Brevet FR3064742A1 — publié le 20181005

La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles, et notamment le suivi du niveau d'énergie subie par des pièces structurelles ou des pièces de carrosserie utilisées pour la fabrication de véhicules automobiles. L'invention concerne plus précisément un système permettant un tel suivi. Les pièces utilisées pour la fabrication des véhicules automobiles sont généralement sujettes, au cours de la vie du véhicule, à des contraintes mécaniques dont l'origine peut être diverse. En effet, ces contraintes mécaniques peuvent provenir d'impacts avec des éléments extérieurs au véhicule (trottoirs, piétons, etc.) ou, au contraire, résulter de sollicitations importantes en corrélation directe avec la fonction de la pièce concernée. Il est connu des systèmes de surveillance de l'intégrité mécanique de pièces pourvus de moyens ponctuels, tels que des capteurs piézoélectriques, permettant de détecter les impacts, ou les contraintes, à l'emplacement des capteurs ou dans un périmètre proche. Un des inconvénients de tels systèmes est qu'ils ne permettent pas d'assurer la fonction de surveillance des événements générant les contraintes mécaniques 15 évoquées, ou la fonction d'analyse quantitative des énergies cumulées mises en jeu lors de ces évènements. En effet, les capteurs ponctuels utilisés dans les systèmes connus ne permettent pas de définir précisément, et de manière répétée, l'emplacement de la pièce où se produit l'évènement, et dans lequel les contraintes mécaniques sont les plus importantes. 20 De plus, de tels capteurs ne permettent pas une distinction entre les évènements générateurs de contraintes mécaniques qu'il est intéressant de détecter et de quantifier, et tout autre événement générant des vibrations dites classiques, dont la mesure n'est pas souhaitée. Autrement dit, il est très compliqué pour les systèmes actuels de détecter de manière 25 certaine, si un ou plusieurs événements ont eu lieu dans une zone spécifique d'une pièce de véhicule. Il est dès lors impossible avec ces systèmes d'analyser quantitativement les énergies cumulées mises en jeu lors de ces événements dans cette zone spécifique. La surveillance des pièces pourvues de ces systèmes est donc inadaptée, voire totalement inefficace. 30 Afin de tenter de remédier à de tels inconvénients, il a été proposé de concentrer géographiquement les capteurs de manière à mieux couvrir une zone spécifique de la pièce dont la surveillance est requise. Cependant, une telle solution, en plus d'être onéreuse et compliquée à mettre en oeuvre, présente l'inconvénient de ne pas garantir avec certitude la localisation de l'évènement au sein de la zone. Or, cette information est 35 essentielle pour que le signal détecté par les capteurs puisse être traité comme ne résultant pas d'un évènement produit à l'extérieur de la zone de la pièce, ou comme ne résultant pas d'une vibration classique. 3064742 2 L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un système de détection du niveau d'énergie subie par une pièce de véhicule automobile, comprenant au moins un organe de détection des énergies mécaniques subies par ladite pièce, dans lequel l'organe de détection délimite un contour fermé d'une surface de ladite pièce, et 5 en ce que l'organe de détection est apte à détecter les énergies mécaniques subies par ladite pièce, et apte à différencier les énergies mécaniques subies au sein de ladite surface délimitée des énergies mécaniques subies en dehors de ladite surface délimitée. Ainsi, le système de l'invention permet de détecter précisément, au sein d'une zone déterminée d'une pièce de véhicule automobile, les énergies subies par la pièce dans la 10 zone délimitée. La zone est délimitée par l'organe de détection et correspond au contour fermé d'une surface de ladite pièce. Le système de l'invention permet alors de surveiller les impacts que peuvent avoir, sur la zone délimitée de la pièce, les événements mécaniques générant de fortes contraintes mécaniques qui se produisent au sein de la pièce et de concentrer cette surveillance sur 15 la zone d'intérêt de la pièce. Il est dès lors possible de limiter la surveillance aux seuls évènements générateurs de contraintes mécaniques qu'il est intéressant de détecter et de quantifier. De tels évènements peuvent être des impacts au sein de la zone délimitée avec des éléments extérieurs au véhicule ou des sollicitations importantes de la zone délimitée de la pièce. 