Brevet FR2734635A1 — publié le 19961129

La présente invention se rapporte à un procédé de diagnostic de freinage de véhicules automobiles. Le diagnostic de véhicules s'appuie actuellement sur des tests effectués sur une station de contrôle. Ces tests mettent les véhicules dans des conditions particulières qui permettent de détecter et de localiser des dysfonctionnements et des pannes. Cette détection se fait essentiellement en comparant des résultats de mesures avec des seuils dont le franchissement caractérise le dysfonctionnement. Dans la majorité des cas ce diagnostic constate la panne ou le dysfonctionnement existant. La station de contrôle connue fournit ainsi plusieurs informations sur les différents éléments testés, mais ne permet pas d'évaluer globalement les véhicules testés, ce qui ne permet pas de suivre l'évolution de l'usure des différents véhicules d'un parc de véhicules afin d'en gérer la maintenance et d'en prévoir au mieux la disponibilité. De plus, si on curriule plusieurs tests sur un même véhicule, le temps de test total devient rédhibitoire. La présente invention a pour objet un procédé de diagnostic de fonction de freinage de véhicules automobiles (en particulier les freins et leur commande hydraulique et éventuellement électronique, les roues, les amortisseurs et les suspensions), en particulier d'un ensemble de véhicules, permettant de caractériser globalement et rapidement l'état des différents éléments testés faisant partie de la fonction de freinage, ce procédé pouvant être facilement adapté à diverses catégories d'utilisation de véhicules. Le procédé de diagnostic conforme à l'invention consiste à analyser le comportement dynamique du véhicule sur un banc de freinage à rouleaux, dénommé par la suite freinomètre, en comparant au moins trois paramètres essentiels à une courbe nominale d'évolution du glissement des roues du véhicule, à quantifier les anomalies ainsi relevées et à les combiner entre elles pour obtenir une note de la fonction de freinage du véhicule, ces trois paramètres étant la vitesse du véhicule, la force ou le couple de freinage au niveau du contact roue/sol et le glissement du véhicule au niveau du même contact. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation, puis à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est un exemple de courbes nominales d'évolution des paramètres principaux relevées sur un freinomètre pendant une phase de freinage, et utilisées par le procédé de l'invention, - les figures 2 à 4 sont des exemples de courbes d'évolution des mêmes paramètres que ceux de la figure 1, dans différents cas de mauvais fonctionnement d'éléments testés conformément à l'invention, et - les figures 5 et 6 sont des exemples de courbes servant à la détermination des coefficients de possibilité des résultats des tests, conformément à l'invention. La présente invention est expliquée ci-dessous en référence à un véhicule léger, mais il est bien entendu qu'elle peut être mise en oeuvre pour des véhicules d'autres types, et que ces véhicules peuvent être très divers: camions, véhicules blindés,... Selon la présente invention, on réduit la durée des tests en établissant une hiérarchie de tests, les premiers exécutés étant des tests rapides consistant à vérifier le bon fonctionnement global d'une fonction ou sous-fonction, ce qui permet, lorsqu'un véhicule est sain en ce qui concerne cette fonction ou sous-fonction, d'éviter de procéder à des tests complets, qui sont alors inutiles. Bien entendu, si ces premiers tests révèlent un fonctionnement global anormal, on met en oeuvre des tests classiques plus approfondis pour déterminer la cause et quantifier ce fonctionnement anormal. Ainsi, pour un parc de plusieurs véhicules bien entretenus, on diminue nettement la durée des tests pour l'ensemble de ces véhicules, et, le cas échéant, on peut augmenter la fréquence de ces tests. La fonction freinage englobe, dans le cadre de la présente invention, la sous-fonction freins (commande et circuit hydrauliques, régulation de freinage, par exemple de type ABS, alimentation électrique de la commande de freinage, commande mécanique du frein de stationnement, partie mécanique du frein proprement dit, comprenant les plaquettes de frein, les disques et les étriers de freinage), la sous-fonction roue (partie mécanique de la roue et pneumatique), et la sous-fonction amortisseur (amortisseurs avec, le cas échéant leur régulation, et suspensions). Selon