TITRE : Procédé pour la détermination du sens de rotation d’une roue d’un véhicule automobile

Domaine de l’invention

[0001] La présente demande brevet se rapporte à un procédé pour la détermination du sens de rotation d’une roue d’un véhicule automobile, ce procédé ayant des applications notamment dans le domaine des équipements pour automobiles.

[Etat de la technique antérieure]

[0002] A des fins de sécurité, il est connu d’équiper un véhicule automobile d’un système de surveillance connu sous la dénomination « TPMS » (sigle anglais pour « Tyre Pressure Monitoring System », soit en français « Système de Surveillance de la Pression des Pneus »).

[0003] Un tel système de surveillance comporte généralement une unité centrale de calcul, des unités roue qui équipent chacune une roue associée du véhicule et un ensemble de communications en radiofréquence adapté pour assurer la communication entre chaque unité roue et l’unité centrale de calcul.

[0004] L’unité centrale comporte un calculateur électronique connu sous la dénomination « ECU » (sigle anglais pour « Electronic Control Unit »).

[0005] Chaque unité roue comprend un ensemble électronique de capteurs afin notamment de détecter une anomalie de la roue. Ces capteurs peuvent, par exemple, être un capteur de la pression de gonflage du pneumatique, de température et un capteur d'accélération de la roue.

[0006] De plus, chaque unité roue comporte une batterie et une mémoire.

[0007] Il est essentiel de connaître la localisation de chaque unité roue, pour exploiter les données transmises par les unités roue. Plus particulièrement, l’information de localisation est requise pour connaître le seuil de pression recommandée à appliquer, suivant qu’il s’agisse d’une roue avant ou d’une roue arrière et aussi pour afficher les valeurs de pression actuelles de la roue associée.

[0008] Cette contrainte de localisation perdure pendant toute la durée de vie du véhicule, notamment après des changements de roues ou des inversions de la position de ces roues. [0009] On connaît un type de procédé de localisation des roues d’un véhicule par corrélation angulaire, tels que notamment les procédés décrits dans les documents EP-0806306, EP-0895879 et FR-2974033 dont le principe s’appuie sur la corrélation existante entre les signaux délivrés par un capteur angulaire équipant une roue et les signaux délivrés par un capteur de vitesse monté sur le véhicule à proximité de cette roue.

[0010] De plus, il est parfois nécessaire de connaître le sens de rotation d’une roue, notamment pour distinguer une roue droite d’une roue gauche. En effet, une roue droite et une roue gauche tournent suivant des sens de rotation opposés.

[0011] La détermination du sens de rotation d’une roue permet également de discriminer les roues jumelles d’un véhicule équipé d’un essieu à quatre roues.

[0012] Il apparaît que la proximité de deux roues jumelles rend difficile leur localisation par un procédé du type par corrélation angulaire, qui manque de précision pour cet exercice.

[0013] On connaît également un dispositif de détection d’une roue décrit et représenté dans le document FR-2847667, qui s’appuie sur l’analyse du déphasage des mesures réalisées par deux accéléromètres agencés suivant un décalage angulaire prédéterminé.

[Problème technique restant posé]

[0014] L’état de la technique actuel n’apporte pas de solution simple et fiable garantissant la détection du sens de rotation d’une roue et en particulier de deux roues jumelles.

[Exposé de l’invention]

[0015] La présente invention a notamment pour but de résoudre ces inconvénients.

[0016] On atteint cet objectif, ainsi que d’autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui suit, avec un procédé pour la détermination du sens de rotation d’une roue d’un véhicule automobile, ledit véhicule comportant au moins :

- une roue qui est équipée d’un pneumatique, et

- une unité roue comportant au moins un capteur qui est monté sur une face interne de la bande de roulement du pneumatique et qui est adapté pour délivrer un signal d’accélération représentatif de l’accélération tangentielle de la roue lorsque la roue est en rotation, ledit signal présentant un motif par tour de roue, qui traduit le contact au sol de la portion de contact du pneumatique qui porte le capteur, chaque motif dessinant un pic d’accélération de signe positif et un pic d’accélération de signe négatif opposé, caractérisé en ce qu’il comprend une pluralité d’étapes pour : - mesurer une première durée qui s’écoule entre un premier pic d’accélération et un second pic d’accélération successifs, puis pour mesurer une seconde durée qui s’écoule entre le second pic d’accélération et un troisième pic d’accélération successifs,

- enregistrer le signe du premier pic d’accélération et le signe du second pic d’accélération, et

- déterminer le sens de rotation de la roue qui correspond au signe du premier pic d’accélération si la première durée est inférieure à la seconde durée, ou au signe du second pic d’accélération si la seconde durée est inférieure à la première durée. Le procédé selon l’invention présente l’avantage de pouvoir être mis en œuvre avec peu de moyens techniques, notamment un seul capteur d’accélération.

