FR2762260A1 - Motor vehicle tyre safety insert - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne l'utilisation des pneumatiques équipés d'un insert de sécurité et plus particulièrement, la détection de la mise en appui du pneumatique sur l'insert de sécurité.The invention relates to the use of tires fitted with a safety insert and more particularly, the detection of the tire being pressed against the safety insert.
Elle propose un insert qui avertit le conducteur dès que le pneumatique est en appui sur lui après crevaison ou en cas de perte de pression importante ainsi qu'un dispositif de détection de cette mise en appui pouvant notamment être associé avec l'insert proposé.It offers an insert which alerts the driver as soon as the tire is in contact with him after a puncture or in the event of a significant loss of pressure, as well as a device for detecting this bearing which can in particular be associated with the proposed insert.
La fonction de ces inserts de sécurité qui sont, en général, montés sur la jante à l'intérieur du pneumatique, est de reprendre la charge en cas de défaillance du pneumatique.The function of these safety inserts, which are generally mounted on the rim inside the tire, is to take over the load in the event of tire failure.
La mise en appui du pneumatique sur l'insert de sécurité s'accompagne d'une dégradation plus ou moins marquée de ses performances qui peut ne pas être perceptible par le conducteur à travers le comportement et le confort du véhicule. De plus, la durée de vie en fonctionnement de ces inserts est limitée. II est donc essentiel, pour sa sécurité, que le conducteur soit averti dès qu'un pneumatique est en appui sur son insert de sécurité, pour qu'il puisse se conformer aux instructions de leur fabricant.The placing of the tire on the safety insert is accompanied by a more or less marked deterioration in its performance which may not be perceptible to the driver through the behavior and comfort of the vehicle. In addition, the operating life of these inserts is limited. It is therefore essential, for his safety, that the driver is warned as soon as a tire is pressed on his safety insert, so that he can comply with the manufacturer's instructions.
Plusieurs inserts de sécurité incorporant des moyens pour avertir le conducteur de la mise en appui ont déjà été proposés.Several safety inserts incorporating means to warn the driver of the support have already been proposed.
Le brevet US 4 262 724 propose notamment un insert de sécurité destiné à être monté dans un ensemble comprenant un pneumatique et une jante et radialement extérieurement relativement à la jante. Cet insert a une surface radialement extérieure qui définit un appui radial pour le sommet du pneumatique lorsque le pneumatique est dégonflé ainsi que des moyens pour générer des signaux vibratoires avertisseurs lors d'un roulage en appui. Ces moyens peuvent être une variation du rayon de roulement sous appui de l'insert entre un rayon minimum et un rayon maximum pour créer une vibration en roulage ou une ou plusieurs bosses. Tous les signaux vibratoires avertisseurs générés par ces moyens sont orientés dans le plan de l'ensemble pneumatique et jante et plus précisément selon une direction sensiblement verticale. US Patent 4,262,724 proposes in particular a safety insert intended to be mounted in an assembly comprising a tire and a rim and radially outwardly relative to the rim. This insert has a radially outer surface which defines a radial support for the top of the tire when the tire is deflated, as well as means for generating warning vibratory signals during rolling in support. These means can be a variation of the rolling radius under the support of the insert between a minimum radius and a maximum radius to create a vibration during travel or one or more bumps. All the warning vibratory signals generated by these means are oriented in the plane of the tire and rim assembly and more precisely in a substantially vertical direction.
Ces solutions posent plusieurs problèmes. Outre un inconfort marqué pour les passagers du véhicule, elles peuvent dégrader fortement le comportement de l'ensemble pneumatique et jante concerné particulièrement en accélération et au freinage. On ne peut ainsi qu'éviter l'immobilisation instantanée du véhicule en cas de défaillance du pneumatique. En revanche, lorsque l'on souhaite utiliser le véhicule, même à vitesse limitée, sur de longues distances, I'avertissement transmis par l'insert doit être compatible avec la sécurité de conduite, non pénalisant pour la mécanique, tout en restant parfaitement remarquable, directement ou par l'intermédiaire d'un dispositif de détection adapté, par le conducteur.These solutions pose several problems. In addition to marked discomfort for the passengers of the vehicle, they can seriously degrade the behavior of the tire and rim assembly concerned, particularly under acceleration and braking. This can only prevent instant immobilization of the vehicle in the event of a tire failure. On the other hand, when one wishes to use the vehicle, even at limited speed, over long distances, the warning transmitted by the insert must be compatible with driving safety, not penalizing for the mechanics, while remaining perfectly remarkable , directly or through a suitable detection device, by the driver.
D'autre part, la demande de brevet WO 94/03338 propose un dispositif de détection de la mise en appui d'un pneumatique sur un insert de sécurité. Ce dispositif comprend un accéléromètre par roue, placé sur l'un des éléments de suspension de la roue et mesurant les accélérations verticales relié à une unité centrale de traitement. L'analyse est basée sur la détection de l'apparition lors de la mise en appui d'un mode de résonance caractéristique du roulage en appui.On the other hand, patent application WO 94/03338 proposes a device for detecting the pressing of a tire on a safety insert. This device comprises an accelerometer per wheel, placed on one of the suspension elements of the wheel and measuring the vertical accelerations connected to a central processing unit. The analysis is based on the detection of the appearance during the setting in support of a resonance mode characteristic of rolling in support.
