FR3107471A1 - Roue de véhicule à estimation de potentiel d’adhérence par mesure de résistance - Google Patents

Abstract

Une roue (R1) équipe un véhicule (V) circulant sur une surface et comprend : - une jante (JR) sur laquelle est monté un pneu (PN) comportant une surface de roulage (SR) contactant cette surface et deux éléments conducteurs (EC) débouchant au niveau de cette surface de roulage (SR) respectivement dans deux zones voisines, - un dispositif de mesure (DM) connecté aux deux éléments conducteurs (EC) et mesurant une résistance électrique entre ces derniers (EC), et - un processeur (PR) et une mémoire (MD) effectuant des opérations consistant à estimer le potentiel d’adhérence du pneu (PN) sur la surface en fonction de cette résistance électrique mesurée. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

ROUE DE VÉHICULE À ESTIMATION DE POTENTIEL D’ADHÉRENCE PAR MESURE DE RÉSISTANCE

Domaine technique de l’invention

L’invention concerne les véhicules à roues, et plus précisément l’estimation du potentiel d’adhérence de l’une au moins des roues de tels véhicules.

Etat de la technique

Certains véhicules, généralement terrestres (et éventuellement automobiles), comprennent des roues comportant chacune une jante sur laquelle est monté un pneu. Comme le sait l’homme de l’art, l’adhérence (ou potentiel d’adhérence) d’au moins l’une des roues d’un véhicule est un paramètre qu’il est important de connaître lorsque l’on veut contrôler de façon au moins partiellement automatisé la conduite de ce véhicule (et en particulier sa trajectoire).

Par exemple, cette adhérence peut être estimée puis utilisée par un dispositif de contrôle de trajectoire dédié à l’anti-dérapage (généralement appelé ESP (« Electronic Stability Program ») ou ESC (« Electronic Stability Control »)) ou à l’anti-patinage (généralement appelé ASR (« Acceleration Slip Regulation ») ou TCS (« Traction Control System »).

Habituellement, le dispositif de contrôle de trajectoire estime les adhérences des roues d’au moins un train afin de détecter une perte d’adhérence résultant d’un dérapage ou d’un patinage. Plus l’estimée de l’adhérence d’une roue sera précise, plus la solution déterminée par le dispositif de contrôle de trajectoire pour contrecarrer une perte d’adhérence pourra être efficace, et plus l’estimée du couple maximum pouvant être transmis par cette roue pourra être précise.

Par ailleurs, on peut aussi adapter la distance de sécurité inter-véhicules en fonction de la distance d’arrêt estimée via la connaissance de l’adhérence.

Actuellement, l’adhérence d’une roue motrice d’un véhicule peut, par exemple, se faire en comparant la vitesse en cours de ce véhicule à la vitesse estimée de déplacement de cette roue motrice, elle-même déduite de la vitesse de rotation de cette dernière. Cette technique mise en œuvre pour estimer l’adhérence d’une roue, comme d’ailleurs les autres techniques connues, ne sont pas très précises.

Il a également été proposé dans le document brevet DE-A1 102018008287 d’équiper le pneu d’une roue d’un véhicule d’un capteur capacitif déterminant l’humidité de la route, puis d’estimer le potentiel d’adhérence de ce pneu en fonction de cette mesure d’humidité. Le capteur capacitif est un élément de faibles dimensions et donc il ne peut délivrer une mesure qu’une fois par tour de roue, lorsqu’il est au contact de la chaussée, ce qui n’offre pas une grande réactivité.

L’invention a donc notamment pour but de proposer une nouvelle technique d’estimation du potentiel d’adhérence d’une roue d’un véhicule.

Présentation de l’invention

Elle propose notamment à cet effet une roue, destinée à équiper un véhicule propre à circuler sur une surface, et comprenant une jante sur laquelle est monté un pneu comportant une surface de roulage destinée à contacter cette surface.

Cette roue se caractérise par le fait:

- que son pneu comprend deux éléments conducteurs débouchant au niveau de la surface de roulage respectivement dans deux zones voisines, et

- qu’elle comprend un dispositif de mesure connecté aux deux éléments conducteurs et mesurant une résistance électrique entre ces derniers, et au moins un processeur et au moins une mémoire agencés pour effectuer les opérations consistant à estimer un potentiel d’adhérence du pneu sur la surface en fonction de cette résistance électrique mesurée.

Grâce à l’invention, on dispose d’une estimée du potentiel d’adhérence d’une roue qui est plus précise que celle obtenue avec les techniques de l’art antérieur, et possiblement fournie plus rapidement et plus fréquemment.

