Brevet FR2928728A1 — publié le 20090918

Procédé de détection et d'indication d'usure de pièces de véhicules DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine de l'automobile, et plus particulièrement la problématique de remplacement de pièces à durée de vie limitée dans les véhicules. ETAT DE LA TECHNIQUE Tous les véhicules automobiles (voitures, camions, motocyclettes, etc.) comportent des pièces à durée de vie limitée par rapport à la durée d'utilisation totale du véhicule (de l'ordre de 100 000 à 400 000 kilomètres). Pour garantir un niveau de prestation constant dans le temps, le véhicule doit être entretenu régulièrement, et les pièces à durée de vie limitée, appelées également pièces d'usure, doivent également être remplacées quand cela est nécessaire. Les problèmes lié au remplacement de ces pièces d'usure est précisément de savoir quand il est opportun de les remplacer. En effet, le remplacement des pièces d'usure a été pendant longtemps et est encore pour certaines pièces, effectué sur la base d'une fréquence moyenne de remplacement sans aucun contrôle de l'usure effective des pièces. Ces fréquences moyennes de remplacement sont issues d'analyses statistiques de l'usage fait du véhicule par la majorité des utilisateurs. Or l'utilisation effective d'un véhicule peut vite différer d'un utilisateur à un autre, le véhicule pouvant être soumis à des sollicitations non prévues, lorsque par exemple le conducteur roule sur un nid de poule important, dérape sur une chaussée humide, tape sur un trottoir, etc. Ainsi, les données statistiques données par les constructeurs sur les répartitions supposées des sollicitations sont faussées par divers incidents non prévus qui modifient substantiellement les niveaux d'efforts et de sollicitations des pièces considérées. En outre ce remplacement systématique des pièces d'usure selon une fréquence prédéterminée n'est pas satisfaisant puisqu'il est en général effectué trop tôt par rapport à l'usure effective de la pièce, ce qui implique des coûts d'entretien qui n'auraient pas été normalement nécessaires pour l'utilisateur, voire trop tard, ce qui a également une conséquence négative pour l'utilisateur puisque cela peut entraîner des dysfonctionnements majeurs du véhicule. C'est pourquoi de plus en plus aujourd'hui les pièces à durée de vie limitée subissent un contrôle d'usure lors des révisions périodiques ayant lieu au cours de la vie du véhicule. Ces contrôles d'usure sont généralement visuels, dans la mesure où la pièce en question est accessible visuellement, mais surtout dans la mesure où le niveau d'usure de ladite pièce et les défauts éventuels peuvent être détectés visuellement. On voit bien qu'un contrôle visuel des pièces d'usure n'est également pas satisfaisant de part notamment son manque de précision. Cela pourrait également entraîner un remplacement trop tôt ou trop tardif des pièces ce qui n'est pas désiré pour l'utilisateur qui souhaite un coût d'entretien de son véhicule le plus réduit possible. Une autre solution est d'effectuer, lors des révisions des véhicules, des mesures directement sur les pièces pour évaluer leur niveau d'usure. Par exemple l'usure d'un amortisseur s'évalue en réalisant une mesure de sa loi effort-vitesse. Toutefois, si ces mesures apportent une précision beaucoup plus importante de l'usure de la pièce en question, elles imposent une immobilisation du véhicule beaucoup plus longue qu'à la normale, ce qui a un inconvénient supplémentaire pour les utilisateurs, notamment pour les professionnels. En outre, les bancs utilisés pour ce type de mesure nécessitent un investissement important pour le responsable de l'après-vente, et la main d'oeuvre nécessaire pour effectuer les mesures est également plus importante, ce qui implique des coûts d'entretien pour l'utilisateur très élevés, voir prohibitifs. Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé de détection de l'usure de pièces à durée de vie limitée dans un véhicule qui permet de résoudre au moins l'un des inconvénients précités. En particulier un but de la présente invention est de proposer un procédé de détection de l'usure des pièces à durée de vie limitée qui permet de remplacer la pièce d'usure au moment le plus opportun, c'est-à-dire lorsque le niveau d'usure nécessitant le remplacement est effectivement atteint. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé de détection de l'usure d'une pièce à durée de vie limitée à la fois simple et précis, permettant de réduire les coûts d'entretien et d'immobilisation du véhicule pour le remplacement desdites pièces d'usure. EXPOSE DE L'INVENTION A cette fin, on propose un procédé de détection d'usure d'une pièce de véhicule comprenant les étapes consistant à : -mesurer les efforts subis par le véhicule à des intervalles de temps réguliers ; - calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps à partir des mesures d'efforts subis par le véhicule ; - déterminer un niveau d'usure de la pièce par rapport à un état d'origine à partir du calcul d'efforts subis par la pièce au cours du temps. Des aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé de détection sont les suivants : - la mesure des efforts subis par le véhicule est faite en continu au cours du temps ; - la mesure des efforts subis par le véhicule comprend une mesure des efforts entrant au niveau de chaque roue du véhicule ; - le calcul des efforts subis par la pièce au cours du temps comprend les étapes consistant à : o calculer pour chaque mesure d'efforts subis par le véhicule les efforts correspondants subis par la pièce, et o calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps à partir des différents calculs d'efforts subis par la pièce réalisés. - le calcul des efforts subis par la pièce au cours du temps comprend les étapes consistant à : o calculer la valeur moyenne des efforts subis par le véhicule au cours du temps, o parmi les mesures d'efforts subis par le véhicule réalisées au cours du temps, sélectionner les mesures ayant une valeur supérieure à un seuil d'efforts prédéterminé, et o calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps à partir de la valeur moyenne d'efforts subis par le véhicule et des mesures d'efforts subis par le véhicule sélectionnées. - le procédé de détection comprend en outre une étape consistant à enregistrer les mesures successives d'efforts subis par le véhicule et/ou les calculs d'efforts subis par la pièce ; la détermination du niveau d'usure de la pièce comprend les étapes consistant à : o calculer un niveau de performance de la pièce par rapport au niveau de performance de la pièce dans son état d'origine à partir du calcul des efforts subis par la pièce au cours du temps ; o calculer le niveau d'usure de la pièce à partir du niveau de performance calculé. la détermination du niveau d'usure de la pièce comprend une étape préalable consistant à intégrer les caractéristiques structurelles des pièces du véhicule ; - le procédé de détection est appliqué à la détection d'usure de plusieurs pièces en simultané, les calculs d'efforts subis par les différentes pièces et la détermination d'usure des pièces correspondante étant réalisés à partir des mêmes mesures d'efforts subis par le véhicule. Selon l'invention, on propose également un procédé d'indication de l'usure d'une pièce de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes du procédé de détection ci-dessus pour déterminer le niveau d'usure de la pièce, et une étape supplémentaire consistant à donner une information sur le niveau d'usure de la pièce. Selon un aspect préféré de ce procédé de détection, une alerte est donnée si l'usure de la pièce est supérieure à un seuil d'usure prédéterminé. Selon l'invention, on propose en outre un système de détection d'usure d'une pièce de véhicule caractérisé en ce qu'il comprend : Des moyens de mesure des efforts subis par le véhicule ; Une unité de traitement comprenant : o des moyens pour calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps à partir des mesures d'efforts subis par le véhicule ; o des moyens pour déterminer un niveau d'usure de la pièce par rapport à un état d'origine à partir du calcul d'efforts subis par la pièce au cours du temps. L'invention concerne également un véhicule automobile intégrant un tel système de détection d'usure des pièces à durée de vie limitée. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est un diagramme illustrant schématiquement le procédé de détection du niveau d'usure selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La durée de vie des pièces d'usure est directement liée aux sollicitations et efforts auxquels sont soumis lesdites pièces d'usure. Ainsi, on peut estimer précisément l'usure d'une pièce à durée de vie limitée si l'on connaît les efforts auxquels cette pièce a été soumise au cours du temps en particulier les efforts longitudinaux, transversaux et verticaux. Le procédé de détection de l'usure d'une pièce présenté ici repose donc sur la connaissance au cours de temps des efforts auxquels est soumise ladite pièce. Les efforts et sollicitations auxquels est soumise une pièce d'un véhicule peuvent être déduits des efforts et sollicitations subis par le véhicule. Or, la majeure partie des efforts transmis au véhicule se fait par l'intermédiaire des