L'invention a pour objectif un insert de sécurité qui avertit le conducteur, directement ou non, dès la mise en appui du pneumatique dans une très large gamme de vitesses du véhicule tout en conservant un caractère supportable à la fois pour le conducteur et la mécanique, dans la gamme des vitesses autorisées.The object of the invention is to provide a safety insert which alerts the driver, directly or indirectly, as soon as the tire is pressed into a very wide range of vehicle speeds while retaining a bearable character for both the driver and the mechanics , in the range of authorized speeds.
L'invention a aussi pour objet un dispositif de détection de la mise en appui d'un pneumatique sur son insert de sécurité pouvant notamment coopérer avec l'insert de sécurité selon l'invention.The invention also relates to a device for detecting the placing of a tire on its safety insert which can in particular cooperate with the safety insert according to the invention.
Dans ce qui suit, on entend par véhicule une unité roulante autonome, véhicule de tourisme, tracteur ou remorque poids lourd, caravane, motocyclette... In what follows, vehicle is understood to mean an autonomous rolling unit, passenger vehicle, tractor or heavy goods vehicle trailer, caravan, motorcycle, etc.
On appelle nervure un élément situé sur la surface radialement extérieure d'un insert de sécurité, de forme allongée, d'orientation sensiblement circonférentielle et dont la hauteur radiale est inférieure ou égale à la largeur axiale; les nervures sont droites lorsque leur section axiale est rectangulaire et inclinées lorsque leur section axiale a la forme d'un parallélogramme.An element located on the radially outer surface of a safety insert, of elongated shape, of substantially circumferential orientation and whose radial height is less than or equal to the axial width, is called a rib. the ribs are straight when their axial section is rectangular and inclined when their axial section has the shape of a parallelogram.
On appelle lamelle un élément similaire dont la hauteur radiale est notablement supérieure à la largeur axiale.A similar element is called a lamella whose radial height is significantly greater than the axial width.
L'insert de sécurité selon l'invention, destiné à être monté dans un ensemble comprenant un pneumatique et une jante d'un véhicule et radialement extérieurement relativement à la jante, présente une surface radialement extérieure qui définit un appui radial pour le sommet du pneumatique lorsqu'il est dégonflé et des moyens pour générer des signaux vibratoires avertisseurs lors d'un roulage en appui. Cet insert est caractérisé en ce que lesdits moyens génèrent des signaux orientés parallèlement à l'axe de rotation de l'ensemble pneumatique et jante.The safety insert according to the invention, intended to be mounted in an assembly comprising a tire and a rim of a vehicle and radially outwardly relative to the rim, has a radially outer surface which defines a radial support for the top of the tire when it is deflated and means for generating warning vibratory signals when rolling in support. This insert is characterized in that said means generate signals oriented parallel to the axis of rotation of the tire and rim assembly.
Cet insert a deux avantages importants : les signaux vibratoires générés dans la direction transversale sont beaucoup plus aisément transmis au châssis et au conducteur que des signaux similaires orientés verticalement. Cela est dû à l'excellent filtrage réalisé par les suspensions des véhicules dans la direction verticale pour préserver le confort des passagers du véhicule alors que toute transmission d'effort dans la direction transversale est quasiment directe, avec peu d'organes de filtrage. D'autre part, ces signaux vibratoires transversaux dégradent nettement moins le comportement de l'ensemble pneumatique et jante concerné en ligne droite que ceux orientés verticalement.This insert has two important advantages: the vibratory signals generated in the transverse direction are much more easily transmitted to the chassis and the driver than similar signals oriented vertically. This is due to the excellent filtering carried out by the suspensions of the vehicles in the vertical direction to preserve the comfort of the passengers of the vehicle while any force transmission in the transverse direction is almost direct, with few filtering members. On the other hand, these transverse vibrational signals significantly lessen the behavior of the tire and rim assembly concerned in a straight line than those oriented vertically.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la surface d'appui de l'insert présente une variation de position transversale en fonction de son azimut. According to a first embodiment of the invention, the bearing surface of the insert has a variation in transverse position as a function of its azimuth.
Selon un second mode de réalisation, la surface d'appui de l'insert présente des nervures droites dont l'orientation circonférentielle varie en fonction de leur azimut.According to a second embodiment, the bearing surface of the insert has straight ribs whose circumferential orientation varies as a function of their azimuth.
Et, selon un troisième mode de réalisation, la surface d'appui de l'insert présente des éléments générant lors de leur mise en compression radiale un effort transversal.And, according to a third embodiment, the bearing surface of the insert has elements generating, when they are placed in radial compression, a transverse force.
Ce mode de réalisation est particulièrement souple. On peut en effet utiliser des nervures ou des lamelles inclinées relativement à un plan longitudinal de façon variable en fonction de leur azimut.This embodiment is particularly flexible. It is in fact possible to use ribs or strips inclined relative to a longitudinal plane in a variable manner as a function of their azimuth.
Selon une variante préférentielle, L'insert de sécurité selon l'invention a une surface d'appui avec au moins deux zones axialement adjacentes, la zone destinée à être disposée vers l'extérieur du véhicule ne comportant pas de moyens pour générer des signaux orientés parallèlement à l'axe de rotation de l'ensemble pneumatique et jante.According to a preferred variant, the safety insert according to the invention has a bearing surface with at least two axially adjacent zones, the zone intended to be disposed towards the outside of the vehicle not comprising means for generating oriented signals parallel to the axis of rotation of the tire and rim assembly.
