WO2009143994A1 - Systeme de mesure de la pression d'un pneu de vehicule automobile - Google Patents

Systeme de mesure de la pression d'un pneu de vehicule automobile Download PDF

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WO2009143994A1
WO2009143994A1 PCT/EP2009/003662 EP2009003662W WO2009143994A1 WO 2009143994 A1 WO2009143994 A1 WO 2009143994A1 EP 2009003662 W EP2009003662 W EP 2009003662W WO 2009143994 A1 WO2009143994 A1 WO 2009143994A1
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WO
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pressure sensor
electric generator
pressure
tire
bellows
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Application number
PCT/EP2009/003662
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Inventor
Yves Daviaud
Willem Teulings
Original Assignee
Continental Automotive France
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J3/00—Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
    • F16J3/04—Bellows
    • F16J3/041—Non-metallic bellows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/041—Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60C23/041—Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
    • B60C23/0413—Wireless charging of active radio frequency circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/84—Shrouds, e.g. casings, covers; Sealing means specially adapted therefor
    • F16D3/843—Shrouds, e.g. casings, covers; Sealing means specially adapted therefor enclosed covers
    • F16D3/845—Shrouds, e.g. casings, covers; Sealing means specially adapted therefor enclosed covers allowing relative movement of joint parts due to the flexing of the cover
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/18—Sensors; Details or arrangements thereof

Definitions

  • the present invention relates to the field of measuring the pressure of a motor vehicle tire.
  • the invention relates to a system for measuring the pressure of a motor vehicle tire, comprising a pressure sensor.
  • the pressure sensor is generally disposed on an inner or outer face of the tire, or even integrated in the rubber thereof.
  • Such a system is known to those skilled in the art, and typically comprises a pressure sensor located inside the rim, powered by a battery.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages by proposing a solution to remove the need for an on-board electrochemical source.
  • this system furthermore comprises an electric generator configured to supply the pressure sensor with radio frequencies
  • said electric generator comprises an electromechanical transducer comprising at least one layer of electroactive polymer material disposed between two electrodes arranged one opposite the other on either side of the layer of electroactive polymer material, and the layer and the electrodes are integrated with a bellows, which is made of flexible material surrounding a connection between two non-aligned shafts and is rotated with them, the layer of electro-active polymer material and the electrodes extending longitudinally relative to each other; trees.
  • the electric generator and the pressure sensor are immobile in relation to each other, being both driven in the same rotational movement.
  • the pressure sensor is configured to transmit the result of the radio frequency pressure measurement, and preferably, to the electrical generator.
  • the electrical generator is configured to transmit the result of the measurement of the pressure sensor by radio frequencies, and preferably to a computer of the motor vehicle.
  • the pressure sensor can be powered by radio frequencies with relatively little energy, that is to say less energy than if the source was located on the frame, and the result of the measurement of the sensor.
  • the pressure can also be transmitted with relatively little energy and in a reliable manner, despite the fact that the sensor is in perpetual motion vis-à-vis the chassis.
  • the distance between the electric generator and the pressure sensor is relatively small and substantially constant, which limits the risk of electromagnetic interference.
  • the technical solution proposed by the invention thus makes it possible to always keep the electric generator and the sensor in the same relative position.
  • system according to the invention further comprises tire identification means.
  • the tire identification means are configured to transmit the tire identification by radio frequency together with the result of the pressure measurement.
  • the tire identification means are configured to transmit the identification of the tire to the electric generator.
  • the tire identification means comprise a radiofrequency identification chip.
  • the pressure sensor comprises a pressure transducer in the form of a microelectromechanical structure.
  • the tire identification means are coupled to the pressure sensor.
  • the micro electro mechanical structure is integrated into the radio frequency identification chip.
  • the pressure sensor and the electric generator are arranged relative to each other with a zero angular offset (according to the axle axis of the wheel of said tire).
  • the distance and orientation between the transmitting antenna and the receiving antenna is constant, which allows to consume relatively few energy.
  • the system according to the invention comprises an electric generator and a wheel pressure sensor of the motor vehicle, and the result of the pressure measurement is transmitted from each electric generator to said computer.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising the system according to the invention.
