FR3134750A1 - Procédé de détermination de l’usure d’un pneumatique - Google Patents
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Abstract
Il est proposé un procédé de détermination de l’usure d’un pneumatique comprenant : l’acquisition, par un capteur disposé sur la paroi interne du pneumatique, d’une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique, la la détection, à partir de ladite acquisition, d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et à partir de ladite valeur maximale, la détermination d’une valeur d’usure du pneumatique par la mise en œuvre d’une fonction de détermination d’une valeur d’usure de pneumatiques déterminée sur un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différents. Figure de l’abrégé : Figure 2
Description
La présente divulgation concerne le domaine de la mesure de l’usure de pneumatiques au moyen de capteurs.
L’usure d’un pneu est mesurée de manière classique comme l’épaisseur du pneumatique par rapport au fond des rainures de ce pneumatique. L’usure peut être mesurée au moyen d’un témoin d’usure en saillie depuis le fond de la rainure, ce témoin d’usure étant un bourrelet de 1,6 mm d’épaisseur, qui correspond à la valeur de la limite d’usure légale d’un pneu. Lorsque la surface externe du pneumatique se trouve à la même hauteur que ce bourrelet, cela implique que le pneumatique a atteint cette valeur limite d’usure.
Il existe également des méthodes de détermination de l’usure d’un pneumatique qui s’appuient sur des données de capteurs, afin de supprimer le recours à une mesure directe, ce qui permet également d’anticiper l’atteinte de la valeur limite d’usure. Lors de la mise en œuvre de ces méthodes, et même si elles ne font pas appel à une mesure directe de l’épaisseur du pneumatique, le degré d’usure du pneumatique est également exprimé comme une épaisseur restante de pneumatique par rapport au fond d’une rainure.
On connaît par exemple des méthodes basées sur des mesures de distance parcourue par les pneus, à partir de données de géolocalisation, mais ces méthodes ne sont pas précises puisque le degré d’usure peut aussi varier en fonction de l’état de la route parcourue par le véhicule, ou de la façon de conduire du conducteur.
On connaît également du document US8,371,159 une méthode d’estimation de l’usure d’un pneumatique à partir du traitement de mesures réalisées par un capteur d’accélération radiale monté sur la paroi interne du pneumatique. Cette méthode comprend le calcul d’une vitesse de déformation du pneumatique lorsque la zone de la bande de roulement portant le capteur atteint la route, à partir de la mesure d’accélération fournie par le capteur, et l’estimation du degré d’usure du pneumatique à partir de cette vitesse de déformation, et d’une charge appliquée sur le pneumatique, qui est elle-même évaluée à l’aide d’un capteur supplémentaire mesurant la vitesse de la roue.
La présente divulgation vient apporter une méthode fiable et plus simple d’estimation du degré d’usure d’un pneumatique.
A cet égard, il est décrit un procédé de détermination de l’usure d’un pneumatique, comprenant :
- l’acquisition, par un capteur disposé sur la paroi interne du pneumatique, d’une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique, la
- la détection, à partir de ladite acquisition, d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et
- à partir de ladite valeur maximale, la détermination d’une valeur d’usure du pneumatique par la mise en œuvre d’une fonction de détermination d’une valeur d’usure de pneumatiques déterminée sur un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différents.
Dans des modes de réalisation, le procédé comprend en outre la détermination d’une valeur de position angulaire du pneumatique correspondant à la valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et la détermination de la valeur d’usure du pneumatique est réalisée au moyen d’une fonction appliquée à ladite valeur de position angulaire.
Dans des modes de réalisation, le procédé comprend en outre la détection d’une valeur minimale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et la détermination de la valeur d’usure du pneumatique est réalisée au moyen d’une fonction appliquée à la valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale et la valeur minimale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale.
Dans des modes de réalisation, la fonction temporelle d’accélération radiale ou tangentielle comprend, sur une période correspondant à un tour de roue, une portion correspondant à une phase de contact de la section du pneumatique portant le capteur sur la surface de roulement lors de laquelle l’accélération radiale est sensiblement nulle, ladite portion étant précédée et suivie respectivement par deux maximas de l’accélération radiale, et le procédé comprend :
- la détection d’un premier minimum local et d’un premier maximum local de la dérivée de l’accélération radiale entre le premier maximum de l’accélération radiale et la zone où l’accélération radiale est sensiblement nulle,
- la détection d’un second minimum local et d’un second maximum local de la dérivée de l’accélération radiale entre la zone où l’accélération radiale est sensiblement nulle,
- et la détermination de la valeur d’usure du pneumatique est réalisée au moyen d’une fonction appliquée auxdits premiers et seconds minima et maxima locaux de la dérivée de l’accélération radiale.