Cette dernière solution a l'avantage de préserver un excellent comportement en virage de l'ensemble pneumatique et jante lors d'un roulage sur l'insert de sécurité. En effet, lors d'un virage, les pneumatiques placés vers l'extérieur du virage sont les plus chargés et prennent usuellement un angle de contre carrossage marqué. Dans ces conditions, c'est la zone de l'appui inactive (c'est-à-dire ne comportant pas de moyens pour générer des signaux orientés parallèlement à l'axe de rotation de l'ensemble pneumatique et jante) qui va supporter la plus grande part de la charge du pneumatique sans générer de signaux vibratoires transversaux spécifiques. En revanche, lors d'un roulage ligne droite, les pneumatiques ont un angle de carrossage beaucoup plus faible et la zone de l'appui comportant des moyens pour générer des signaux vibratoires transversaux, la zone active est alors sollicitée.The latter solution has the advantage of preserving excellent cornering behavior of the tire and rim assembly when running on the safety insert. In fact, during a turn, the tires placed towards the outside of the turn are the most loaded and usually take a marked camber angle. Under these conditions, it is the area of the inactive support (that is to say that does not include means for generating signals oriented parallel to the axis of rotation of the tire and rim assembly) which will support most of the tire load without generating specific transverse vibration signals. On the other hand, when driving in a straight line, the tires have a much lower camber angle and the area of the support comprising means for generating transverse vibration signals, the active area is then stressed.
La forme du signal généré par l'insert de sécurité est elle aussi très importante. De préférence, L'insert de sécurité selon l'invention comprend une surface d'appui avec une zone active de génération de signaux telle que lesdits signaux présentent un maximum précédé et suivi par un minimum de sens opposé.The shape of the signal generated by the safety insert is also very important. Preferably, the safety insert according to the invention comprises a bearing surface with an active area for generating signals such that said signals have a maximum preceded and followed by a minimum of opposite direction.
La zone active est avantageusement comprise entre 1/4 et 1/2 de la circonférence dudit insert et la valeur absolue des minimums du signal généré est comprise entre 1/4 et 3/4 de la valeur absolue du maximum.The active area is advantageously between 1/4 and 1/2 of the circumference of said insert and the absolute value of the minima of the signal generated is between 1/4 and 3/4 of the absolute value of the maximum.
De tels signaux générés ont l'avantage de donner un spectre de vibrations transmises au châssis du véhicule lors d'un roulage en appui dans une bande de fréquences bien délimitée ce qui favorise une détection précise et fiable.Such generated signals have the advantage of giving a spectrum of vibrations transmitted to the chassis of the vehicle during rolling support in a well-defined frequency band which promotes precise and reliable detection.
Le dispositif de détection, selon l'invention, de la mise en appui d'un pneumatique d'un véhicule sur un insert de sécurité, comprend: - des moyens de mesure des vibrations du châssis dudit véhicule dans un plan
comprenant les axes transversal et longitudinal dudit véhicule; - des moyens de traitement desdites vibrations; - des moyens de transmission d'une alarme.The device for detecting, according to the invention, the bearing of a tire of a vehicle on a safety insert, comprises: - means for measuring the vibrations of the chassis of said vehicle in a plane
comprising the transverse and longitudinal axes of said vehicle; - means for processing said vibrations; - means of transmitting an alarm.
Ce dispositif présente la particularité, relativement aux dispositifs connus, d'effectuer une analyse directionnelle des vibrations du châssis du véhicule dans un plan précis donné ne comprenant pas les composantes verticales de ces vibrations. Comme dans l'insert précédemment décrit, ce dispositif utilise les voies préférentielles de transmission directe des vibrations entre les roues et le châssis, en dehors des directions verticales. En conséquence, ce dispositif peut être beaucoup plus sélectif et sensible que les dispositifs existants et n'avoir qu'un seul capteur rigidement lié à l'une des pièces du châssis.This device has the particularity, relative to known devices, of performing a directional analysis of the vibrations of the chassis of the vehicle in a given precise plane not including the vertical components of these vibrations. As in the insert described above, this device uses the preferred channels for direct transmission of vibrations between the wheels and the chassis, outside the vertical directions. Consequently, this device can be much more selective and sensitive than existing devices and have only one sensor rigidly linked to one of the parts of the chassis.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement bien adapté à la détection de la mise en appui d'un pneumatique sur un insert de sécurité selon l'invention, mais, il peut aussi être utilisé avec tout autre insert, comportant ou ne comportant pas de moyens d'alerte vibratoires de la mise en appui. Dans ce cas, il peut être nécessaire d'utiliser deux capteurs de mesure des accélérations ou plus, au lieu d'un seul.The device according to the invention is particularly well suited to detecting the pressing of a tire on a safety insert according to the invention, but it can also be used with any other insert, comprising or not comprising means of vibrating alert of the support. In this case, it may be necessary to use two or more acceleration measurement sensors, instead of just one.
Avantageusement, le capteur utilisé est un capteur unidirectionnel orienté préférentiellement selon l'axe du vilebrequin du moteur du véhicule lorsque ledit véhicule est motorisé. Cette disposition permet généralement de diminuer les perturbations liées aux vibrations du moteur.Advantageously, the sensor used is a unidirectional sensor preferably oriented along the axis of the crankshaft of the vehicle engine when said vehicle is motorized. This arrangement generally makes it possible to reduce the disturbances linked to engine vibrations.
