FR2860931A1 - Data transmission device for vehicle tire inflation/deflation system, has circular antenna forming semi-closed loop around wheel rim acting as capacitive mass, and case acting as transmitter and communicating with receiver via antenna - Google Patents
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Abstract
Description
Le secteur technique de la présente invention est celui des systèmes deThe technical sector of the present invention is that of
transmission de données et concerne plus précisément la transmission de données relatives aux pneumatiques d'un véhicule. transmission of data and relates more specifically to the transmission of data relating to the tires of a vehicle.
Afin d'assurer la sécurité et le confort du conducteur d'un véhicule automobile, il est impératif de connaître et de pouvoir agir sur les données relatives aux pneumatiques du véhicule et notamment la température et la pression de ceux-ci. De plus en plus de roues de véhicules sont équipées de capteurs d'usure, de température ou de pression, et parfois même de vannes de gonflage/dégonflage du pneumatique. In order to ensure the safety and comfort of the driver of a motor vehicle, it is imperative to know and be able to act on the data relating to the tires of the vehicle and in particular the temperature and the pressure thereof. More and more vehicle wheels are equipped with wear, temperature or pressure sensors, and sometimes even tire inflation / deflation valves.
Lors du déplacement du véhicule, la roue du véhicule est en rotation, il n'est donc pas possible d'utiliser une liaison filaire pour transmettre des données ou des instructions entre la roue et les dispositifs d'affichage et de commande, généralement situés dans l'habitacle du véhicule. When moving the vehicle, the vehicle wheel is rotating, so it is not possible to use a wire link to transmit data or instructions between the wheel and the display and control devices, generally located in the passenger compartment of the vehicle.
Le mode de transmission de données considéré comme le plus efficace par les constructeurs automobiles est le 20 système de transmission par ondes radio Ainsi, la demande de brevet WO-00/74958 propose un dispositif de mesure et de transmission de la pression d'un pneumatique comportant un plot de transmission porté par la jante et couplé à une antenne de réception fixée sur le châssis du véhicule. The mode of data transmission considered most effective by car manufacturers is the radio wave transmission system. Thus, patent application WO-00/74958 proposes a device for measuring and transmitting the pressure of a tire. comprising a transmission pad carried by the rim and coupled to a receiving antenna fixed to the chassis of the vehicle.
Un tel dispositif présente un inconvénient majeur. En effet, la jante métallique représente un obstacle à la transmission des données. Ainsi, lorsque la jante s'interpose entre l'émetteur et l'antenne de réception alors que celles- ci échangent des données, la transmission est brutalement interrompue et les données ou consignes reçues peuvent s'en trouver erronées. De plus, la visibilité directe entre l'antenne d'émission et celle de réception est limitée à un angle de transmission, lorsque le véhicule roule à une vitesse trop élevée, le créneau temporel durant lequel l'antenne d'émission se trouve dans cet angle de transmission est inférieur à la durée de transmission des données. Le conducteur est alors obligé de ralentir pour que la communication se fasse correctement. Such a device has a major disadvantage. Indeed, the metal rim represents an obstacle to the transmission of data. Thus, when the rim is interposed between the transmitter and the receiving antenna while they exchange data, the transmission is abruptly interrupted and data or instructions received may be erroneous. In addition, the line of sight between the transmitting and receiving antenna is limited to a transmission angle, when the vehicle is traveling at a speed that is too high, the time slot during which the transmitting antenna is in that range. transmission angle is less than the data transmission time. The driver is then forced to slow down so that the communication is done correctly.
