FR3020019A1 - Procede et equipement de suivi d'usure de pneumatique, ainsi que systeme de suivi d'usure embarque sur vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention vise à fournir une mesure fiable et précise de l'usure de bande de roulement de pneumatique en proposant d'utiliser des impulsions à large bande dites UWB et d'analyser la signature obtenue par réflexion de ces impulsions sur la bande de roulement pour en déduire son état d'usure. Un équipement de suivi d'usure d'un pneumatique (100) selon l'invention comporte une unité de contrôle (110) dédiée à la commande de signal et au traitement de données, cette unité de contrôle (110) étant couplée à un générateur de signal d'impulsions à ultra large bande ou UWB (120), lui-même couplé à une antenne d'émission d'impulsions UWB incidentes (140), et une antenne de réception des impulsions UWB (150) réfléchies sur au moins une interface de bande de roulement du pneumatique, l'antenne de réception (150) étant couplée à un récepteur de signal d'impulsions (180) lui-même couplé à ladite unité de contrôle (110).

Description

L'invention se rapporte à un procédé de suivi de l'usure des pneumatiques d'un véhicule utilisant l'émission d'impulsions à ultra large bande ou UWB (initiales d'Ultra Wide Band en terminologie anglaise), ainsi qu'à un équipement de suivi d'usure et un système embarqué apte à mettre en oeuvre ce procédé.

Classiquement, des pneumatiques sont montés sur les jantes des roues des véhicules afin d'améliorer l'adhérence des roues sur le sol de circulation, quelles que soient les conditions d'utilisation. En particulier, un pneumatique comprend une bande de roulement en contact avec le sol. Cette bande de roulement est une couche de gomme épaisse, en caoutchouc naturel ou synthétique, creusée par des « sculptures » pour permettre l'évacuation de l'eau, de la neige et autre matière meuble, ce qui permet d'améliorer l'adhérence et de réduire les effets de type aquaplaning. Sous la bande de roulement, des nappes de fils métalliques parallèles - en général deux nappes - sont croisées obliquement par collage l'une sur l'autre, afin de former une ceinture de rigidité et résister en particulier aux poussées latérale générées 15 pendant les virages. La bande de roulement du pneumatique s'use dans le temps et les sculptures tendent petit à petit à disparaître, ce qui peut provoquer des pertes d'adhérence. Afin de détecter une usure critique des pneumatiques - au-delà de laquelle il peut être considéré comme dangereux de rouler - une technique traditionnelle est l'implantation de témoins 20 d'usure. Ces témoins se présentent sous forme d'étiquettes colorées intégrées dans la bande de roulement. Lorsque la bande de roulement s'use son épaisseur diminue et les témoins finissent par affleurer la surface externe de la bande de roulement. Un contrôle visuel permet alors de conclure à la nécessité de remplacer le pneumatique. Cette détection traditionnelle n'est pas satisfaisante : elle est peu précise, elle 25 reste aléatoire car elle dépend de la fréquence d'inspection des bandes de roulement, et finalement peu efficace car aucune alarme ne vient renforcer le caractère critique d'une telle détection. D'autres technologies se sont donc développées pour remédier à ces insuffisances. Une technologie est fondée sur l'intégration d'au moins un marqueur de 30 type radio-étiquette ou puce RFID (acronyme de « Radio Frequency Identification » en terminologie anglaise) dans la bande de roulement de chaque pneumatique, à un emplacement correspondant à une usure critique. Cette technologie est décrite par exemple dans la publication de la demande de brevet US 2006/0042734. Dans le cadre de cette technologie, la puce RFID est activée par un signal de 35 présence fourni par un émetteur et transmet, en réponse, un signal de confirmation à un détecteur. Lorsque le pneumatique atteint l'usure critique, la puce est détruite et ne répond plus au signal de présence : cette absence de réponse déclenche une alarme pour avertir le conducteur de l'état d'usure du ou des pneumatiques. Une autre technologie consiste à associer un élément piézoélectrique, intégré 5 dans la bande de roulement du pneumatique, et un générateur de signal d'ondes radioélectriques émises en fonction du signal de tension généré par l'élément piézoélectrique. Le document de brevet EP 2368724 divulgue une telle solution. Dans ce document, une unité de détection reçoit ces ondes radioélectriques et transmet par communication sans fil un signal de données d'usure du pneumatique - basé sur le signal 10 d'ondes radioélectriques - à une unité de réception. La transmission du signal de données d'usure n'est déclenchée que lorsque le signal d'ondes radioélectrique est supérieur à un niveau prédéterminé. Un dispositif d'alarme et un affichage de l'unité de réception permettent alors d'avertir le conducteur. Ces technologies manquent de précision dans leur mode de détection et 15 restent peu fiables car elles dépendent d'éléments qui, incorporés dans les bandes de roulement, peuvent se dégrader dans le temps. Une autre approche utilise la détection de l'accélération du pneumatique. Le document de brevet EP 1106397 illustre une telle approche pour déterminer l'usure de la bande de roulement du pneumatique par comparaison entre une fréquence de résonance 20 d'une accélération radiale ou latérale de ce pneumatique, déduite par transformée de Fourier, et au moins une fréquence mémorisée. Ce type d'approche est également peu fiable et peu précis car il dépend de la mesure de l'accélération, qui reste un marqueur d'usure faible, utilisée dans des calculs complexes et des comparaisons aléatoires en fonction de valeurs mémorisées. 