Les moyens de traitement des vibrations du châssis calculent une première grandeur caractéristique dans au moins une bande de fréquence donnée, calculent un critère C correspondant à une combinaison donnée de la ou des premières grandeurs caractéristiques précédentes, comparent ce critère C à un seuil donné et déclenchent une alarme lorsque le résultat de la comparaison obéit à une relation donnée.The chassis vibration processing means calculate a first characteristic quantity in at least one given frequency band, calculate a criterion C corresponding to a given combination of the first or first preceding characteristic quantities, compare this criterion C with a given threshold and trigger an alarm when the result of the comparison obeys a given relation.
Préférentiellement, pour chacun des essieux du véhicule, les moyens de traitement calculent une première grandeur caractéristique dans au moins une première bande de fréquences spécifique à l'essieu du véhicule et calculent un critère C correspondant à une valeur pondérée de ces premières grandeurs caractéristiques.Preferably, for each of the vehicle axles, the processing means calculate a first characteristic quantity in at least one first frequency band specific to the vehicle axle and calculate a criterion C corresponding to a weighted value of these first characteristic quantities.
Les moyens de traitement des vibrations du châssis peuvent aussi calculer, en plus, une seconde grandeur caractéristique dans une seconde bande de fréquences donnée telle que, dans ladite seconde bande, lesdites vibrations sont sensiblement indépendantes de la mise en appui du pneumatique sur son insert de sécurité et en déduire un critère C correspondant à une valeur normée par cette seconde grandeur caractéristique des premières grandeurs caractéristiques, pondérées ou non.The chassis vibration treatment means can also calculate, in addition, a second characteristic quantity in a given second frequency band such that, in said second band, said vibrations are substantially independent of the bearing of the tire on its tire insert. safety and deduce therefrom a criterion C corresponding to a value normalized by this second characteristic quantity of the first characteristic quantities, weighted or not.
La grandeur caractéristique calculée peut être la valeur RMS des signaux.The characteristic variable calculated can be the RMS value of the signals.
Plusieurs modes de réalisation de l'invention sont maintenant décrits à l'aide du dessin annexé dans lequel - la figure 1 présente, en coupe méridienne, un ensemble pneumatique et jante équipé
d'un insert de sécurité; - la figure 2 présente, en coupe méridienne, un premier mode de réalisation d'un insert de
sécurité selon l'invention; - la figure 3 présente, en coupe méridienne, un second mode de réalisation; - la figure 4 présente, en coupe méridienne, un troisième mode de réalisation; - la figure 5 présente, en coupe transversale, un insert de sécurité avec deux zones
axialement adjacentes; - la figure 6 présente schématiquement une forme préférentielle de signaux générés par
l'insert en roulage; - la figure 7 présente un schéma d'un dispositif de détection selon l'invention; - la figure 8 présente deux spectres de mesure des accélérations sensiblement horizontales
en fonction de la fréquence avec et sans appui enregistrés sur une route usuelle.Several embodiments of the invention are now described with the aid of the appended drawing in which - Figure 1 shows, in meridian section, a pneumatic and rim assembly equipped
a security insert; - Figure 2 shows, in meridian section, a first embodiment of an insert of
security according to the invention; - Figure 3 shows, in meridian section, a second embodiment; - Figure 4 shows, in meridian section, a third embodiment; - Figure 5 shows, in cross section, a safety insert with two zones
axially adjacent; - Figure 6 schematically shows a preferred form of signals generated by
the rolling insert; - Figure 7 shows a diagram of a detection device according to the invention; - Figure 8 shows two spectra for measuring substantially horizontal accelerations
according to the frequency with and without support recorded on a usual route.
- la figure 9 un exemple d'évolution en fonction du temps lors d'un roulage avec ou sans
appui de la grandeur résultante calculée par le microcontrôleur du dispositif.- Figure 9 an example of evolution as a function of time during a taxi with or without
support of the resulting quantity calculated by the microcontroller of the device.
On voit à la figure 1 une jante 1 de roue équipée d'un insert annulaire de sécurité 2 reposant sur la portée 6 de la jante 1. La géométrie particulière de cette jante 1 de roue est notamment décrite dans la demande de brevet français n" 2 713 558. Elle présente deux sièges de bourrelets de diamètres différents et est particulièrement adaptée pour la mise en place aisée de cet insert de sécurité 2. Cet ensemble permet le roulage malgré une baisse de pression importante dans le pneumatique 3. Dans le cas d'un tel roulage, l'intérieur du pneu déformé frotte sur la surface extérieure de l'insert provoquant un échauffement qui limite le rayon d'action disponible: il importe donc que le conducteur soit informé dès la mise en appui d'un pneumatique sur son insert 2.FIG. 1 shows a wheel rim 1 fitted with an annular safety insert 2 resting on the surface 6 of the rim 1. The particular geometry of this wheel rim 1 is notably described in French patent application no. 2,713,558. It has two seats of beads of different diameters and is particularly suitable for the easy installation of this safety insert 2. This assembly allows rolling despite a significant drop in pressure in the tire 3. In the case of '' such a rolling, the inside of the deformed tire rubs on the outside surface of the insert causing heating which limits the available radius of action: it is therefore important that the driver is informed as soon as a tire is pressed on its insert 2.
A cet effet, on utilise avantageusement comme insert un insert de sécurité selon l'invention comportant des moyens pour générer des signaux vibratoires avertisseurs transversaux. To this end, a safety insert according to the invention is advantageously used as an insert, comprising means for generating vibrating transverse warning signals.
