Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02441811 2003-09-19
WO 02/074561 PCT/FR02/00656
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SYSTEME DE REGULATION DE LA PRESSION DE GONFLAGE D'UN
PNEUMATIQUE
Ze secteur technique de la présente invention est celui
des systèmes de réglage et de contrôle de la pression des
pneumatiques.
Dans le domaine d'application préféré ci-dessus, on a
déjà proposé d'intégrer dans un pneumatique classique une
valve pneumatique destinée principalement au gonflage et au
dégonflage d'un pneu. La valve est commandée par un bloc
pneumatique lui-même piloté automatiquement par un boîtier
électronique ou manuellement par des boutons poussoirs.
Pour plus de précision, on pourra se reporter aux brevets
EP-0246953 et EP-0296017. Dans cette réalisation, la
structure particulière du pneumatique n'est pas décrite et
on notera que le gonflage n'est assuré que par une source
externe au pneumatique.
Or la simple commande du gonflage et du dégonflage du
pneu par l'intermédiaire d'une source externe n'est plus
satisfaisante aujourd'hui car les utilisateurs souhaitent
que la gestion de la pression régnant dans la capacité ou
pneumatique en fonction de l'état du terrain parcouru ainsi
que la détection d'une anomalie quelconque de la capacité
soient réalisées de manière automatique et en totale
autonomie. On pourra se reporter au brevet FR-88.00476 qui
décrit un système de maintien en pression d'un pneumatique.
C'est le but de l'invention que de proposer un système
fiable de régulation de la pression d'un pneumatique
intégrant une source de pression et de contrôler en
permanence et, ce, automatiquement l'état dudit
pneumatique.
L'invention a donc pour objet un système de régulation
de la pression régnant dans un pneumatique constitué d'une
enveloppe externe montée sur une jante, caractérisé en ce
que le pneumatique comprend une enveloppe interne disposée
au fond de la jante et apte à constituer une réserve d'air
sous pression élevëe, un premier actionneur intégré dans
l'enveloppe interne autorisant le passage de l'air vers
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l'enveloppe externe pour assurer son gonflage, un second
actionneur intégré dans l'enveloppe externe autorisant
l'évacuation de l'air vers l'extérieur pour assurer son
dégonflage, un ensemble électronique apte à émettre des
informations à l'un ou l'autre des actionneurs etlou à
recevoir les informations délivrées par le ou les
détecteurs pour contrôler la pression et la température
régnant dans l'enveloppe externe et/ou dans l'enveloppe
interne, un moyen de commande de l'ensemble électronique et
un clavier, ledit système commândant la valeur de la
pression de l'enveloppe externe entre une valeur minimale
et une valeur maximale en fonction d'une logique de
commande en relation avec les conditions extérieures
auxquelles le pneumatique est soumis et assurant un
25 contrôle permanent de la valeur de ladite pression régnant
dans ledit pneumatique.
Avantageusement, le moyen de commande se présente sous
la forme d'un boîtier électronique renfermant des moyens
logiques de commande.
Avantageusement encore, le clavier comporte des
indïcateurs de l'état d'un pneumatique visibles par un
opérateur et des moyens pour afficher une correction ou des
valeurs de consigne de la pression régnant dans le
pneumatique piloté.
Ze clavier peut être solidaire du moyen de commande.
Avantageusement encore, le système comprend des moyens
permettant de détecter la mise à l'air libre d'un
pneumatique et de localiser ledit pneumatique.
Avantageusement encore, le système comprend des valeurs
de consigne différenciées selon l'état de charge du
véhicule par exemple à pleine charge, à demi-charge ou à
vide et, ce, pour chaque type de terrain et un indicateur
de survitesse.
Avantageusement, un actionneur comprend une source
d'énergie électrique constituée par un système électronïque
apte à récupérer et à stocker l'énergie issue de l'inertie
liée à l' accélération ou la décéléra=i:ion du véhicule ou la
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déformation cyclique du pneumatique ou transmise par radio
fréquence ou transpondeur.
La source d'énergie électrique peut être reliée à une
dynamo entraînée par l'accélération ou la décélération du
véhicule.
Le pneumatique peut comprendre un premier détecteur de
température et de pression intégré dans l'enveloppe interne
destiné à mesurer la pression et la température régnant
dans ladite enveloppe.
Le pneumatique peut comprendre un second détecteur de
température et de pression intégré dans l'enveloppe externe
destiné à mesurer la pression et la température régnant
dans ladite enveloppe.