25 L'invention vise précisément à fournir une mesure fiable et précise de l'usure de bande de roulement de pneumatique. Dans ce but, l'invention propose d'utiliser des impulsions à large bande dites UWB (acronyme de « Ultra Wide Band » en terminologie anglaise) et d'analyser la signature obtenue par ces impulsions sur la bande de roulement d'un pneumatique et son environnement pour en déduire son état d'usure. 30 Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de suivi de l'usure d'une bande de roulement de pneumatique de véhicule comportant une couche interne ayant une interface interne, une couche intermédiaire incorporant au moins une face d'armature métallique et une couche externe de roulement ayant une interface interne de fond de sculpture et une interface externe sculptée, le pneumatique étant apte 35 à circuler en formant une empreinte de contact de la face externe sculptée sur une chaussée. Ledit procédé consiste à émettre, à partir d'une source montée à proximité du pneumatique, au moins un signal d'impulsions incidentes à large bande dites UWB en direction de la couche externe contenant l'empreinte de ce pneumatique sur la chaussée, à recevoir des impulsions réfléchies par les interfaces de la bande de roulement ainsi que par la chaussée, à déterminer, à partir d'une signature d'usure formée des retards relatifs présentés par au moins une impulsion réfléchie par rapport à l'instant d'émission de l'impulsion incidente, un état d'usure du pneumatique par comparaison entre ladite signature d'usure et une signature d'usure antérieure de ladite bande de roulement, et à déclencher une alarme lorsque la signature d'usure correspond à un état critique de bande de roulement défini au regard du risque pré-évalué de pertes d'adhérence de l'empreinte du pneumatique sur la chaussée.

La signature d'usure peut être définie à partir des retards relatifs présentés par les impulsions réfléchies par la chaussée et/ou par l'interface externe sculptée, avantageusement accompagnés par les retards relatifs des impulsions réfléchies par l'interface interne de fond de sculpture et/ou par au moins une interface d'armature métallique. De préférence, l'émission du signal d'impulsions incidentes est orientée radialement vers l'empreinte de contact de la face externe sculptée sur la chaussée. Par ailleurs, la signature d'usure est avantageusement régulièrement échantillonnée et les signatures d'usure successivement échantillonnées sont comparées afin de déterminer une périodicité d'émission des signaux d'impulsions incidentes en fonction du kilométrage correspondant.

Afin de s'affranchir de l'influence de la pression variable du pneumatique et/ou de la charge variable du véhicule, le procédé de l'invention prévoit au moins une étape supplémentaire consistant à : - analyser le retard relatif présenté par une impulsion réfléchie par l'interface externe sculptée dans une zone hors de l'empreinte, et comparer ce retard relatif aux retards relatifs de la signature d'usure ; et/ou - analyser également des informations de charge et de pression du pneumatique fournies par une détection dédiée, déduire des rectifications de retards relatifs des impulsions réfléchies et modifier la signature d'usure en conséquence. De plus, afin de minimiser les interférences avec des émissions venant des 30 pneumatiques voisins ou d'un autre véhicule à proximité, le signal d'impulsions incidentes peut être émis par codage des impulsions avec une trame connue spécifique à chaque pneumatique. L'invention se rapporte également à un équipement de suivi de l'usure d'un pneumatique, apte à mettre en oeuvre le procédé ci-dessus. 35 Un tel équipement comporte une unité de contrôle dédiée à la commande de signal et au traitement de données, cette unité de contrôle étant couplée à un générateur de signal d'impulsions à ultra large bande ou UWB, lui-même couplé à une antenne d'émission d'impulsions UWB incidentes, et une antenne de réception des impulsions UWB réfléchies sur au moins une interface de bande de roulement du pneumatique et sur la chaussée, l'antenne de réception étant couplée à un récepteur de signal d'impulsions lui-même couplé à ladite unité de contrôle.

Selon des modes de réalisation particulier, les antennes d'émission et de réception d'impulsions UWB forment une seule antenne d'émission / réception d'impulsions UWB ou deux antennes distinctes, une d'émission et une de réception. De préférence, la ou les antennes possèdent des moyens d'émission unidirectionnels et de réception directifs, de sorte à éliminer les échos parasites.

Avantageusement, un amplificateur d'impulsions est agencé entre la sortie du générateur de signal d'impulsions et l'entrée d'antenne d'émission d'impulsions UWB, et un ensemble de filtre couplé à un amplificateur de bruit faible est monté entre la sortie d'antenne de réception des impulsions UWB et l'entrée du récepteur de signal d'impulsions.