Un premier mode de réalisation d'un tel insert est présenté à la figure 2. Cet insert 9 présente une surface d'appui 10 qui se décale axialement en fonction de son azimut. En conséquence, lors d'un roulage en appui de cette surface 10 contre celle du sommet du pneumatique, L'ensemble pneumatique jante et insert va produire à chaque tour de roue une oscillation de poussée latérale que le conducteur ou un dispositif de détection vont aisément sentir.A first embodiment of such an insert is presented in FIG. 2. This insert 9 has a bearing surface 10 which shifts axially as a function of its azimuth. Consequently, during a rolling operation in support of this surface 10 against that of the top of the tire, the tire rim and insert assembly will produce, at each revolution of the wheel, a lateral thrust oscillation that the driver or a detection device will easily feel.
La figure 3 présente une autre mode de réalisation. La surface d'appui 13 de cet insert 12 présente des lamelles 14 inclinées relativement à un plan transversal de l'insert et dont l'inclinaison est variable en fonction de leur azimut. Dans l'exemple présenté,
I'inclinaison de ces lamelles est diamétralement opposée et l'évolution de l'inclinaison est sensiblement sinusoïdale. Ces lamelles vont donc produire lors de leur écrasement des efforts transversaux de même fréquence que le tour de roue, à nouveau aisément perceptibles par le conducteur du véhicule, directement ou non.Figure 3 shows another embodiment. The bearing surface 13 of this insert 12 has strips 14 inclined relative to a transverse plane of the insert and whose inclination is variable depending on their azimuth. In the example shown,
The inclination of these strips is diametrically opposite and the evolution of the inclination is substantially sinusoidal. These strips will therefore produce, when they are crushed, transverse forces of the same frequency as the turn of the wheel, again easily perceptible by the driver of the vehicle, directly or not.
On peut aussi utiliser des nervures ou préférentiellement des nervures relativement larges disposées de façon adjacente à des lamelles de hauteur radiale similaire ou supérieure.It is also possible to use ribs or preferably relatively wide ribs disposed adjacent to lamellae of similar or greater radial height.
Dans ce dernier cas, il est avantageux de concevoir la rigidité et la géométrie de ces nervures et de ces lamelles de telle sorte que le rayon de roulement de l'insert reste constant lors d'un roulage sous appui.In the latter case, it is advantageous to design the rigidity and the geometry of these ribs and these lamellae so that the rolling radius of the insert remains constant during rolling under pressure.
La figure 4 présente un insert de sécurité 15 comportant deux zones A et B adjacentes axialement. La zone B disposée du côté destiné à être placé vers l'extérieur du véhicule ne comporte pas de moyens pour générer des signaux orientés parallèlement à l'axe de rotation de l'ensemble pneumatique et jante. Cette zone est ainsi inactive alors que la zone A disposée vers l'intérieur du véhicule comprend des lamelles inclinées pour générer des signaux vibratoires transversaux. Cet insert 15 permet de conserver un excellent comportement en virage car alors, c'est la zone B sensiblement cylindrique qui supporte la plus grande partie de la charge de l'appui du sommet du pneumatique en raison de l'angle de contre carrossage important pris par celui-ci. En ligne droite, le fonctionnement de l'insert 15 est similaire à celui des figures 2 et 3.FIG. 4 shows a safety insert 15 comprising two axially adjacent zones A and B. Zone B arranged on the side intended to be placed towards the outside of the vehicle does not include means for generating signals oriented parallel to the axis of rotation of the tire and rim assembly. This zone is thus inactive while zone A arranged towards the interior of the vehicle comprises inclined lamellae to generate transverse vibratory signals. This insert 15 makes it possible to maintain excellent behavior when cornering because then, it is the substantially cylindrical zone B which supports most of the load of the support of the top of the tire due to the large camber angle taken. by this one. In a straight line, the operation of the insert 15 is similar to that of FIGS. 2 and 3.
Un tel insert peut aussi avantageusement avoir une zone B légèrement conique avec son diamètre minimum du côté extérieur de l'insert pour bien s'adapter à l'angle de contre carrossage pris par le pneumatique et la roue en virage. On peut aussi avoir un insert comportant deux zones cylindriques ou coniques adjacentes extérieurement à une zone active centrale.Such an insert can also advantageously have a slightly conical zone B with its minimum diameter on the outside of the insert in order to adapt well to the angle of counter camber taken by the tire and the wheel when cornering. It is also possible to have an insert comprising two cylindrical or conical zones adjacent externally to a central active zone.
La figure 5 présente un insert 16 comportant en plus de lamelles d'inclinaison variable en fonction de l'azimut, deux bosses radiales 17 et 18 créées en donnant aux lamelles une hauteur variable en fonction de l'azimut qui vont entraîner une excitation vibratoire verticale. Le cercle L correspond à l'extérieur de la surface d'appui de l'insert et l'ovale
M correspond à l'enveloppe du fond des lamelles. Les lamelles dans l'exemple présenté ont ainsi une épaisseur nulle aux deux sommets des bosses 17 et 18. On a en effet constaté qu'un tel insert 16 couplant des générations de vibrations transversales et verticales augmente sensiblement l'énergie totale transmise dans le véhicule.FIG. 5 presents an insert 16 comprising, in addition to slats of variable inclination as a function of the azimuth, two radial bumps 17 and 18 created by giving the slats a variable height as a function of the azimuth which will cause a vertical vibratory excitation . The circle L corresponds to the outside of the bearing surface of the insert and the oval
M corresponds to the envelope of the bottom of the lamellae. The strips in the example presented thus have zero thickness at the two tops of the bumps 17 and 18. It has in fact been found that such an insert 16 coupling generations of transverse and vertical vibrations substantially increases the total energy transmitted in the vehicle .