[0017] Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du procédé selon invention, prises seules ou en combinaison :

[0018] il comprend une première étape de contrôle pour effectuer un premier contrôle de la vraisemblance du signal d’accélération en vérifiant par un premier calcul que la durée du contact au sol de la portion de contact du pneumatique qui porte le capteur représente un pourcentage de la durée d’un tour complet de roue compris dans un intervalle prédéterminé, ledit premier calcul étant : min(Tl, T2) a ~ (Tl + T2) ~ ^b avec a et b la délimitation de l’intervalle prédéterminé, T1 la première durée qui s’écoule entre le premier pic d’accélération et le second pic d’accélération et T2 la seconde durée qui s’écoule entre le second pic d’accélération et le troisième pic d’accélération. Cette première étape de contrôle permet de valider ou d’exclure des mesures, a priori erronées, qui ne satisferaient pas le premier calcul ;

[0019] l’intervalle est compris entre a=0,02 et b=0,12 ;

[0020] il comprend une seconde étape de contrôle pour effectuer un second contrôle de la vraisemblance du signal d’accélération en comparant, par un second calcul, la durée du contact au sol de la portion de contact du pneumatique qui porte le capteur entre un premier tour de roue et un second tour de roue consécutifs, ledit second calcul étant : avec e un seuil de tolérance prédéterminé, T1 la première durée qui s’écoule entre le premier pic d’accélération et le second pic d’accélération et T3 une troisième durée qui s’écoule entre le troisième pic d’accélération et un quatrième pic d’accélération successifs. Cette seconde étape de contrôle permet de valider ou d’exclure des mesures, a priori erronées, qui ne satisferaient pas le second calcul ;

[0021] il est appliqué à un véhicule automobile qui est équipé d’une unité centrale de calcul, d’une unité roue associée à une roue et d’un dispositif de communication en radiofréquence adapté pour assurer la communication entre ladite unité centrale et l’unité roue, et le sens de rotation de la roue est transmis par l’ensemble de communication depuis l’unité roue, jusqu’à l’unité centrale ;

[0022] le capteur qui est adapté pour délivrer un signal d’accélération représentatif de l’accélération tangentielle de la roue est un accéléromètre ;

[0023] chaque pic d’accélération correspond à une valeur d’accélération seuil qui est prédéterminée ;

[0024] chaque pic d’accélération correspond à une valeur d’accélération seuil qui est déterminée en temps réel selon la vitesse de rotation de la roue.

[0025] La présente invention se rapporte également à un véhicule automobile comprenant au moins une roue qui est équipée d’un pneumatique, une unité centrale de calcul et une unité roue comportant au moins un capteur qui est monté sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique et qui est adapté pour délivrer un signal d’accélération représentatif de l’accélération tangentielle de la roue lorsque la roue est en rotation, l’unité centrale, et/ou ladite unité roue étant dûment programmées pour mettre en œuvre le procédé décrit précédemment.

[Brève description des dessins]

[0026] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :

[Fig. 1] la figure 1 une vue schématique d’un véhicule comportant un système de surveillance du type « TPMS », auquel est appliqué le procédé selon l’invention ;

[Fig. 2] la figure 2 une vue schématique d’un pneumatique d’une roue du véhicule de la figure 1 ; [Fig. 3] la figure 3 une vue schématique d’une roue du véhicule de la figure 1 avec notamment une représentation de l’accélération tangentielle de la roue mesurée par un accéléromètre ;

[Fig. 4] la figure 4 une représentation graphique du signal d’accélération lorsque la roue tourne suivant un premier sens de rotation avec un filtrage du signal d’accélération commencé avant un motif du signal ;

[Fig. 5] la figure 5 une représentation graphique du signal d’accélération lorsque la roue tourne suivant un premier sens de rotation avec un filtrage du signal d’accélération commencé entre un pic d’entrée et un pic de sortie du motif du signal ;

[Fig. 6] la figure 6 une représentation graphique du signal d’accélération lorsque la roue tourne suivant un second sens de rotation avec un filtrage du signal d’accélération commencé avant un motif du signal ;

[Fig. 7] la figure 7 une représentation graphique du signal d’accélération lorsque la roue tourne suivant un second sens de rotation avec un filtrage du signal d’accélération commencé entre un pic d’entrée et un pic de sortie du motif du signal ;

[Fig. 8] la figure 8 une représentation graphique du signal d’accélération avec une mesure de trois durées pour effectuer une seconde étape de contrôle de la vraisemblance du signal d’accélération.