Avantageusement, le détecteur est équipé d'un émetteur
déclenchable soit à distance pour transmettre les donnëes
de température et de pression soit automatiquement en cas
d'une variation des paramètres de pression et de
température supérieure ou inférieure à une consigne
préétablie.
Avantageusement encore, le système comprend soit un
système permanent de maintien en pression de l'enveloppe
interne, soit des valeurs minimales de la pression devant
régner dans l'enveloppe interne afin soit d'alerter le
conducteur pour qu'il procède à sa remise sous pression par
une intervention externe, soit de déclencher un dispositif
automatique de regonflage pouvant être intégré dans le
véhicule ou dans la roue.
Un tout premier avantage du système de pneumatique
selon l'invention réside dans la structure simplifiée de
réalisation des roues d'un véhicule aptes à intégrer tous
les éléments permettant de gérer sa pression de gonflage et
de connaître son état.
Un autre avantage de l'invention réside dans la
disponibilité permanente d'une source de pression d'air
dans l'enveloppe interne permettant de réaliser des
gonflages très rapides de l'enveloppe externe.
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Un autre avantage de l'invention réside dans
l'isolation de la source de pression par rapport à
l'extérieur.
Un autre avantage de l'invention réside dans le fait
que la source de pression permet un roulage normal du
véhicule en cas de crevaison.
Un autre avantage de l'invention réside dans le fait
que le système permet à l'opérateur d'imposer à tout moment
une consigne différente de la consigne imposée
automatiquement.
Un autre avantage réside dans le fait que le système
permet d' isoler une capacité du reste de l' installation en
cas d'avarie grave.
Un autre avantage du système selon l'invention réside
dans le fait qu'une capacité peut être changëe sans aucune
perturbation de fonctionnement, le système restant
opérationnel.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de
l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la
description donnée ci-après à titre indicatif en relation
avec un dessin dans lequel .
- la figure 1 est une coupe schématique du pneu selon
l'invention,
- la figure 2 illustre la réalisation schématique d' un
mode de réalisation d'un actionneur,
- la figure 3 illustre la réalisation schématique d'un
mode de réalisation d'un capteur, et
- la figure 4 illustre la réalisation schématique du
système de commande.
Sur la figure l, on a représenté une roue 1 d'un
véhicule non représenté, constituée d'une jante 2 sur
laquelle est montée une enveloppe externe 3. La jante 2
présente une partie périphérique 4 présentant un creux. Une
enveloppe interne 5 est dïsposée avantageusement dans le
creux. Cette enveloppe 5 peut se présenter sous la forme
d'un tube fermé à paroi épaisse ou sous la forme d'un
boudin plei:r~ muni de perforations communicantes entre
elles. Cette enveloppe 5 peut être mise sous pression
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élevée par exemple 100.105 Pa, si aucun système de gonflage
permanent n'est installé ou par exemple 5 à 10.105 Pa si un
système de gonflage permanent est utilisé pour constituer
une réserve d'air comprimé susceptible d'alimenter
5 l'enveloppe externe 3.
L'enveloppe interne 5 présente une dureté et une
résistance suffisante pour constituer une surface de
roulement en cas de crevaison non compensable de
l'enveloppe externe 3.
Z~ L'enveloppe interne 5 est munïe d'un premier actionneur
6 dont le rôle est d'autoriser le passage de l'air comprimé
vers l'enveloppe externe 3. Ainsi par prélèvements
successifs il est possible d'ajuster la pression régnant
dans l'enveloppe externe 3. L'enveloppe 5 est également
munie d'un premier détecteur 7 destiné à mesurer la
température et la pression régnant à l'intérieur et dont
l'intérêt sera explicité ci-après.
L'enveloppe 3 est munie d'un second actionneur 8
destiné à la faire communiquer avec le milieu extérieur.
L'ouverture de cet actionneur 8 est contrôlée par des
moyens décrits ci-après pour assurer un dégonflage rapide
ou lent de l'enveloppe 3. L'enveloppe 3 est également munie
d'un capteur 9 permettant de mesurer la pression et la
température régnant à l'intérieur de celle-ci.
La structure des capteurs 7 et 9 est prévue pour
transmettre sans fil les mesures effectuées soit en continu
pendant un temps donné, soit ponctuellement au gré de
l'utilisateur, soit enfin de manière aléatoire suivant une
logique de commande.
3~ La structure du pneumatique décrit permet donc de
s'affranchir pour un fonctionnement normal d'une source
extérieure de pressïon et permet de simplifier les
différents contrôles ou commandes requis pour gérer la
pression du pneumatique en fonction de l'utilisation du
véhicule, de l'état de la surface de roulage, de la charge
transportée ou de tout autre paramètre considéré comme
pertinent.