Dans des modes de réalisation, la fonction de détermination de la valeur d’usure de pneumatiques est une fonction de régression.
Selon un autre objet, il est également décrit un dispositif de détermination de l’usure d’un pneumatique, comprenant un capteur destiné à être disposé sur la paroi interne d’un pneumatique, le capteur étant adapté pour acquérir une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique sur une surface de roulement, et un calculateur, le dispositif étant adapté pour la mise en œuvre du procédé selon la description qui précède.
Il est également décrit un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre d’un procédé comprenant :
- la détection, à partir d’une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique sur une surface de roulement, d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et
- à partir de ladite valeur maximale, la détermination d’une valeur d’usure du pneumatique par la mise en œuvre d’une fonction de détermination d’une valeur d’usure de pneumatiques déterminée sur un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différents,
Il est également décrit un support d’enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre d’un procédé comprenant :
- la détection, à partir d’une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique sur une surface de roulement, d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et
- à partir de ladite valeur maximale, la détermination d’une valeur d’usure du pneumatique par la mise en œuvre d’une fonction de détermination d’une valeur d’usure de pneumatiques déterminée sur un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différents,
Le procédé proposé permet de déterminer un degré d’usure d’un pneumatique avec une implémentation simplifiée par rapport à l’état de la technique, puisque le degré d’usure est déterminé par application d’une fonction de détermination, par exemple une fonction de régression, obtenue à partir d’un ensemble de pneumatiques présentant des niveaux d’usure variés. La mise en œuvre de ce procédé ne nécessite pas l’utilisation de capteurs supplémentaires.
Cette fonction de détermination peut être appliquée directement à un ensemble de valeurs de dérivée de l’accélération radiale comprenant au moins la valeur maximale de l’accélération radiale, ou à une valeur de position angulaire pour laquelle cette valeur maximale de l’accélération radiale est atteinte.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
On va maintenant décrire un procédé de détermination de l’usure d’un pneumatique, ce procédé étant mis en œuvre, en référence à la , par un dispositif 1 comprenant un capteur 10 disposé sur la paroi interne du pneumatique, un calculateur 11 adapté pour mettre en œuvre les traitements décrits ci-après sur les données acquises par le capteur 10, et une mémoire 12 stockant les instructions de code exécutées par le calculateur. Le calculateur 11 peut par exemple être de type processeur, microprocesseur, microcontrôleur, FPGA, etc. La mémoire peut être une mémoire non volatile.
Sur la , on a représenté schématiquement une vue en coupe transversale d’un pneumatique 2. Le pneumatique 2 comprend une paroi interne 20 sur laquelle le capteur 10 est monté, une bande de roulement 21 qui est à chaque instant en contact avec la route sur une partie de sa circonférence, et qui comporte un ensemble de rainures 22 dont la profondeur diminue avec l’usure de la bande de roulement, c’est-à-dire que l’épaisseur du pneumatique depuis le fond d’une rainure diminue avec l’usure du pneumatique.
Le capteur 10 peut par exemple être positionné au milieu de la largeur L du pneumatique, la largeur étant considérée dans le plan de coupe transversale. Le capteur 10 est adapté pour acquérir une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique. A cet égard, le capteur 10 peut être un capteur d’accélération, adapté pour acquérir une accélération radiale du pneumatique, la direction radiale étant représentée par une ligne pointillée sur la , ou une accélération tangentielle, qui est perpendiculaire à l’accélération radiale et perpendiculaire au plan de coupe transversale de la figure. En variante, le capteur 10 peut également être un capteur de chocs, mesurant une variation temporelle d’accélération radiale de la bande de roulement.