[0027] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques ou similaires sur l’ensemble des figures.

[Description détaillée de modes de réalisation de l’invention]

[0028] On a représenté à la figure 1 un véhicule automobile 10 du type poids lourd, qui est équipé d’une unité centrale 12 de calcul, d’une pluralité d’unités roue 14 dont une seule est représentée à la figure 1 , qui sont montées chacune sur une roue 16 associée, et d’un ensemble de communications 18 en radiofréquence.

[0029] Par souci de clarté, seule un ensemble formé d’une roue 16, et de ses éléments associés, est décrit dans la suite de la description et représenté sur les figures.

[0030] L’unité centrale 12 comporte notamment un calculateur électronique connu sous la dénomination « ECU » (sigle anglais pour « Electronic Control Unit ») et une mémoire.

[0031] L’ensemble de communications 18 permet un échange de messages, ou signaux, entre l’unité centrale 12 et l’unité roue 14. [0032] A cet effet, l’ensemble de communications 18 comporte un émetteur-récepteur 20 qui est associé à l’unité centrale 12 et un émetteur-récepteur 22 qui est associé à l’unité roue 14.

[0033] Les messages échangés entre l’unité centrale 12 et l’unité roue 14 comportent notamment des données représentatives de paramètres de fonctionnement de la roue 16 et un code d’identification de l’unité roue 14.

[0034] Comme on peut le voir à la figure 2, l’unité roue 14, qui appartient à un système de surveillance du type « TPMS », forme un boîtier électronique qui est monté sur la face interne 23 de la bande de roulement d’un pneumatique 24 qui équipe la roue 16.

[0035] L’unité roue 14 renferme un ensemble de capteurs dédiés à la mesure de paramètres tels que la pression et la température du pneumatique équipant la roue 16 associée. Aussi, l’unité roue 14 comporte une batterie et une mémoire (non représentées).

[0036] De plus, l’unité roue 14 comporte un capteur 26 qui est adapté pour délivrer un signal d’accélération représentatif de l’accélération tangentielle de la roue 16 en rotation. Le capteur 26 est un accéléromètre, l’expression « accéléromètre 26 » sera utilisée dans la suite de la description pour désigner le capteur 26.

[0037] Par simplification, on considère que l’accéléromètre 26 est exclusivement sensible à l’accélération tangentielle de la roue 16.

[0038] Toutefois, à titre non limitatif, l’accéléromètre 26 peut ne pas être purement tangentiel et peut présenter un angle d’inclinaison par rapport à un axe tangentiel, par exemple un angle de quarante cinq degrés.

[0039] Selon une approche théorique, en se plaçant dans le repère de Frenet, en référence à la figure 3, la relation vectorielle qui régit l’accélération tangentielle est la suivante :

, — > du,i du dO — »

V = r ■ u

^N _N + ra> ■ u _T 1 car - = — - - - u _T ■ a> dt de dt ¹ car avec r le rayon du pneumatique, g l’unité d’accélération dont la valeur conventionnelle est de 9,81 m.s ^-2 , la vitesse angulaire de la roue 16, u _T l’accélération tangentielle et u _N l’accélération normale.

[0040] D’où les composantes normale et tangentielle de l’accélération qui s’expriment comme suit :

[0041] Par simplification, en régime stabilisé la vitesse de rotation de la roue 16 est quasi constante, M « 1, et est donc négligée, d’où l’expression de la composante tangentielle de l’accélération :

[0042] La valeur d’accélération tangentielle mesurée par un accéléromètre correspond à la projection de cette accélération sur l’axe tangentiel de l’accéléromètre :

[0043] Dans le cas particulier où l’accéléromètre est purement tangentiel, la mesure d’accélération dépend alors uniquement de l’orientation de l’accéléromètre u _{accéléromètre} par rapport à la direction de rotation .

[0044] Ainsi, si l’accéléromètre 26 est orienté dans le sens de la rotation de la roue 16, alors :

^Tmesurée A y

[0045] Si au contraire l’accéléromètre 26 est orienté dans le sens opposé de la rotation de la roue 16, alors :

^Tmesurée ~ ~A^

[0046] Or, deux roues latérales opposées présentent un sens de rotation opposé du point de vue de l’accéléromètre 26 associé. En effet, une roue latérale droite présente une orientation angulaire de 180 degrés autour d’un axe vertical par rapport à une roue latérale gauche. [0047] De même, deux roues jumelles présentent également un sens de rotation opposé du point de vue de l’accéléromètre 26 associé.

