquelles :

• la figure 1 est une vue en perspective d'un véhicule dont un pneumatique passe au-dessus d'un boîtier appartenant à un système selon l'invention, • les figures 2a, 2b et 2c ; 3a, 3b et 3c ; 4a, 4b et 4c montrent respectivement trois modes de réalisation d'un système selon l'invention, mettant en œuvre différents dispositifs de détection de présence. DESCRIPTION DU MEILLEUR MODE DE REALISATION DE V INVENTION

[0029] La figure 1 présente un véhicule 5 dont le pneumatique 8 roule sur un boîtier 6 appartenant à un système d'évaluation selon l'invention. La figure montre un véhicule de tourisme mais un tel système est aussi utilisable pour tout autre véhicule, tel un poids-lourd ou un bus. La détection de l'état d'usure du pneumatique 8 est faite lorsque le pneumatique roule au-dessus du boîtier 6 sans qu'il soit nécessaire d'arrêter le véhicule ou de démonter le pneumatique du véhicule.

[0030] Dans ce mode de réalisation, le boîtier se présente sous la forme d'un ralentisseur pour véhicules terrestres réalisé dans un matériau apte à résister au passage de multiples pneumatiques sans se dégrader. Le matériau est, par exemple, un composite à base de résine vinylester, de fibres de verre de renforcement, et d'additifs divers bien connu de l'homme du métier.

[0031] Toutefois, l'invention ne se restreint pas à cette forme de réalisation, et le boîtier peut prendre toute autre forme d'objet portatif disposant d'une surface inférieure plane permettant un positionnement sur un sol de roulage. Ainsi, dans une réalisation particulièrement favorable, le sol sur lequel est posé le boîtier est préparé avec un béton adapté et un ragréage fin, permettant d'obtenir une bonne planéité.

[0032] Les figures 2a, 2b et 2c montrent un exemple de réalisation du système selon l'invention constitué d'un boîtier 10 contenant le dispositif de mesure de l'usure et deux dispositifs de détection de présence de pneumatique, ainsi qu'un exemple de signaux captés par les dispositifs de détection de présence de pneumatique contenu dans ledit boîtier.

[0033] Dans cet exemple le dispositif de détection de présence de pneumatique est sensible à la déformation du boîtier lors du passage d'un pneumatique 20. Le boîtier est constitué de deux rampes d'accès 15 et d'une zone de mesure d'usure horizontale 16.

[0034] Dans l'exemple des figures 2a, 2b et 2c, le boîtier comporte, dans chaque rampe 15, un dispositif de détection de présence d'un pneumatique comportant une cavité 120 et un capteur 130. La cavité 120, aménagée dans la rampe d'accès 15, est remplie d'un fluide, par exemple de l'air ou un liquide, à une pression proche de la pression atmosphérique. Chacune des cavités 120 a une forme longiligne, et est positionnée selon une direction orthogonale au sens de roulage d'un véhicule arrivant sur le boîtier. Avantageusement, la longueur de la cavité 120 est telle que la détection de présence de pneumatique puisse se faire quelle que soit la position du pneumatique sur le système selon l'invention.

[0035] Les cavités 120 sont réalisées de manière à être parfaitement étanches, pour éviter toute modification de la pression due à des fuites éventuelles de fluide.

[0036] Dans chacune de ces cavités est installé un capteur 130 sensible à l'augmentation de la pression dans la cavité 120. Ainsi, lorsqu'un pneumatique 20 passe sur la rampe d'accès 15, la déformation de la structure du boîtier 10, au niveau de la cavité 120, provoque une augmentation de la pression dans ladite cavité. Cette augmentation de la pression est alors détectée par le capteur 130 dont le signal de sortie peut être utilisé pour déterminer la présence d'un véhicule sur le boîtier.

[0037] Le capteur 130 est, par exemple, un capteur de pression dont la bande passante et la sensibilité sont avantageusement choisies pour permettre la détection d'un pneumatique. Il peut également s'agir d'un détecteur de contact mécanique à lame souple.

[0038] Dans l'exemple des figures 2a, 2b et 2c, chaque rampe d'accès 15 est munie d'un dispositif de détection de présence. Cela présente l'avantage de rendre le système insensible au sens de roulage du véhicule, puisque celui-ci peut arriver sur le système par l'une ou l'autre des rampes d'accès 15.

