Brevet FR3017460A1 — publié le 20150814

L'invention concerne une station de diagnostic de roulement de roue de véhicule automobile, notamment destinée à être utilisée dans un atelier de réparation automobile ou dans un atelier de contrôle du véhicule, par exemple pour délivrer un certificat de conformité réglementaire à la circulation. Des défauts apparaissent régulièrement dans les roulements de roue, par exemple sous la forme : de rayures ou d'écaillages des corps roulants et/ou du chemin de roulement, par exemple suite aux chocs de fonctionnement ou à un roulage avec cardan non serré ; de faux effet Brinnel ; d'empreintes, d'indentations ; de corrosion de contact, par exemple due à une entrée d'eau ; de graisse dégradée dans le chemin de roulement. Ces défauts se manifestent auprès des passagers principalement par une augmentation du niveau de bruit de roulage, qui peut devenir très important dans l'habitacle et gênant pour le conducteur. Face aux clients qui ramènent leur véhicule pour un problème de bruyance, le garagiste ne dispose d'aucun moyen fiable de détection d'un défaut dans les roulements de roue. Ainsi, son analyse reste empirique (rotation manuelle de la roue sur un pont, test en roulage du véhicule) et peut parfois conduire à un remplacement non justifié du roulement en cas d'erreur (changement du mauvais côté du véhicule par exemple). En particulier, l'essai en bruyance du roulement sur pont élévateur n'est pas toujours concluant, notamment quand le roulement est bruyant uniquement en effort latéral, par exemple en cas de bruit en virage dû à un début d'écaillage et/ou de corrosion sur un bord d'un chemin de roulement. Par ailleurs, les essais en roulage nécessitent des conditions de circulation pas toujours faciles à obtenir dans les grandes agglomérations. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant une station de diagnostic de roulement de roue de véhicule automobile qui permette de façon simple, rapide et fiable de détecter la présence d'au moins un défaut dans le roulement. A cet effet, l'invention propose une station de diagnostic de roulement de roue de véhicule automobile, ladite station comprenant une structure de réception en rotation de ladite roue qui est équipée d'un dispositif d'entraînement en rotation de ladite roue et d'un dispositif d'application d'effort sur ladite roue lors de sa rotation, ladite station intégrant un système de mesure de la vitesse instantanée de rotation de ladite roue sur la structure, un système de commande des dispositifs d'entraînement en rotation et d'application d'effort ainsi qu'un système d'acquisition de la mesure de la vitesse instantanée de rotation de la roue, ledit système d'acquisition comprenant une unité de traitement qui est agencée pour diagnostiquer la présence d'au moins un défaut dans le roulement par analyse harmonique spatiale de la mesure de la vitesse instantanée. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées qui représentent schématiquement respectivement de face (figure 1 a) et de côté (figure lb) une station de diagnostic selon un mode de réalisation de l'invention. Une roue 1 de véhicule automobile est guidée en rotation par un roulement qui comprend classiquement un organe tournant sur lequel ladite roue est montée, un organe fixe solidarisé à la caisse du véhicule et au moins une rangée de corps roulants disposée dans un chemin de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative. Au cours de l'utilisation du roulement, des défauts structurels peuvent apparaître notamment sous la forme : de rayures ou d'écaillages des corps roulants et/ou du chemin de roulement, par exemple suite aux chocs de fonctionnement ou à un roulage avec cardan non serré ; - de faux effet Brinnel ; d'empreintes, d'indentations ; de corrosion de contact, par exemple due à une entrée d'eau ; - de graisse dégradée dans le chemin de roulement. 