20 A l'inverse, les énergies issues de tout autre événement, se produisant à l'extérieur de la zone délimitée par l'organe de détection, ne sont pas comptabilisées par le système de l'invention. Cette distinction est rendue possible grâce à la délimitation d'un contour fermé de la surface de la pièce par l'organe de détection. Dès lors, un évènement générateur de contraintes mécaniques qui se produit au sein de la zone délimitée par l'organe de 25 détection, a pour effet que toute l'énergie mécanique résultant de ces contraintes est comptabilisée par l'organe de détection qui l'entoure. A l'inverse, si un même évènement se produit à l'extérieur de la zone délimitée, l'organe de détection est capable de ne comptabiliser que la partie de l'énergie mécanique qui se propage dans sa direction, lorsque cette énergie entre dans la zone délimitée puis quand elle en sort. 30 Avantageusement, le système comprend une unité de traitement apte à traiter des données transmises par l'organe de détection. Avantageusement, au moins un des organes de détection est un capteur piézoélectrique. Au moins un des organes de détection peut également être une fibre optique. 35 Avantageusement, le système selon l'invention est apte à quantifier et cumuler les énergies mécaniques détectées au sein de ladite surface. Avantageusement, le système selon l'invention comprend au moins un deuxième 3064742 3 organe de détection positionné au sein de ladite surface délimité. L'invention concerne également un ensemble d'une pièce de véhicule automobile et d'un système de détection du niveau d'énergie subie par la pièce, l'organe de détection du système de détection délimitant une portion spécifique de la pièce. 5 L'ensemble peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - l'organe de détection est surmoulé sur la pièce ou intégré au sein de la pièce lors de sa fabrication ; la pièce est une pièce de carrosserie, de préférence une face avant d'un pare- 10 chocs ; la pièce est une pièce de structure, de préférence un plancher, un longeron, un montant latéral; une poutre transversale ou un cadre structurel d'ouvrant ; la portion spécifique est le pourtour d'une fixation de siège L'invention concerne également un procédé de suivi du niveau d'énergie subie par une pièce de véhicule automobile ou d'une portion spécifique de ladite pièce, ladite pièce ou ladite portion étant munie d'un système de détection du niveau d'énergie subie selon l'invention, le procédé comprenant une étape d'alerte de l'utilisateur lorsque l'énergie subie par ladite pièce ou ladite portion atteint une valeur seuil prédéterminée, que ce soit un seuil sur le niveau d'énergie ponctuellement subi et/ou un seuil sur le niveau d'énergie cumulée subi. Autrement dit, la valeur seuil peut être une valeur représentative du niveau d'énergie ponctuellement subi et/ou une valeur représentative du niveau d'énergie cumulée subi par la pièce ou la portion de la pièce. L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées, qui sont fournies à titre d'exemples et ne présentent aucun caractère limitatif, dans lesquelles : - la figure 1 est un schéma illustrant un ensemble d'une pièce de véhicule et d'un système de détection du niveau d'énergie subie par la pièce selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est un schéma illustrant le fonctionnement d'un système de détection du niveau d'énergie subie par la pièce lorsqu'un évènement générateur de contraintes 30 mécaniques se produit au sein du contour fermé qu'il délimite ; - la figure 3 est un schéma illustrant le fonctionnement d'un système de détection du niveau d'énergie subie par la pièce lorsqu'un évènement générateur de contraintes mécaniques se produit en dehors du contour fermé qu'il délimite ; et - la figure 4 est un schéma illustrant un ensemble d'une pièce de véhicule et d'un 35 système