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Sur la figure 2, on a représenté un exemple de
réalisation d'un actionneur 6 (ou 8) se présentant sous la
forme d'un clapet anti-retour comprenant par exemple une
bille 10 en appui sur un siège délimité par un support 11.
La bille 10 est relié à un moyen de commande 12 destiné à
assurer un décollement de la bille de son siège. Une source
d'énergie 13 permet d'alimenter par exemple en courant
électrique le moyen 12. A titre d'exemple, la source 13
peut être constituée par un système électronïque capable de
récupérer et de stocker soit l'énergie issue des effets
d'inertie liés à l'accélération ou la décélération du
véhicule soit les déformations cycliques des flancs du
pneumatique ou un transpondeur avec transmïssion par radio
fréquence.
.Z5 Ainsi, une dynamo entraînée en rotation lors des
mouvements d'accélération ou de décélération du véhicule
constitue un moyen de production d'énergie que l'on peut
miniaturiser. L'ouverture de l'actionneur est commandée par
un récepteur intégré au moyen de commande 12. Cet
actionneur peut être réalisé sous une forme très compacte
avec une masse très faible permettant un équilibrage normal
de la roue.
Sur la figure 3, on a représenté un capteur 7 (ou 9)
comprenant une sonde 14 ou détecteur pour la mesure de la
température et une sonde 15 ou détecteur pour la mesure de
la pression. Ces sondes sont connectées à un émetteur 16.
Bien entendu, le capteur peut être commandé pour le mettre
en veille ou l'activer. L'émetteur peut être déclenché soit
à distance pour transmettre à la demande les données de
température et de pression soit automatiquement en cas de
variation des paramètres de température et de pression
dépassant des consignes préétablies.
Selon l'invention, on adjoint au pneumatique
précédemment décrit un système de régulation permettant de
contrôler la pression dans l'enveloppe externe 3 et de la
faire varier automatiquement en fonction d'un certain
nombre de critères tels la charge transportée ou l'état du
terrain.
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On comprend qu'une telle possibïlité offerte aux
utilisateurs soit souhaitée. En effet, la structure d'un
véhicule n'est pas sollicitée de la même manière lorsque
celui-ci est à pleine charge, à demi charge ou à vide. Il
en est de même lorsque ce véhicule roule sur un terrain
accidenté, sur du sable, sur une route ou sur une
autoroute. Une intervention sur la pression de gonflage
permet de réduire ces sollicitations et de les ramener à un
niveau compatible avec les critères de sécurité et de
mobilité requis et une durée de 'vie normale du véhicule.
D'autre part, il s'avère indispensable de connaître à tout
moment l'état des pneumatiques du véhicule en particulier
en cas de crevaison ou en cas d'avarie irrémédiable.
Avantageusement encore, le système comprend soit un
système permanent de maintien en pression de l'enveloppe
interne, soit des valeurs minimales de la pression devant
régner dans l'enveloppe interne afin soit d'alerter le
conducteur pour qu'il procède à sa remise sous pression par
une interventïon externe, soit de déclencher un dispositif
automatique de regonflage pouvant être intégré dans le
véhicule ou dans la roue.
Sur la figure 4, on a représenté les différents
composants du système de commande qui comprend un ensemble
électronique 17, un moyen de commande 18 et un clavier 19.
L'ensemble électronique 17 permet d'assurer toutes les
fonctions de contrôle prévues par une logique de commande.
Cet ensemble permet selon le cas de gonfler ou de
dégonfler le pneumatique 1 ou, selon le cas, un groupe de
pneumatiques, d'assurer une surveillance automatique du ou
des pneumatiques par un affichage permanent de la pression
et de la température, d'ajuster automatiquement la pression
du pneumatique en fonction d'une consigne, de détecter et
de localiser une capacité mise à l' air libre, de compenser
cette mise à l'air libre, d'isoler du reste du système un
pneumatique si celui-ci n'est pas compensable, de délivrer
une information de survitesse et de corriger la pression.
Bien entendu, cet ensemble comporte des °'moyens
électroniques permettant la détection de la pression et de
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la température intégrés éventuellement dans la capacité ou
disposés à distance en relation avec les actionneurs et les
détecteurs décrits précédemment.
L'ensemble 17 peut comprendre un premier récepteur 20
en relation avec les sondes 14 des capteurs 7 et 9 de
chaque pneumatique et un second récepteur 21 en relation
avec les sondes 15 de ces capteurs, ces deux récepteurs
pouvant étre par ailleurs fusionnés. L'ensemble 17 comporte
également un émetteur 22 en relation avec l'actionneur 6 et
ZO un second émetteur en relation avéc l'actionneur 8.