roues, plus précisément par les pneumatiques associés à ces roues à travers lesquelles entrent les efforts et sollicitations. Les efforts subis par le véhicule, notamment au niveau des roues, sont ensuite transmis à l'ensemble des pièces constituant le véhicule, en particulier aux pièces en contact plus ou moins direct avec les roues. A partir de la mesure des efforts subis par le véhicule, on peut ainsi facilement déduire les efforts subis par n'importe laquelle des pièces d'usure du véhicule. Le principe de détection d'usure exposé ici, et illustré schématiquement à la figure 1, consiste donc à mesurer directement sur le véhicule les sollicitations qu'il peut subir au cours du temps, et d'en déduire les efforts correspondants subis par la pièce du véhicule dont on cherche à déterminer l'usure. Les données sur les efforts subis par la pièce au cours du temps permettent de déterminer le niveau d'usure de la pièce. Cela permet également d'en déduire la durabilité de la pièce, c'est-à-dire l'aptitude à fournir les prestations attendues par l'utilisateur pour son usage normal dans des conditions données de maintenance et de réparation, jusqu'à ce qu'un état limite soit atteint. Le niveau d'usure, ou la durabilité, peuvent également être indiqués à l'utilisateur, à titre d'information, ou dans le cas où la pièce nécessite d'être remplacée sous la forme d'une alerte incitant l'utilisateur à stopper son véhicule ou à prendre un rendez vous avec un agent chargé de l'entretien du véhicule. La première étape consiste donc à mesurer les efforts subis par le véhicule au cours du temps (étape 10). Pour ce faire, on effectue des mesures d'efforts à des intervalles de temps réguliers, de préférence de manière continue. Ces mesures sont faites le plus régulièrement possible pour avoir une représentation fidèle de l'évolution des efforts subis par le véhicule. Comme on l'a indiqué plus haut, la majeure partie des efforts subis par le véhicule entre par les pneumatiques de ce véhicule. Une solution pour déterminer l'effort auquel est subi un pneumatique à un instant donné, est d'utiliser un roulement capteur d'efforts situé au niveau de la roue qui permet de reconstituer le torseur d'efforts entrant dans le pneumatique considéré. En complément du roulement capteur d'efforts, on peut utiliser des jauges de déformations installées sur la roue donnant des informations sur le pneumatique et permettant ainsi d'obtenir une mesure précise des efforts entrant au niveau du pneumatique considéré. En effectuant des mesures d'efforts au niveau de l'ensemble des pneumatiques du véhicule, on peut déterminer précisément les efforts subis par le véhicule. Il est à noter que tout autre dispositif permettant de mesurer les efforts entrant au niveau des pneumatiques du véhicule pourrait être utilisé. De tels capteurs d'efforts peuvent être des capteurs dédiés au système de détection d'usure des pièces à durée de vie limitée des véhicules, mais on pourrait également utiliser des capteurs prévus à d'autres fins tels que dans les systèmes d'aide à la conduite comme l'ABS ou le contrôle de trajectoire, qui utilisent par exemple des capteurs d'efforts aux pieds de roues. Les mesures des efforts subis par le véhicule sont ensuite utilisées pour 35 déterminer l'effort correspondant subi par la pièce dont on cherche à déterminer l'usure au cours du temps (étape 20). Les différentes pièces du véhicule étant liées cinématiquement entre elles, il existe une relation directe entre le torseur d'efforts au point de contact de pneumatique avec le sol et les contraintes d'efforts au niveau de la pièce dont on cherche à déterminer l'usure. Ainsi, il est possible de calculer, pour chaque mesure d'efforts subis par le véhicule, les efforts correspondants subis par la pièce considérée. Connaissant à chaque instant les efforts appliqués sur la pièce d'usure considérée, il est possible de calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps. 10 Une autre possibilité pour calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps consiste à calculer tout d'abord la valeur moyenne des efforts subis par le véhicule au cours du temps et, parmi les mesures d'efforts subis par le véhicule réalisées au cours du temps, sélectionner les mesures ayant une valeur 15 supérieure à un seuil d'efforts prédéterminé. Le calcul des efforts subis par la pièce au cours du temps est ensuite calculé à partir de la valeur moyenne d'efforts subis par le véhicule et de la seule sélection des mesures d'efforts subis par le véhicule. Cette deuxième méthode de 20 calcul a pour avantage d'être plus simple à mettre en oeuvre puisque les données à traiter