[0048] L’accéléromètre 26 est orienté sur la roue 16 d’une manière connue. Ainsi, la forme du signal d’accélération délivré par l’accéléromètre 26 dépend du sens de rotation de la roue 16, comme le montre les équations décrites précédemment.

[0049] Comme on peut le voir à la figure 2, le pneumatique 24 présente une portion de contact 28 qui est en appui sur le sol 30, portion de contact 28 que l’on considère comme plane par simplification. On comprend que la portion de contact 28 du pneumatique 24 évolue à la périphérie du pneumatique 24 au cours de la rotation de la roue 16.

[0050] Lorsque l’accéléromètre 26 est situé en dehors de la portion de contact 28, les termes « 2rà » et « g ■ cosd » des équations ci-dessus sont sensiblement du même ordre de grandeur. L’amplitude du signal d’accélération délivré par l’accéléromètre 26 évolue alors de façon douce en fonction de la vitesse de rotation de la roue 16 et des variations du rayon r du pneumatique 24.

[0051] Lorsque l’accéléromètre 26 est situé dans la portion de contact 28, le terme « 2r( » devient prépondérant, puisque le rayon du pneumatique 24 transite entre un rayon r qui correspond au rayon de la roue 16, un rayon au niveau du pincement au sol 30 du pneumatique 24 et un rayon théoriquement infini lorsque le pneumatique 24 est en plein contact avec le sol 30, puis inversement. En effet, au contact du sol, le rayon de la trajectoire de l’unité roue 14 correspond au rayon de courbure du sol. En considérant que le sol est « plat », d’un point de vue géométrique, la zone de contact correspond à une portion de cercle qui aurait un rayon infiniment grand.

[0052] En référence aux figures 4 à 8, le signal d’accélération présente un motif M par tour de roue 16, qui traduit le contact au sol de la portion du pneumatique 24 qui porte l’accéléromètre 26.

[0053] Chaque motif M dessine un pic d’entrée Pe et un pic de sortie Ps. Le pic d’entrée Pe correspond à l’atterrissage de l’accéléromètre 26 sur le sol 30, ou autrement dit à l’entrée de l’accéléromètre 26 dans la portion de contact 28 du pneumatique 24 en appui sur le sol 30. Le pic de sortie Ps correspond au décollage de l’accéléromètre 26 depuis le sol 30, ou autrement dit à la sortie de l’accéléromètre 26 de la portion de contact28 du pneumatique 24 en appui sur le 30. Le pic d’entrée Pe et le pic de sortie Ps sont de signes opposés, l’un étant positif et l’autre négatif selon le sens de rotation de la roue 16. [0054] Le procédé selon l’invention vise à déterminer le signe du pic d’entrée Pe d’au moins un motif M pour en déduire le sens de rotation de la roue 16.

[0055] Aussi, en référence à la figure 4, le procédé selon l’invention comprend une première étape pour mesurer une première durée T1 qui s’écoule entre un premier pic d’accélération P1 et un second pic d’accélération P2 successifs, puis pour mesurer une deuxième durée T2 qui s’écoule entre le second pic d’accélération P2 et un troisième pic d’accélération P1 successifs.

[0056] A cet effet, l’unité roue 14 effectue un échantillonnage et un filtrage du signal d’accélération jusqu’au franchissement successif d’une première valeur d’accélération seuil V1 puis d’une seconde valeur d’accélération seuil V2, puis à nouveau de la première valeur d’accélération seuil V1. Selon l’exemple de mise en œuvre du procédé décrit, la fréquence d’échantillonnage et de filtrage du signal d’accélération est comprise dans une gamme entre cinq cents et mille Hertz.

[0057] L’accéléromètre 26 évolue dans un environnement bruité, principalement du fait des déformations du pneumatique 24 et de ses interactions avec le sol 30 qui génèrent des oscillations supplémentaires. Il convient alors de filtrer le signal d’accélération au préalable, par exemple au moyen d’un filtre passe bas à réponse impulsionnelle infinie d’ordre 4, caractérisé par une fréquence de coupure comprise dans une gamme de un à dix Hertz.