La roue selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment:

- chaque élément conducteur peut avoir une forme annulaire et peut s’étendre sur la circonférence du pneu;

- chaque élément conducteur peut être une bande réalisée dans un caoutchouc conducteur électriquement;

- chaque élément conducteur peut être logé dans un logement défini dans le pneu dans l’une des deux zones voisines, et peut être solidarisé fixement au pneu par collage;

- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à estimer le potentiel d’adhérence du pneu en fonction en outre d’une température à l’extérieur du véhicule;

- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à générer un message d’alarme lorsque le potentiel d’adhérence estimé est inférieur à un seuil choisi;

- son processeur et sa mémoire peuvent être agencés pour effectuer les opérations consistant à générer un message d’alarme destiné à être affiché sur au moins un écran présent dans le véhicule et/ou diffusé par au moins un haut-parleur présent dans le véhicule.

L’invention propose également un véhicule propre à circuler sur une surface et comprenant au moins une roue du type de celle présentée ci-avant.

Par exemple, ce véhicule peut être de type terrestre, et éventuellement de type automobile.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels:

illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule automobile comprenant un dispositif de contrôle de trajectoire et deux exemples de réalisation de roues selon l’invention,

illustre schématiquement, dans une vue en coupe transversale, un exemple de réalisation d’une roue selon l’invention, et

illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un calculateur d’une roue selon l’invention.

Description détaillée de l’invention

L’invention a notamment pour but de proposer une roue R1 destinée à équiper un véhicule V et capable d’estimer le potentiel d’adhérence de son pneu PN.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est terrestre et de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré non limitativement sur la figure 1. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule pouvant circuler au moins temporairement sur une surface, comme par exemple une route ou une piste, et comprenant au moins une roue lui permettant de se déplacer. Par conséquent, l’invention concerne non seulement les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, motocyclettes, minibus, cars, camions, engins de voirie, engins de chantier, véhicules agricoles et karts), mais également certains aéronefs.

On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de réalisation d’un véhicule V comprenant, notamment, un train avant comportant deux roues R1 droite et gauche, selon l’invention, un train arrière comportant deux roues R2 droite et gauche, classiques, et un dispositif de contrôle de trajectoire DC.

On notera que le véhicule V pourrait ne comprendre qu’une seule roue R1 selon l’invention ou bien que des roues R1 selon l’invention.

Chaque roue R1 (ici du train avant) comprend une jante JR sur laquelle est monté un pneu PN, un dispositif de mesure DM et au moins un processeur PR et au moins une mémoire MD.

Chaque jante JR est ici couplée à un pivot qui est également couplé àau moins un bras de suspension et auquel est solidarisé fixement l’étrier du système de freinage du véhicule V.

Chaque pneu PN comprend une surface de roulage SR, qui est destinée à contacter la surface sur laquelle circule le véhicule V, et deux éléments conducteurs EC, qui débouchent au niveau de la surface de roulage SR respectivement dans deux zones voisines. On comprendra que chaque pneu PN doit être réalisé dans un caoutchouc isolant électriquement.

Chaque dispositif de mesure DM est connecté aux deux éléments conducteurs EC du pneu PN de sa roue R1 et est agencé de manière à mesurer une résistance électrique entre ces deux éléments conducteurs EC. A cet effet, le dispositif de mesure DM est connecté aux deux éléments conducteurs EC via deux chemins électriques qui traversent le pneu PN. Ces chemins électriques peuvent être réalisés avec de la gomme conductrice ce qui permet de ne pas avoir de problème d’étanchéité.

Par ailleurs, le dispositif de mesure DM peut être solidarisé fixement à la jante JR, de préférence en isolant électriquement ses deux faces, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2. Mais dans une variante de réalisation il pourrait être solidarisé fixement à l’intérieur du pneu PN.

Par exemple, chaque dispositif de mesure DM peut comprendre un ohmmètre chargé de mesurer la résistance électrique entre les deux éléments conducteurs EC.

Le processeur PR et la mémoire MD sont agencés pour effectuer les opérations consistant à estimer le potentiel d’adhérence du pneu PN d’une roue R1 sur la surface sur laquelle circule le véhicule V, en fonction de la résistance électrique qui est mesurée par le dispositif de mesure DM associé.

On considère en effet, ici, que plus la quantité d’eau, présente entre la surface sur laquelle circule le véhicule V et la surface de roulage SR du pneu PN, est importante, plus la résistance électrique entre les deux éléments conducteurs EC sera faible, même si l’eau (ou la glace ou encore la neige) conduit peu l’électricité, et donc plus l’adhérence sera dégradée. Inversement, plus la quantité d’eau, présente entre la surface sur laquelle circule le véhicule V et la surface de roulage SR du pneu PN, est faible, plus la résistance électrique entre les deux éléments conducteurs EC sera forte, et donc plus le potentiel d’adhérence sera élevé.