de détection du niveau d'énergie subie par la pièce selon un second mode de réalisation de l'invention. On va décrire en détails un système 1 de détection du niveau d'énergie subie par une 3064742 4 pièce de véhicule automobile (2, 4). Ce système 1 comprend au moins un organe de détection 11 des énergies mécaniques subies par ladite pièce (2, 4). Cet organe de détection 11 peut être relié à une unité de traitement (non représentée) qui est apte à traiter les données transmises par l'organe de détection 11 en fonction de différents 5 paramètres prédéfinis. L'organe de détection 11 délimite un contour fermé d'une surface de la pièce. Au sein de la surface délimitée 3 par le contour fermé, les énergies mécaniques subies par la pièce sont détectées par l'organe 11. Sur les figures 1 à 4, l'organe de détection 11 forme une boucle. 10 Du fait qu'il délimite un contour fermé, l'organe de détection 11 est apte à différencier les énergies mécaniques subies au sein de la surface délimitée 3, des énergies mécaniques subies en dehors de la surface délimitée 3. Ainsi, l'ensemble des données de l'organe de détection 11, représentant les énergies mécaniques subies par la pièce au sein de la zone délimitée 3 par l'organe de détection 15 11, peuvent être traitées par l'unité de traitement afin d'assurer le suivi et le cumul du niveau d'énergie qui transitent dans la zone délimitée 3 de la pièce, tout au long de la vie du véhicule. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'un au moins des organes de détection est un capteur piézoélectrique. Ce capteur piézoélectrique peut, par exemple, être réalisé 20 à partir d'un film poly(fluorure de vinylidène) (ou film PVDF) dont seule la boucle extérieure est activée. Ce capteur est ensuite relié à l'unité de traitement par l'intermédiaire de câbles. Ce capteur transmet un signal qui peut être filtré par l'unité de traitement et également être calibré pour permettre de comptabiliser les énergies résonnant à des fréquences spécifiques. Cette calibration permet de ne pas tenir compte 25 des faibles énergies qui peuvent être issues d'évènements dont la comptabilisation n'est pas souhaitée, par exemple parce qu'ils génèrent des niveaux d'énergie faibles qui n'impactent pas la pièce ou la zone de la pièce spécifiquement surveillée. L'un au moins des organes de détection peut également être une fibre optique dont le fonctionnement est similaire de celui d'un capteur piézoélectrique. L'organe de détection 11 peut délimiter une surface plane, comme illustré sur la figure 1, ou bien un volume comme illustré sur la figure 4. Cette différence dépend notamment du type de pièce dont on souhaite assurer la détection et le suivi du niveau d'énergie subie. En effet, les événements générateurs d'énergies mécaniques peuvent être de nature différente pour une pièce structurelle 4 35 (figure 4) et pour une pièce de carrosserie 2 (figure 1). Cependant, dans tous les cas, le fonctionnement du système 1 de détection reste identique et permet de différencier les énergies mécaniques subies au sein de la surface 3064742 5 délimitée 3 par le capteur 11, de celles subies par la pièce ou le véhicule en dehors de la surface délimitée 3. Cette différenciation fonctionne comme suit : lorsqu'un évènement générateur de contraintes mécanique se produit au sein de la surface délimitée 3, comme illustré à la 5 figure 2, les énergies mécaniques résultantes de ces contraintes se propagent dans toutes les directions. Ces énergies sont comptabilisées une fois par le capteur 11 avant de quitter la surface délimitée 3. A l'inverse, la figure 3 représente le cas où l'évènement se produit en dehors de la surface délimitée 3. Dans un tel cas de figure, seule la partie des énergies mécaniques 10 qui se dirige vers le capteur piézoélectrique 11 est détectée. Cette partie des énergies mécaniques provenant de l'extérieur de la surface délimitée 3 est comptabilisée deux fois par le capteur 11, lors de son entrée dans la surface délimitée 3 et lors de sa sortie. Par exemple, cette énergie sera comptabilisée positivement lors de la sortie de la zone et négativement lors de l'entrée dans la surface délimitée 