  • FIG. 2 illustrates the stress in the polymer layer of the bellows of FIG. 1 at point A
  • FIG. 3 represents the stresses in the polymer layer for point A 'of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a front view of the bellows and the electric generator of FIG. 1, and
  • FIG. 5 is a synoptic view of an embodiment of the system according to the invention. An electric generator according to the invention is described in the application
  • Figure 1 shows a bellows 2 protecting a connection, for example by gimbal, between two shafts 4 and 6 inclined in the axial direction relative to each other.
  • the first shaft or axis 4 drives for example the second shaft or axis 6 in rotation.
  • There is such a bellows for example at a wheel of a motor vehicle.
  • the articulation between these two shafts is protected by the bellows 2 inside which there may be a lubricant.
  • the bellows 2 in a conventional manner, is in the form of a tubular sleeve with longitudinal corrugations.
  • a cross section through the bellows is circular in shape but the diameter of the section varies depending on the longitudinal position of the cross section.
  • an electric generator is integrated in such a bellows.
  • This generator uses electroactive polymer materials. When such a material is deformed, an electric field appears on its surface.
  • the use of such a material is therefore advantageous in the present invention since the bellows 2 is integral in rotation with the shafts 4, 6, it deforms permanently when the shaft 4 drives the shaft 6 in rotation.
  • electroactive polymers based on acrylic elastomer, silicone, polyurethane, fluorosilicones, fluoroelastomers, isoprene, polybutadiene, natural rubber or good latex.
  • the performance of such dielectric elastomeric materials is very interesting.
  • the electroactive polymer materials have the advantage of having a high specific energy density. It is thus possible to generate 0.4 J / g with such materials.
  • FIG. 2 represents on an enlarged scale a longitudinal section made in the bellows 2 at the zone A of FIG. 1. This section makes it possible to appreciate the structure of the interior of the bellows 2.
  • the external surface of the bellows 2 is formed an outer layer 8 made of a flexible material such as, for example, rubber.
  • the material usually used for the production of a similar bellows can be used here.
  • an electrical generator comprising in particular a layer of an electro-active polymer material, hereinafter referred to as the EAP layer 10.
  • An outer electrode 12 is disposed between the EAP layer 10 and the outer layer 8 while an inner electrode 14 is disposed facing the outer electrode 12 on the opposite side of the EAP layer 10, inside the bellows 2.
  • the electrodes 12 and 14 extend longitudinally with respect to the bellows 2. Thus, during the rotation of the bellows 2, driven by the rotation of the shafts 4 and 6, the electroactive polymer material between the electrodes is in the same state stretching or compression.
  • FIG. 4 shows an end view of the bellows 2 of FIG. 1.
  • the electric generator inside the bellows 2 has two external electrodes 12 and 12 'and two electrodes. 14 and 14 "For best efficiency, each of the electrodes extends over the entire length of the bellows 2 or, preferably at least over the entire length of the corrugated portion of the bellows 2, that is to say any the length of the bellows 2 deforming, of course, the electrodes are always separated by the EAP layer 10 so that the latter also preferably extends over the entire length of the bellows 2 or preferably over at least the entire length of the This EAP layer 10 thus preferably resumes the shape of the outer layer 8.
  • each electrode is electrically insulated from the other electrodes, and wherein each electrode extends about 120 ° (3 pairs) or 90 ° (4 pairs) at the periphery or inside the sleeve.
  • N pairs of electrodes that are identical to each other, each electrode of which extends over 360 ° / N.
  • the outer electrodes 12, 12 'as well as the inner electrodes 14, 14' are separated from each other by insulating elements 16 extending in each case over the entire length of the corresponding electrodes. It is advantageous to choose electrodes of conducting polymer material, since the thermal and mechanical properties will be closer to those of the EAP material than in the case of metal electrodes (for example steel or aluminum sheets).
  • the bellows according to the invention is therefore a corrugated tubular sleeve with longitudinal corrugations of electroactive polymer material, inside which there are at least one pair of inner electrodes extending longitudinally and covering the inner face of the material sleeve. active electro polymer.
  • the outer face of the sleeve of electroactive polymer material is in turn covered by at least one pair of longitudinally extending and half-sleeve outer electrodes covering the sleeve of electro-active polymer material.
  • FIGS. 2 and 3 the arrows 18 schematically represent the stresses in the EAP layer 10.
  • FIG. 2 corresponds to a section in the area A of FIG. 1 in which the electro-active polymer material is stretched, while FIG. corresponds to the same cut but when the trees have rotated 180 °, that is to say when the same material is in the zone A 'of Figure 1.