La figure 6a présente une forme préférentielle de signal généré par un insert de sécurité selon l'invention. Ce signal ne differe de zéro que dans une zone limitée à environ 1/3 de la circonférence de l'insert. Il comprend un premier minimum Fymjn suivi par un maximum Fymax de sens opposé et suivi enfin d'un second minimum. Les deux minima peuvent avoir la même amplitude comprise entre 1/5 et 1/2 de Fymax. Figure 6a shows a preferred form of signal generated by a security insert according to the invention. This signal differs from zero only in an area limited to approximately 1/3 of the circumference of the insert. It includes a first minimum Fymjn followed by a maximum Fymax of opposite direction and finally followed by a second minimum. The two minima can have the same amplitude between 1/5 and 1/2 of Fymax.
Les inserts de sécurité décrits précédemment peuvent très aisément générer des signaux similaires à ceux de la figure 6. Il suffit que le moyen utilisé pour générer les signaux en
Y varient de façon similaire. Dans le cas de l'insert 9, la position latérale de la surface d'appui 10 peut suivre une évolution correspondant à celle de la figure 6a ou 6b. En raison de la pondération due à la longueur finie de l'aire de contact entre le pneumatique et la surface d'appui de l'insert, une variation similaire à celle de la figure 6b donnera une évolution de signal généré proche la forme de la courbe 6a. Dans le cas de l'insert 12 de la figure 3, c'est l'orientation des nervures ou des lamelles qui doit suivre une évolution correspondant aux courbes 6a ou 6b.The safety inserts described above can very easily generate signals similar to those of FIG. 6. It suffices that the means used to generate the signals in
They vary in a similar way. In the case of the insert 9, the lateral position of the bearing surface 10 can follow an evolution corresponding to that of FIG. 6a or 6b. Due to the weighting due to the finite length of the contact area between the tire and the bearing surface of the insert, a variation similar to that of FIG. 6b will give an evolution of the signal generated close to the shape of the curve 6a. In the case of the insert 12 in FIG. 3, it is the orientation of the ribs or lamellae which must follow an evolution corresponding to the curves 6a or 6b.
De façon usuelle, pour limiter les échauffements de l'insert et du pneumatique lors d'un roulage en appui, on introduit dans la cavité interne du pneumatique et particulièrement à la surface d'appui de l'insert un lubrifiant. Pour améliorer l'adhérence entre la surface d'appui de l'insert et le sommet du pneumatique, il est avantageux de disposer à la surface d'appui des lamelles d'orientation sensiblement circonférentielle qui vont jouer le même rôle que des lamelles des sculptures des pneumatiques pour évacuer l'eau dans l'aire de contact entre le pneumatique et le sol.In the usual way, to limit the heating of the insert and the tire during rolling in support, a lubricant is introduced into the internal cavity of the tire and particularly at the bearing surface of the insert. To improve the adhesion between the bearing surface of the insert and the top of the tire, it is advantageous to have lamellae with substantially circumferential orientation which will play the same role as lamellae of the tread patterns. tires to evacuate water in the contact area between the tire and the ground.
Les inserts de sécurité selon l'invention peuvent générer des signaux d'intensité suffisamment grande pour être perçue par le conducteur d'un véhicule. Cependant, on peut aussi, pour préserver le confort des passagers du véhicule, utiliser ces inserts avec un dispositif de détection de la mise en appui qui va maintenant être décrit.The safety inserts according to the invention can generate signals of sufficiently great intensity to be perceived by the driver of a vehicle. However, it is also possible, in order to preserve the comfort of the passengers in the vehicle, to use these inserts with a device for detecting the abutment which will now be described.
La figure 7 présente schématiquement un dispositif de détection selon l'invention destiné à être utilisé avec un véhicule de tourisme à deux essieux, par exemple une Renault
Twingo. Ce dispositif 20 comprend un capteur 21; une série de filtres passe-bande 22, 23, 24; trois extracteurs 25, 26, 27, analogiques de la valeur RMS des signaux ; un microcontrôleur 28 et un afficheur 29. L'ensemble est placé dans un boîtier unique destiné à être rigidement lié à l'une des pièces du châssis du véhicule. Le capteur 21 est de préférence un accéléromètre unidirectionnel disposé dans le véhicule de telle sorte qu'il mesure les accélérations dans un plan comprenant les axes longitudinal et transversal du véhicule. Les signaux sont ensuite filtrés par une série de filtres passebande disposés en parallèle. Le filtre 22 élimine les signaux en dehors d'une bande A adaptée à l'essieu arrière du véhicule, de l'ordre de 20 à 50 Hz. Le filtre 23 élimine les signaux en dehors d'une bande B adaptée à l'essieu avant du véhicule, de l'ordre de 50 à 80 Hz et le filtre 24 laisse passer les signaux compris dans une bande E dans laquelle les signaux sont sensiblement indépendants de la mise en appui d'un pneumatique sur son insert de sécurité, de l'ordre de 100 à 200 Hz ou de préférence de 100 à 160 Hz. Ces trois bandes de fréquence peuvent notamment varier en fonction du type d'insert de sécurité utilisé ainsi qu'en fonction du véhicule choisi.FIG. 7 schematically presents a detection device according to the invention intended for use with a two-axle passenger vehicle, for example a Renault
Twingo. This device 20 comprises a sensor 21; a series of bandpass filters 22, 23, 24; three extractors 25, 26, 27, analog of the RMS value of the signals; a microcontroller 28 and a display 29. The assembly is placed in a single box intended to be rigidly connected to one of the parts of the vehicle chassis. The sensor 21 is preferably a unidirectional accelerometer arranged in the vehicle so that it measures the accelerations in a plane comprising the longitudinal and transverse axes of the vehicle. The signals are then filtered by a series of bandpass filters arranged in parallel. The filter 22 eliminates the signals outside a band A adapted to the rear axle of the vehicle, of the order of 20 to 50 Hz. The filter 23 eliminates the signals outside a band B adapted to the axle front of the vehicle, of the order of 50 to 80 Hz and the filter 24 lets the signals pass through included in a band E in which the signals are substantially independent of the pressing of a tire on its safety insert, of the 'order from 100 to 200 Hz or preferably from 100 to 160 Hz. These three frequency bands can in particular vary according to the type of safety insert used as well as according to the vehicle chosen.