En référence à la , on a représenté un exemple de fonction temporelle de l’accélération radiale arde la bande de roulement du pneumatique acquise par le capteur 10. L’accélération radiale est une fonction périodique dont la période est égale à un tour de roue, c’est-à-dire à 360°. La représentation de la correspond à une acquisition réalisée sur un tour de roue, et qui comprend une portion T0 où l’accélération radiale est sensiblement constante, qui correspond à la plage de positions angulaires où la section du pneumatique portant le capteur 10 n’est pas en contact avec la surface de roulement (par exemple la route). Sur cette portion, l’accélération radiale vaut approximativement Rw² où R est le rayon de rotation du capteur, et w est la vitesse de rotation de la roue, supposée constante en régime stabilisée. Sur la portion T0, la variation de l’accélération radiale est donc sensiblement nulle. L’acquisition comprend ensuite une portion T1 où l’accélération radiale croît jusqu’à atteindre à maximum local M1, avant de décroître jusqu’à se stabiliser à une valeur sensiblement nulle, ce qui correspond à la phase de contact de la section du pneumatique portant le capteur avec la surface de roulement. La plage T2 de positions angulaires où l’accélération radiale présente une valeur sensiblement nulle correspond à une plage de positions angulaires où la section du pneumatique portant le capteur est en contact avec la surface de roulement. Puis la courbe d’accélération radiale comprend une augmentation de l’accélération radiale jusqu’à un deuxième maximum local M2, avant de décroître à nouveau jusqu’une valeur constante approximativement égale à Rw². Cette portion T3 correspond à la phase où la section du pneumatique portant le capteur perd le contact avec la surface de roulement.
En référence à la , on a représenté un exemple de fonction temporelle de l’accélération tangentielle atde la bande de roulement du pneumatique. Cette accélération tangentielle peut être acquise soit par un capteur 10 d’accélération tangentielle, soit par un capteur de choc, soit par dérivation de l’accélération radiale.
En tant que dérivée de l’accélération radiale, on peut établir aisément une correspondance entre les différentes phases décrites ci-avant de la rotation de la roue sur la surface de roulement. En effet, l’accélération tangentielle est nulle sur une portion T0 correspondant à la plage de positions angulaires où la section du pneumatique portant le capteur 10 n’est pas en contact avec la surface de roulement. La portion T1 correspondant au contact de la section du pneumatique portant le capteur avec la surface de roulement prend la forme, pour l’accélération tangentielle, d’une diminution rapide jusqu’à atteindre un minimum Pm, puis un retour à une valeur nulle. Le point Pm où l’accélération tangentielle atteint son minimum correspond au moment de diminution maximale de l’accélération radiale. La portion T2 correspondant à la plage de positions angulaires où la section du pneumatique portant le capteur est en contact avec la surface de roulement correspond à la plage où l’accélération tangentielle est nulle après le point minimum Pm, puis la portion T3, correspondant à la perte de contact de la section du pneumatique portant le capteur avec la surface de roulement correspond à une augmentation rapide de l’accélération tangentielle jusqu’à atteindre un maximum PM, afin de diminuer jusqu’à revenir à 0. La position PM du maximum d’accélération tangentielle correspond au point où l’augmentation de l’accélération radiale est maximale.
En référence à la , on a représenté schématiquement les principales étapes du procédé de détermination de l’usure du pneumatique selon un premier more de réalisation. Ce procédé comprend l’acquisition 100, par le capteur 10, d’une fonction temporelle de l’accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique. Cette acquisition est mise en œuvre au minimum pour un tour de roue. En variante, cette acquisition peut être réalisée pour plusieurs tours de roues.
Le procédé comprend ensuite la détection 200, à partir de ladite acquisition, d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale. Cette valeur maximale est considérée pour un tour de roue, comme représenté sur les figures 2 et 3. Dans les cas où le capteur 10 procède à l’acquisition d’une accélération radiale ou tangentielle pour une pluralité de tours de roues, cette étape peut être mise en œuvre pour un ou plusieurs tours de roue pour lesquels une accélération est mesurée.
La valeur maximale peut être obtenue en dérivant l’accélération radiale, mais elle peut également correspondre au pic de valeur maximale PMde l’accélération tangentielle.
Le procédé comprend ensuite la détermination 300 d’une valeur d’usure du pneumatique, à partir de la valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, par la mise en œuvre d’une fonction de détermination d’une valeur d’usure de pneumatiques déterminée sur un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différents.