3. Dès lors, le bilan des énergies 15 subies est nul dans le cas d'un événement qui se produit en dehors de la surface délimitée 3. L'atténuation de l'énergie au cours de la propagation à travers la surface délimitée 3 est gérée par l'algorithme de l'unité de traitement. Une autre alternative peut être, par exemple, d'atténuer le signal qui entre dans la boucle, avec un capteur piézoélectrique spécifique, dont les propriétés permettent de détecter et transmettre des 20 énergies qui sont seulement des énergies très faibles. Dès lors, le système 1 est capable de reconnaître que l'énergie détectée ne provient pas d'un évènement qui s'est produit au sein de la surface délimitée 3. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention non représenté, le système 1 comprend un deuxième organe de détection, du même type que l'organe de détection 11 25 précédemment décrit. Ce deuxième organe de détection est positionné au sein de la surface délimitée 3 par le premier organe de détection 11. En d'autres termes, le deuxième organe de détection est positionné dans la boucle formée par le premier organe de détection 11. De préférence, les surfaces délimitées par chacun des organes de détection sont 30 sensiblement égales (à la surface près du deuxième organe de détection). En d'autres termes, les contours fermés délimités par chacun des organes de détection sont proches l'un de l'autre, voire en contact sur toute la périphérie du contour fermé délimité par le deuxième organe de détection. A titre d'exemple, dans le cas d'une surface délimitée 3 de forme circulaire, le premier 35 organe de détection 11 et le second organe de détection forment deux cercles concentriques, dont les diamètres sont très proches. Un tel système permet d'identifier plus facilement et de manière certaine le sens de propagation de l'énergie, du fait de la 3064742 6 détection successive de l'énergie par les deux organes de détection. En effet, dans le cas d'un évènement qui se produit dans la surface délimitée par le deuxième organe de détection, l'énergie résultant de cet évènement est d'abord détectée par le deuxième organe de détection, puis par le premier organe de détection 11. L'ordre de détection est 5 inversé pour un évènement qui se produit à l'extérieur de la surface délimitée par les deux organes de détection. Le système selon ce mode de réalisation particulier permet par ailleurs de vérifier le bon fonctionnement du système 1, en comparant la comptabilisation positive ou négative de l'un des organes de détection, avec la comptabilisation de l'autre organe de détection. Par conséquent, les informations 10 fournies par le système 1 selon ce mode de réalisation de l'invention sont plus sûres. Le système 1 est alors capable de ne pas prendre en compte les énergies mécaniques détectées dans ce cas de figure. Le système 1 est ainsi apte à quantifier et cumuler les énergies mécaniques détectées au sein de la surface délimitée 3. 15 Ainsi, le système 1 permet une surveillance plus précise de la surface délimitée 3 de la pièce car il est possible de détecter, quantifier et cumuler toutes les énergies issues d'évènement impactant la zone délimitée, et ce, tout au long de la vie du véhicule. En fonction de la nature et de l'origine des énergies mécaniques et de la zone délimitée par l'organe de détection, les données transmises par l'organe de détection sont traitées 20 différemment par l'unité de traitement. Dans le cas d'une pièce de carrosserie 2, les évènements susceptibles de se produire sont des chocs ou des impacts avec des éléments externes au véhicule. Une grande partie du parechoc 2, représenté à la figure 1, est mise sous surveillance grâce au système 1 de l'invention qui est pourvu d'un capteur 11, délimitant une large surface 25 3 du parechoc 2. Il est possible, dans le cas d'un parechoc par exemple, de suivre et alerter l'utilisateur lorsque les chocs (ou tout autre évènement impactant le parechoc) ont généré un niveau d'énergie mécanique subie par le parechoc qui dépasse le seuil critique au-delà duquel le parechoc n'est plus capable de garantir la protection de l'utilisateur en cas de chocs à venir. 