Un autre inconvénient d'un tel dispositif demeure dans le fait que l'utilisateur vérifie l'état de son véhicule, et donc de ses pneumatiques, lors du démarrage de celui-ci. Or, si la jante est interposée entre l'émetteur et l'antenne de réception, ceux-ci ne peuvent communiquer et le conducteur est contraint à faire rouler son véhicule pour connaître les paramètres de ses pneumatiques. Another disadvantage of such a device remains in the fact that the user checks the state of his vehicle, and therefore its tires, when starting it. However, if the rim is interposed between the transmitter and the receiving antenna, they can not communicate and the driver is forced to roll his vehicle to know the parameters of his tires.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif permettant la transmission de données et/ou de consignes entre une roue et le châssis d'un véhicule, quelle que soient la position et la vitesse de rotation de la roue. The object of the present invention is to provide a device for the transmission of data and / or instructions between a wheel and the chassis of a vehicle, whatever the position and speed of rotation of the wheel.
L'invention a donc pour objet un dispositif de transmission de données relatives au pneumatique d'une roue de véhicule, comportant au moins un émetteur et une antenne portée par la jante de la roue, caractérisé en ce que l'antenne est circulaire pour constituer une boucle fermée autour de la jante. The subject of the invention is therefore a device for transmitting data relating to the tire of a vehicle wheel, comprising at least one transmitter and an antenna carried by the rim of the wheel, characterized in that the antenna is circular to constitute a closed loop around the rim.
Selon une caractéristique, l'antenne est portée par la surface latérale de la jante de la roue de véhicule. According to one characteristic, the antenna is carried by the lateral surface of the rim of the vehicle wheel.
Selon une autre caractéristique, l'antenne est située entre la jante et le pneumatique de la roue de véhicule. According to another characteristic, the antenna is located between the rim and the tire of the vehicle wheel.
Selon encore une autre caractéristique, la jante réalise 25 la fonction de masse capacitaire de l'antenne. According to yet another feature, the rim performs the capacitance ground function of the antenna.
Selon une autre caractéristique, l'antenne est isolée de la jante par un support isolant. According to another characteristic, the antenna is isolated from the rim by an insulating support.
Selon une autre caractéristique, l'émetteur est composé d'éléments permettant d'envoyer et de recevoir des 30 informations. According to another characteristic, the transmitter is composed of elements making it possible to send and receive information.
Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend des moyens permettant de le connecter à des capteurs et à une vanne de gonflage/dégonflage. According to another characteristic, the device comprises means for connecting it to sensors and to an inflation / deflation valve.
Selon encore une autre caractéristique, l'antenne 35 présente un rayonnement sur 360 . According to yet another characteristic, the antenna 35 has a radiation 360.
Enfin, l'invention concerne également un système de gonflage et de dégonflage d'une roue de véhicule, comportant un dispositif selon l'invention. Finally, the invention also relates to a system for inflating and deflating a vehicle wheel, comprising a device according to the invention.
Un tout premier avantage du dispositif selon l'invention réside dans le fait qu'il soit toujours opérationnel, quelle que soit la vitesse du véhicule et quelle que soit la position de la roue. A first advantage of the device according to the invention lies in the fact that it is always operational, regardless of the speed of the vehicle and regardless of the position of the wheel.
Un autre avantage réside dans le fait qu'il peut s'adapter à des longueurs de périmètre de jante différent. Another advantage lies in the fact that it can adapt to different rim perimeter lengths.
Un autre avantage réside dans le fait qu'il n'est pas affectée par la masse métallique de la jante. Another advantage lies in the fact that it is not affected by the metal mass of the rim.