l'invention, les tests concernant la fonction freinage sont effectués sur un freinomètre à rouleaux, par exemple le modèle "IW2 Screen". En cas de détection de mauvais fonctionnement de la sous-fonction amortisseur, les tests de suspens ion se pratiquent sur un banc spécialisé, par exemple l'équipement "SA2 Eurotest". Pour vérifier rapidement le bon fonctionnement global de la fonction frein/amortisseurs, on surveille l'évolution de trois paramètres principaux, qui sont: la vitesse du véhicule, la force ou le couple de freinage au niveau du contact roue-sol, et le glissement du véhicule au niveau du contact roue-sol. Ce glissement peut être défini par la relation 1- Vr Vv Vr = vitesse périphérique de la roue et Vv = vitesse longitudinale du véhicule. De façon avantageuse, on surveille en plus la pression dans le circuit hydraulique de freinage, en aval du correcteur de freinage, et ce, pour les circuits de freinage avant et arrière. Ces trois (ou quatre) paramètres sont enregistrés, par exemple toutes les 5 ms, lors d'une séquence de freinage compatible avec les capacités du banc utilisé, dans des conditions de route lisse, de forte adhérence des pneus sur la route et d'une vitesse, juste avant le freinage, de 30 km/h environ (figure 1). On trace les courbes d'évolution de ces paramètres au cours de la séquence de freinage. Tout écart significatif de ces courbes par rapport aux courbes nominales met en évidence le mauvais fonctionnement des divers éléments de la fonction freins/amortisseurs de la façon suivante - + 5 % au moins de pompage du glissement durant les derniers 20 % de la séquence de freinage correspond à une dégradation d'au moins 40 % des caractéristiques des amortisseurs ou de la suspension, ou bien à une augmentation d'au moins 30 % de leur raideur (fig. 2). - si l'overshoot (suroscillations) initial du glissement est retardé d'un temps O égal à au moins 5 % de la durée totale du freinage, la pression ou la raideur du pneu correspondant est diminuée d'environ 70 % au moins (fig. 3). - si on constate une mise en oscillation du glissement d'au moins t 15 % pendant toute la phase de freinage, cela correspond à une diminution d'adhérence du pneu d'au moins 7 % (fig.4). - si on constate une baisse de la pression hydraulique de moins de 20 % de la pression hydraulique nominale dans un des circuits hydrauliques, cela implique la défaillance de ce circuit hydraulique, et si on constate une variation de plus de t 20 % de cette pression, cela implique une défaillance de la commande de freinage. - si le banc de freinage s'arrête dès le début du test, les freins sont grippés ou collés, ou bien même le frein de stationnement peut avoir été laissé serré par mégarde. En cas de mauvais résultats au test global de bon fonctionnement de la fonction freinage/amortisseur, tel que décrit ci-dessus, on applique les tests approfondis en respectant le processus ci-dessous: Suivant les symptômes qui auront été constatés, on commence par la sous-fonction directement incriminée (freins hydrauliques/frein de stationnement/roue/suspensions-amortisseurs). Toutefois, si l'un des tests révèle une panne flagrante, il peut être utile de tester les autres sousfonctions qui peuvent aussi présenter des pannes. Tests de la sous-fonction frein Tous ces tests sont effectués de façon classique au poste de l'équipement IW2 Screen. Test de l'organe commande de freinage: Les enregistrements faits lors du test global de bon fonctionnement sont directement exploités. On vérifie, par rapport aux bornes de bon fonctionnement, la pression maximale dans les circuits hydrauliques. Puis on vérifie dans la première phase de freinage (montée uniforme en pression, en force de freinage et en glissement) le rapport course de frein/pression dans les circuits hydrauliques et la pression dans les circuits hydrauliques par rapport à la force de freinage pour en déduire un gain trop faible indiquant dans le premier cas des problèmes de transmission de la commande et dans le deuxième cas un problème de commande et/ou de circuit hydraulique. Un gain trop fort peut être lié à un problème de commande. En cas de détection de défaillance des pressions dans les hydrauliques de freinage, on met en oeuvre un testeur numérique de liquide de frein (Provac par exemple). En cas d'existence d'un ABS et en cas de constatation de défaillances dans le test global de bon fonctionnement, on appareille le véhicule avec l'équipement de test d'ABS approprié. On définit