FR3042281A1

FR3042281A1 - Procede de determination de l'acceleration radiale de la roue d'un vehicule

Info

Publication number: FR3042281A1
Application number: FR1559733A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Guinart; Jean-Philippe Boisset
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2017-04-14
Anticipated expiration: 2035-10-13
Also published as: US10661616B2; WO2017063740A1; FR3042281B1; CN108369240A; US20190070910A1

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de détermination de l'accélération radiale (Z) d'une roue (1) d'un véhicule muni d'un système de surveillance de la pression des pneumatiques, et équipé d'une unité centrale électronique, lesdites roues comportant, chacune, une unité roue (10) fixée sur une jante (J) ou sur une valve ou sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique (P) de la roue, et comportant au moins un capteur d'accélération radiale à une distance (R) de l'axe (X) de rotation de ladite roue, mesurant l'accélération radiale de la roue et un microprocesseur, caractérisé en ce qu'il comporte : 1) une première étape, lorsque le capteur d'accélération radiale n'est pas saturé, consistant à : a) mesurer l'accélération radiale de la roue à l'aide du capteur d'accélération radiale ; b) déterminer la période de rotation (T) de la roue ; c) déduire de cette accélération radiale et de cette période, la distance (R) de l'unité roue par la formule : R = Z/ω2 avec : ω = 2Π/T T d) mémoriser cette distance dans la mémoire de l'unité roue ; 2) une seconde étape, lorsque le capteur d'accélération radiale est saturé, consistant à : a) déterminer la période de rotation de la roue ; b) calculer ladite accélération radiale suivant la formule suivante : Z = R x ω2 avec : ω = 2Π/T R étant la distance entre l'axe de rotation de la roue et l'unité roue définie et mémorisée lors de l'étape 1) et T étant la période de rotation déterminée à l'étape 2a).

Description

La présente invention concerne un procédé de détermination de l’accélération radiale de la roue d’un véhicule.

De plus en plus de véhicules automobiles possèdent, à des fins de sécurité, des systèmes de détection comportant des boîtiers électroniques montés sur chacune des roues du véhicule, renfermant des capteurs dédiés à la mesure de paramètres tels que l’accélération radiale de la roue, la pression et la température du pneumatique équipant cette roue.

Ces systèmes de surveillance sont classiquement dotés d’une part, de boîtiers électroniques (appelés aussi « unités roue >>) montés sur chacune des roues du véhicule et intégrant, outre les capteurs précités, un microprocesseur, une mémoire et un émetteur radiofréquence, et d’autre part, d’une unité centrale (montée sur le véhicule) de réception des signaux émis par les émetteurs radiofréquence de chaque roue, comportant un calculateur électronique (ou ECU : « Electronic Control Unit >>, en anglais) intégrant un récepteur radiofréquence connecté à une antenne.

Outre la mesure des paramètres usuels destinés à fournir au conducteur une information directe sur des paramètres de fonctionnement des roues, il est également apparu intéressant de fournir des informations complémentaires parmi lesquelles des données caractéristiques de l’empreinte sur le sol des pneumatiques, qui permettent, notamment, à l’unité centrale d’estimer la charge appliquée sur chacune des roues du véhicule ou encore de déterminer la localisation des unités de roue sur les roues du véhicule. Toutes ces fonctions nécessitent de connaître la valeur de l’accélération radiale des roues d’un véhicule.

Pour la mesure de l’accélération radiale, il est connu d’utiliser des capteurs d’accélération radiale de type microsystèmes électromécaniques (encore appelés « MEMS >>) notamment des accéléromètres piézoélectriques bien connus en soi.

Cependant, au delà d’une certaine vitesse du véhicule, de tels capteurs d’accélération radiale sont soumis à une saturation rendant impossible leur utilisation. Généralement, une telle saturation apparaît pour une accélération radiale maximale de 350G, correspondant à une vitesse du véhicule variant selon la disposition du capteur d’accélération dans la roue ainsi que selon le diamètre de cette dernière. Ainsi, une telle saturation du capteur d’accélération peut apparaître pour des vitesses variant entre 110 km/h et 200 km/h. Dans le présent exposé, la vitesse de saturation considérée de 130 km/h est donc purement illustrative et nullement limitative. Ainsi, à proximité ou au-delà de ce seuil, les mesures d’accélération radiale sont indisponibles, rendant impossibles les fonctions de surveillance, de localisation ou de contrôle de la charge susmentionnées ou encore de contrôle de l’usure des pneumatiques. En effet, à hautes vitesses, l’accéléromètre étant saturé, le signal de détections de l’empreinte au sol du pneumatique, indispensable à la mise en œuvre de ces fonctions, est inhibé.