Un autre avantage réside dans le fait qu'une fois le dispositif installé sur la jante, on peut changer le pneumatique sans avoir à démonter le dispositif. Avantageusement encore, la jante participe aux paramètres d'impédance caractéristique de l'antenne. Another advantage lies in the fact that once the device installed on the rim, one can change the tire without having to disassemble the device. Advantageously, the rim participates in the characteristic impedance parameters of the antenna.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels: - la figure 1 est un schéma illustrant un exemple d'utilisation d'un dispositif de transmission de données 20 selon l'invention dans un système de gonflage/dégonflage de pneumatique de véhicule, - la figure 2 illustre la capacité d'une ligne électrique à développer un lobe de rayonnement, - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'une roue 25 de véhicule équipée du dispositif selon l'invention, et - la figure 4 représente schématiquement la jante d'une roue de véhicule équipée du dispositif selon l'invention. Other features, details and advantages of the invention will emerge more clearly from the description given below as an indication in relation to drawings in which: FIG. 1 is a diagram illustrating an example of use of a device 20 of the invention in a vehicle tire inflating / deflating system; FIG. 2 illustrates the ability of an electrical line to develop a radiation lobe; FIG. 3 is a partial sectional view; a wheel 25 of the vehicle equipped with the device according to the invention, and - Figure 4 shows schematically the rim of a vehicle wheel equipped with the device according to the invention.
La figure 1 est un schéma illustrant un exemple d'utilisation d'un dispositif de transmission de données dans 30 un système de gonflage/dégonflage de pneumatiques de véhicule. Dans cet exemple de réalisation, le système de gonflage/dégonflage est composé d'une antenne 4 et d'un connexion avec un un capteur 7 de vanne 8 de boîtier 5 qui comprend des moyens de capteur 6 de température du pneumatique, 35 pression du pneumatique et une gonflage/dégonflage. Le boîtier 5 et l'antenne 4 constituent le dispositif de transmission de données selon l'invention. Le boîtier 5 assure ici une fonction d'émetteur. Les capteurs 6 et 7 sont situés à l'intérieur du pneumatique de la roue. La vanne 8 est une vanne de gonflage/dégonflage de type connu, disposée sur la jante de la roue ou dans le pneumatique. Le boîtier 5 constitue un émetteur, le cas échéant un émetteur-récepteur, et comprend des éléments permettant d'envoyer et de recevoir des information. On pourra notamment se référer au brevet FR-2 822 414 qui décrit amplement une vanne de gonflage/dégonflage adaptée à un tel montage. Fig. 1 is a diagram illustrating an example of use of a data transmission device in a vehicle tire inflation / deflation system. In this exemplary embodiment, the inflation / deflation system is composed of an antenna 4 and a connection with a housing valve sensor 8 which has tire pressure sensor means 6. pneumatic and inflation / deflation. The housing 5 and the antenna 4 constitute the data transmission device according to the invention. The housing 5 provides here a transmitter function. The sensors 6 and 7 are located inside the tire of the wheel. The valve 8 is an inflation / deflation valve of known type, disposed on the rim of the wheel or in the tire. The box 5 constitutes a transmitter, if necessary a transceiver, and includes elements for sending and receiving information. In particular, reference may be made to patent FR-2 822 414, which amply describes an inflation / deflation valve adapted to such an assembly.
Le boîtier 5 communique par l'intermédiaire de l'antenne 4 avec un récepteur 20, lui-même relié à une interface 21. L'interface 21 est par exemple disposée dans l'habitacle du véhicule et permet au conducteur du véhicule d'une part de lire les données issues des capteurs 6 et 7 et d'autre part de contrôler la vanne 8 afin de gonfler ou de dégonfler le pneumatique. Le boîtier 5 comporte notamment une source d'énergie et des composants électroniques permettant d'une part d'intégrer les informations issues des capteurs 6 et 7 et de délivrer vers l'antenne 4 un signal électrique dont la fréquence et l'intensité correspondent aux mesures relevées par les capteurs et d'autre part d'intégrer le signal correspondant aux consignes envoyées par le récepteur 20 afin d'agir sur la vanne 8. Le boîtier 5 assure donc une fonction d'émetteur mais également de récepteur. La source d'énergie alimentant le boîtier 5 est une source d'énergie connue de l'homme de l'art et déjà largement utilisée, tels des batteries électriques ou une télé-alimentation du type transpondeur. The housing 5 communicates via the antenna 4 with a receiver 20, itself connected to an interface 21. The interface 21 is for example disposed in the passenger compartment of the vehicle and allows the driver of the vehicle a on the other hand to read the data from the sensors 6 and 7 and secondly to control the valve 8 to inflate or deflate the tire. The housing 5 comprises in particular a power source and electronic components making it possible, on the one hand, to integrate the information coming from the sensors 6 and 7 and to deliver to the antenna 4 an electrical signal whose frequency and intensity correspond to the measurements taken by the sensors and secondly to integrate the signal corresponding to the instructions sent by the receiver 20 to act on the valve 8. The housing 5 thus provides a transmitter function but also a receiver. The power source supplying the housing 5 is a source of energy known to those skilled in the art and already widely used, such as electric batteries or a transponder-type remote power supply.