l'état de bon fonctionnement de l'organe commande de frein en groupant la valeur de bon fonctionnement de chaque élément de l'organe (transmission de la commande, organes hydrauliques, liquide de frein éventuellement ABS) associé au coefficient de possibilité tel que décrit ci-dessus. Test de l'organe frein de stationnement: On utilise le banc 1W2 précité. On effectue la procédure recommandée par Ive2. On enregistre en continu les quatre valeurs définies ci-dessus. On vérifie, par rapport aux bornes de bon fonctionnement, dans la première phase de freinage (montée uniforme en pression, en force de freinage et en glissement), le rapport course de frein/force de freinage pour en déduire un gain trop faible ou trop fort indiquant des problèmes de transmission de la commande. On définit l'état de bon fonctionnement de l'organe frein de stationnement associé au coefficient de possibilité, tel que décrit ci-dessous. Test de l'organe mécanique de freinage: On utilise le banc IW2 précité. On effectue la séquence de freinage recommandée par IW2. On enregistre en continu les quatre valeurs définies ci-dessus, ainsi que les mesures issues du test d'ovalisation du disque ou du tambour de frein ainsi que les mesures issues du test d'ovalisation du disque ou du tambour de frein. On vérifie, par rapport aux bornes de bon fonctionnement, les valeurs maximales de freinage et la répartition entre essieux ainsi que le rapport course de pédale de frein/force de freinage ainsi que les valeurs d'ovalisation. On définit l'état de bon fonctionnement de l'organe frein de service associé au coefficient de possibilité, tel que décrit ci-dessous. tests de la sous-fonction roue Ces tests ne sont liés qu'aux parties de la roue directement impliquées dans le freinage (et la traction), à savoir les pneumatiques. Les jeux au niveau des trains sont traités avec la sous-fonction transmission. Les problèmes géométriques sont traités avec la fonction train/direction. Le véhicule est laissé au poste test de frein, rouleaux bloqués. On utilise les équipements de test de pression et de sculpture habituels (jauge d'usure MJU et gonfleur portatif Airfix par exemple). On compare les valeurs à des plages de bon fonctionnement. On définit l'état de bon fonctionnement de l'organe roue associé au coefficient de possibilité, tel que décrit ci-dessous. Tests secondaires liés au banc IW2 Screen: On profite de la présence du véhicule sur le freinomètre IW2 pour effectuer la mesure de pincement des trains, et pour les 4*4 le contrôle du différentiel auto-bloquant. On utilise le banc IW2 tel que spécifié, on effectue des procédures recommandées par IW2. On enregistre les valeurs de pincement, et pour les 4*4 I'écart de couple entre les rouleaux gauche et droit. On vérifie, par rapport aux bornes de bon fonctionnement, les valeurs de pincement des deux trains et l'écart de couple entre roue gauche/droite de chaque essieu pendant la phase de traction. On enregistre ces valeurs pour compléter le paramètre de bon fonctionnement de la fonction train/direction associé au coefficient de possibilité pour le contrôle du pincement. On enregistre ces valeurs pour compléter l'état de bon fonctionnement de la sous-fonction transmission associé au coefficient de possibilité pour le contrôle du différentiel auto-bloquant. Tests de la sous-fonction amortisseur: Ce test n'est engagé qu'en cas de détection d'une défaillance sur le test global de bon fonctionnement de la fonction freinage/amortisseur. Pour ce test, il convient de déplacer le véhicule vers l'équipement de test de suspension (SAT Eurotest par exemple). On effectue les procédures recommandées par MAHA. On enregistre les valeurs de l'amplitude de déplacement de l'axe de chaque roue après mise en résonance sous l'excitation de 16 Hz avec amplitude de 9 mm jusqu'à stabilisation de la roue. L'enregistrement se fait toutes les 30 ms. On enregistre également le poids de chaque roue et le poids total de chaque essieu. On vérifie, par rapport aux bornes de bon fonctionnement, les valeurs d'amplitude, la durée de stabilisation puis on compare les résultats obtenus pour les différentes roues. On calcule également le coefficient d'amortissement de chaque roue et on trouve le coefficient de raideur k.. On enregistre ces valeurs pour compléter le paramètre état de bon fonctionnement de la fonction amortisseur/suspension associé au coefficient de possibilité. La note globale d'état général du véhicule, que