  • the electroactive polymer material is then compressed.
  • the electric generator thus produced provides an alternating voltage at the electrodes.
  • the latter is not directly usable by a sensor or other electronic device. It should therefore be straightened and adapted.
  • a processing unit 20 including a single or double rectifying stage, as well as a switching power supply, enabling the conversion of an electrical voltage of a given value towards another value, presenting very good electrical yields, and potentially reversible.
  • This is for example a DC-DC step down converter, usually called Buck converter.
  • each input of the processing unit 20 is connected to an electrode of a pair of electrodes according to the polarity of the voltage generated.
  • the processing unit 20 then makes it possible to obtain a DC voltage Vo at the output.
  • the output signal provided by the electrodes is an alternating signal identifiable by a computer at the angular position of the bellows, and therefore of the same frequency as the rotation of the corresponding wheel.
  • the electric generator according to the invention is therefore also a sensor, called autarchic sensor because generating its own source of energy.
  • the bellows are mounted by clamping using a collar or equivalent means. It is therefore possible to provide an assembly of the bellows 2 on the shafts 4 and 6 in a predetermined position to allow indexing of the angular position of the wheel.
  • this electric generator this voltage source, is used to supply a pressure sensor, in this case by radio frequency.
  • the electric generator according to the invention is coupled to an antenna, in this case directional and located in a gimbal bellows.
  • the same antenna can be used to transmit the result of the radio frequency pressure measurement, preferably in the UHF range and for example at 868 MHz, from the sensor to the electric generator.
  • the system according to the invention creates a low power communication channel between the transmitter located in the gimbal bellows and a transponder located at a tire.
  • the result of the pressure measurement is transmitted by radio frequencies from the electrical generator, to a computer, in this case the cabin control unit (BCM) or the chassis computer (ABS 1 acronym German for "Antiblockiersystem", or ESP, acronym for "Electronic Stability Program”).
  • BCM cabin control unit
  • ESP acronym for "Electronic Stability Program”
  • this second transmission of the result of the pressure measurement is performed also in the UHF range but at a different frequency and for example at 433 MHz.
  • the pressure of the tire can be measured with a pressure transducer, implanted in a structure or micro electro mechanical system (MEMS, acronym for “Micro Electro Mechanical System”).
  • MEMS micro electro mechanical system
  • the invention uses a technology known as IMEMS integrating both a micro electro-mechanical system and a CMOS device (acronym for "Complementary Metal Oxide Semi-conductor”), making it possible to implement the mechanical and electrical functions of the sensor. of pressure, both passive and active on the same chip.
  • the invention further comprises means for identifying the tire, and configured to transmit the identification of the tire by radio frequencies, to the electric generator, together with the result of the pressure measurement.
  • the identification means are coupled to the pressure sensor.
  • the tire identification means comprise a radio frequency identification chip RFID (acronym for "Radio Frequency IDentification”), in this case the micro electro-mechanical structure is integrated into the radiofrequency identification chip.
  • RFID radio frequency identification chip
  • the electric generator 201 is located at the bellows 200 of a gimbal.
  • the generator 201 is coupled to an antenna not shown and configured to provide an energy E1 to the pressure sensor 101, in this case a semi-active or passive sensor, wireless, and disposed at a tire 100.
  • a chip radio frequency identification device 102 is coupled to the pressure sensor 101.
  • the energy E1 received by the sensor is sufficient to enable it to perform a pressure measurement, and transmit the result by radio frequencies at a first frequency ⁇ 1 (for example 868 MHz) and the identity of the tire thanks to the chip.
  • Radio Frequency Identification 102 Radio Frequency Identification 102.
  • the generator 201 is also an autarchic sensor, that is to say that the generator 201 is configured to provide an energy E2 to itself, to perform a sensor function, coupled to an antenna not shown.
  • the result of the pressure measurement and the identity of the tire are then transmitted from the generator 201 to the passenger computer 301, disposed at the passenger compartment 300 of the motor vehicle, at a second frequency ⁇ 2 (for example 433 MHz).
  • the system according to the invention can be generalized to each wheel of a motor vehicle.
  • the system according to the invention comprises an electric generator and a wheel pressure sensor of the motor vehicle, and the result of the pressure measurement of each sensor is transmitted from each electric generator to the BCM cabin calculator.