5 En relation avec les figures jointes, on décrit ci-dessous une station de diagnostic de roulement de roue 1 de véhicule automobile qui permet la détection d'au moins un défaut dans le roulement, ledit défaut pouvant notamment être susceptible d'apparaitre dans la structure du roulement au cours de son 10 utilisation, que ce soit suite à une usure ou à un choc de fonctionnement. Dans une application particulière, la station de diagnostic est destinée à être utilisée dans un atelier de réparation automobile, notamment en vue du remplacement du roulement si un défaut est diagnostiqué, ou dans un atelier de 15 contrôle du véhicule, par exemple pour délivrer un certificat de conformité réglementaire à la circulation en cas de diagnostic positif. De façon avantageuse, la station peut se présenter sous la forme d'une console 2 transportable qui est équipée de roulettes 3 pour permettre son déplacement 20 manuel à côté du véhicule dont au moins un roulement doit être diagnostiqué. En particulier, la station peut être autonome en étant reliée à une alimentation électrique et/ou pneumatique. La station comprend une structure 4 de réception en rotation de la roue 1, 25 notamment équipée d'une rampe d'accès 5 permettant au véhicule de monter la roue 1 à diagnostiquer sur un dispositif à rouleaux 6 de guidage en rotation. La structure est également équipée d'un dispositif d'entraînement en rotation de la roue 1, notamment comprenant un moteur électrique d'entraînement en rotation d'au moins un rouleau 6. 30 La structure 4 de réception est également équipée d'un dispositif d'application d'effort sur la roue 1 lors de sa rotation, ledit dispositif pouvant être manuel ou automatique. Selon une réalisation, au moins un galet 7 est prévu pour pouvoir appliquer un effort, notamment au moins un effort latéral sur la roue 1. En particulier, deux galets 7 peuvent être disposés respectivement au niveau du pied et du sommet du boudin de pneu de la roue 1, chaque galet 7 étant porté par un vérin pour appliquer l'effort souhaité. La station intègre un système de commande des dispositifs d'entraînement en rotation et d'application d'effort. En particulier, la station peut comprendre des moyens de paramétrage du dispositif d'entraînement en rotation et/ou du dispositif d'application d'effort selon un programme adapté pour diagnostiquer au io moins un type de défaut. En particulier, en paramétrant le dispositif d'entraînement en rotation et/ou le dispositif d'application d'effort, il est possible de mettre en appui les corps roulants sur une partie du chemin de roulement qui peut présenter un défaut, 15 notamment en partie médiane dudit chemin en l'absence d'effort et sur chacun des bords dudit chemin par application de respectivement un effort latéral. La station intègre un système 8 de mesure de la vitesse instantanée de rotation de la roue 1 sur la structure 4. En particulier, le système 8 de mesure comprend 20 un codeur équipé de moyens de solidarisation en rotation à la roue 1 et un capteur fixe agencé pour délivrer un signal représentatif de la vitesse instantanée du codeur. Selon une réalisation, le codeur peut être de type magnétique en comprenant 25 une piste multipolaire qui présente une succession alternée de pôles magnétiques Nord et Sud dont la géométrie est identique. En variante, le codeur peut être optique. Le capteur comprend au moins deux éléments sensibles qui sont disposés en regard et à distance de lecture de la piste multipolaire. Dans un exemple de réalisation, les éléments sensibles sont des sondes à effet Hall, des 30 magnétorésistances ou des magnétorésistances géantes. En particulier, le capteur peut comprendre une pluralité d'éléments sensibles alignés tel que décrit dans le document FR-2 792 403. La station intègre également un système d'acquisition de la mesure de la vitesse instantanée de rotation de la roue 1, ledit système d'acquisition comprenant une unité de traitement qui est agencée pour diagnostiquer la présence d'au moins un défaut dans le roulement par analyse harmonique spatiale de la mesure de la vitesse instantanée. De façon avantageuse, la station comprend un indicateur du résultat du diagnostic qui est commandé par l'unité de traitement, ledit indicateur pouvant être visuel et/ou sonore. Grâce à la station, le diagnostic d'un roulement de roue 1 peut être réalisé simplement, rapidement et de façon fiable en prévoyant de : déplacer le véhicule pour monter la roue 1 à diagnostiquer sur la structure 4 à rouleaux 6 en utilisant la rampe d'accès 5 ; arrêter le véhicule et le mettre au