l'on dénommera ci-dessous Vecteur Potentiel Résiduel de ce véhicule, est déterminée de la façon suivante. La définition du Vecteur de Potentiel Résiduel d'un véhicule est directement liée à la décomposition du véhicule en fonctions, sous-fonctions, organes et éléments. A chaque niveau de décomposition correspond un état. L'état de niveau supérieur est construit à partir des états représentant le niveau inférieur de décomposition. L'état de chaque feuille de l'arborescence est construit en appliquant des règles de logique floue à chaque test ou série de tests de bon fonctionnement. L'état de chaque noeud de l'arborescence est construit en appliquant les règles définies ci-dessous. Le Potentiel Résiduel du véhicule est l'état résultant des états de niveaux inférieurs, relatifs aux sous-fonctions suivantes - motorisation - frein/amortisseur - train/direction - carrosserie/châssis - consommateurs électriques secondaires - accessoires divers. Seule la sous-fonction frein/amortisseur est décrite ici. A chaque feuille est associée une Valeur de Potentiel Résiduel calculée à partir des résultats des tests de bon fonctionnement qu'elle peut subir. La Valeur de Potentiel Résiduel représentant une feuille est caractérisée par deux valeurs: La première est une information qualitative d'état (équivalant à un adjectif de logique floue). Elle prend l'une des valeurs suivantes: - "bon fonctionnement" : valeur donnée si l'algorithme flou de synthèse des résultats des tests fournit la valeur "bon fonctionnement" accompagné d'une valeur de possibilité supérieure à un seuil défini (par exemple > 0,5), - "non significatif' valeur donnée si aucun test n'a été fait, - "panne" : valeur donnée si l'algorithme flou de synthèse des résultats des tests fournit la valeur "panne" accompagné d'une valeur de possibilité supérieure à un seuil défini (par exemple > 0,5). La seconde valeur correspond à un coefficient de possibilité ou de confiance (valeur entre 0 et 1) qui est le résultat de combinaison linéaire des coefficients de possibilité de divers tests effectués dans le cas "panne" et le cas "bon fonctionnement". Cette combinaison linéaire est pondérée en fonction de l'efficacité du test dans la détection de panne. Par exemple, pour un test de bon fonctionnement de la feuille géométrie de roue, L'ensemble des tests applicables est le suivant: test d'équilibrage + mesure de l'angle de chasse + mesure de l'angle carrossage + mesure d'angle d'inclinaison pivot. La définition du poste (état - coefficient de possibilité) est définie comme représenté en figures 5 et 6 pour un test élémentaire. Les figures 5 et 6 ont été tracées de la façon habituelle en logique floue. La figure 5 se rapporte au cas où une zone de bon fonctionnement est associée à une limite inférieure et à une limite supérieure, tandis que la figure 6 se rapporte au cas d'une limite supérieure seulement. Ces deux figures donnent la valeur du coefficient de possibilité de panne ou de bon fonctionnement en fonction de la déformation des courbes nominales telles que celles de la figure 1. Les zones de transition entre "panne" et "bon fonctionnement" sont référencées F1 et F2. Les limites de la zone de bon fonctionnement sont référencées B inf et Bsup (seule Bsup existe pour la figure 6). Si, par exemple, un test donne une valeur référencée M, située dans la zone F1, on lui associe un coefficient Cpl de probabilité de panne, et un coefficient Cp2 de probabilité de bon fonctionnement. On a chiffré les valeurs de ces coefficients Cpl et Cp2 à 0,7 et 0,3 pour la figure 5 et à 0,3 et 0,7, respectivement en figure 6. Le calcul du résultat de tous ces tests se fait par des règles floues combinant les résultats des tests et en appliquant un algorithme de min-max. La valeur finale du coefficient de possibilité est obtenue par combinaison de type algorithme de somme pondérée. On procède ensuite à la caractérisation de l'état de potentiel résiduel d'un noeud et à son calcul. A chaque noeud est associée une Valeur de Potentiel Résiduel calculée à partir d'un Potentiel Résiduel. Le Potentiel Résiduel est composé de l'ensemble des Valeurs de Potentiel Résiduel de chaque composant formant le noeud considéré dans l'arborescence. La Valeur de Potentiel Résiduel représentant un noeud est caractérisée par deux valeurs: La première est une information qualitative d'état (équivalant à un adjectif de logique floue).Elle prend l'une des valeurs suivantes: -"bon fonctionnement" : valeur