Dans un mode de réalisation, la fonction de détermination de la valeur d’usure peut être une fonction de régression, par exemple une fonction polynomiale. En variante, cette fonction peut être un modèle entrainé sur une base de données d’apprentissage comprenant, pour un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différentes, des acquisitions d’une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique obtenue par un capteur d’accélération disposé sur la paroi interne du pneumatique.
Selon un premier mode de réalisation, l’étape 200 de détection d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale peut comprendre, suite à cette détection, la détermination de la position angulaire du pneumatique à laquelle cette valeur maximale est atteinte. La position angulaire du pneumatique pour un point déterminé peut être obtenue soit à partir d’un capteur de position angulaire de la roue, soit en déterminant cette position angulaire à partir d’une position angulaire de référence. Par exemple, le point central de la fonction temporelle d’accélération sur un tour de roue peut être pris comme une référence à 0°, et les positions angulaires correspondant à des points singuliers de l’accélération sont déterminés conformément à la position de référence et la durée d’un tour de roue. La détermination de la position angulaire est corrigée de l’accélération du véhicule et des variations de vitesse du véhicule qui sont mesurées à chaque tour de roue. La position angulaire calculée correspond donc à celle d’un régime où la vitesse du véhicule serait stabilisée.
Lors de l’étape 300 de détermination du degré d’usure du pneumatique, la fonction de détermination de la valeur d’usure est appliquée à la valeur de la position angulaire du pneumatique à laquelle la dérivée temporelle de l’accélération radiale est maximale, pour obtenir le degré d’usure. Dans des modes de réalisation, la fonction temporelle de l’accélération radiale ou tangentielle acquise par le capteur couvre plusieurs tours de roues, et les étapes 200 et 300 sont mises en œuvre pour plusieurs valeurs de positions angulaires correspondant à plusieurs tours de roue, et une valeur globale de degré d’usure, par exemple une valeur moyenne, est déterminée à partir des degrés d’usure déterminés pour les différents tours de roue.
En référence à la , on a représenté un exemple de régression réalisée à partir d’un ensemble de pneumatiques de degrés d’usure variés et pour lesquels la position angulaire du pneumatique à laquelle la dérivée temporelle de l’accélération radiale est maximale a été acquise. En abscisse sont représentés trois degrés d’usure de pneus, de gauche à droite : maximum Max, moyen Med et minimal Min (pneu neuf), et en ordonnée un intervalle de confiance de valeurs d’un indice basé sur la position angulaire correspondant au maximum de la dérivée temporelle de l’accélération. Cet indice peut être une transformée mathématique d’une équation de régression établie grâce aux méthodes statistiques de régression multilinéaire par exemple. L’étendue des intervalles de confiance diminue lorsqu’on augmente le nombre de mesures utilisées pour le calcul de l’index.
Dans un autre mode de réalisation, l’étape 200 de détection d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale peut en outre comprendre la détection d’au moins une autre valeur particulière de la dérivée temporelle de l’accélération radiale sur un tour de roue, de préférence la valeur minimale de cette dérivée. Cette valeur minimale correspond au point d’accélération tangentielle minimale Pm évoqué ci-avant.
Dans un mode de réalisation, l’étape 200 peut également comprendre la détection de la valeur de l’accélération radiale au niveau du point milieu, en temps ou en position angulaire, entre les points correspondant respectivement au minimum et au maximum de la dérivée de l’accélération radiale.
Dans des modes de réalisation, l’étape 200 peut comprendre la détection de plusieurs valeurs particulières de la dérivée temporelle de l’accélération radiale sur un tour de roue, par exemple les quatre valeurs particulières suivantes :
- La détection d’un premier minimum local Mind1 et d’un premier maximum local Maxd1 de la dérivée de l’accélération radiale avant la position angulaire de référence correspondant à 0°, et en particulier avant la zone T2 où l’accélération radiale est sensiblement nulle, et
- la détection d’un second minimum local Mind2 et d’un second maximum local Maxd2 de la dérivée de l’accélération radiale après la position angulaire de référence correspondant à 0°, et en particulier après la zone T2 où l’accélération radiale est sensiblement nulle.
Le premier minimum local Mind1 correspond à la valeur minimale de la dérivée sur un tour de roue, tandis que le deuxième maximum local Maxd2 correspond à la valeur maximale de la dérivée sur un tour de roue.