  • the identity of the tire means any type of information relating to the manufacture of the tire: date of manufacture, type of tire, technical characteristics, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système de mesure de la pression d'un pneu (100) de véhicule automobile, comprenant un capteur de pression (101 ) disposé dans ou sur ledit pneu du véhicule automobile. Selon l'invention, le système comprend essentiellement en outre : - un générateur électrique (201 ), configuré pour alimenter par radiofréquences le capteur de pression (101 ), et comportant un transducteur électromécanique comportant au moins une couche de matériau polymère électro actif (10) disposée entre deux électrodes (12, 12', 14, 14') disposées l'une face à l'autre de part et d'autre de la couche de matériau polymère électro actif, - la couche et les électrodes étant intégrées à un soufflet (2), ledit soufflet étant en matériau souple entourant une liaison entre deux arbres (4, 6) non alignés et entraîné en rotation avec eux, la couche de matériau polymère électro actif et les électrodes s'étendant longitudinalement par rapport aux arbres.

Description

Système de mesure de la pression d'un pneu de véhicule automobile
La présente invention concerne le domaine de la mesure de la pression d'un pneu de véhicule automobile.
Plus précisément, l'invention concerne un système de mesure de la pression d'un pneu de véhicule automobile, comprenant un capteur de pression. Le capteur de pression est généralement disposé sur une face interne ou externe du pneu, voire intégré dans la gomme de celui-ci.
Un tel système est connu de l'homme du métier, et comprend classiquement un capteur de pression situé à l'intérieur de la jante, alimenté par une pile.
Toutefois, l'utilisation d'une pile est contraignante car cela entraîne des problèmes de maintenance, de durée de vie, d'encombrement, de recyclage et de coûts. En effet, la durée de vie d'une pile actuelle ne dépasse pas les dix ans. Et, pour ne pas utiliser la pile trop souvent, les mesures ne sont faites qu'à raison d'environ une fois par minute, ce qui peut poser des problèmes de sécurité, pour la détection d'une crevaison en temps réel par exemple. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une solution visant à s'extraire de la nécessité de source électrochimique embarquée.
Avec cet objectif en vue, le système selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est favorablement tel que :
- ce système comprend en outre un générateur électrique configuré pour alimenter par radiofréquences le capteur de pression,
- ledit générateur électrique comporte un transducteur électromécanique comportant au moins une couche de matériau polymère électro-actif disposée entre deux électrodes disposées l'une face à l'autre de part et d'autre de la couche de matériau polymère électro-actif, - et, la couche et les électrodes sont intégrées à un soufflet, lequel est en matériau souple entourant une liaison entre deux arbres non alignés et est entraîné en rotation avec eux, la couche de matériau polymère électro-actif et les électrodes s'étendant longitudinalement par rapport aux arbres.
Avantageusement, le générateur électrique et le capteur de pression sont immobiles l'un part rapport à l'autre, étant entraînés tous les deux dans le même mouvement de rotation. Dans un mode de réalisation, le capteur de pression est configuré pour transmettre le résultat de la mesure de pression par radiofréquences, et de préférence, vers le générateur électrique. Dans un mode de réalisation, le générateur électrique est configuré pour transmettre le résultat de la mesure du capteur de pression par radiofréquences, et de préférence, vers un calculateur du véhicule automobile.
Grâce à ces caractéristiques, le capteur de pression peut être alimenté par radiofréquences avec relativement peu d'énergie, c'est-à-dire moins d'énergie que si la source était située sur le châssis, et le résultat de la mesure du capteur de pression peut être transmis, de même, avec relativement peu énergie et de manière fiable, malgré le fait que le capteur soit en mouvement perpétuel vis-à-vis du châssis.
En outre, la distance entre le générateur électrique et le capteur de pression est relativement faible et sensiblement constante, ce qui limite le risque de perturbations électromagnétiques. La solution technique proposée par l'invention permet ainsi de toujours garder le générateur électrique et le capteur dans la même position relative
(puisqu'ils sont tous les deux entraînés dans le même mouvement de rotation de par leur implantation), ce qui présente un avantage certain. Il est alors possible d'utiliser des antennes très directionnelles (sélectives) et de garantir une bonne transmission des informations pour une énergie émise moindre que les solutions de l'art antérieur.
Dans un mode de réalisation, le système selon l'invention comprend en outre des moyens d'identification du pneu.