[0039] Les capteurs 130 sont reliés à une unité électronique 110, qui est utilisée pour effectuer l'évaluation de l'usure du pneumatique par des capteurs d'usure 100. Le signal de sortie 3 d'un capteur de pression 130, montré en figure 2c, est également utilisé par l'unité 110. En effet, dans le cas où le capteur 130 est un capteur de pression, cette électronique 110 peut contenir une électronique à seuil qui agit de façon à réveiller le dispositif de mesure de l'usure lorsqu'un véhicule est détecté.

[0040] Avantageusement, le niveau du seuil S, visible sur la figure 2c, est réglé afin d'éviter de réveiller le dispositif si une pression faible est générée, par exemple par le passage d'un piéton sur la rampe d'accès 15. [0041] Il est également possible de régler la sensibilité du système en jouant sur la raideur du matériau constituant le boîtier 10, ou sur l'épaisseur e de la structure au niveau de la cavité 120 sous la rampe d'accès 15.

[0042] Alternativement, le capteur de pression 130 peut être remplacé par un détecteur de contact mécanique, mettant en œuvre une lame souple.

[0043] Par ailleurs, la distance d entre le dispositif de détection de présence, ici sous forme de cavité 120, et le dispositif de détection d'usure, ici sous forme de capteurs 100, doit être suffisante pour que l'unité électronique 110 puisse être activée par les capteurs 130 avant que la bande de roulement du pneumatique n'atteigne les capteurs 100.

[0044] Cette distance d est calculée en fonction de la vitesse maximale à laquelle les véhicules passeront sur le système, en fonction du temps de réponse du dispositif de détection de présence de pneumatique, et en tenant compte du temps nécessaire au réveil et/ou au démarrage des différentes fonctions électroniques du système.

[0045] Dans un exemple, la vitesse véhicule recommandée pour l'utilisation d'un système d'évaluation selon l'invention est de cinquante km/h. Si le temps nécessaire pour l'activation de l'unité 110 est de l'ordre de dix ms et que le temps de réponse du dispositif de détection de présence est également de l'ordre de dix ms, cela signifie que la distance d doit être supérieure à vingt-huit centimètres pour garantir une détection d'usure correcte. Préférentiellement, la distance d est inférieure à 1 mètre, pour garantir un encombrement et un coût du système les plus faibles possibles.

[0046] Dans une réalisation particulière, l'unité électronique 110 comprend plusieurs éléments utiles au fonctionnement du dispositif de détection d'usure, notamment:

• un lecteur de RFID qui permet l'identification du pneumatique ou du véhicule, au moyen d'une antenne permettant la lecture d'une puce RFID intégrée dans le pneumatique ou positionnée sur le véhicule;

• un module de communication sans fil qui permet l'envoi des informations à distance, via une antenne supplémentaire; et

• une alimentation distribuant le courant nécessaire à l'ensemble du système, à partir d'une batterie.

[0047] Les figures 3 a, 3b et 3 c montrent un autre exemple de réalisation du système selon l'invention dans lequel le dispositif de détection de présence de pneumatique est réalisé au moyen de jauges de contraintes 230 et est donc sensible à la déformation de la structure du boîtier 11 du système de mesure de l'usure.

[0048] Dans cet exemple, on installe sous chaque rampe d'accès 16 deux jauges de contraintes 230. Chacune de ces jauges est installée dans une cavité 220 aménagée dans la surface inférieure de la rampe d'accès. De manière plus précise, chacune de ces jauges est fixée solidairement au fond de la cavité 220, le fond correspondant dans ce cas au plan le plus éloigné du sol.

[0049] Les deux jauges situées sous une même rampe d'accès sont, dans un exemple, montées en série et connectées à l'électronique centrale 111 du système selon l'invention.

[0050] La Figure 3c montre un exemple de configuration des jauges de contrainte implémentée dans l'électronique 111. Dans cet exemple, on utilise un montage en pont de Wheatstone pour convertir la contrainte mesurée par une ou plusieurs jauges en une tension V. Ce pont est constitué d'une jauge 230, assimilée à une résistance variable, et trois résistances fixes RI, R2 et R3.

[0051] En effet, une déformation mécanique subie par la jauge de contrainte se traduit par une variation de la résistance électrique de cette jauge, qui se traduit elle-même par une variation de la tension V. Il est alors possible de détecter une présence d'un véhicule sur le boîtier en détectant une variation de la tension V. De manière avantageuse, les résistances fixes RI, R2 et R3 sont choisies afin de garantir une tension V nulle en absence de contrainte.

