L'invention se rapporte à un procédé de détermination de la longueur de la portion d'un pneumatique en contact avec le sol, appelée ci-après empreinte. Cette empreinte permet, lorsqu'elle est connue, de fournir des informations utiles, en particulier : la charge supportée par le pneumatique, l'usure du pneumatique, ou la baisse de pression dans ce pneumatique. La connaissance de cette empreinte peut aussi avantageusement compléter les systèmes de surveillance des pneumatiques des TPMS de contrôle de la pression des pneumatiques (initiales de « tire pressure monitoring System » en terminologie anglaise), des aides aux calculateurs de freinage (ABS, etc.), des systèmes anti-patinage ou autres systèmes de contrôle.

Jusqu'à présent, un tel procédé est réalisé en ajoutant un capteur au système déjà existant de surveillance des pneumatiques. Un exemple de ce type de réalisation est présenté dans le document de brevet EP 2 090 862 qui décrit un procédé comportant l'utilisation d'un capteur magnétique pour déterminer la longueur de l'empreinte. Ce capteur magnétique, placé sur la jante, analyse le champ magnétique qu'il reçoit. Lorsque ce capteur magnétique est dans la portion angulaire de la roue qui est en contact avec le sol, le champ magnétique est modifié, ce qui permet de calculer l'empreinte à partir de la variation de champ magnétique, des dimensions de la roue et de sa rotation.

Une amélioration à cette solution est exposée dans le document de brevet FR 2 944 231. Ce document propose une solution moins onéreuse que l'utilisation de capteurs de pression. Il propose de placer des magnétomètres de manière fixe, par exemple sur la spire d'un ressort d'amortisseur. Chaque magnétomètre mesure le champ magnétique d'une ceinture métallique placée sous la bande de roulement du pneumatique à proximité du magnétomètre. Ce champ magnétique est modifié lorsque le pneu, en roulant, s'aplatit sur le sol. La courbe représentant le champ magnétique reçu en fonction de l'angle de rotation de la roue présente alors des variations liées directement à la déformation du pneumatique au contact du sol.

Ces deux exemples montrent que la détection d'empreinte d'un pneumatique est réalisée actuellement avec des équipements supplémentaires non intégrés dans les systèmes de gestion de pneumatique de type TPMS ou d'information de type TIS (« Tire Information System » en terminologie anglaise). La recherche de la réduction des coûts et la simplification des équipements rendent donc avantageux un procédé ne nécessitant pas d'équipement supplémentaire pour la connaissance des empreintes de pneumatique.

Dans ce but, l'invention propose d'utiliser des équipements déjà présents sur le véhicule pour mesurer l'empreinte des pneumatiques. Pour ce faire, la présente invention utilise, pour définir l'empreinte, les chocs subis par ces équipements. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de détermination de l'empreinte d'un pneumatique d'un véhicule équipé d'un système de surveillance comportant une unité roue par pneumatique, la dite unité roue comportant un microcontrôleur, un capteur de vitesse, un émetteur, une horloge de référence de l'émetteur ayant une fréquence donnée et au moins un équipement de régulation temporelle du système. Ce procédé consiste à mesurer en continu et en fonction du temps, un signal représentatif des variations de la fréquence de l'horloge de référence fourni en sortie de l'équipement de régulation temporelle, à déterminer une plage de temps pendant lesquelles se produisent lesdites variations de fréquence de l'horloge de référence et, à partir de la vitesse de rotation du pneumatique, à en déduire une plage angulaire de contact correspondant à l'empreinte représentant la longueur de contact de ce pneumatique sur le sol.

Ainsi, l'invention utilise avantageusement le fait que la fréquence de l'horloge de l'émetteur est perturbée par les vibrations mécaniques lors du contact du pneumatique avec le sol, et que de ce fait les variations de la fréquence de l'horloge de référence sont représentatives de la valeur de l'empreinte.

Ce procédé présente l'avantage de s'affranchir de tout équipement supplémentaire pour mesurer l'empreinte d'un pneumatique, en exploitant les possibilités offertes par les équipements existants.