Un but de la présente invention est de proposer un procédé permettant de déterminer l’accélération radiale d’une roue d’un véhicule automobile lorsque ce dernier atteint une vitesse seuil à partir de laquelle cette accélération radiale ne peut être mesurée par le capteur dédié.

Selon l’invention, ce but est atteint grâce à un procédé de détermination de l’accélération radiale d’une roue d’un véhicule automobile, ledit véhicule étant muni d’un système de surveillance de la pression des pneumatiques des roues du véhicule, et étant équipé d’une unité centrale électronique, comportant, chacune, une unité roue fixée sur une jante ou sur une valve ou sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique de la roue à une distance R de l’axe de rotation de ladite roue, et comportant au moins un capteur d’accélération radiale mesurant l’accélération radiale Z de la roue et un microprocesseur, ce procédé est remarquable en ce qu’il comporte : 1) une première étape, lorsque le capteur d’accélération radiale n’est pas saturé, consistant à : a) mesurer l’accélération radiale Z de la roue à l’aide du capteur d’accélération radiale ; b) déterminer la période de rotation T de la roue ; c) déduire de cette accélération radiale Z et de cette période T, la distance R entre l’axe de rotation de la roue et l’unité roue par la formule : avec :

d) mémoriser cette distance R dans la mémoire de l’unité roue ; 2) une seconde étape, lorsque le capteur d’accélération radiale est saturé, consistant à : a) déterminer la période de rotation T de la roue ; b) calculer ladite accélération radiale suivant la formule suivante : Z = R x ω2 avec :

R étant la distance entre l’axe de rotation de la roue et l’unité roue définie et mémorisée à l’étape 1) du procédé selon l’invention et T étant la période de rotation déterminée à l’étape 2a).

Le procédé selon l’invention procure plusieurs avantages intéressants. Notamment ce procédé permet de disposer d’une valeur de l’accélération radiale des roues d’un véhicule, et ceci quels que soient la vitesse de ce dernier ou le niveau de saturation du capteur d’accélération radiale.

Selon un exemple de réalisation dans lequel l’unité roue est fixée sur la valve ou la jante de la roue du véhicule, la période de rotation de la roue est déterminée aux étapes 1b) et 2a) à partir d’un signal sinusoïdal de gravité.

Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, la période de rotation de la roue correspond au temps séparant deux maximums ou deux minimums consécutifs du signal sinusoïdal de gravité.

Selon un autre exemple de réalisation dans lequel l’unité roue est fixée sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique de la roue du véhicule, la période de rotation de la roue est déterminée aux étapes 1b) et 2a) à partir d’un signal de détections de l’empreinte au sol.

Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, la période de rotation de la roue correspond au temps séparant deux détections de l’empreinte au sol.

Selon un exemple d’exécution avantageux, l’étape 1) de détermination de la distance entre l’axe de rotation de la roue et l’unité roue est déclenchée dès la mise en mouvement du véhicule.

Selon un exemple de réalisation préféré, l’étape 1) de détermination de la distance entre l’axe de rotation de la roue et l’unité roue est renouvelée après chaque arrêt du véhicule.

Ainsi, si la roue du véhicule a été changée pendant cet arrêt, la distance entre l’axe de rotation de la roue et l’unité roue équipant ladite roue est mise à jour.

Selon un exemple de réalisation avantageux, l’étape 1) de détermination de la distance entre l’axe de rotation de la roue et l’unité roue est renouvelée après chaque arrêt du véhicule d’une durée au moins égale à 5 minutes.

Ainsi, en supposant que 5 minutes sont nécessaires pour changer une roue (généralement la durée moyenne est de 15 minutes), cela permet de déclencher le procédé selon l’invention uniquement lorsque le temps d’arrêt du véhicule est suffisamment long pour pouvoir procéder au changement d’une roue, permettant ainsi d’économiser les batteries des unités roues. D’autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description qui suit à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 est une vue à caractère schématique illustrant une roue équipée d’une unité roue disposée sur la jante de ladite roue. - La figure 2 est une vue illustrant le signal sinusoïdal de gravité mesuré par une unité roue équipant la roue d’un véhicule, lorsque cette dernière est en rotation. - La figure 3 est une vue à caractère schématique illustrant une roue équipée d’une unité roue disposée sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique de ladite roue. - La figure 4 est une vue illustrant le signal de détections de l’empreinte au sol du pneumatique d’une roue de véhicule équipée d’une unité roue placée sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique, pour une situation de non saturation du capteur d’accélération radiale. - La figure 5 est une vue illustrant le signal de détections de l’empreinte au sol du pneumatique d’une roue de véhicule équipée d’une unité roue placée sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique, pour une situation de saturation du capteur d’accélération radiale, le signal perdu étant illustré en trait tireté.