On dispose ainsi d’une estimée du potentiel d’adhérence d’une roue R1 qui est plus précise que celle obtenue avec les techniques de l’art antérieur.

Par exemple, on peut estimer le potentiel d’adhérence en fonction de la résistance électriquemesurée en utilisant une table de correspondance stockée (par exemple dans la mémoire MD) et établissant une correspondance entre des résistances électriques et des potentiels d’adhérence. En variante, on peut utiliser une fonction mathématique permettant de déterminer le potentiel d’adhérence en fonction d’au moins la résistance électrique mesurée.

On notera que le processeur PR peut, par exemple, être un processeur de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)). Ce processeur PR peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique.

On notera également que la mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR de ses fonctionnalités.

Dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1, le processeur PR et la mémoire MD font partie d’un calculateur CA, réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »), et couplé (directement ou indirectement) au dispositif de contrôle de trajectoire DC. Mais cela n’est pas obligatoire. Par ailleurs, dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 2, le calculateur CA est solidarisé fixement à la jante JR. Mais dans une variante de réalisation il pourrait être solidarisé fixement à l’intérieur du pneu PN ou déporté dans/sur le véhicule V. Cette dernière alternative peut notamment être mise en œuvre lorsque les communications entre le dispositif de mesure DM et le processeur PR (ou calculateur CA) se font sans fil, par exemple selon la technique RFID («Radio Frequency IDentification»), l’alimentation électrique du dispositif de mesure DM se faisant alors via une antenne réceptrice que comprend ce dernier (DM) et le calculateur CA devant être associé à un boîtier RFID chargé de réceptionner l’information (selon un principe similaire à celui utilisé pour la mesure de pression).

On notera également qu’il est avantageux que le processeur PR et la mémoire MD soient agencés de manière à effectuer les opérations consistant à estimer

le potentiel d’adhérence du pneu PN associé en fonction en outre de la température à l’extérieur du véhicule V, ainsi qu’éventuellement du type du pneu PN (fournisseur et modèle). En effet, la conductivité électrique de l’eau varie légèrement en fonction de son état physique, lequel dépend de la température extérieure. Par conséquent, cette option permet d’améliorer la précision de l’estimée du potentiel d’adhérence du pneu PN. La température à l’extérieur du véhicule V peut être fournie par une sonde de température équipant le véhicule V ou par des informations météorologiques reçues dans le véhicule V (par un module de communication par voie d’ondes qu’il comprend de façon permanente ou par un appareil communicant présent de façon temporaire dans le véhicule V du fait qu’il accompagne un passager). Cet appareil communicant peut, par exemple, être un téléphone mobile intelligent (ou « smartphone ») ou une tablette électronique communicante.

En présence de la dernière option, lorsque l’on utilise une table de correspondance, cette dernière intègre la température extérieure, ainsi qu’éventuellement le type du pneu. De même, dans la variante à fonction mathématique, cette dernière a également comme variable la température extérieure, ainsi qu’éventuellement le type du pneu.

On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 1, que chaque élément conducteur EC peut avoir une forme annulaire et s’étendre sur la circonférence du pneu PN. Cela permet en effet d’effectuer des mesures de la résistance électrique quelle que soit la position de la roue R1 par rapport à une position de référence. Mais on pourrait utiliser des éléments conducteurs EC ayant une forme partiellement annulaire et donc s’étendant sur une partie de la circonférence du pneu PN.

On notera également que chaque élément conducteur EC peut être une bande réalisée dans un caoutchouc conducteur électriquement. Par exemple, il peut s’agir d’un type particulier de caoutchouc synthétique comportant du graphite. Cela permet aux éléments conducteurs EC de s’user sensiblement à la même vitesse que leur pneu PN, et donc d’éviter qu’ils dégradent les chaussées.

Les deux bandes EC sont intégrées sensiblement parallèlement l’une à l’autre dans leurs zones voisines respectives et débouchent à l’air libre sur la surface de roulage SR afin de pouvoir être en contact direct avec la surface sur laquelle circule le véhicule V.

On notera également que chaque élément conducteur EC peut être logé dans un logement qui est défini dans le pneu PN dans l’une des deux zones voisines, et peut être solidarisé fixement au pneu PN par collage. Mais ils peuvent aussi être intégrés lors de la fabrication du pneu PN, et plus précisément lors de la mise en place de ses différents composants.