Cet exemple de réalisation n'est pas limitatif. On pourra notamment envisager une réalisation plus simple ne comportant pas de vanne de gonflage/dégonflage, mais uniquement des capteurs, une antenne et un boîtier, ce dernier sera alors uniquement un boîtier émetteur. This exemplary embodiment is not limiting. It will be possible to consider a simpler embodiment not comprising an inflation / deflation valve, but only sensors, an antenna and a housing, the latter will then be only a transmitter box.
La figure 2 illustre la propriété d'une ligne électrique 14, chargée sur son impédance caractéristique, de développer un lobe 40 de rayonnement dans le plan de cette ligne. La ligne 4 est donc connectée par une extrémité à une source 41 de courant à haute fréquence et par son autre extrémité à une charge 43 égale à l'impédance de la ligne. Plus la ligne 14 est longue, en nombre de longueur d'onde, plus le lobe 40 est fin et puissant. Pour fonctionner correctement comme antenne, cette ligne doit avoir au minimum une dimension d'une longueur d'onde. FIG. 2 illustrates the property of an electric line 14, charged on its characteristic impedance, of developing a lobe 40 of radiation in the plane of this line. Line 4 is therefore connected at one end to a source 41 of high frequency current and at its other end to a load 43 equal to the impedance of the line. The longer the line 14 is, in number of wavelength, the lobe 40 is thin and powerful. To function correctly as an antenna, this line must have at least one dimension of a wavelength.
L'impédance de cette ligne est déterminée par la formule 1 ci-dessous: Z = k(138Log(4h/D)) (1) D = Diamètre du conducteur de la ligne 14. The impedance of this line is determined by formula 1 below: Z = k (138Log (4h / D)) (1) D = Diameter of the conductor of line 14.
h = Hauteur de la ligne au dessus du plan de sol 42. h = Height of the line above the ground plane 42.
Z = Impédance caractéristique de la ligne 14 en Ohm. Z = Characteristic impedance of line 14 in Ohm.
k = constante diélectrique du matériau entre la ligne et le plan de sol 42. Pour l'air: k = 1. k = dielectric constant of the material between the line and the ground plane 42. For air: k = 1.
Les figures 3 et 4 illustrent l'application des propriétés d'une ligne électrique à un dispositif de transmission de données selon l'invention. La ligne électrique développant le lobe de rayonnement est constituée par une antenne circulaire 4 disposée en boucle semi-fermée entre la jante 2 et le pneumatique 3 d'une roue de véhicule. Figures 3 and 4 illustrate the application of the properties of a power line to a data transmission device according to the invention. The electrical line developing the radiation lobe is constituted by a circular antenna 4 arranged in a semi-closed loop between the rim 2 and the tire 3 of a vehicle wheel.