De préférence, les moyens d'identification du pneu sont configurés pour transmettre l'identification du pneu par radiofréquences en même temps que le résultat de la mesure de pression.
De préférence, également, les moyens d'identification du pneu sont configurés pour transmettre l'identification du pneu vers le générateur électrique.
Dans un mode de réalisation, les moyens d'identification du pneu comprennent une puce d'identification radiofréquence.
Dans un mode de réalisation, le capteur de pression comprend un transducteur de pression sous forme de structure micro électro mécanique.
De préférence les moyens d'identification du pneu sont couplés au capteur de pression. Par exemple, la structure micro électro mécanique est intégrée à la puce d'identification radiofréquence.
Avantageusement, le capteur de pression et le générateur électrique sont disposés l'un par rapport à l'autre avec un décalage angulaire nul (selon l'axe d'essieu de la roue dudit pneu).
Grâce à la configuration de l'invention la distance et l'orientation entre l'antenne émettrice et l'antenne réceptrice (d'émission d'énergie / du résultat de la mesure) est constante, ce qui permet de consommer relativement peu d'énergie. Dans un mode de réalisation, le système selon l'invention comprend un générateur électrique et un capteur de pression par roue du véhicule automobile, et le résultat de la mesure de pression est transmis depuis chaque générateur électrique vers ledit calculateur. Selon un autre de ses objets, l'invention concerne également un véhicule automobile comprenant le système selon l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 présente schématiquement un soufflet de cardan utilisé pour la réalisation d'un générateur selon l'invention,
- la figure 2 illustre la contrainte dans la couche de polymère du soufflet de la figure 1 au point A,
- la figure 3 représente les contraintes dans la couche de polymère pour le point A' de la figure 1 ,
- la figure 4 est une vue de face du soufflet et du générateur électrique de la figure 1 , et
- la figure 5 est une vision synoptique d'un mode de réalisation du système selon l'invention. Un générateur électrique selon l'invention est décrit dans la demande
FR 07 00 408 déposée par la demanderesse et incorporée dans son intégralité par référence dans la présente demande.
La figure 1 représente un soufflet 2 protégeant une liaison, par exemple par cardan, entre deux arbres 4 et 6 inclinés dans le sens axial l'un par rapport à l'autre. Le premier arbre ou axe 4 entraîne par exemple le second arbre ou axe 6 en rotation. On retrouve un tel soufflet par exemple au niveau d'une roue d'un véhicule automobile. L'articulation entre ces deux arbres est protégée par le soufflet 2 à l'intérieur duquel se trouve éventuellement un lubrifiant.
Le soufflet 2, de manière classique, se présente sous la forme d'un manchon tubulaire avec des ondulations longitudinales. Ainsi, une section transversale à travers le soufflet est de forme circulaire mais le diamètre de la section varie en fonction de la position longitudinale de la coupe transversale.
Selon l'invention, on intègre un générateur électrique dans un tel soufflet. Ce générateur utilise des matériaux polymères électro actifs. Lorsqu'un tel matériau se déforme, on voit apparaître à sa surface un champ électrique. L'utilisation d'un tel matériau est donc avantageuse dans la présente invention puisque le soufflet 2 est solidaire en rotation des arbres 4, 6, il se déforme en permanence lorsque l'arbre 4 entraîne l'arbre 6 en rotation.
Or, de grandes déformations sont acceptables par ces matériaux polymères électro actifs (supérieures souvent à 250% de la longueur initiale) et leur coût est très intéressant.
Dans le domaine automobile, on peut utiliser, par exemple, des polymères électro actifs à base d'élastomère acrylique, de silicone, de polyuréthane, de fluoro- silicones, de fluoro-élastomères, d'isoprène, de polybutadiène, de caoutchouc naturel ou bien de latex. Les performances de tels matériaux élastomères diélectriques sont très intéressantes.
On notera par ailleurs que les déformations que subit le soufflet dépassent largement la limite d'élasticité de la plupart des matériaux piézoélectriques qui sont par conséquent à proscrire. En outre, les matériaux polymères électro actifs présentent l'avantage de présenter une densité énergétique spécifique importante. On peut ainsi générer 0,4 J/g avec de tels matériaux.
La figure 2 représente à échelle agrandie une coupe longitudinale réalisée dans le soufflet 2 au niveau de la zone A de la figure 1. Cette coupe permet d'apprécier la structure de l'intérieur du soufflet 2. La surface extérieure du soufflet 2 est formée par une couche extérieure 8 réalisée dans un matériau souple tel, par exemple, du caoutchouc.