On notera également que le processeur PR et la mémoire MD peuvent être agencés de manière à effectuer les opérations consistant à générer un message d’alarme lorsque le potentiel d’adhérence estimé est inférieur à un seuil choisi. Ce message d’alarme peut être destiné au conducteur du véhicule V (si ce dernier (V) n’est pas à conduite totalement automatisée (ou autonome)) et/ou à un dispositif embarqué dans le véhicule V et utilisant (ou prenant en compte) l’information de potentiel d’adhérence. Dans le cas de conduite autonome, la connaissance du potentiel d’adhérence permet d’adapter les distances de sécurité entre véhicule

Lorsque le message d’alarme est au moins destiné au conducteur du véhicule V, le processeur PR et la mémoire MD peuvent être agencés de manière à générer un message d’alarme destiné à être affiché sur au moins un écran présent dans le véhicule V et/ou diffusé par au moins un haut-parleur présent dans le véhicule V. Par exemple, l’écran peut faire partie du combiné central CC, installé dans (ou sur) la planche de bord ou l’éventuelle console centrale, ou bien du tableau de bord du véhicule V. Mais en variante l’écran peut faire partie de l’appareil communicant précité. Egalement par exemple, le haut-parleur peut faire partie du véhicule V de façon permanente. Mais en variante le haut-parleur peut faire partie de l’appareil communicant précité.

On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 1, que l’information de potentiel d’adhérence peut être avantageusement (mais notamment) utilisée par le dispositif de contrôle de trajectoire DC équipant le véhicule V. Par exemple, ce dispositif de contrôle de trajectoire DC peut être dédié à l’anti-dérapage (il peut alors être de type ESP ou ESC, notamment) ou à l’anti-patinage (il peut alors être de type ASR ou TCS, notamment).

Mais l’information de potentiel d’adhérence pourrait aussi être utilisée, par exemple, par un régulateur de vitesse adaptatif (avec une distance de sécurité adaptée en fonction du potentiel d’adhérence).

On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 3, que le calculateur CA peut aussi comprendre, en complément de sa mémoire vive MD et de son processeur PR, une mémoire de masse MM, notamment pour le stockage de la résistance électrique mesurée et de l’éventuelle température à l’extérieur du véhicule V, et de données intermédiaires intervenant dans tous ses calculs et traitements. Par ailleurs, ce calculateur CA peut aussi comprendre une interface d’entrée IE pour la réception d’au moins la résistance électrique mesurée et l’éventuelle température à l’extérieur du véhicule V pour les utiliser dans des calculs ou traitements, éventuellement après les avoir mises en forme et/ou démodulées et/ou amplifiées, de façon connue en soi, au moyen d’un processeur de signal numérique PR’. De plus, ce calculateur CA peut aussi comprendre une interface de sortie IS, notamment pour délivrer le potentiel d’adhérence estimé et les éventuels messages d’alarme.

Claims (10)

1. Roue (R1) pour un véhicule (V) propre à circuler sur une surface, ladite roue (R1) comprenant une jante (JR) sur laquelle est monté un pneu (PN) comportant une surface de roulage (SR) destinée à contacter ladite surface, caractérisée en ce que ledit pneu (PN) comprend deux éléments conducteurs (EC) débouchant au niveau de ladite surface de roulage (SR) respectivement dans deux zones voisines, et en ce qu’elle comprend en outre i) un dispositif de mesure (DM) connecté auxdits deux éléments conducteurs (EC) et mesurant une résistance électrique entre ces derniers (EC), et ii) au moins un processeur (PR) et au moins une mémoire (MD) agencés pour effectuer les opérations consistant à estimer un potentiel d’adhérence dudit pneu (PN) sur la surface en fonction de ladite résistance électrique mesurée.
2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément conducteur (EC) a une forme annulaire et s’étend sur la circonférence dudit pneu (PN).
3. Roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque élément conducteur (EC) est une bande réalisée dans un caoutchouc conducteur électriquement.
4. Roue selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque élément conducteur (EC) est logé dans un logement défini dans ledit pneu (PN) dans l’une desdites deux zones voisines, et solidarisé fixement audit pneu (PN) par collage.
5. Roue selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à estimer ledit potentiel d’adhérence du pneu (PN) en fonction en outre d’une température à l’extérieur dudit véhicule (V).
6. Roue selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à générer un message d’alarme lorsque ledit potentiel d’adhérence estimé est inférieur à un seuil choisi.
7. Roue selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit processeur (PR) et ladite mémoire (MD) sont agencés pour effectuer les opérations consistant à générer un message d’alarme destiné à être affiché sur au moins un écran présent dans ledit véhicule (V) et/ou diffusé par au moins un haut-parleur présent dans ledit véhicule (V).
8. Véhicule (V) propre à circuler sur une surface, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une roue (R1) selon l’une des revendications précédentes.
9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il est de type terrestre.
10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il est de type automobile.