Selon un mode de réalisation avantageux : - le générateur de signal d'impulsions UWB comporte un convertisseur numérique / analogique ou CNA d'un signal de départ déclenché par l'unité de contrôle et modulé via une horloge de transmission en bande de base, ledit convertisseur étant couplé à un mélangeur via un filtre pour que le signal modulé et filtré porte une brève impulsion d'un signal de radiofréquence ou signal RF fourni par un oscillateur RF également sous la commande de l'unité de contrôle, la durée du signal de départ étant réglée pour que le signal porté corresponde à un spectre de fréquences de largeur au moins égale à 25 % de la valeur de la fréquence centrale de ce spectre, avant d'être amplifié puis émis par l'antenne d'émission sous forme d'un signal d'impulsions UWB ; et - le récepteur de signal d'impulsions UWB comporte un mélangeur couplé à un échantillonneur / convertisseur analogique numérique ou ECAN, lui-même couplé à l'unité de contrôle, pour échantillonner un signal d'impulsion UWB réfléchi provenant de l'antenne de réception et mélangé, après filtrage et amplification, avec un signal RF fourni par un oscillateur local de radiofréquences également sous la commande de l'unité de contrôle, l'échantillonnage est cadencé par une horloge en bande de base sous la commande de l'unité de contrôle, pour fournir un signal d'impulsion UWB numérique à l'unité de contrôle correspondant au signal d'impulsion UWB réfléchi.

L'unité de contrôle peut comporter avantageusement un corrélateur, afin de corréler les signaux d'impulsions UWB numériques fournis par l'échantillonneur / convertisseur ECAN et former ainsi une signature d'usure, ce corrélateur étant couplé à une unité de traitement numérique pour déterminer un état d'usure du pneumatique à partir des signatures successives. Alternativement, l'unité de traitement numérique peut être déportée à distance de l'unité de contrôle, pour former en particulier un calculateur centralisé dans un système de suivi d'usures des pneumatiques d'un véhicule, et la liaison entre le corrélateur et le calculateur est alors réalisée par signaux RF ou UWB via des antennes aptes à transmettre de tels signaux. L'invention concerne également un système embarqué de suivi d'usure des pneumatiques de roues d'un véhicule. Un tel système se compose d'équipements de suivi d'usure tels que l'équipement défini ci-dessus - comportant un générateur, un récepteur de signal d'impulsions UWB, une antenne d'émission/réception d'impulsions UWB, et une unité de contrôle intégrant un corrélateur - et d'un calculateur numérique central intégrant une unité de traitement. Chaque équipement est apte à être intégré dans une unité roue montée sur chaque roue du véhicule. Une antenne de signaux RF ou UWB, montée en sortie de chaque unité roue, émet les signaux d'impulsions UWB corrélés et ces signaux sont aptes à être reçus par le calculateur numérique central embarqué sur le véhicule. Ce calculateur numérique central est relié à une antenne de réception de signaux RF ou UWB et peut déterminer un état d'usure de chaque pneumatique à partir des corrélations successives transmises par les antennes des unités roue à l'unité de traitement. L'antenne de sortie de chaque unité roue peut être avantageusement 20 l'antenne d'émission/réception des signaux d'impulsion UWB, ce qui permet de simplifier l'architecture. De préférence, si le véhicule est équipé d'un système de surveillance de pression des pneumatiques ou système TPMS (initiales de « Tyre Pressure Monitoring System) comportant des unités roue équipé d'un capteur de pression dans chaque roue 25 du véhicule et un calculateur central embarqué, un équipement de détermination d'usure de pneumatique est intégré dans chaque unité roue et le calculateur embarqué du système TPMS agit en tant que calculateur numérique central défini ci-dessus. Une telle solution permet d'utiliser en commun des unités roue et un calculateur embarqué, ce qui présente également de minimiser les coûts. 30 D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, un schéma de propagation des impulsions réfléchies aux interfaces d'une bande de roulement de pneumatique vu en coupe 35 transversale sur une chaussée, en écho à une impulsion incidente émise par un équipement selon l'invention ; - la figure 2, le diagramme des amplitudes d'une impulsion incidente et des impulsions réfléchies en écho selon la figure 1, tels qu'émis et reçus successivement par l'équipement selon l'invention ; - la figure 3, le schéma d'un exemple d'équipement selon l'invention comportant une seule antenne d'émission / réception ou, en variante, deux antennes, une antenne d'émission et une antenne de réception des impulsions ; - les figures 4a et 4b, des schémas d'un exemple de générateur et d'un exemple de récepteur d'impulsions d'un équipement selon l'invention, et - la figure 5, le schéma d'une architecture simplifiée de système de suivi d'usure embarqué sur un véhicule. La vue en coupe transversale d'un