On peut utiliser ici le matériau habituellement utilisé pour la réalisation d'un soufflet similaire. A l'intérieur du soufflet, protégé par la couche extérieure 8, se trouve un générateur électrique comprenant notamment une couche d'un matériau polymère électro actif, appelée par la suite couche EAP 10. Une électrode extérieure 12 est disposée entre la couche EAP 10 et la couche extérieure 8 tandis qu'une électrode intérieure 14 est disposée face à l'électrode extérieure 12 sur la face opposée de la couche EAP 10, à l'intérieur du soufflet 2.
Les électrodes 12 et 14 s'étendent longitudinalement par rapport au soufflet 2. Ainsi, lors de la rotation du soufflet 2, entraîné par la rotation des arbres 4 et 6, le matériau polymère électro actif se trouvant entre les électrodes est dans un même état d'étirement ou de compression.
La figure 4 montre une vue d'extrémité du soufflet 2 de la figure 1. On remarque alors que, dans la forme de réalisation représentée, le générateur électrique à l'intérieur du soufflet 2 présente deux électrodes extérieures 12 et 12' et deux électrodes intérieures 14 et 14". Pour une meilleure efficacité, chacune des électrodes s'étend sur toute la longueur du soufflet 2 ou, de préférence au moins sur toute la longueur de la partie ondulée du soufflet 2, c'est-à-dire toute la longueur du soufflet 2 se déformant. Bien entendu, les électrodes sont toujours séparées par la couche EAP 10 si bien que cette dernière s'étend elle aussi de préférence sur toute la longueur du soufflet 2 ou de préférence sur au moins toute la longueur des ondulations de ce soufflet. Cette couche EAP 10 reprend ainsi de préférence globalement la forme de la couche extérieure 8. Elle présente uniquement un diamètre très légèrement inférieur et éventuellement une épaisseur différente. Comme on peut le remarquer sur la figure 4, chacune des électrodes 12, 12', 14, 14' s'étend sur environ 180°. On peut prévoir une variante comprenant plus de deux paires d'électrodes, par exemple trois ou quatre paires, entourant le manchon polymère électro actif, chaque électrode étant isolée électriquement des autres électrodes, et dans laquelle chaque électrode s'étend sur environ 120° (3 paires) ou 90° (4 paires) à la périphérie ou à l'intérieur du manchon. Selon l'invention on peut donc prévoir N paires d'électrodes identiques entre elles, dont chaque électrode s'étend sur 360° / N.
Les électrodes extérieures 12, 12' de même que les électrodes intérieures 14, 14' sont séparées les unes des autres par des éléments isolants 16 s'étendant à chaque fois sur toute la longueur des électrodes correspondantes. Il est avantageux de choisir des électrodes en matériau polymère conducteur, car les propriétés thermiques et mécaniques seront plus proches de celles du matériau EAP que dans le cas d'électrodes métalliques (par exemple feuilles d'acier ou d'aluminium).
Le soufflet selon l'invention est donc un manchon tubulaire ondulé avec des ondulations longitudinales en matériau polymère électro actif, à l'intérieur duquel se trouvent au moins une paire d'électrodes intérieures s'étendant longitudinalement et recouvrant la face intérieure du manchon en matériau polymère électro actif. La face extérieure du manchon en matériau polymère électro actif est quant à elle recouverte par au moins une paire d'électrodes extérieures s'étendant longitudinalement et en forme de demi manchon recouvrant le manchon de matériau polymère électro actif.
Chaque électrode extérieure est disposée face à une électrode intérieure, le matériau polymère électro actif formant ainsi le diélectrique d'une paire d'électrodes (électrode intérieure et électrode extérieure correspondante). Sur les figures 2 et 3, les flèches 18 représentent schématiquement les contraintes dans la couche EAP 10. La figure 2 correspond à une coupe dans la zone A de la figure 1 dans laquelle le matériau polymère électro actif est étiré, tandis que la figure 3 correspond à la même coupe mais lorsque les arbres ont effectué une rotation de 180°, c'est-à-dire lorsque le même matériau se trouve dans la zone A' de la figure 1. Le matériau polymère électro actif est alors comprimé.