sont moins importantes que dans le calcul décrit ci-dessus. Toutefois, l'évolution des efforts subis par la pièce au cours du temps est moins précise. Une fois que les efforts subis par la pièce au cours du temps ont été 25 calculés, il est possible de déterminer le niveau d'usure de la pièce par rapport à un état d'origine de ladite pièce (étape 30). Pour ce faire, on peut par exemple utiliser l'évolution des efforts subis par la pièce au cours du temps pour en déduire le niveau de performance actuel de la 30 pièce par rapport à son état d'origine, en utilisant une relation connue liant des contraintes d'efforts aux performances de ladite pièce. Par exemple, on pourrait utiliser une relation du type effort-vitesse pour déterminer les performances d'un amortisseur en fonction de l'effort appliqué sur 35 cet amortisseur au cours du temps.5 Les performances d'une pièce peuvent être directement liées à un niveau d'usure de ladite pièce. On peut en outre calculer la durabilité de la pièce à partir des données-constructeur concernant la durabilité théorique de la pièce indiquée pour un usage habituel de la pièce, dans des conditions données de maintenance et de réparation. La détermination du niveau d'usure de la pièce, et éventuellement l'estimation de la durabilité de la pièce, peut être améliorée par une connaissance précise des pièces montées sur le véhicule, puisque l'état d'origine de la pièce sera parfaitement connu. Pour ce faire, on peut par exemple utiliser des dispositifs permettant une identification rapide et simplifiée de la pièce, comme des étiquettes RFID (acronyme anglais de � Radio Frequency Identification Device �, signifiant dispositif d'identification radiofréquence). Ces étiquettes RFID permettent par exemple de fournir aux modèles de détermination de l'usure certaines caractéristiques structurales des pièces : raideurs statiques, dynamiques des pneus, lois effort-vitesse des amortisseurs, coefficient de friction de la plaquette, etc. Comme il a été indiqué plus haut, le procédé de détection est fait selon des mesures effectuées de préférence en continu, à intervalles de temps régulier. De manière préférée, les mesures sont faites à une fréquence élevée pour avoir une estimation en quasi temps réel du niveau d'usure de la pièce considérée, et pour pouvoir agir très rapidement si cela est nécessaire. Des informations concernant le niveau d'usure de la pièce considérée peuvent être indiquées à l'utilisateur du véhicule pendant son utilisation. Le conducteur peut par exemple être informé de la durabilité de chacune des pièces critiques à durée de vie limitée du véhicule au moment du démarrage du véhicule. La mesure en continu du niveau d'usure est particulièrement intéressante pour alerter l'utilisateur qu'une pièce à durée de vie limitée a atteint un niveau d'usure égal ou supérieur à un seuil d'usure prédéterminé au-delà duquel il est nécessaire de remplacer la pièce. Cela permet en effet à l'utilisateur de changer les pièces d'usure uniquement lorsque celles-ci sont effectivement altérées et supprime ainsi tous les remplacements préventifs de pièces qui sont très coûteux pour l'utilisateur. Comme on l'a dit plus haut, le procédé de détection décrit peut être utilisé pour évaluer le niveau d'usure de tout type de pièce à durée de vie limitée du véhicule. L'avantage associé est qu'il suffit d'effectuer une mesure des efforts subis par le véhicule pour en déduire les efforts correspondants au niveau de chaque pièce d'usure considérée, et déterminer ainsi le niveau d'usure des pièces considérées. En pratique, on peut enregistrer les mesures des efforts subis par le véhicule au cours du temps puis traiter les données correspondantes pour chacune des pièces dont on veut déterminer l'usure. Les données peuvent donc être traitées en continu pour l'ensemble des pièces dont on suit l'usure au cours du temps sans avoir nécessairement à stocker les informations concernant les efforts subis par les pièces considérées. Cela permet en outre de pouvoir déterminer l'usure d'une pièce qui ne serait pas habituellement suivie par le système de traitement intégré dans le véhicule. On peut en effet imaginer que le responsable de l'entretien puisse récupérer les données stockées sur les efforts subis par le véhicule et utiliser une unité de traitement externe pour déterminer le niveau d'usure d'une pièce particulière. Le véhicule dispose d'une unité de traitement des différentes données acquises et/ou enregistrées concernant les efforts subis par le véhicule. Cette unité de traitement dispose de moyens de calcul programmés pour la détermination des efforts subis par la pièce considérée, et pour déterminer le niveau d'usure et/ou de durabilité de la pièce. Le procédé de détection du niveau d'usure d'une pièce à durée de vie limitée a été présenté en référence à un véhicule automobile comprenant un ou plusieurs pneumatiques mais il pourrait être adapté à tout autre type de véhicules terrestres pour lesquels les efforts subis par le véhicule transmis au niveau du sol peuvent être déterminés. Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décrits ici. Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l'intérieur de la portée du procédé de détection et d'indication d'usure de pièces de véhicule selon l'invention, et du système de détection correspondant. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'usure d'une pièce de véhicule comprenant les étapes consistant à : mesurer les efforts subis par le véhicule à des intervalles de temps réguliers ; calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps à partir des mesures d'efforts subis par le véhicule ; déterminer un niveau d'usure de la pièce par rapport à un état d'origine à partir du calcul d'efforts subis par la pièce au cours du temps. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure des efforts subis par le véhicule est continuelle au cours du temps. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce 15 que la mesure des efforts subis par le véhicule comprend une mesure des efforts entrant au niveau de chaque roue du véhicule. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le calcul des efforts subis par la pièce au cours du temps comprend les 20 étapes consistant à : calculer pour chaque mesure d'efforts subis par le véhicule les efforts correspondants subis par la pièce, et calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps à partir des différents calculs d'efforts subis par la pièce réalisés. 25 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le calcul des efforts subis par la pièce au cours du temps comprend les étapes consistant à : - calculer la valeur moyenne des efforts subis par le véhicule au cours du 30 temps, parmi les mesures d'efforts subis par le véhicule réalisées au cours du temps, sélectionner les mesures ayant une valeur supérieure à un seuil d'efforts prédéterminé, et calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps à partir de la valeur 35 moyenne d'efforts subis par le véhicule et des mesures d'efforts subis par le véhicule sélectionnées. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à enregistrer les mesures successives d'efforts subis par le véhicule et/ou les calculs d'efforts subis par la pièce. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la détermination du niveau d'usure de la pièce comprend les étapes consistant à : Calculer un niveau de performance de la pièce par rapport au niveau de 10 performance de la pièce dans son état d'origine à partir du calcul des efforts subis par la pièce au cours du temps ; Calculer le niveau d'usure de la pièce à partir du niveau de performance calculé. 15 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la détermination du niveau d'usure de la pièce comprend une étape préalable consistant à intégrer les caractéristiques structurelles des pièces du véhicule. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce 20 qu'il est appliqué à la détection d'usure de plusieurs pièces en simultané, les calculs d'efforts subis par les différentes pièces et la détermination d'usure des pièces correspondante étant réalisés à partir des mêmes mesures d'efforts subis par le véhicule. 25 10. Procédé d'indication de l'usure d'une pièce de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes du procédé de détection selon l'une quelconque de revendications précédentes pour déterminer le niveau d'usure de la pièce, et une étape supplémentaire consistant à donner une information sur le niveau d'usure de la pièce. 30 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une alerte est donnée si l'usure de la pièce est supérieure à un seuil d'usure prédéterminé. 12. Système de détection d'usure d'une pièce de véhicule caractérisé en ce qu'il 35 comprend : Des moyens de mesure des efforts subis par le véhicule ; Une unité de traitement comprenant : 5o des moyens pour calculer les efforts subis par la pièce au cours du temps à partir des mesures d'efforts subis par le véhicule ; o des moyens pour déterminer un niveau d'usure de la pièce par rapport à un état d'origine à partir du calcul d'efforts subis par la pièce au cours du temps. 13. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un système de détection d'usure de pièces à durée de vie limitée selon la revendication 12.