donnée si toutes les composantes du poste sont elles-mêmes en bon fonctionnement. par exemple, le Vecteur de Potentiel Résiduel du véhicule est à "bon fonctionnement" si les six postes (motorisation, ...) sont à "bon fonctionnement", - "non fonctionnement": valeur donnée si toutes les composantes du poste sont elles-mêmes "non significatives", c'est-à-dire non testées.Par exemple, le Vecteur de Potentiel Résiduel du véhicule est à "non significatif" si les six postes (motorisation, ...) sont à "non significatif", donc non testés, - "panne (s)" : valeur donnée si au moins une des composantes du poste est elle-même en "panne (s)" Par exemple, le Vecteur de Potentiel Résiduel du véhicule est à "panne (s)" si la motorisation est en panne, - "bon fonctionnement partiel" : valeur donnée si au moins une des composantes du poste est "non significative" Par exemple, le Vecteur de Potentiel Résiduel du véhicule est à "bon fonctionnement partiel" si la fonction frein/amortisseur est à "non significatif" et que les autres fonctions sont en "bon fonctionnement". La seconde valeur correspond à un coefficient de possibilité ou de confiance (valeur entre 0 et 1 pour le bon fonctionnement et supérieure à 1 pour les pannes) qui est le résultat de la combinaison linéaire des coefficients de possibilité des composantes du poste. Cette combinaison linéaire est pondérée en fonction de l'importance d'un poste dans le respect de la mission du véhicule considéré. Ces pondérations sont définies par l'utilisateur pour tenir compte des profils de mission. On peut donc avoir une pondération par profil de mission et pour un même véhicule plusieurs Vecteurs de Potentiel Résiduel s'il doit assurer plusieurs missions différentes. Par exemple, le coefficient de possibilité de "bon fonctionnement" d'un véhicule blindé léger peut être calculé comme suit: Cp résultant = Cp (motorisation) x 0,5 + Cp (frein/amortisseur) x 0,2 + Cp (train/direction) x 0,15 + Cp (carrosserie/châssis) x 0,1 + Cp (consommateurs électriques secondaires) x 0,03 + Cp divers) x 0,02. Ceci peut être interprété comme un véhicule militaire utilisé en conflit en tout terrain car: le véhicule doit avant tout être mobile, puis, dans l'ordre, assurer la stabilité et le freinage et résister aux chocs de parcours. Par exemple, le coefficient de possibilité de "panne (s)" d'un véhicule blindé léger peut être calculé comme suit: Cp résultant = Cp (motorisation) x 5 + Cp (frein/amortisseur) x 2 + Cp (train/direction) x 1,5 + Cp (carrosserie/châssis) x 1 + Cp (consommateurs électriques secondaires) x 0,3 + Cp divers) x 0,2. De ce fait, Cp résultant est supérieur à 1 et additionne l'ensemble des organes en panne. Pour chaque véhicule, on enregistre le Vecteur de Potentiel Résiduel ainsi que la Valeur de Potentiel Résiduel. On enregistre donc un ensemble de couples (état - coefficient de possibilité). Un tracé des évolutions des coefficients de possibilité pour un même véhicule, combiné avec une extrapolation, fournit une tendance et une prédiction de l'évolution du potentiel du véhicule (dégradation de l'état ou efficacité des réparations). REVENDICATIONS 1.Procédé de diagnostic de freinage de véhicule, caractérisé en ce que l'on analyse le comportement dynamique du véhicule sur un banc de freinage à rouleaux en comparant au moins trois paramètres essentiels de la fonction de freinage à une courbe nominale d'évolution du glissement des roues, que l'on quantifie les anomalies ainsi relevées et qu'on les combine entre elles pour obtenir une note de la fonction de freinage du véhicule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres essentiels sont la vitesse du véhicule, la force ou le couple de freinage au niveau du contact roue/sol et le glissement du véhicule au niveau du même contact. 3. Procédé de la revendication 2, caractérisé en ce que J'on surveille également la pression du circuit hydraulique. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en cas de mauvais résultats obtenus aux tests de l'une des sous-fonctions, on applique des tests approfondis des diverses composantes de ces sous-fonctions. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la note globale d'état général du véhicule est obtenue à partir des notes attribuées de façon arborescente aux éléments et organes, puis aux sous-fonctions qui les renferment, et aux fonctions composées de ces sous-fonctions, une note étant attribuée à chaque niveau en appliquant des règles de logique floue.