Ainsi, le signal émis par l'émetteur 16 est reçu et
traïté dans le moyen de commande afin de transmettre les
informations au clavier 19.
Le moyen de commande 18 est un boîtier électronique
renfermant des moyens logiques de commande permettant
d'initier chacune des mesures nécessaires au fonctionnement
du système. T1 s'agit donc d'une série d'instructions ou
programme permettant d'obtenir un affichage au niveau du
clavier 19 représentatif de l'ordre donné. Ainsi, si on
veut gonfler l'enveloppe 3 suivant une consigne préétablie
suite par exemple à un passage d'un terrain mou à une
route, on commande l'ouverture de l'actionneur 8 pour
mettre en communication la source de pression constituée
par l'enveloppe interne 5 avec l'enveloppe 3. Lorsque la
valeur de consigne est atteinte c'est-à-dire lorsque
l'écart entre les deux valeurs en cause est nul, le boîtier
18 commande la fermeture de l'actionneur 6. Un processus
analogue est adopté pour assurer le dégonflage de
l'enveloppe 3. Lorsque l'ordre est donné, l'actionneur 8
est ouvert et l'air s'échappe à l'extérieur. I1 en est de
même lorsqu'on souhaite contrôler la pression d'un
pneumatique. Le capteur de pression est activé par le moyen
de commande 18 et la valeur mesurée est affichée au niveau
du clavier. I1 va de soit que le moyen 18 permet de
discriminer les informations venant de chaque pneumatique.
Un contrôle régulier de la réserve de pression 5 est
prévu pour vérifier son bon fonctionnement°~ et mesurer la
pression d'air présente. Ainsi pour une pression dans le
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pneumatique 2 allant jusqu'à 800 kPa, la pression dans
l'enveloppe interne 5 pourrait se situer par exemple autour
de 1200 kPa avec un système de regonflage permanent ou
autour de 10 000 KPa sans ce dispositif. Si la pression
dans l'enveloppe 5 devient inférieure à celle de
l'enveloppe 3, le système continue à fonctionner suivant un
mode dégradé dans lequel le gonflage n'est plus possible,
les autres fonctions étant disponibles.
Le clavier 19 comporte des indicateurs de l'état de la
capacité visibles par un opérateur et des moyens pour
afficher une correction ou une valeur de consigne de la
pression régnant dans la capacité. Ce clavier peut
comporter par exemple un indicateur par seuil de pression
fonction du terrain et de la charge du véhicule, un
indicateur de la charge elle-même, un indicateur d'anomalie
de l'accumulateur de pression, un indicateur d'anomalie
d'une partie du système, un indicateur de la localisation
de la capacité mise à l'air libre, un indicateur de l'état
de la capacité endommagée tel une crevaison compensable par
un gonflage permanent ou impossible à compenser. Tous ces
indicateurs sont initiés par l'ensemble électronique ou à
l'inverse la valeur affichée par un opérateur est transmise
par le clavier 19 vers le moyen 18 quï commande à son tour
l'organe sélectionné.
Le clavier peut être rendu solidaire du moyen de
commande.
Le système peut comprendre un indicateur de survitesse.
Ceci peut s'avérer important lorsque la pression nominale
affichée des pneumatiques n'est pas en corrélation avec la
vitesse du véhicule. Le système selon l'invention comprend
des moyens pour comparer la vitesse du véhicule par rapport
à la vitesse maximale autorisée pour la pression nominale
affichée. L'indicateur correspondant sur le clavier est
alimenté et le conducteur du véhicule est prévenu de cette
situation. I1 peut alors corriger la consigne de gonflage
jusqu'à disparition du signal de survitesse. Si le
conducteur n'intervient pas au bout d'un temps donné, une
correction automatique de la pression de gonflage peut
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intervenir en référence à un abaque de vitesse intégrée
dans le boîtier 9 au moment de la livraison du système.
Le système selon l'invention peut assurer à la fois un
dégonflage lent de l'enveloppe externe 3 et un dégonflage
5 rapide. Par dégonflage lent, on entend par exemple un
dégonflage de 2,5.105 Pa à 2.105 Pa en 5 mm. Par dégonflage
rapide, on entend par exemple un dégonflage de 2.105 Pa à
105 Pa en quelques secondes.
Ce dégonflage rapide peut s' avérer important en cas de
10 verglas ou de freinage d'urgence' pour adapter rapïdement
l'adhérence du pneumatique.