point mort pour libérer la rotation de la roue 1 des contraintes mécaniques et électroniques du véhicule ; monter le système 8 de mesure, notamment en solidarisant le codeur à la roue 1 ; positionner les galets 7 d'application des efforts latéraux en face du boudin de pneu de la roue 1 ; lancer le système d'acquisition en commandant les dispositifs d'entraînement en rotation et d'application d'effort, notamment selon des programmes définis en fonction du ou des défauts à détecter ; établir le résultat du diagnostic, notamment au moyen de l'indicateur ; démonter le système 8 de mesure et sortir le véhicule de la station. Selon une réalisation, l'unité de traitement comprend des moyens d'acquisition de la mesure de la vitesse instantanée sur plusieurs tours de roue 1, l'analyse harmonique spatiale étant réalisée sur ladite mesure, notamment sur une moyenne de ladite mesure, de sorte à fiabiliser le diagnostic. Le dispositif d'entraînement en rotation peut également être commandé à différentes vitesses pour réaliser le diagnostic avec plusieurs mesures. A titre d'exemple, le diagnostic peut être réalisé avec les paramètres suivants : - vitesse de rotation de la roue : 250 tour/mn ; - nombre de tours : 500 ; - durée d'acquisition : 2 minutes. Selon une réalisation, l'unité de traitement comprend des moyens de : - échantillonnage angulaire de la mesure de la vitesse instantanée pour obtenir un signal échantillonné qui est représentatif de la vitesse instantanée de rotation de la roue 1 ; analyse harmonique spatiale du signal échantillonné pour obtenir un spectre de la vitesse instantanée de rotation de la roue 1 ; surveillance de l'amplitude du spectre pour au moins une fréquence caractéristique du défaut à diagnostiquer de sorte, en fonction de ladite amplitude, à en déduire l'apparition dudit défaut. En particulier, la position fréquentielle des raies du spectre est indépendante de la vitesse de rotation de la roue 1 puisqu'il s'agit d'événements liés à l'organe tournant et non à des sollicitations extérieures. En effet, le signal est échantillonné angulairement de sorte que l'acquisition des signaux s'affranchit intrinsèquement des fluctuations de vitesse afin de pouvoir comparer de manière exacte les niveaux des différentes fréquences pour différentes conditions de vitesse. Cette surveillance peut être réalisée dans une fenêtre comprenant la fréquence caractéristique et/ou au moins un harmonique de cette fréquence. En particulier, lorsque plusieurs défauts doivent être détectés chacun au moyen d'une fréquence caractéristique, les fréquences surveillées doivent être différentes pour pouvoir discriminer chacun des défauts. L'unité de traitement peut intégrer une bibliothèque et/ou des moyens de paramétrage des fréquences caractéristiques d'apparition de divers défauts. Ainsi, avant le lancement de l'acquisition, au moins une fréquence est identifiée pour le ou les défauts à diagnostiquer, ladite fréquence étant surveillée pour établir le diagnostic. En particulier, l'unité de traitement est agencée pour diagnostiquer l'apparition du défaut pour une valeur de l'amplitude du spectre qui est supérieure à un seuil. En outre, on peut prévoir de diagnostiquer une quantification du défaut en fonction de l'amplitude et/ou de la forme du spectre pour la fréquence caractéristique. L'identification des fréquences caractéristiques peut être obtenue par une étude géométrique du roulement, de sorte à localiser une fréquence identifiant chacun des défauts structurels susceptibles de se produire, notamment au niveau du chemin de roulement et/ou des corps roulants. En particulier, l'étude peut être menée par calcul de la fréquence de passage d'un corps roulant sur un défaut, la fréquence caractéristique pouvant correspondre à une estimation du nombre de fois par tour qu'un corps roulant passe sur le défaut. 15 Selon une réalisation, le capteur délivre un signal représentatif de la vitesse instantanée du codeur qui comprend des fronts espacés d'un pas angulaire constant. En particulier, le signal délivré par le capteur peut être interpolé de sorte que le pas angulaire séparant les fronts soit inférieur à l'écart angulaire entre les pôles du codeur. 