Selon les modes de réalisation, l’étape 200 de détection peut donc comprendre la détection d’au moins une, au moins deux ou au moins quatre valeurs de dérivée temporelle de l’accélération radiale. L’étape 300 comprend alors l’application, à la ou à l’ensemble des valeurs de la dérivée détectée à l’étape 200, de la fonction de détermination de la valeur d’usure de pneumatiques, par exemple une fonction de régression.
En référence à la , on a représenté un exemple de régression réalisée à partir d’un ensemble de pneumatiques de degrés d’usure variés et pour lesquels les quatre valeurs d’extrema locaux citées ci-avant ont été acquises. En abscisse sont représentés trois degrés d’usure de pneus, de gauche à droite : maximum Max, moyen Med et minimal Min (pneu neuf), et en ordonnée un intervalle de valeurs d’un indice basé sur les quatre valeurs d’extrema locaux de la dérivée de l’accélération radiale. Cet indice peut être une transformée mathématique d’une équation de régression établie grâce aux méthodes statistiques de régression multilinéaire par exemple. Le fait d’utiliser les quatre valeurs d’extrema locaux de l’accélération radiale permet de diminuer la taille des intervalles de valeur et donc d’améliorer la précision de la détermination de l’état d’usure du pneu.
Claims (8)
- Procédé de détermination de l’usure d’un pneumatique, le procédé comprenant :
- l’acquisition (100), par un capteur disposé sur la paroi interne du pneumatique, d’une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique, la
- la détection (200), à partir de ladite acquisition, d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et
- à partir de ladite valeur maximale, la détermination (300) d’une valeur d’usure du pneumatique par la mise en œuvre d’une fonction de détermination d’une valeur d’usure de pneumatiques déterminée sur un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différents.
- Procédé selon la revendication précédente, comprenant en outre la détermination d’une valeur de position angulaire du pneumatique correspondant à la valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et la détermination (300) de la valeur d’usure du pneumatique est réalisée au moyen d’une fonction appliquée à ladite valeur de position angulaire.
- Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la détection d’une valeur minimale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et la détermination de la valeur d’usure du pneumatique est réalisée au moyen d’une fonction appliquée à la valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale et la valeur minimale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fonction temporelle d’accélération radiale ou tangentielle comprend, sur une période correspondant à un tour de roue, une portion (T2) correspondant à une phase de contact de la section du pneumatique portant le capteur sur la surface de roulement lors de laquelle l’accélération radiale est sensiblement nulle, ladite portion (T2) étant précédée et suivie respectivement par deux maximas (M1,M2) de l’accélération radiale, et le procédé comprend :
- la détection d’un premier minimum local (Mind1) et d’un premier maximum local (Maxd1) de la dérivée de l’accélération radiale entre le premier maximum de l’accélération radiale et la zone où l’accélération radiale est sensiblement nulle,
- la détection d’un second minimum local (Mind2) et d’un second maximum local (Maxd2) de la dérivée de l’accélération radiale entre la zone où l’accélération radiale est sensiblement nulle,
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la fonction de détermination de la valeur d’usure de pneumatiques est une fonction de régression.
- Dispositif (1) de détermination de l’usure d’un pneumatique, comprenant un capteur (10) destiné à être disposé sur la paroi interne d’un pneumatique, le capteur étant adapté pour acquérir une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique sur une surface de roulement, et un calculateur (11), le dispositif (1) étant adapté pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications qui précèdent.
- Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre d’un procédé comprenant :
- la détection (200), à partir d’une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique sur une surface de roulement, d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et
- à partir de ladite valeur maximale, la détermination (300) d’une valeur d’usure du pneumatique par la mise en œuvre d’une fonction de détermination d’une valeur d’usure de pneumatiques déterminée sur un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différents,
- Support d’enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre d’un procédé comprenant :
- la détection (200), à partir d’une fonction temporelle d’une accélération radiale ou tangentielle de la bande de roulement du pneumatique sur une surface de roulement, d’une valeur maximale de la dérivée temporelle de l’accélération radiale, et
- à partir de ladite valeur maximale, la détermination (300) d’une valeur d’usure du pneumatique par la mise en œuvre d’une fonction de détermination d’une valeur d’usure de pneumatiques déterminée sur un ensemble de pneumatiques présentant des degrés d’usure différents,
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