Avantageusement, le procédé de l'invention comporte les étapes successives suivantes :

• enregistrer en fonction du temps la fréquence de l'horloge de référence et les variations de cette fréquence à partir dudit signal représentatif ;

• déterminer la plage de temps pendant laquelle ledit signal représentatif varie ; · en déduire la plage angulaire de contact du pneumatique correspondant à la plage de temps des variations de la fréquence de l'horloge de référence ;

• définir un seuil de détection au-dessous duquel lesdites variations de fréquence ne sont pas prises en compte ;

• si les variations de fréquence sont supérieures au seuil de fréquence, calculer l'empreinte à partir de l'angle de contact, de la plage de temps et de la vitesse de la roue ;

• définir des bornes pour la valeur de l'empreinte au-delà et en-deçà desquelles la valeur calculée de l'empreinte n'est pas retenue ;

• définir une fréquence de calcul pour déterminer la valeur de l'empreinte du pneumatique, et

• recommencer le calcul à la fréquence ainsi définie. Dans un mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, l'équipement de régulation est une horloge du microcontrôleur et le signal représentatif des variations de la fréquence de l'horloge de référence est la variation relative de cette fréquence cadencée par la fréquence de l'horloge du microcontrôleur. En effet, l'horloge du microcontrôleur reste stable alors que la fréquence de l'horloge de l'émetteur est perturbée par les vibrations mécaniques lors du contact du pneumatique avec le sol.

L'horloge du microcontrôleur étant peu précise, il est avantageux de la calibrer en utilisant l'horloge de référence de l'émetteur dans une plage angulaire située en dehors de l'angle de contact correspondant à l'empreinte.

Dans un autre mode de mise en oeuvre, l'équipement de régulation est un détecteur de verrouillage de phase d'une boucle à verrouillage de phase équipant l'émetteur, et le signal représentatif des variations de la fréquence de l'horloge de référence est un signal d'information d'état de verrouillage de phase fourni par le détecteur de verrouillage de phase au microcontrôleur.

En fonctionnement, le signal du détecteur porte une information de verrouillage - phase verrouillée ou non - qui est communiquée au microcontrôleur. Cette information de verrouillage est communiquée sous forme de valeurs de type logique qui varie entre des valeurs dites « 0 », indiquant un verrouillage de phase, et « 1 », indiquant une absence de verrouillage de phase. Lorsque l'unité roue est en contact avec le sol, le fonctionnement de l'horloge de l'émetteur est perturbé, et sa fréquence varie, ce qui déverrouille la phase de la boucle à verrouillage de phase. Le signal dudit détecteur à verrouillage de phase passe alors de la valeur « 0 » à la valeur « 1 ». Ainsi, l'ensemble des valeurs « 1 » de ce signal permet d'obtenir la valeur de l'empreinte.

Avantageusement, le signal d'information d'état de verrouillage est fourni en sortie du détecteur de verrouillage de phase sous forme de valeurs pseudo-numériques et un seuil de décision est défini de sorte à assimiler les valeurs dudit signal d'information en sortie dudit détecteur à une valeur « 1 »au-delà de ce seuil et à une valeur « 0 » en deçà de ce seuil. Une période de temps pendant laquelle le signal donné par ce détecteur reste égal à « 1 » correspondant alors à la plage de temps où l'unité roue est dans l'empreinte.

Dans un autre mode de réalisation, le signal d'information d'état verrouillage est fourni directement en sortie de la boucle à verrouillage de phase sous forme de valeurs numériques qui varient entre « 0 » et « 1 ». Une période de temps pendant laquelle le signal donné par ladite boucle reste égal à « 1 » correspondant alors à la plage de temps où l'unité roue est dans l'empreinte.

D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée non limitative qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1 , une vue de face schématique d'une roue équipée d'un pneumatique montrant la déformation du pneumatique sur le sol et l'empreinte de ce pneumatique qui en résulte ;

- la figure 2, le bloc-diagramme d'un exemple d'unité roue apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention lorsque la fréquence du microcontrôleur de l'unité roue est utilisée comme fréquence de référence d'horloge ;

- la figure 3, un exemple de diagramme de mesure de la variation relative de la fréquence de l'horloge de référence de l'unité roue pour déterminer l'empreinte du pneumatique sur le sol, après calibration avec la fréquence de l'horloge interne du microcontrôleur ;

- la figure 4, le bloc-diagramme de l'unité roue apte à mettre en œuvre le procédé selon invention lorsqu'une fonction de détection de verrouillage de phase est utilisée comme mesure de la perturbation de l'horloge de référence ;

- les figures 5a et 5b, des exemples de diagrammes de mesure de la fonction de détection de verrouillage de phase permettant de déterminer l'empreinte du pneumatique, et

- la figure 6, le logigramme d'un exemple de déroulement des étapes conformément au procédé selon invention.