La jante 2 réalise ici la fonction de masse capacitaire et une charge 43 d'antenne est placée entre l'antenne 4 et la jante 2. L'antenne 4 est rebouclée sur un émetteur 5 et éloignée de la jante 2 par un support isolant 44. Le support 44 permet d'une part d'isoler l'antenne 4 de la jante 2 et d'autre part d'assurer une distance h sensiblement constante entre la jante et l'antenne. L'émetteur 5 et la charge 43 sont placés proche l'un de l'autre afin que l'antenne 4 réalise une boucle semi-fermée. The rim 2 here performs the capacitance mass function and an antenna load 43 is placed between the antenna 4 and the rim 2. The antenna 4 is looped back onto a transmitter 5 and away from the rim 2 by an insulating support 44 The support 44 allows on the one hand to isolate the antenna 4 of the rim 2 and on the other hand to ensure a substantially constant distance h between the rim and the antenna. The transmitter 5 and the load 43 are placed close to each other so that the antenna 4 performs a semi-closed loop.
Une telle configuration du dispositif permet à l'antenne 4 de présenter un lobe fin 40 de rayonnement sur 360 . Le fait que l'antenne 4 ne soit pas totalement circulaire ne constitue pas une gêne pour obtenir un lobe sur 360 . En effet, si à proximité de l'antenne 4, le lobe 40 n'est pas totalement circulaire, il suffit d'une distance de quelques centimètre à la périphérie de l'antenne 4 pour que les extrémités du lobe se rejoignent et que ce dernier Le lobe 40 aura une hauteur H suffisante pour qu'un récepteur 20 situé, par exemple sur le châssis du véhicule 22, au-dessus du pneumatique soit en permanence à l'intérieur de celui-ci. Such a configuration of the device allows the antenna 4 to present a thin lobe 40 of 360 radiation. The fact that the antenna 4 is not totally circular does not constitute an inconvenience to obtain a 360 lobe. Indeed, if near the antenna 4, the lobe 40 is not totally circular, it is sufficient to a distance of a few centimeters to the periphery of the antenna 4 so that the ends of the lobe meet and that The lobe 40 will have a height H sufficient for a receiver 20 located, for example on the frame of the vehicle 22, above the tire is permanently inside thereof.
Dans le cadre de l'utilisation du dispositif selon l'invention dans un système de gonflage/dégonflage d'un pneumatique, le support isolant 44 pourra contenir aussi l'électronique du capteur 7 de pression. La jante 2 sera avantageusement utilisée comme masse capacitaire et, de ce fait, participera au rayonnement de l'ensemble. In the context of the use of the device according to the invention in an inflation / deflation system of a tire, the insulating support 44 may also contain the electronics of the pressure sensor 7. The rim 2 will advantageously be used as a capacitance mass and, therefore, participate in the radiation of the whole.
La forme (profil) du support isolant 44 devra être adaptée de telle manière qu'elle protège l'antenne 4 au moment du montage du pneumatique. The shape (profile) of the insulating support 44 must be adapted such that it protects the antenna 4 at the time of mounting the tire.
L'impédance de l'antenne 4 est déterminée par la formule 15 1 illustrée par la figure 2 où : D = Diamètre du fil d'antenne 4, h = distance entre l'antenne 4 et la jante 2, et Z = Impédance caractéristique de l'antenne 4 en Ohm. The impedance of the antenna 4 is determined by the formula 1 illustrated in FIG. 2 where: D = diameter of the antenna wire 4, h = distance between the antenna 4 and the rim 2, and Z = characteristic impedance of the antenna 4 in Ohm.
k = constante diélectrique du support 44 entre l'antenne 20 4 et la jante 2. Par exemple, pour un isolant 44 en Téflon k= 2, 17. k = dielectric constant of the support 44 between the antenna 20 4 and the rim 2. For example, for an insulation 44 Teflon k = 2, 17.