pneumatique 1 sur une chaussée 2 illustrée par la figure 1 fait apparaître la propagation des impulsions réfléchies iR1 à iR6 par la bande de roulement 10 du pneumatique 1 et par la chaussée 2. Les impulsions iR1 à iR5 sont issues des réflexions successives, sur les interfaces formées par la bande de roulement 10, de chaque impulsion incidente il d'un train d'impulsions incidentes à large bande de fréquences, dites impulsions UWB, formant un signal d'émission Se. Le signal Se émis UWB est produit par un équipement de suivi d'usure 100 muni d'une antenne d'émission / réception 31 - unidirectionnelle en émission et directive en réception - en direction de la bande de roulement 10 et dans la limite de la largeur 10L de la bande de roulement. Cet équipement 100 est installé dans la jante 4 de la roue 5 du véhicule automobile (non représenté) sur laquelle est monté le pneumatique 1. Le pneumatique 1 présente classiquement une structure annulaire et l'antenne d'émission / réception 31, logée dans la jante 4, émet des signaux Se orientés principalement radialement. Dans l'exemple illustré, le pneumatique 1 présente des flancs 40 en gomme plus souple que la bande de roulement 10 et deux anneaux métalliques annulaires 50 d'accrochage à la jante 4. La bande de roulement 10 comporte, depuis l'intérieur du pneumatique 1 jusqu'à son empreinte 1E sur la chaussée 2, les interfaces suivantes : une couche interne 11, deux nappes métalliques 12 et 13 formant une armature, et une couche externe sculptée 14 formée d'un fond de sculpture 14a et d'une face externe 14b de contact sur la chaussée 2. Les impulsions réfléchies iR1 à iR6 proviennent alors respectivement des réflexions successives des impulsions incidentes il sur la face 1 1 a de la couche interne 11, sur les nappes métalliques 12 et 13, sur le fond de sculpture 14a de la couche externe 14, sur la chaussée 2 ainsi que sur la face externe 14b de la couche externe 14. La réflexion sur la face externe 14b se distingue de celle sur la chaussée 2 lorsque la face externe 14b n'adhère pas à la chaussée 2, c'est-à-dire hors de l'empreinte 1 E. Ainsi, la réflexion iR6 sur la face externe 14b apparaît pour une impulsion incidente il qui atteint cette face externe 14b dans la largeur 10L de la bande de roulement 10 mais hors de l'empreinte 1 E, avec un écart angulaire di de l'impulsion incidente il. Pour une même impulsion incidente il, les réflexions successives formant les 5 impulsions réfléchies iR1 à iR6 présentent des amplitudes de plus en plus faibles car, à chaque interface de réflexion 11, 12, 13, 14a et 14b, une partie de l'impulsion incidente est réfractée et une autre partie est absorbée dans la bande de roulement 10. Le niveau décroissant des impulsions réfléchies apparaît sur le diagramme de la figure 2. Ce diagramme illustre - en liaison avec les références à la figure 1 - les 10 niveaux d'amplitude « A », à savoir Al à A6, de ces impulsions réfléchies iR1 à iR6. Lesdites impulsions iR1 àiR6 sont captées successivement par l'antenne 31 (figure 1) en fonction du temps « t », aux instants t1 à t6 en écho à l'impulsion incidente émise à l'instant tO. L'ensemble des impulsions réfléchies et captées iR1 à iR6 forment un signal de réception UWB Sr. 15 Ce diagramme permet de déduire par le calcul les distances entre les interfaces de réflexion 11, 12, 13, 14a, 2 et 14b (figure 1), qui sont proportionnelles aux retards relatifs des impulsions réfléchies iR1 à iR6 correspondantes. L'usure de la bande de roulement agit sur son épaisseur et donc sur les instants de réception des impulsions iR5 ou iR6, respectivement de réflexion sur la chaussée 2 ou sur la face externe 14b 20 (figure 1). Les retards de ces impulsions réfléchies iR5 ou iR6 par rapport aux autres impulsions réfléchies iR1 à iR4 sont corrélés afin de rendre compte de l'épaisseur de la bande de roulement selon différentes combinaisons de retard, l'ensemble de ces corrélations constituant une signature d'usure de la bande de roulement. Et la variation dans le temps de cette signature permet alors d'établir un suivi d'usure. Les impulsions 25 réfléchies sont converties sous forme numérique avant d'être traitées (comme cela sera décrit ci-dessous en référence à la figure 4b). Ainsi, une première corrélation est établie pour suivre l'épaisseur de la couche externe 14 de la bande de roulement 10. L'épaisseur de la couche externe 14 se déduit directement de la différence (t6 - t4) entre les instants de réception des impulsions 30 réfléchies iR6 et iR4, formées par réflexion des impulsions incidentes il sur la face externe 14b et sur le fond de sculpture 14a de cette couche externe 14. La variation de cette épaisseur de couche externe Ve(t) en fonction du temps est un indicateur de l'usure de la couche externe 14 et donc du pneumatique. D'autres corrélations entre les instants de réception des impulsions réfléchies 35 par les interfaces de réflexion de la bande de roulement permettent de rendre compte de l'usure de la bande de roulement.