Le générateur électrique ainsi réalisé fournit au niveau des électrodes une tension alternative. Cette dernière n'est pas directement utilisable par un capteur ou un autre dispositif électronique. Il convient donc de la redresser et de l'adapter. Pour la forme de réalisation représentée sur la figure 4, il est proposé d'utiliser une unité de traitement 20 (incluant un étage de redressement simple ou double, ainsi qu'une alimentation à découpage), permettant la conversion d'une tension électrique d'une valeur donnée vers une autre valeur, présentant des très bons rendements électriques, et potentiellement réversible. Il s'agit par exemple d'un convertisseur abaisseur de tension DC-DC, usuellement appelé convertisseur Buck.
Comme représenté sur cette figure 4, chaque entrée de l'unité de traitement 20 est reliée à une électrode d'une paire d'électrodes selon la polarité de la tension générée. L'unité de traitement 20 permet alors d'obtenir en sortie une tension continue Vo.
Le signal de sortie fourni par les électrodes est un signal alternatif lié de manière identifiable par un calculateur à la position angulaire du soufflet, et donc de même fréquence que la rotation de la roue correspondante.
Le générateur électrique selon l'invention est donc également un capteur, appelé capteur autarcique car générant sa propre source d'énergie.
Toutefois, il convient de s'assurer que la rotation du soufflet est synchrone avec la rotation de la roue, c'est-à-dire des arbres 4 et 6.
Habituellement, les soufflets sont montés par serrage à l'aide d'un collier ou moyen équivalent. On peut donc prévoir un montage du soufflet 2 sur les arbres 4 et 6 en une position prédéterminée pour permettre l'indexation de la position angulaire de la roue.
Ceci peut être obtenu mécaniquement de façon très simple en prévoyant par exemple un détrompeur. Il suffit de prévoir une ou plusieurs dents sur les arbres et des creux correspondants sur le soufflet 2. On peut ainsi garantir une position connue du soufflet 2 avec les arbres 4 et 6 durant toute la durée de vie du soufflet 2. En outre, lors du montage d'un nouveau soufflet, celui-ci peut reprendre exactement la même position que le soufflet défectueux. Selon l'invention, ce générateur électrique, cette source de tension, est utilisée pour alimenter un capteur de pression, en l'espèce par radiofréquences. A cet effet, le générateur électrique selon l'invention est couplé à une antenne, en l'espèce directionnelle et située dans un soufflet de cardan. La même antenne peut être utilisée pour transmettre le résultat de la mesure de pression par radiofréquences, de préférence dans la gamme UHF et par exemple à 868 MHz, depuis le capteur vers le générateur électrique. Ainsi, le système selon l'invention crée un canal de communication basse puissance entre l'émetteur situé dans le soufflet de cardan et un transpondeur situé au niveau d'un pneu. Ensuite, le résultat de la mesure de pression est transmis par radiofréquences depuis le générateur électrique, vers un calculateur, en l'espèce le calculateur habitacle (BCM, acronyme anglais pour "Body Control Module") ou le calculateur châssis (ABS1 acronyme allemand pour "Antiblockiersystem", ou ESP, acronyme anglais pour "Electronic Stability Program"). De préférence cette deuxième transmission du résultat de la mesure de pression est effectuée également dans la gamme UHF mais à une fréquence différente et par exemple à 433 MHz.
La pression du pneu peut être mesurée avec un transducteur de pression, implanté dans une structure ou système micro électro mécanique (MEMS, acronyme anglais pour "Micro Electro Mechanical System).
Avantageusement l'invention met en œuvre une technologie dite IMEMS intégrant à la fois un système micro électro mécanique et un dispositif CMOS (acronyme anglais pour "Complementary Métal Oxide Semi-conductor"), permettant de mettre en œuvre les fonctions mécaniques et électriques du capteur de pression, à la fois passives et actives sur une même puce électronique.
Dans un mode de réalisation, l'invention comprend en outre des moyens d'identification du pneu, et configurés pour transmettre l'identification du pneu par radiofréquences, vers le générateur électrique, en même temps que le résultat de la mesure de pression. En l'espèce, les moyens d'identification sont couplés au capteur de pression.
De préférence, les moyens d'identification du pneu comprennent une puce d'identification radiofréquence RFID (acronyme anglais pour "Radio Frequency IDentification"), en l'espèce la structure micro électro mécanique est intégrée à la puce d'identification radiofréquence. Le fonctionnement d'un mode de réalisation du système selon l'invention est illustré figure 5.