La figure 1 représente schématiquement, de face, une roue 1 de véhicule automobile (non représenté) équipée d'un pneumatique 3 autour d'une jante 7, et d'une unité roue 4 placée, dans cet exemple, sur la bande de roulement, à l'intérieur du pneumatique 3. Ce pneumatique 3 est partiellement dégonflé, et son écrasement sur le sol 5 est représenté par une zone de longueur AL située entre les deux extrémités de contact A et B, appelée empreinte AL. Cette empreinte AL est aussi définie par l'angle de contact Θ formé par les deux points A et B et le sommet de l'angle au centre C de la roue 1. Lorsque la roue tourne, l'unité roue 4 se trouve une fois par tour de roue entre les extrémités A et B de l'empreinte. L'unité roue 4 comporte notamment (figure 2) un émetteur 10 muni d'une horloge 16 cadencée à une fréquence F. La fréquence de l'horloge 16 de l'émetteur 10 de l'unité roue 4 est perturbée lorsque cette unité roue 4 est positionnée dans l'empreinte AL.

La longueur de l'empreinte AL est alors déterminée à partir :

• des variations de fréquence de l'horloge 16 de l'émetteur 10 de l'unité roue 4 qui se retrouve périodiquement sur cette zone d'empreinte AL,

• de la vitesse de rotation de la roue 1 , et • du rayon de cette roue 1. Des exemples d'unité roue mettant en œuvre la mesure des variations de fréquence de l'horloge 16 de l'émetteur 10 sont détaillés ci-après en référence aux figures 2 et 4.

La vue de la figure 2 présente un bloc-diagramme d'un exemple d'unité roue 4 équipée d'une régulation temporelle formée par une horloge interne 13 de fréquence « f » d'un microcontrôleur 14. Cette unité roue 4 comprend, outre le microcontrôleur 14 et son horloge interne 13, un capteur de pression 12 et un capteur de vitesse 12' reliés à l'émetteur 10 via une liaison 15 entre le microcontrôleur 14 et l'émetteur 10. Cet émetteur 10 émet dans le domaine des radiofréquences en liaison avec son antenne 24, et comprend une boucle à verrouillage de phase (en abrégé PLL) 20, un diviseur de fréquence 19, un oscillateur contrôlé en tension 18, (en abrégé VCO), un amplificateur de puissance 22 et une horloge de référence 16.

Munie de ces équipements, l'unité roue 4 fonctionne de la manière suivante : le microcontrôleur 14 reçoit et traite les mesures réalisées par les capteurs 12 et 12', puis transmet ces mesures sous forme de données numérisées à une unité centrale placée dans le véhicule (non représentée), via la liaison 15 et l'antenne 24 dudit émetteur 10.

Les données sont d'abord numérisées par le microcontrôleur 14 en fonction de la fréquence « f » de son horloge interne 13. La fréquence de la transmission des données est ensuite cadencée par la fréquence « F » de l'horloge de référence 16 dont les oscillations sont calées sur un cristal de quartz 17.

Cette horloge de référence 16 est donc précise, mais sa fréquence « F » est perturbée lorsque l'unité roue 4 se trouve, une fois par tour de roue, entre les extrémités A et B de l'empreinte AL de contact du pneumatique avec le sol (cf. figure 1 ). Dans l'exemple illustré, la fréquence « F » de l'horloge de référence 16 est de l'ordre de 20 MHz (plus généralement, entre 10 et 30MHz) et elle subit des variations pouvant atteindre 50 KHz lorsque l'unité roue 4 est comprise dans l'empreinte AL.

L'horloge interne 13 du microprocesseur 14 (de fréquence « f » de l'ordre de 30 MHz) est relativement moins précise que l'horloge de référence 16, mais présente une fréquence qui n'est pas perturbée lorsque l'unité roue 4 est dans l'empreinte AL, contrairement à celle de l'horloge de référence 16. L'horloge interne 13 est alors avantageusement utilisée pour servir de « référence » à la mesure des perturbations de la fréquence « F » de l'horloge de référence 16.