Ainsi, les distances entre la face externe 14b et toute interface de la bande de roulement 10 autre que le fond de sculpture 14a - à savoir la face interne 11 a et l'une des nappes métalliques 12 ou 13 - peuvent être utilisées pour déterminer l'usure. Ces distances sont proportionnelles aux différences entre les instants de réception de l'impulsion réfléchie iR6 et les impulsions réfléchies iR1 , iR2, iR3 correspondantes, à savoir respectivement: (t6 - t 1 ), (t6 - t2) et (t6 - t3). Par ailleurs, les instants t5 et t6 varient de manière sensiblement identique puisque la réflexion sur la chaussée 2 et sur la face externe 14b sont proches, à la compression de la bande de roulement 10 sur la chaussée 2 et à la variation angulaire « Ai » d'impulsion incidente il près (figure 1). Il est donc également avantageux de confirmer les corrélations précédentes par la détermination de la distance entre la chaussée 2 (figure 1), interface où apparaît l'impulsion de réflexion iR5, et l'une des interfaces de la bande de roulement 10 (figure 1). Cette distance est déterminée proportionnellement à la différence entre 15 l'instant t5 de réception de l'impulsion de réflexion iR5 et tout instant t1 à t4 de réception d'une des impulsions de réflexions iR1 à iR4 sur l'une desdites interfaces, à savoir: la face interne 11 a, l'une des nappes métalliques 12 ou 13, et le fond de sculpture 14a. Le traitement des instants de réception des signaux UWB émis et captés, Se et Sr - en vue d'établir des corrélations entre ces instants, une signature d'usure de la 20 bande de roulement à partir de ces corrélations et un suivi d'usure dans le temps - est réalisé dans un équipement selon l'invention. La figure 3 illustre plus précisément le schéma d'un exemple d'équipement 100 selon l'invention. Un tel équipement 100 comporte une unité de contrôle 110, dédiée à la commande du signal émis Se et au traitement des données fournies par le signal de 25 réception Sr. La programmation d'émission des signaux Se prévoit une émission à chaque démarrage puis de manière périodique, par exemple toutes les heures. La fréquence d'émission est augmentée en fonction du kilométrage déjà parcouru par le pneumatique et de la courbe d'usure fournie par le fabricant de pneumatiques. Des données de pression du pneumatique, provenant par exemple d'un système de contrôle 30 de cette pression intégré au véhicule, peuvent avantageusement être prises en compte afin de corriger ladite fréquence d'émission. L'unité de contrôle 110 est en liaison avec une première branche d'émission Bl, comprenant : un générateur 120 d'émission de signaux d'impulsions UWB Se, couplé en sortie à un amplificateur d'impulsions UWB 130 relié à l'antenne 140 d'émission de ces 35 signaux. Une pile 101 constitue la source d'énergie électrique de l'équipement 100. L'équipement 100 comporte une deuxième branche B2 dite de réception des signaux Sr d'impulsions UWB après réflexion sur la bande de roulement 10 du pneumatique 1 suivi en usure (figure 1). La deuxième branche B2 comprend : une antenne de réception 150 des signaux Sr couplée à un filtre 160, pour sélectionner les signaux UWB de même largeur spectrale que les signaux émis Se, relié en sortie à un amplificateur de faible bruit 170 couplé en entrée à un récepteur d'impulsions 180 apte à mémoriser les signaux captés Sr. En sortie de ce récepteur d'impulsions 180, la deuxième branche B2 est reliée à l'unité de contrôle 110 de l'équipement 100. De préférence, l'antenne d'émission 140 est unidirectionnelle, afin d'augmenter la précision de la direction de propagation des impulsions émises, et l'antenne de réception 150 est directive afin d'éviter au mieux les échos parasites. En variante, les antennes d'émission 140 et de réception 150 sont remplacées par l'antenne d'émission / réception unique 31 (figure 1), ce qui permet de rendre l'équipement plus compact, de simplifier le circuit et de minimiser les coûts. Cependant, une telle antenne à double fonction d'émission et de réception est plus sensible aux interférences et aux échos parasites.

De manière plus précise, un exemple de générateur d'impulsions 120 est illustré en figure 4a, en liaison avec l'unité de contrôle 110 en amont et avec l'amplificateur d'impulsions 130 relié à l'antenne d'émission 140 en aval. Un tel générateur d'impulsions UWB 120 comporte un convertisseur numérique / analogique ou CNA 121 pour fournir, à partir d'un signal de départ sl déclenché par l'unité de contrôle 110, un signal analogique Sa modulé via une horloge de transmission en bande de base 122. Le convertisseur CNA 121 est couplé à un mélangeur 124 via un filtre 123 pour que le signal analogique Sa porte une brève impulsion de radiofréquence d'un signal RF fourni par un oscillateur RF 125, également sous la commande de l'unité de contrôle 110. Chaque brève impulsion de radiofréquence forme l'une des impulsions incidentes il du signal d'émission Se après amplification (par l'amplificateur 130) et émission (par l'antenne 140). La durée des impulsions de radiofréquence portées est réglée par l'unité de contrôle 110 - par exemple sur une nanoseconde ou sur une durée inférieure - pour que le signal d'impulsion porté corresponde à un spectre de fréquences de largeur égale à 25 % de la valeur de la fréquence centrale de ce spectre, avant d'être amplifié par l'amplificateur d'impulsions 130 en sortie du mélangeur 124, puis émis par l'antenne d'émission 140 sous forme d'un signal d'impulsions UWB. Par exemple, si chaque impulsion incidente est centrée sur 2 GHz, la largeur de la bande de fréquence est de 500 MHz.