Par exemple, lorsqu'elle est soumise à un courant électrique de fréquence de 2,4 GHz, une antenne fixée sur une jante de 16 pouces aura pour longueur 10,6 longueur d'onde. Sur la fréquence de 434 MHz cette même antenne aura 1,8 longueur d'onde. La distance entre l'antenne 4 et la jante 2 fixe l'impédance caractéristique de celle-ci. Elle peut être de quelques mm seulement. L'utilisation d'une fréquence de 434 MHz présente l'avantage de se situer dans la bande de fréquences ISM (Industrielle, Scientifique et Technique), cette bande de fréquence étant entièrement libre d'exploitation. For example, when subjected to an electric current of 2.4 GHz, an antenna attached to a 16-inch rim will have a wavelength of 10.6. On the frequency of 434 MHz this same antenna will have 1.8 wavelength. The distance between the antenna 4 and the rim 2 sets the characteristic impedance thereof. It can be only a few mm. The use of a frequency of 434 MHz has the advantage of being in the frequency band ISM (Industrial, Scientific and Technical), this frequency band being entirely free of exploitation.
Le fonctionnement de cette antenne est optimisé pour des transpondeurs de surveillance de pneumatiques travaillant dans les bandes de fréquences SHF (Super Haute Fréquence) (2,4 GHz), mais elle peut aussi être utilisée avec des modules roue à pile fonctionnant sur les bandes UHF (Ultra Haute Fréquence). The operation of this antenna is optimized for tire monitoring transponders working in the SHF (Super High Frequency) frequency bands (2.4 GHz), but it can also be used with battery wheel modules running on UHF bands. (Ultra High Frequency).
Un tel dispositif peut par exemple être utilisé en relation avec une vanne de gonflage/dégonflage d'un pneumatique de véhicule. On pourra par exemple se référer au brevet FR-2 822 414 qui décrit une roue de pneumatique pour véhicule apte à être gonflée ou dégonflée du type constitué d'une enveloppe externe montée sur une jante. Such a device may for example be used in connection with an inflation valve / deflation of a vehicle tire. For example, reference may be made to patent FR-2,822,414, which describes a vehicle tire wheel that can be inflated or deflated, of the type consisting of an outer casing mounted on a rim.
Elle comprend une enveloppe interne disposée au fond de la jante et apte à constituer une réserve d'air sous pression élevée, un premier actionneur intégré dans l'enveloppe interne autorisant le passage de l'air vers 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. L'actionneur comprend un moyen d'ouverture, un moyen pour commander l'ouverture et une source d'énergie électrique constituée par un système électronique apte à récupérer et à stocker l'énergie issue de l'inertie liée à l'accélération ou la décélération du véhicule ou la déformation cyclique du pneumatique. Dans cet exemple de réalisation l'enveloppe interne pourrait par exemple réaliser la fonction de support isolant 44. It comprises an inner casing disposed at the bottom of the rim and able to form a reserve of air under high pressure, a first actuator integrated in the inner casing allowing the passage of air to the outer casing to ensure its inflation, a second actuator integrated in the outer casing allowing the evacuation of the air to the outside to ensure its deflation. The actuator comprises an opening means, a means for controlling the opening and a source of electrical energy consisting of an electronic system capable of recovering and storing the energy resulting from the inertia related to the acceleration or deceleration of the vehicle or the cyclic deformation of the tire. In this embodiment, the inner casing could for example perform the function of insulating support 44.
Ces exemples, sont donnés à titre illustratif, on pourra envisager d'autres modes de réalisation de l'invention. Dans certains cas, il pourra notamment être judicieux de placer l'antenne 4 non pas entre la jante et le pneumatique mais sur la surface latérale de la jante 2 de la roue de véhicule. Une telle variante de réalisation de l'invention permet notamment une maintenance et un contrôle plus aisé du dispositif. These examples are given by way of illustration, other embodiments of the invention may be envisaged. In some cases, it may in particular be advisable to place the antenna 4 not between the rim and the tire but on the lateral surface of the rim 2 of the vehicle wheel. Such an alternative embodiment of the invention allows in particular easier maintenance and control of the device.
Claims (1)
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| Publication number | Publication date |
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| DE102004048955A1 (en) | 2005-06-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20070629 |