[0058] La première durée T1 est le temps qui s’écoule entre le franchissement de la première valeur d’accélération seuil V1 et de la seconde valeur d’accélération seuil V2 rencontrée, et la deuxième durée T2 est le temps qui s’écoule entre le franchissement de la seconde valeur d’accélération seuil V2 et à nouveau d’une première valeur d’accélération seuil V1 suivante.

[0059] Les deux valeurs d’accélération seuil V1 , V2 sont prédéterminées, par exemple 5g en valeur absolue, c’est à dire l’une quelconque des valeurs +5g ou -5g.

[0060] On notera que l’amplitude des pics d’accélération dépend de la vitesse de rotation de la roue 16. Aussi, il est envisageable de calculer les valeurs d’accélération seuil V1 , V2 en temps réel selon la vitesse de rotation de la roue 16.

[0061] Au cours de la première étape, le signe S1 du premier pic d’accélération P1 et le signe S2 du second pic d’accélération P2 sont enregistrés par l’unité roue 14.

[0062] Le procédé comporte une seconde étape qui consiste à déterminer le sens de rotation de la roue 16 qui correspond au signe S1 du premier pic d’accélération P1 si la première durée T 1 est inférieure à la seconde durée T2, ou au signe S2 du second pic d’accélération P2 si la seconde durée T2 est inférieure à la première durée T 1 .

[0063] Autrement formulé, le sens de rotation de la roue 16 correspond au signe du pic d’entrée Pe des motifs M du signal d’accélération, le pic d’entrée Pe pouvant correspondre au premier pic P1 rencontré au cours du filtrage du signal d’accélération comme illustré à la figure 4, ou au second pic P2 rencontré au cours du filtrage du signal d’accélération comme illustré à la figure 5, selon l’instant où commence le filtrage.

[0064] Plus particulièrement, les figures 4 et 5 illustrent des cas selon lesquels le pic d’entrée Pe est de signe positif, correspondant à un premier sens de rotation de la roue 16, et les figures 6 et 7 illustrent des cas selon lesquels le pic d’entrée Pe est de signe négatif, correspondant à un second sens de rotation de la roue 16 opposé.

[0065] Selon un autre aspect de l’invention, le procédé comprend une première étape de contrôle pour effectuer un premier contrôle de la vraisemblance du signal d’accélération, en vérifiant par un premier calcul que la durée du contact au sol de la portion de contact 28 du pneumatique 24 qui porte l’accéléromètre 26 représente un pourcentage de la durée d’un tour complet de roue 16 compris dans un intervalle prédéterminé.

[0066] Le premier calcul peut être exprimé de la manière suivante : min(Tl, 72) a ~ (Tl + 72) ~ ^b avec a et b la délimitation de l’intervalle prédéterminé, T1 la première durée qui s’écoule entre le premier pic d’accélération P1 et le second pic d’accélération P2 et T2 la seconde durée qui s’écoule entre le second pic d’accélération P2 et le troisième pic d’accélération P3 du signal d’accélération.

[0067] L’intervalle est compris entre a=0,02 et b=0,12 par exemple, ce qui signifie que la durée du contact au sol de la portion de contact 28 du pneumatique 24 qui porte l’accéléromètre 26 doit représenter entre deux pour cent et douze pour cent de la durée d’un tour de roue pour passer la première étape de contrôle avec succès.

[0068] Selon un autre aspect de l’invention, le procédé comprend une seconde étape de contrôle pour effectuer un second contrôle de la vraisemblance du signal d’accélération en comparant, par un second calcul, la durée du contact au sol de de la portion de contact 28 du pneumatique 24 qui porte l’accéléromètre 26 entre un premier tour de roue 16 et un second tour de roue 16 consécutifs. [0069] Le second calcul peut être exprimé de la manière suivante : avec e un seuil de tolérance prédéterminé, T1 la première durée qui s’écoule entre le premier pic d’accélération P1 et le second pic d’accélération P2 et T3 une troisième durée qui s’écoule entre le troisième pic d’accélération P3 et un quatrième pic d’accélération P4 successifs, comme on peut le voir à la figure 8. Le seuil de tolérance prédéterminé e vaut par exemple 0,1.

[0070] Ces deux étapes de contrôle permettent de rejeter des mesures qui sont considérées comme non pertinentes si l’équation du premier calcul ou du second calcul ne sont pas vérifiées.

[0071] Ainsi, le procédé selon l’invention permet, au moyen d’un seul capteur, en particulier un accéléromètre, de déterminer la position latérale d’une roue équipée de l’accéléromètre, ainsi que la position extérieure ou intérieure de deux roues jumelles équipées d’un accéléromètre.