De manière équivalente à la figure 4a pour le générateur d'impulsions 120, la figure 4b présente un exemple de récepteur d'impulsions 180, en liaison avec l'amplificateur d'impulsions 170 relié à l'antenne de réception 150 via le filtre 160 en amont et avec l'unité de contrôle 110 en aval. Un tel récepteur d'impulsions 180 comporte un mélangeur 181, couplé à un échantillonneur / convertisseur analogique numérique ou ECAN 182, lui-même couplé à l'unité de contrôle 110. L'ECAN 182 échantillonne les impulsions du signal d'impulsion UWB réfléchi Sr tel que capté par l'antenne de réception 150, filtrés (filtre 160) et amplifiés (170). Avant d'être échantillonné, le signal d'impulsion UWB réfléchi Sr est abaissé par mélange avec un signal RF fourni par un oscillateur RF local 184 (qui peut aussi être l'oscillateur 125 du générateur d'impulsions 120) sous la commande de l'unité de contrôle 110. L'échantillonnage de l'ECAN 182 est cadencé par une horloge en bande de base 183 (qui peut être l'horloge 122 du générateur d'impulsions 120) également sous la commande de l'unité de contrôle 110. Un signal numérique Sn, correspondant à une impulsion de signal UWB capté Sr, est alors transmis à l'unité de contrôle 110 pour y être traité. Cette unité de contrôle 110 comporte avantageusement un corrélateur 111, afin d'établir des corrélations entre les signaux numériques iRn successivement traités en fonction de leur retard, comme décrit en référence à la figure 2. Le corrélateur 111 est couplé à une unité de traitement numérique 112 pour former une signature d'usure et déterminer un état d'usure du pneumatique à partir des signatures successives. Lorsque l'état d'usure correspond à un état critique préétabli, une alerte est déclenchée par l'unité de contrôle 110 et émise par l'antenne 140 ou 31. Le signal d'alerte est transmis à un récepteur approprié intégré au tableau de bord du véhicule. Cette réception déclenche une alarme visuelle et/ou sonore.

Alternativement, l'unité de traitement numérique peut être déportée à distance de l'unité de contrôle, par exemple sous la forme d'un calculateur numérique central comme décrit ci-après, et la liaison entre le corrélateur et ce calculateur est alors réalisée par signaux RF ou signaux UWB via des antennes aptes à transmettre ces signaux. Une telle architecture déportée est adaptée pour constituer un système de suivi d'usure embarqué pour l'ensemble des pneumatiques d'un véhicule, l'utilisation du calculateur numérique central étant ainsi avantageusement mutualisée. En référence à la figure 5, le schéma simplifié d'un système de suivi d'usure embarqué sur un véhicule est illustré. Le système est illustré par l'un des équipements de suivi d'usure 100', tel qu'intégré sur chacune des roues, et un calculateur numérique 35 central 300 en communication avec l'ensemble des équipements 100'. Chaque équipement de suivi d'usure 100' est simplifié, par rapport à l'équipement 100 précédent, en ce que l'unité de traitement numérique 112 n'est plus dans l'équipement et est déportée dans un calculateur numérique central 300 apte à traiter les signaux provenant de tous les équipements de suivi d'usure 100'. Chaque équipement de suivi d'usure 100' est intégré dans une unité roue 200 montée sur chaque roue du véhicule (non représentée) avec son antenne d'émission / réception des signaux d'impulsion UWB 31. Une antenne de communication de signaux RF 210 est montée en sortie de chaque unité roue 200 en liaison avec un émetteur 205. Cette antenne 210 émet des signaux d'impulsions numérisées Sd et/ou des signaux d'impulsions corrélés Sc fournis par l'unité de contrôle de l'équipement 100', en direction d'une antenne de réception 310 du calculateur central embarqué 300.

Dans le calculateur central embarqué 300, les signaux d'impulsions numérisés Sd et/ou les signaux corrélés Sc sont d'abord captés par l'antenne de réception des signaux RF 310 en liaison avec un récepteur de signaux RF 320, avant d'être traités par l'unité de traitement numérique 112. L'unité de traitement numérique détermine un état d'usure de chaque pneumatique à partir des corrélations successives fournis par les signaux d'impulsions corrélées captés, comme décrit ci-dessus. Alternativement, les antennes de communication 210 montées en sortie des unités roue 200 sont des antennes de signaux UWB et sont alors avantageusement constituées par les antennes d'émission / réception des signaux d'impulsion UWB 31 des équipements de suivi d'usure 100'. Les communications sont alors effectuées en dehors des émissions / réceptions de signaux UWB utilisés pour la détermination d'usure. Dans le cas où le véhicule est déjà équipé d'un système de surveillance de pression des pneumatiques ou système TPMS comportant des unités roue du type unité roue 200 - équipées d'un capteur de pression - dans chaque roue du véhicule et un calculateur central embarqué du type du calculateur 300, chaque équipement de suivi d'usure de pneumatique 100' est intégré dans chaque unité roue existante. Le calculateur embarqué du système TPMS sert de calculateur central embarqué 300 et intègre l'unité de traitement numérique 112. Dans ce cas également, le signal d'alerte d'usure critique est géré par le système TPMS qui comporte un récepteur intégré dans le tableau de bord du véhicule pour déclencher une alarme.