Il est connu que la valeur de l’accélération radiale Z mesurée par le capteur d’accélération radiale est donnée par l’équation :

(1) avec 8 l’accélération terrestre.

Puisque l’expression ^xsin(®(OxOqe \a formule (1) varie de +<? à~8, soit de + 9,81 à - 9,81 m/s2 car sin(ffi(0x0 varje de - 1 à + 1, l’invention propose donc que la valeur de cette expression soit négligée devant la valeur de l’expression ^χ(®(0) correspondant à la force centrifuge qui, elle, est proportionnelle au carré de la vitesse linéaire du véhicule. On peut donc simplifier l’équation (1), ce qui donne :

(2)

Les véhicules munis d’un système de surveillance de la pression des pneumatiques, comprennent une unité centrale électronique (non représentée) disposée à l’intérieur du véhicule, et, sur chacune des roues dudit véhicule une unité roue 10 fixée sur une jante J ou sur une valve ou sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique P de la roue 1, à une distance R de l’axe X de rotation de la roue 1, cette unité roue 10 comporte au moins un capteur d’accélération radiale tel que par exemple un accéléromètre radial, mesurant l’accélération radiale Z de la roue 1 et un microprocesseur (non représenté) responsable du calcul et du contrôle des données issues des capteurs équipant l’unité roue 10.

Dans le présent exposé, la distance R entre l’axe X de rotation de la roue et l’unité roue 10 représente également la distance entre l’axe X de rotation de la roue et le capteur d’accélération radiale contenu dans ladite unité roue 10.

Selon l’invention, le procédé de détermination de l’accélération radiale Z comporte deux étapes principales, la première étape se déroulant lorsque le capteur d’accélération radiale n’est pas saturé, autrement dit lorsque les mesures de l’accélération radiale par l’intermédiaire du capteur d’accélération radiale sont possibles, et une seconde étape lorsque le capteur d’accélération radiale est saturé, autrement dit lorsque les mesures de l’accélération radiale par l’intermédiaire du capteur d’accélération radiale sont erronées ou impossibles.

Dans le présent exposé, l’expression « à hautes et moyennes vitesses » correspond à une vitesse du véhicule pour lequel le capteur d’accélération radiale du système de surveillance est saturé, selon un exemple nullement limitatif, elle correspond à des vitesses supérieures ou égales à 130 km/h. Par conséquent, l’expression «à basses vitesses >> correspond à une vitesse du véhicule ou le capteur d’accélération radiale n’est pas saturé, soit une vitesse inférieure à 130 km/h.

Selon l’invention, le procédé de détermination de l’accélération radiale Z de la roue 1 d’un véhicule comporte ainsi une première étape 1), lorsque le capteur d’accélération radiale n’est pas saturé, consistant à : a) mesurer l’accélération radiale Z de la roue 1 à l’aide du capteur d’accélération radiale ; b) déterminer la période de rotation T de la roue 1, à savoir le temps nécessaire pour réaliser un tour de roue 1 ; c) déduire de cette accélération radiale Z mesurée à l’étape 1a) et de cette période T déterminée à l’étape 1b), la distance R entre l’axe X de rotation de la roue 1 et l’unité roue 10 par la formule :

avec :

d) mémoriser cette distance R dans la mémoire de l’unité roue 10.

Lorsque l’unité roue 10 est fixée sur la jante J de la roue 1 d’un véhicule, comme illustré à la figure 1, la période de rotation T de ladite roue 1 est déterminée à l’étape 1b) à partir d’un signal sinusoïdal de gravité (figure 2). Ce signal est obtenu, de manière connue en soi, par échantillonnage rapide de l’accélération.

Le capteur d’accélération radiale de l’unité de roue 10 mesure plusieurs fois l’accélération radiale Z sur un tour de rouel. Ainsi, comme illustré à la figure 1, le capteur d’accélération radiale de l’unité de roue 10 située sur la jante J de la roue 1 mesure l’accélération radiale Z à diverses positions sur un tour de la roue 1, lorsque ladite roue 1 tourne dans le sens de rotation illustré par la flèche F.