Les extracteurs 25, 26 et 27 extraient les valeurs RMS des signaux transmis respectivement par les filtres passe-bande 22, 23 et 24. Le microcontrôleur 28 digitalise les signaux dans le convertisseur analogique numérique (A/N) 30. L'élément 31 du microcontrôleur 28 calcule un critère C, il peut notamment effectuer une somme pondérée des valeurs RMS des signaux des bandes A et B et normer cette somme par la valeur RMS des signaux de la bande E.The extractors 25, 26 and 27 extract the RMS values of the signals transmitted respectively by the bandpass filters 22, 23 and 24. The microcontroller 28 digitizes the signals in the analog to digital converter (A / D) 30. The element 31 of the microcontroller 28 calculates a criterion C, it can in particular carry out a weighted sum of the RMS values of the signals of bands A and B and normalize this sum by the RMS value of the signals of band E.
L'énergie vibratoire comprise dans la bande E est fonction du type de sol sur lequel le véhicule roule. La normation obtenue améliore sensiblement la sensibilité du dispositif de détection en réduisant le nombre de fausses alarmes. Cette bande E peut aussi se situer dans une bande de fréquences très basses de l'ordre de 3 à 7 Hz par exemple.The vibrational energy included in band E is a function of the type of ground on which the vehicle is traveling. The standard obtained significantly improves the sensitivity of the detection device by reducing the number of false alarms. This band E can also be located in a very low frequency band of the order of 3 to 7 Hz for example.
Le critère C est ensuite comparé à un seuil donné programmable 33 dans le comparateur 32 et une alarme est déclenchée au moyen de l'afficheur 29 lorsque C est supérieur à ce seuil.The criterion C is then compared with a given programmable threshold 33 in the comparator 32 and an alarm is triggered by means of the display 29 when C is greater than this threshold.
La figure 9 présente l'évolution du critère C lorsque les quatre pneumatiques de la
Renault Twingo sont correctement gonflés (zone A) et lorsque l'un de ces pneumatiques est dégonflé ce qui entraîne la mise un appui de ce pneumatique sur son insert de sécurité (zone B). Les courbes 1 montrent l'évolution brute de C, et les courbes 2, le résultat après la comparaison avec le seuil. Ce résultat est zéro lorsque C est inférieur au seuil et est I lorsque C est supérieur au seuil.FIG. 9 shows the evolution of criterion C when the four tires of the
Renault Twingo are correctly inflated (zone A) and when one of these tires is deflated, which causes this tire to rest on its safety insert (zone B). Curves 1 show the raw evolution of C, and curves 2, the result after comparison with the threshold. This result is zero when C is below the threshold and is I when C is above the threshold.
L'afficheur transmet une alarme au conducteur lorsque le résultat de la comparaison est 1. Cet afficheur peut aussi être complété par un buzzer. The display sends an alarm to the driver when the result of the comparison is 1. This display can also be supplemented by a buzzer.
Dans le cas d'un véhicule poids lourd, on peut déterminer autant de bandes de fréquences à retenir qu'il y a d'essieux dans le véhicule, tracteur ou remorque. Il y a aussi, bien entendu, autant de capteurs qu'il y a de véhicules.In the case of a heavy vehicle, it is possible to determine as many frequency bands to be retained as there are axles in the vehicle, tractor or trailer. There are, of course, as many sensors as there are vehicles.
Lorsque la vitesse du véhicule diminue et devient proche de zéro, l'énergie vibratoire des différents signaux diminue et devient de plus en plus sensible à des perturbations locales.When the vehicle speed decreases and becomes close to zero, the vibrational energy of the various signals decreases and becomes more and more sensitive to local disturbances.
En conséquence, on peut arrêter le déclenchement des alarmes lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à un seuil donné, par exemple 7 km/h.. Consequently, the alarms can be stopped when the vehicle speed is below a given threshold, for example 7 km / h.
La figure 8 présente un exemple de spectre des vibrations mesurées par le capteur 21 lors d'un roulage avec la Renault Twingo. Une première courbe correspond au cas où les quatre pneumatiques sont correctement gonflés. On constate usuellement un pic situé aux basses fréquences, vers 9 Hz ; ce pic correspond à la première harmonique du tour de roue.FIG. 8 shows an example of the spectrum of vibrations measured by the sensor 21 during driving with the Renault Twingo. A first curve corresponds to the case where the four tires are correctly inflated. There is usually a peak located at low frequencies, around 9 Hz; this peak corresponds to the first harmonic of the wheel turn.