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Par exemple, les durées d'échantillonnage peuvent être optimisées en fonction de la résolution des mesures désirée. En outre, la mesure des durées parcourues par les impulsions (et donc les distances entre les interfaces de la bande de roulement) peut utiliser différentes techniques de détection / corrélation / seuil. En particulier, la détection de front d'impulsion, la détection de valeur maximale, corrélation avec un masque ou une signature d'impulsion au sens large (compris comme un ensemble de paramètres caractéristiques de l'impulsion : moyenne des points dans un intervalle de temps donné, écart entre les valeurs maximales et minimales, etc.). La durée entre deux impulsions peut être utilisée comme paramètre d'optimisation en fonction de la structure du pneu (nombre de couches et propriété diélectrique de chaque couche). Elle peut être avantageusement ajustée sur plusieurs valeurs discrètes optimisées en fonction de la nature complexe des matériaux présents dans le pneu. Le positionnement de l'équipement de suivi d'usure peut être optimisé de sorte à minimiser la déformation de l'onde réfléchie par rapport à l'onde incidente, en 10 particulier pour les détections de signature. Les directivités des antennes peuvent également être optimisées en fonction des choix des fonctions et du nombre d'antennes : réception et/ou réception de signaux UWB et/ou RF. En outre, le nombre d'antennes et leur position respective dépend de l'utilisation des réflexions d'impulsion sur un trajet de propagation directe ou sur des 15 trajets obliques. De plus, l'orientation des antennes vis-à-vis de la bande de roulement est également un paramètre d'optimisation pour maximiser l'amplitude des signaux d'impulsion réfléchis. Pour minimiser les interférences avec des émissions venant des pneus 20 voisins ou d'un véhicule à proximité, le signal peut être transmis par codage des impulsions avec une trame connue spécifique à chaque roue. Le code est arbitrairement choisi parmi une liste de codes jugés suffisant pour minimiser la probabilité des interférences sur le terrain. Ce code peut par exemple coder la présence ou l'absence d'une ou de 25 plusieurs impulsions dans des fenêtres de temps d'émission connue. Ce code peut être d'inverser l'impulsion. Par ailleurs, un temps aléatoire peut être introduit préalablement à l'émission de chaque impulsion pour minimiser les interférences et les collisions avec des émissions venant d'autres capteurs à proximité. Ce temps aléatoire peut également être déterminé 30 par l'utilisation d'un code pseudo-aléatoire.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de suivi de l'usure d'une bande de roulement (10) de pneumatique (1) de véhicule comportant une couche interne (11) ayant une interface interne (11 a), une couche intermédiaire incorporant au moins une interface d'armature métallique (12, 13) et une couche externe de roulement (14) ayant une interface interne de fond de sculpture 5 (14a) et une interface externe sculptée (14b), le pneumatique étant apte à circuler en formant une empreinte de contact (1E) de la face externe sculptée (14b) sur une chaussée (2), le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à émettre, à partir d'une source (31, 140, 210) agencée à proximité du pneumatique (1), au moins un signal d'impulsions incidentes à large bande dites UWB (il) en direction de la couche externe 10 (14) contenant l'empreinte (1E) de ce pneumatique (1) sur la chaussée (2), à recevoir (31, 150, 310) des impulsions réfléchies (iR1 à iR6) par les interfaces (11 a, 12, 13, 14a, 14b) de la bande de roulement (10) ainsi que par la chaussée (2), à déterminer, à partir d'une signature d'usure formée des retards relatifs présentés par au moins une impulsion réfléchie (iR1 à iR6) par rapport à l'instant d'émission (t0) de 15 l'impulsion incidente (il), un état d'usure du pneumatique par comparaison entre ladite signature d'usure et une signature d'usure antérieure de ladite bande de roulement (10), et à déclencher une alarme lorsque la signature d'usure correspond à un état critique de bande de roulement (10) défini au regard du risque pré-évalué de pertes d'adhérence de l'empreinte (1E) du pneumatique (1) sur la chaussée (2). 20
2. 2. Procédé de suivi d'usure selon la revendication 1, dans lequel la signature d'usure est définie à partir des retards relatifs présentés par les impulsions réfléchies (iR5, iR6) par la chaussée (2) et/ou par l'interface externe sculptée (14b).
3. 3. Procédé de suivi d'usure selon la revendication précédente, dans lequel la signature d'usure est également définie par les retards relatifs des impulsions réfléchies 25 (iR4 ; iR2, iR3) par l'interface interne de fond de sculpture (14a) et/ou par au moins une interface d'armature métallique (12, 13).
4. 4. Procédé de suivi d'usure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la signature d'usure est régulièrement échantillonnée et les signatures d'usure successivement échantillonnées sont comparées afin de déterminer 30 une périodicité d'émission des signaux d'impulsions incidentes (Se) en fonction du kilométrage correspondant.
5. 5. Procédé de suivi d'usure selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une étape supplémentaire consiste à :- analyser le retard relatif présenté par une impulsion réfléchie (iR6) par l'interface externe sculptée (14b) dans une zone hors de l'empreinte (1 E), et comparer ce retard relatif aux retards relatifs de la signature d'usure ; et/ou - analyser également des informations de charge et de pression du pneumatique fournies par une détection dédiée, déduire des rectifications de retards relatifs des impulsions réfléchies (iR1 à iR6) et modifier la signature d'usure en conséquence.
6. 6. Equipement de suivi d'usure d'un pneumatique (100, 100') de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de contrôle (110) dédiée à la commande de signal et au traitement de données, cette unité de contrôle (110) étant couplée à un générateur (120) de signal d'impulsions (Se) à ultra large bande ou UWB, lui-même couplé à une antenne d'émission d'impulsions UWB incidentes (140), et une antenne de réception des impulsions UWB (150) réfléchies sur au moins une interface de bande de roulement du pneumatique (11a, 12, 13, 14a, 14b) et sur la chaussée (2), l'antenne de réception (150) étant couplée à un récepteur de signal d'impulsions (180) lui-même couplé à ladite unité de contrôle (110).