Comme illustré à la figure 2, la courbe de l’accélération radiale Z est donc une sinusoïde dont le maximum MAX et le minimum MIN correspondent, respectivement, à la position du capteur d’accélération radiale, et par conséquent de l’unité de roue 10, en bas de la roue 1 en position P3 et à la position du capteur d’accélération radiale, et par conséquent de l’unité de roue 10, en haut de la roue 1 en position P1.

Avantageusement, la période de rotation T de la roue 1 correspond au temps séparant deux maximums MAX ou deux minimums MIN consécutifs du signal sinusoïdal de gravité, par un procédé d’échantillonnage connu. Un tel procédé d’échantillonnage est décrit dans le document WO 2012/045917 déposé par la Demanderesse.

La description ci-dessus s’applique de la même manière lorsque l’unité roue 10 est fixée sur la valve (non représentée) de la roue 1.

Lorsque l’unité roue 10 est fixée sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique P de la roue 1 du véhicule, la période de rotation T de la roue 1 est déterminée à l’étape 1b) à partir du signal de détections de l’empreinte au sol (figure 4).

Le capteur d’accélération radiale de l’unité de roue 10 mesure plusieurs fois l’accélération radiale Z sur un tour de roue 1. Ainsi, le capteur d’accélération radiale de l’unité de roue 10 située sur face interne de la bande de roulement du pneumatique P de la roue 1 du véhicule mesure l’accélération radiale Z à diverses positions sur un tour de la rouel, lorsque ladite roue 1 tourne dans le sens de rotation illustré par la flèche F (figure 3).

La figure 4 illustre la déformation du pneumatique P lors de son entrée en contact avec le sol, encore appelé signal de détections de l’empreinte au sol du pneumatique P (« footprint » en anglais). Ce signal se compose de quatre phases PH1, PH2, PH3 et PH4 : • La phase PH1 correspond à la phase durant laquelle le capteur d’accélération radiale de l’unité de roue 10 occupe les positions comprises entre les positions P32 et P31, lorsque ladite roue 1 tourne dans le sens de rotation illustré par la flèche F à la figure 3, c'est-à-dire lorsque le pneumatique P n’est pas en contact avec le sol. Durant cette phase PH1, l’accélération radiale Z présente une valeur sensiblement égale à 100% de l’accélération radiale nominale, autrement dit, cette accélération radiale nominale est l’accélération radiale mesurée en dehors du « footprint » ; • La phase PFI2 correspond sensiblement à la phase durant laquelle le capteur d’accélération radiale de l’unité de roue 10 occupe la position P31 correspondant à la position du capteur d’accélération radiale lors de l’entrée de « footprint » (c’est-à-dire lors de l’entrée en contact du pneumatique P avec le sol). Durant cette phase PH2, le signal enregistre un pic maximum d’une valeur sensiblement égale à 150 % de l’accélération radiale nominale ; • La phase PH3 correspond sensiblement à la phase durant laquelle le capteur d’accélération radiale de l’unité de roue 10 occupe la position P3 en bas de la rouel. Le signal diminue jusqu’à atteindre une valeur d’accélération radiale nulle ; • La phase PH4 correspond sensiblement à la phase durant laquelle le capteur d’accélération radiale de l’unité de roue 10 occupe la position P32 correspondant à la position du capteur d’accélération radiale lors de la sortie de « footprint >> (c’est-à-dire lorsque le pneumatique quitte le contact avec le sol). Durant cette phase PH4, le signal enregistre de nouveau un pic maximum d’une valeur sensiblement égale à 150 % de l’accélération radiale nominale.

Ainsi, une détection de l’empreinte au sol correspond au signal comportant l’ensemble des phases PH1, PH2, PH3 et PH4.

Dans ce cas, la période de rotation T de la roue 1 correspond au temps séparant deux détections de l’empreinte au sol.

Avantageusement, la période de rotation T de la roue 1 correspond au temps séparant deux valeurs consécutives d’un pourcentage de l’accélération radiale nominale, par exemple un pourcentage inférieur à 50 % de l’accélération radiale nominale, directement après l’entrée de « footprint », autrement dit, durant la phase PH3.

De préférence et avantageusement, l’étape 1 ) de détermination de la distance R entre l’axe X de rotation de la roue et l’unité roue 10 est déclenchée dès la mise en mouvement du véhicule.

De préférence et avantageusement, l’étape 1 ) de détermination de la distance R entre l’axe X de rotation de la roue et l’unité roue 10 est renouvelée après chaque arrêt du véhicule.