La détection de ces perturbations par les variations de la fréquence « F » de l'horloge de référence 16 traduit donc la présence de l'unité roue 4 dans l'empreinte AL du pneumatique sur le sol, et la mesure de la durée de cette détection permet alors de calculer la longueur de l'empreinte AL. La figure 3 illustre une telle détection des perturbations de la fréquence « F » de l'horloge de référence 16 par un diagramme de mesure des variations relatives AF/F ₀ en fonction du temps « t », de la fréquence « F » au regard de F ₀ , F ₀ étant la fréquence non perturbée de l'horloge de référence 16.

La mesure de la fréquence « F » de l'horloge 16 de l'émetteur 10 est cadencée par la fréquence « f » de l'horloge interne 13 du microprocesseur 14 via le diviseur de fréquence 19. Avantageusement, afin d'augmenter la précision de la mesure, l'horloge interne 13 du microcontrôleur 14 est au préalable calibrée par l'horloge de référence 16, plus précise, durant les phases où l'horloge de référence 16 n'est pas perturbée par le contact du pneumatique avec le sol (en d'autres termes : hors de l'empreinte AL sur la figure 1 ).

La mesure des variations relatives AF/F ₀ se présente sous la forme d'une courbe 30. Dans une plage de temps T _AL , la mesure AF/ F ₀ subit des changements de valeurs significatifs - définis par AF supérieur à une valeur seuil F _M i _n (cf. figure 6) - de part et d'autre de la valeur zéro, entre les deux instants t _A et t _B . Ces instants t _A et t _B définissent les bornes de la plage de temps T _AL qui correspondent donc à la durée pendant laquelle la fréquence « F » de l'horloge de référence 16 est perturbée et pendant laquelle l'unité roue 4 se trouve dans la zone de contact avec le sol. On déduit alors la longueur de l'empreinte AL correspondant à cette zone, connaissant l'angle de contact Θ - calculé à partir de la plage de temps T _Al _ et de la vitesse de la roue - et le rayon de la roue. En dehors de la plage de temps J _AL , la variation relative AF/F ₀ est nulle car la fréquence « F » de l'horloge de référence 16 n'est plus perturbée lorsque l'unité roue 4 se trouve hors de l'empreinte.

La figure 4 illustre un bloc-diagramme utilisant un autre équipement de régulation temporelle, ici un détecteur de verrouillage de phase 32, pour mesurer la perturbation de l'horloge de référence 16 de l'émetteur 10. Ce détecteur 32 appartient à une boucle à verrouillage de phase 20 qui comprend successivement en liaison, outre ce détecteur 32, un comparateur de phase 29, une pompe de charge 28 et un filtre passe- bas 26. Les autres éléments référencés sont décrits dans le passage de la présente description relatif à la description de la figure 2.

Le détecteur de verrouillage de phase 32 communique des mesures de synchronisation entre les tensions d'entrée et de sortie de ladite boucle 20 au microcontrôleur 14 par une liaison filaire 34. Ces mesures de tension sont communiquées sous forme de valeurs de type logique : un « 0 » indiquant une synchronisation de phase et un « 1 » indiquant une opposition de phase.

Lorsque l'unité roue 4 est en contact avec le sol 5 (cf. figure 1 ), le fonctionnement de l'horloge 16 de l'émetteur 10 est perturbé et sa fréquence « F » varie, ce qui déverrouille la phase de la boucle à verrouillage de phase 20 (en d'autres termes, les tensions d'entrée et de sortie de la boucle sont en opposition de phase). Le détecteur de verrouillage de phase 32 change alors son signal en passant de la valeur « 0 » à la valeur « 1 ». La période de temps pendant laquelle le signal donné par ce détecteur de verrouillage de phase 32 reste égal à « 1 » correspond à la période de temps où l'unité roue 4 est dans l'empreinte AL. Par simple calcul, il est alors possible d'accéder à la valeur de cette empreinte AL comme expliqué ci-après en référence aux figures 5a et 5b.

Les figures 5a et 5b présentent des exemples de diagramme des mesures, en fonction du temps « t », des signaux respectivement « S » et « S' » envoyés par le détecteur de verrouillage de phase 32 et utilisés pour calculer l'empreinte AL. Sur la figure 5a, le signal « S » dudit détecteur 32 est illustré en fonction du temps « t » par la courbe 60 en sortie directe de ce détecteur. Les valeurs logiques en sortie du détecteur 32 sont de type « pseudo-numérique ».