[0052] Le montage illustré sur la figure 3c n'est pas décrit à titre limitatif. En effet, on pourrait remplacer une des résistances fixes par une autre jauge de contrainte. On pourrait également remplacer la jauge 230 par plusieurs jauges connectées en série. De la même façon, on pourrait utiliser un montage en pont de Wheatstone pour chacune des rampes d'accès, ou bien utiliser un montage commun pour l'ensemble du système. En outre l'électronique 111 contient une électronique à seuil afin par exemple d'éviter de réveiller le système si une contrainte faible est mesurée par l'une quelconque des jauges, par exemple lorsqu'une personne marche sur la rampe d'accès 16.

[0053] Comme précédemment, il est possible de régler la sensibilité du système en modifiant la raideur du matériau constituant le boîtier 11 ou en jouant sur l'épaisseur e' du boîtier à la verticale de la cavité 220. [0054] La distance dl séparant les jauges de contrainte 230 constituant le dispositif de détection de présence de pneumatique de la ligne de capteurs d'usure 100, doit être suffisante pour que l'unité électronique 111 puisse être activée par les jauges 230 avant que la bande de roulement du pneumatique n'atteigne les capteurs 100. Cette distance dl est calculée en fonction de la vitesse maximale à laquelle les véhicules passeront sur le système, et en tenant compte du temps nécessaire au réveil et/ou au démarrage des différentes fonctions électroniques du système.

[0055] Les figures 4a et 4b représentent un mode de réalisation dans lequel le dispositif de détection de pneumatique est sensible à une onde de choc provoquée par l'arrivée d'un pneumatique 20 sur le dispositif de détection de l'usure.

[0056] Dans cet exemple, le boîtier du système de mesure de l'usure 12 se présente sous la forme d'un ralentisseur pour véhicules terrestres réalisé dans un matériau apte à résister au passage de multiples pneumatiques sans se dégrader. Ce boîtier 12 est constitué de deux rampes d'accès 17 et d'une zone de mesure d'usure horizontale 16. Plusieurs capteurs de mesure de l'usure 100 sont installés à l'intérieur de ce boîtier.

[0057] Le boîtier comprend en outre une carte électronique 112 qui permet la gestion du processus de mesure, l'identification du véhicule et des pneumatiques par lecture RFID et la transmission de l'ensemble des informations par radiofréquence jusqu'à une base de donnée distante.

[0058] Cette carte électronique est, par exemple, activée au moyen du capteur 320, lors de l'arrivée d'un pneumatique sur le système. Dans une variante, le capteur 320 peut être relié électriquement à la carte électronique 112, mais fixé sur la structure du boîtier 12.

[0059] Dans l'exemple des figures 4a et 4b, ce capteur est un accéléromètre choisi de préférence pour être sensible aux vibrations provoquées par l'arrivée d'une pneumatique 20 sur l'une quelconque des rampes d'accès 17. De manière préférentielle, on utilise un accéléromètre sélectionné pour sa faible consommation électrique en veille et en fonctionnement qui devra être avantageusement inférieure à 600μΑ.

[0060] Dans une seconde variante, le capteur peut être un capteur sensible aux chocs, par exemple un capteur normalement fermé qui devient ouvert lorsqu'il est soumis à une vibration. Ainsi, lors de l'arrivée d'un pneumatique sur l'une quelconque des rampes d'accès 17 du boîtier 12, le choc créé par le pneumatique se transmet sous forme de vibration dans la structure du système de mesure de l'usure, jusqu'au capteur 320. [0061] Le signal de sortie du capteur 320 évolue en conséquence et le réveil du système de mesure de l'usure est opéré au moyen, par exemple, d'une électronique à seuil.

[0062] Dans une variante, le capteur 320 peut également être un capteur sensible aux variations locales d'orientation ou d'intensité du champ magnétique terrestre provoquées par l'approche d'un véhicule ou d'un pneumatique. Ce capteur peut par exemple être un magnétomètre.

[0063] Le mode de réalisation montré en figures 4a et 4b présente l'avantage de ne nécessiter qu'une connexion unique entre le dispositif de détection de présence et le dispositif de détection d'usure. Au contraire, dans les modes de réalisation présentés sur les figures précédentes, il est nécessaire de réaliser une connexion entre chaque dispositif de détection de pneumatique et l'unité électronique 112.