7. 7. Equipement de suivi d'usure selon la revendication précédente, dans lequel les antennes d'émission (140) et de réception (150) d'impulsions UWB forment une seule 20 antenne d'émission / réception d'impulsions UWB (31) ou deux antennes distinctes, une d'émission (140) et une de réception (150).
8. 8. Equipement de suivi d'usure selon la revendication précédente, dans lequel la ou les antennes (140 150, 31) possèdent des moyens d'émission unidirectionnels et de réception directifs. 25
9. 9. Equipement de suivi d'usure selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel un amplificateur d'impulsions (130) est agencé entre la sortie du générateur de signal d'impulsions (120) et l'entrée d'antenne d'émission d'impulsions UWB (140, 31), et un ensemble de filtre (160) couplé à un amplificateur de bruit faible (170) est monté entre la sortie d'antenne de réception des impulsions UWB (150, 31) et l'entrée du 30 récepteur de signal d'impulsions (180).
10. 10. Equipement de suivi d'usure selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel : - le générateur de signal d'impulsions UWB (120) comporte un convertisseur numérique / analogique ou CNA (121) d'un signal de départ (s1) déclenché par 35 l'unité de contrôle (110) et modulé via une horloge de transmission en bande debase (122), ledit convertisseur (121) étant couplé à un mélangeur (124) via un filtre (123) pour que le signal de départ modulé et filtré (Sa) porte une brève impulsion d'un signal de radiofréquence ou signal RF fourni par un oscillateur RF (125) également sous la commande de l'unité de contrôle (110), la durée du signal de départ étant réglée pour que le signal porté corresponde à un spectre de fréquences de largeur au moins égale à 25 % de la valeur de la fréquence centrale de ce spectre, avant d'être amplifié (130) puis émis par l'antenne d'émission (140) sous forme d'un signal d'impulsions UWB ; et - le récepteur de signal d'impulsions UWB (180) comporte un mélangeur (181) couplé à un échantillonneur / convertisseur analogique numérique ou ECAN (182), lui-même couplé à l'unité de contrôle (110), pour échantillonner un signal d'impulsion UWB réfléchi provenant de l'antenne de réception (150, 31) et mélangé, après filtrage (160) et amplification (170), avec un signal RF fourni par un oscillateur local de radiofréquences (184) également sous la commande de l'unité de contrôle (110), l'échantillonnage est cadencé par une horloge en bande de base (183) sous la commande de l'unité de contrôle (110), pour fournir un signal d'impulsion UWB numérique (Sn) à l'unité de contrôle (110) correspondant au signal d'impulsion UWB réfléchi (Sr).
11. 11. Equipement de suivi d'usure selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel l'unité de contrôle (110) peut comporter avantageusement un corrélateur (111), afin de corréler les signaux d'impulsions UWB numériques (Sn) fournis par l'échantillonneur / convertisseur ECAN (182) et former ainsi une signature d'usure, ce corrélateur (111) étant couplé à une unité de traitement numérique (112) pour déterminer un état d'usure du pneumatique à partir des signatures successives.
12. 12. Equipement de suivi d'usure selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel l'unité de traitement numérique (112) est déportée à distance de l'unité de contrôle (110) pour former un calculateur centralisé dans un système de suivi d'usures des pneumatiques d'un véhicule, et la liaison entre le corrélateur (111) et le calculateur est alors réalisée par signaux RF ou UWB via des antennes aptes à transmettre de tels signaux.
13. 13. Système embarqué de suivi d'usure des pneumatiques de roues d'un véhicule, composé d'équipements de suivi d'usure selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que chaque équipement (100') comporte un générateur (120), un récepteur de signal d'impulsions UWB (180), une antenne d'émission/réception d'impulsions UWB (31), et une unité de contrôle (110) intégrant un corrélateur (111), en ce qu'il comporte un calculateur numérique central (300) intégrantune unité de traitement (112), en ce que chaque équipement (100') est apte à être intégré dans une unité roue (200) montée sur chaque roue du véhicule, en ce qu'une antenne de signaux RF ou UWB (205, 210) montée en sortie de chaque unité roue (200) émet les signaux d'impulsions UWB corrélés, ces signaux étant aptes à être reçus par le calculateur numérique central (300) embarqué sur le véhicule, et en ce que ce calculateur numérique central (300) est relié à une antenne de réception de signaux RF ou UWB (310, 320) pour déterminer un état d'usure de chaque pneumatique à partir des corrélations successives transmises par les antennes des unités roue (200) à l'unité de traitement (112).
14. 14. Système embarqué de suivi d'usure selon la revendication précédente, dans lequel l'antenne de sortie (210) de chaque unité roue est l'antenne d'émission/réception (31) des signaux d'impulsion UWB.
15. 15. Système embarqué de suivi d'usure selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14, dans lequel, le véhicule étant équipé d'un système de surveillance de pression des pneumatiques de type TPMS comportant des unités roue (200) équipé d'un capteur de pression dans chaque roue du véhicule et un calculateur central embarqué, un équipement de détermination d'usure de pneumatique (100') est intégré dans chaque unité roue et le calculateur embarqué du système TPMS agit en tant que calculateur numérique central (300).