Un seuil critique AS est alors défini par une ligne horizontale de valeur constante, au-delà de laquelle les valeurs du signal « S » sont assimilées à la valeur « 1 » et en-deçà de laquelle les valeurs du signal « S » sont assimilées à la valeur « 0 ». Les deux instants t _A et t _B où la courbe 60 coupe la droite AS correspondent respectivement au début et à la fin de la plage de temps T _AL où l'unité de roue 4 est dans la zone de l'empreinte AL. Connaissant la valeur de la plage de temps T _AL , il est alors possible de calculer l'empreinte AL comme expliqué précédemment en référence à la figure 3.

Lorsque les variations du signal S ne permettent pas de définir un seuil critique AS de manière suffisamment exploitable, une solution alternative illustrée par la figure 5b utilise un signal « S' » fourni directement en sortie de la boucle à verrouillage de phase 20. Pour ce faire, une fonction de détection de phase définit deux états de phase « 0 » et « 1 », respectivement « en phase » et « en opposition de phase ».

Ces états de phase sont reproduits sur la courbe 60' de la figure 5b et matérialisent alors la mesure de la plage de temps T _AL dans laquelle l'état de phase est égal à « 1 ». Cette plage de temps T _AL correspond, comme décrit précédemment, à la durée pendant laquelle l'unité de roue 4 est dans la zone de l'empreinte AL.

Afin d'illustrer plus précisément les étapes successives du procédé de détermination d'empreinte AL, la figure 6 présente un logigramme du déroulement de ces étapes 100 à 135. Une première étape 100 appelée « Start » sert de démarrage au procédé et à le réinitialiser selon une cadence prédéfinie.

Les enregistrements effectués à l'étape 1 10, sont ceux - en fonction du temps - de la vitesse de rotation « V » de la roue et de la fréquence « F » de l'horloge de référence 16 (cf. figures 2 ou 4). Les variations AF de la fréquence « F » de l'horloge de référence en fonction du temps « t » sont déterminées à partir des variations du signal émis par un équipement de régulation temporelle de l'unité roue, par exemple l'horloge du microcontrôleur ou le détecteur de verrouillage de phase de l'émetteur comme décrit précédemment.

Dans le test de l'étape 120, les variations de fréquence AF sont comparées à un seuil minimal F _M in en-dessous duquel les variations AF sont assimilées à un bruit et ne sont donc pas prises en compte. Ce seuil F _M in est avantageusement défini entre 1 et 10 kHz. Si les variations AF sont inférieures au seuil F _M in, le processus retourne au point « Start » de l'étape 100. Dans le cas contraire, le processus continue en calculant (étape 122) l'empreinte AL à partir de la plage de temps T _AL comme défini précédemment.

Le test de l'étape 130 vérifie ensuite si la valeur de l'empreinte AL est à l'intérieur d'une plage de valeurs définie entre des bornes AL _min et AL _max , correspondant par exemple à des angles de contact Θ entre 10° et 30°. Si cette condition n'est pas remplie, le procédé revient au point « start » de l'étape 100. Si la valeur de l'empreinte AL est dans la plage de valeurs AL _min - AL _max , l'étape 135 valide la valeur calculée de l'empreinte AL. Après validation, le procédé est réinitialisé.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés.

Ainsi, dans le cas où le microcontrôleur possède un diviseur de fréquence, où rémetteur/microcontrôleur possède un démodulateur de fréquence couplé à un mélangeur/abaisseur de fréquence, ou encore où le microcontrôleur possède un processeur de signaux numériques DSP (Digital Signal Processor) en liaison avec un bus de réseau CAN (Control Area Network), le diviseur de fréquence, le mélangeur/abaisseur de fréquence ou le CAN peuvent servir d'équipement de régulation selon l'invention.

Par ailleurs, le signal de l'horloge de référence de l'émetteur, qui est en général un oscillateur à quartz, peut être modulé en fréquence pour améliorer la précision des mesures et, en particulier, les variations de fréquence et la valeur de l'empreinte selon le procédé de l'invention.

De plus, la fonction de détection de phase de la boucle à verrouillage de phase peut être mise en œuvre par tout moyen connu, par exemple à l'aide de l'application connue sous l'appellation « Lock Detector » (détecteur de verrouillage en langue anglaise).

En outre, l'invention s'applique à tout procédé s'appuyant sur des éléments comportant une boucle à verrouillage de phase dont les perturbations temporaires sont à déterminer.