Ainsi, si la roue 1 du véhicule a été changée pendant ce temps d’arrêt, la distance R entre l’axe X de rotation de la roue 1 et l’unité roue 10 équipant ladite roue 1 est mise à jour. Par exemple, l’étape 1) de détermination de la distance R entre l’axe X de rotation de la roue et l’unité roue 10 est renouvelée après chaque arrêt du véhicule d’une durée au moins égale à 15 minutes. De préférence, l’étape 1) de détermination de la distance R entre l’axe X de rotation de la roue et l’unité roue 10 est renouvelée après chaque arrêt du véhicule d’une durée au moins égale à 5 minutes.

Lorsque cette distance R entre l’axe X de rotation de la roue 1 et l’unité roue 10 est déterminée et mémorisée, cette distance R est utilisée dans la seconde étape 2) du procédé.

Cette seconde étape se déroule à hautes vitesses. En effet, comme déjà mentionné, au-delà d’un seuil Zs d’accélération radiale, le capteur d’accélération de l’unité roue 10 est saturé de sorte que le signal de détections de l’empreinte au sol du pneumatique est tronqué, comme illustré à la figure 5.

Cette seconde étape consiste donc à : a) déterminer la période de rotation T de la roue 1, comme décrit précédemment pour l’étape 1b) ; b) calculer ladite accélération radiale suivant la formule suivante : Z = R x ω2 avec :

R étant la distance entre l’axe X de rotation de la roue et l’unité roue 10 définie et mémorisée lors de l’étape 1) du procédé selon l’invention et T étant la période de rotation déterminée à l’étape 2a).

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de détermination de l’accélération radiale (Z) d’une roue (1) d’un véhicule automobile, ledit véhicule étant muni d’un système de surveillance de la pression des pneumatiques des roues du véhicule, et étant équipé d’une unité centrale électronique, lesdites roues comportant, chacune, une unité roue (10) fixée sur une jante (J) ou sur une valve ou sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique (P) de la roue (1), et comportant au moins un capteur d’accélération radiale à une distance (R) de l’axe (X) de rotation de ladite roue (1), mesurant l’accélération radiale (Z) de la roue (1) et un microprocesseur, ce procédé est caractérisé en ce qu’il comporte : 1 ) une première étape, lorsque le capteur d’accélération radiale n’est pas saturé, consistant à : a) mesurer l’accélération radiale (Z) de la roue à l’aide du capteur d’accélération radiale ; b) déterminer la période de rotation (T) de la roue (1 ) ; c) déduire de cette accélération radiale (Z) et de cette période (T), la distance (R) de l’unité roue (10) par la formule :

avec :

d) mémoriser cette distance (R) dans la mémoire de l’unité roue (10) ; 2) une seconde étape, lorsque le capteur d’accélération radiale est saturé, consistant à : a) déterminer la période de rotation (T) de la roue (1) ; b) calculer ladite accélération radiale suivant la formule suivante : Z = R x ω2 avec :

R étant la distance entre l’axe (X) de rotation de la roue et l’unité roue (10) définie et mémorisée lors de l’étape 1) du procédé selon l’invention et T étant la période de rotation déterminée à l’étape 2a).
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l’unité roue (10) est fixée sur la jante (J) ou la valve de la roue (1) du véhicule, caractérisé en ce que la période de rotation (T) de la roue (1) est déterminée aux étapes 1b) et 2a) à partir du signal sinusoïdal de gravité.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la période de rotation (T) de la roue (1) correspond au temps séparant deux maximums (MAX) ou deux minimums (MIN) consécutifs du signal sinusoïdal de gravité.
4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l’unité roue (10) est fixée sur la face interne de la bande de roulement du pneumatique (P) de la roue (1) du véhicule, caractérisé en ce que la période de rotation (T) de la roue (1) est déterminée aux étapes 1b) et 2a) à partir du signal de détections de l’empreinte au sol.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la période de rotation (T) de la roue (1) correspond au temps séparant deux détections de l’empreinte au sol.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape 1) de détermination de la distance (R) entre l’axe (X) de rotation de la roue (1) et l’unité roue (10) est déclenchée dès la mise en mouvement du véhicule.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’étape 1) de détermination de la distance (R) entre l’axe (X) de rotation de la roue (1) et l’unité roue (10) est renouvelée après chaque arrêt du véhicule.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’étape 1 ) de détermination de la distance (R) entre l’axe (X) de rotation de la roue (1) et l’unité roue (10) est renouvelée après chaque arrêt du véhicule d’une durée au moins égale à 5 minutes.