Le générateur électrique 201 est situé au niveau du soufflet 200 d'un cardan.
Le générateur 201 est couplé à une antenne non représentée et configuré pour fournir une énergie E1 au capteur de pression 101 , en l'espèce un capteur semi-actif ou passif, sans fil, et disposé au niveau d'un pneu 100. Une puce d'identification radiofréquence 102 est couplée au capteur de pression 101.
L'énergie E1 reçue par le capteur est suffisante pour lui permettre d'effectuer une mesure de pression, et transmettre le résultat par radiofréquences à une première fréquence λ1 (par exemple 868 MHz) ainsi que l'identité du pneu grâce à la puce d'identification radiofréquence 102.
Le résultat de la mesure de pression et l'identité du pneu sont transmis au générateur 201. En effet, comme décrit précédemment, le générateur 201 est également un capteur autarcique, c'est-à-dire que le générateur 201 est configuré pour fournir une énergie E2 à lui-même, permettant d'exercer une fonction de capteur, couplé à une antenne non représentée.
Le résultat de la mesure de pression et l'identité du pneu sont alors transmis depuis le générateur 201 vers le calculateur habitacle 301 , disposé au niveau de l'habitacle 300 du véhicule automobile, à une deuxième fréquence λ2 (par exemple 433 MHz).
Le système selon l'invention peut être généralisé à chaque roue d'un véhicule automobile. Dans ce cas, le système selon l'invention comprend un générateur électrique et un capteur de pression par roue du véhicule automobile, et le résultat de la mesure de pression de chaque capteur est transmis depuis chaque générateur électrique vers le calculateur habitacle BCM.
Par identité du pneu, on entend tout type d'information relative à la fabrication de celui-ci : date de fabrication, type de pneu, caractéristiques techniques, etc.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de mesure de la pression d'un pneu (100) de véhicule automobile, comprenant un capteur de pression (101 ) disposé dans ou sur ledit pneu du véhicule automobile, caractérisé en ce que : - ledit système comprend en outre un générateur électrique (201 ) configuré pour alimenter par radiofréquences le capteur de pression (101 ),
- ledit générateur électrique (201 ) comporte un transducteur électromécanique comportant au moins une couche de matériau polymère électro actif (10) disposée entre deux électrodes (12, 12', 14, 14') disposées l'une face à l'autre de part et d'autre de la couche de matériau polymère électro actif,
- et, la couche et les électrodes sont intégrées à un soufflet (2), ledit soufflet étant en matériau souple entourant une liaison entre deux arbres (4, 6) non alignés et entraîné en rotation avec eux, la couche de matériau polymère électro actif et les électrodes s'étendant longitudinalement par rapport aux arbres.
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le générateur électrique (201 ) et le capteur de pression (101 ) sont immobiles l'un part rapport à l'autre, étant entraînés tous les deux dans le même mouvement de rotation.
3. Système selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le capteur de pression (101 ) est configuré pour transmettre le résultat de la mesure de pression par radiofréquence (λ1 ), vers le générateur électrique (201 ).
4. Système selon la revendication 3, dans lequel le générateur électrique (201 ) est configuré pour transmettre le résultat de la mesure du capteur de pression par radiofréquence (λ2), vers un calculateur.
5. Système selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, comprenant en • outre des moyens d'identification du pneu (102) configurés pour transmettre l'identification du pneu par radiofréquence (λ1 ), vers le générateur électrique, en même temps que le résultat de la mesure de pression.
6. Système selon la revendication 5, dans lequel les moyens d'identification du pneu (102) comprennent une puce d'identification radiofréquence.
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur de pression (101 ) comprend un transducteur de pression sous forme de structure micro électro mécanique.
8. Système selon les revendications 6 et 7, dans lequel la structure micro électro mécanique est intégrée à la puce d'identification radiofréquence.
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur de pression (101 ) et le générateur électrique (201 ) sont disposés avec un décalage angulaire nul.
10. Système selon la revendication 4 ou la revendication 4 et l'une quelconque des revendications 5 à 9, comprenant un générateur électrique (201 ) et un capteur de pression (101 ) par roue du véhicule automobile, et dans lequel le résultat de la mesure de pression est transmis depuis chaque générateur électrique (201 ) vers le calculateur.
11. Véhicule automobile comprenant le système selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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