20 L'unité de traitement comprend des moyens de mesure du temps écoulé entre deux fronts, notamment sous la forme d'une carte de comptage qui est couplée au capteur, le signal échantillonné donnant le temps écoulé entre chaque front du signal mesuré de sorte à connaître la vitesse instantanée de rotation, comme 25 décrit dans le document \A/0-2010/122240. En particulier, l'analyse harmonique spatiale est réalisée par transformée de Fourier spatiale (FFT) du signal échantillonné, ladite transformée de Fourier spatiale étant réalisée sur la mesure du temps écoulé entre chaque front montant. REVENDICATIONS1. Station de diagnostic de roulement de roue (1) de véhicule automobile, ladite station comprenant une structure (4) de réception en rotation de ladite roue qui est équipée d'un dispositif d'entraînement en rotation de ladite roue et d'un dispositif d'application d'effort sur ladite roue lors de sa rotation, ladite station intégrant un système (8) de mesure de la vitesse instantanée de rotation de ladite roue sur la structure (4), un système de commande des dispositifs d'entraînement o en rotation et d'application d'effort ainsi qu'un système d'acquisition de la mesure de la vitesse instantanée de rotation de la roue (1), ledit système d'acquisition comprenant une unité de traitement qui est agencée pour diagnostiquer la présence d'au moins un défaut dans le roulement par analyse harmonique spatiale de la mesure de la vitesse instantanée. 15 2. Station de diagnostic selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'application d'effort est agencé pour appliquer au moins un effort latéral sur la roue (1). 20 3. Station de diagnostic selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un indicateur du résultat du diagnostic qui est commandé par l'unité de traitement. 4. Station de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de paramétrage du dispositif d'entraînement en rotation et/ou du dispositif d'application d'effort selon un programme adapté pour diagnostiquer au moins un type de défaut. 5. Station de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 30 caractérisée en ce que l'unité de traitement comprend des moyens d'acquisition de la mesure de la vitesse instantanée sur plusieurs tours de roue (1), l'analyse harmonique spatiale étant réalisée sur ladite mesure. 6. Station de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'unité de traitement comprend des moyens de : échantillonnage angulaire de la mesure de la vitesse instantanée pour obtenir un signal échantillonné qui est représentatif de la vitesse instantanée de rotation de la roue (1) ; analyse harmonique spatiale du signal échantillonné pour obtenir un spectre de la vitesse instantanée de rotation de la roue (1) ; surveillance de l'amplitude du spectre pour au moins une fréquence caractéristique du défaut à diagnostiquer de sorte, en fonction de ladite amplitude, à en déduire l'apparition dudit défaut. 7. Station de diagnostic selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'analyse harmonique spatiale est réalisée par transformée de Fourier spatiale du signal échantillonné. 8. Station de diagnostic selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que l'unité de traitement intègre une bibliothèque et/ou des moyens de paramétrage des fréquences caractéristiques d'apparition de divers défauts. 9. Station de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le système (8) de mesure de la vitesse instantanée de rotation de la roue (1) comprend un codeur équipé de moyens de solidarisation en rotation à ladite roue et un capteur fixe agencé pour délivrer un signal représentatif de la vitesse instantanée du codeur. 10. Station de diagnostic selon les revendications 6 et 9, caractérisée en ce que le signal comprend des fronts espacés d'un pas angulaire constant, l'unité de traitement comprenant des moyens de mesure du temps écoulé entre deux fronts, le signal échantillonné donnant le temps écoulé entre chaque front du signal mesuré de sorte à connaître la vitesse instantanée de rotation. 11. Station de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que l'unité de traitement est agencée pour diagnostiquer' l'apparition du défaut pour une valeur de l'amplitude du spectre qui est supérieure à un seuil.