Une seconde courbe correspond au cas où un pneumatique de l'essieu avant est dégonflé et en appui sur son insert de sécurité. Cette courbe présente une forte réponse spectrale entre 50 et 75 Hz avec des pics liés aux différents harmoniques du tour de roue. Dans ce cas, on a choisi comme bande de fréquence caractéristique de cet essieu avant la bande B 50-80 Hz.A second curve corresponds to the case where a tire of the front axle is deflated and supported on its safety insert. This curve has a strong spectral response between 50 and 75 Hz with peaks linked to the different harmonics of the wheel turn. In this case, the band B 50-80 Hz was chosen as the frequency band characteristic of this axle before.
La troisième courbe illustre le cas où l'un des pneumatiques de l'essieu arrière de la
Renault Twingo est en appui sur son insert de sécurité. On observe deux pics notables vers 20 et 40 Hz. On choisit alors comme bande caractéristique de l'essieu arrière la bande A 20-50 Hz.The third curve illustrates the case where one of the tires on the rear axle of the
Renault Twingo is supported by its safety insert. There are two notable peaks around 20 and 40 Hz. The band A 20-50 Hz is then chosen as the characteristic band of the rear axle.
On constate aussi sur la figure 8 que, dans les fréquences inférieures à 7 Hz, ou entre 100 et 200 Hz, il n'y a pratiquement pas de modification notable des courbes lors d'un roulage en appui ou non. En conséquence, pour tenir compte de l'énergie de vibration due au type de sol sur lequel le véhicule roule, on norme les mesures dans les bandes de fréquences caractéristiques précédentes par la mesure des valeurs RMS dans une bande E telle 100-160 Hz ou 3-7 Hz. Cela permet de fiabiliser notablement la qualité de la détection de la mise en appui. Lorsque la vitesse du véhicule diminue de telle sorte que le premier harmonique du tour de roue devient de l'ordre de 7 Hz, pour éviter les perturbations, on inhibe la transmission des alarmes.It can also be seen in FIG. 8 that, in the frequencies below 7 Hz, or between 100 and 200 Hz, there is practically no significant modification of the curves during rolling with or without support. Consequently, to take account of the vibration energy due to the type of ground on which the vehicle is traveling, the measurements in the preceding characteristic frequency bands are standardized by measuring the RMS values in an E band such as 100-160 Hz or 3-7 Hz. This significantly improves the quality of the detection of the support. When the vehicle speed decreases so that the first harmonic of the wheel turn becomes around 7 Hz, to avoid disturbances, the transmission of alarms is inhibited.
Pour avoir un critère unique de détection de mise en appui et compte tenu des notables différences énergétiques entre les mesures lors de la mise en appui d'un pneumatique avant ou arrière sur son insert, on peut pondérer les mesures pour obtenir une grandeur caractéristique sensiblement de même valeur quel que soit l'essieu du pneumatique en appui sur son insert. C'est ce qui est fait pour la courbe présentée à la figure 9.To have a single criterion for detecting support and taking into account the significant energy differences between the measurements when a front or rear tire is supported on its insert, the measurements can be weighted to obtain a characteristic quantity substantially of same value whatever the axle of the tire resting on its insert. This is what is done for the curve presented in Figure 9.
Les courbes 8 et 9 sont obtenues avec un insert de sécurité générant un signal transversal sur le tiers de la circonférence de l'insert et variant entre zéro et Fymax. Ce signal généré a un spectre plus large que celui de la figure 6. Le dispositif de détection utilisé a un capteur unidirectionnel unique rigidement lié au châssis du véhicule placé avec une orientation transversale.Curves 8 and 9 are obtained with a safety insert generating a transverse signal over a third of the circumference of the insert and varying between zero and Fymax. This signal generated has a wider spectrum than that of FIG. 6. The detection device used has a single unidirectional sensor rigidly linked to the chassis of the vehicle placed with a transverse orientation.
La forme de signal présentée à la figure 6 a l'avantage de bien délimiter en fréquence les signaux transmis au châssis du véhicule et de concentrer dans principalement une seule bande de fréquence ces signaux. Cette bande est définie pour comprendre, quelle que soit la vitesse du véhicule au-delà de quelques kilomètres/heure, les bandes de fréquence caractéristiques de chacun des essieux du véhicule. Cela permet de fiabiliser la qualité de la détection et de limiter les fausses alarmes. Cela permet aussi d'utiliser au mieux l'énergie transmise sans dégrader le confort du véhicule. On peut ainsi diminuer les valeurs de Fymax de ces signaux.The form of signal presented in FIG. 6 has the advantage of clearly delimiting in frequency the signals transmitted to the chassis of the vehicle and of concentrating these signals in mainly a single frequency band. This band is defined to include, whatever the speed of the vehicle beyond a few kilometers / hour, the frequency bands characteristic of each of the vehicle's axles. This makes the quality of detection more reliable and limits false alarms. This also makes it possible to make the best use of the energy transmitted without degrading the comfort of the vehicle. We can thus decrease the Fymax values of these signals.
Les inserts de sécurité selon l'invention peuvent être réalisés essentiellement en matériau élastomérique de toute rigidité. Ils peuvent aussi être réalisés en tout autre matériau par exemple en un matériau plastique chargé ou non, dans ce cas, préférentiellement les moyens pour générer les signaux transversaux sont réalisés en matériau élastomérique. The safety inserts according to the invention can be made essentially of elastomeric material of any rigidity. They can also be made of any other material, for example a plastic material loaded or not, in this case, preferably the means for generating the transverse signals are made of elastomeric material.
Claims (23)
Priority Applications (10)
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