30 Le système 1 permet également d'assurer une surveillance de certaines zones de pièces pour lesquelles les sollicitations importantes subies sont en corrélation directe avec leur fonction. Dans le cas des pièces structurelles 4, les contraintes mécaniques résultent plus souvent de sollicitations importantes en corrélation directe avec la fonction de la pièce structurelle concernée. C'est par exemple le cas d'un plancher avant 4 au sein duquel sont présentes des fixations 5 de siège, ou le cas d'une attache de ceinture de sécurité sur un pied milieu ou encore de cas de l'ancrage d'un insert métallique de renfort ou 3064742 7 d'une charnière ou d'une serrure. Une telle zone est amenée à subir de nombreuses déformations tout au long de la vie du véhicule, de par les mouvements du siège ou de par la charge qu'il supporte. Ces déformations peuvent être quantifiées par le système 1 en positionnant l'organe de détection autour de la fixation 5 de siège. En effet, les 5 énergies mécaniques générées par ces déformations vont transiter par la fixation 5 de siège et ainsi atteindre la zone 3 délimitée par l'organe de détection 11. Il est dès lors possible de quantifier avec plus de précision le niveau d'énergie subie par la fixation 5 de pièce. En fonction de ces informations, il est possible de définir la fatigue mécanique de la fixation 5 de siège et si cette dernière doit être remplacée. En effet, dès lors, lorsque 10 le cumul des énergies mécaniques qui transitent dans la fixation 5 atteint une valeur seuil, le système 1 peut avertir l'utilisateur que cette dernière doit être remplacée. Un fonctionnement similaire peut être imaginé pour surveiller le niveau d'énergie subie par des éléments structurels tels que des longerons ou encore les montants latéraux d'un véhicule. 15 Dans le cadre de l'invention, le système 1 permet aussi de détecter et quantifier l'endommagement de la surface délimitée 3 de la pièce une fois que l'évènement générateur de contrainte est terminé. Par exemple, le système 1 permet de surveiller la propagation, au sein de la surface délimitée 3, de fissures ou microfissures nées d'un choc ou d'une sollicitation importante de la pièce 4 produite dans le passé. 20 Toujours dans le cadre de l'invention, le système 1 permet d'optimiser le dimensionnement des pièces placées sous surveillance. En effet, il est possible avec le système 1, de confirmer ou infirmer les niveaux de sollicitation de zones, soupçonnées à risque, mais pour lesquelles un suivi du niveau d'énergie mécanique subie n'était, jusqu'à présent, pas possible. Pour les raisons de sécurité, la tendance actuelle est au 25 surdimensionnement des pièces, avec tous les inconvénients que cela implique. Dès lors, il est possible avec le système de l'invention de dimensionner les pièces, pour les véhicules à venir, selon les besoins réels. L'invention concerne également un ensemble d'une pièce 2, 4 de véhicule automobile et d'un système 1 de détection du niveau d'énergie subie par la pièce selon l'invention. 30 L'organe de détection 11 délimite une portion spécifique 3 de la pièce. L'organe de détection 11 peut également être lié à la pièce par tous moyens connus de l'homme du métier qui permettent une liaison cohésive de deux éléments. Par exemple, l'organe de détection 11 peut être collé, lié par adhésif, soudé ou encore, de façon avantageuse, surmoulé à la surface de la pièce dont il délimite une zone. 35 La pièce de véhicule automobile peut être une pièce de carrosserie 2, telle qu'une face avant d'un pare-chocs, ou une pièce de structure 4, tel qu'un plancher. Selon un mode de réalisation particulier, la pièce de véhicule automobile 4 est un 3064742 8 plancher et la portion spécifique 3 est le pourtour d'une fixation de siège. L'invention concerne également un procédé de suivi du niveau d'énergie subie par une pièce 2, 4 de véhicule automobile ou d'une portion spécifique 3 de la pièce, la pièce ou la portion étant munie d'un système 1 de détection du niveau d'énergie subie selon 5 l'invention. Le procédé comprend une étape d'alerte de l'utilisateur lorsque l'énergie subie par la pièce ou la portion atteint une valeur seuil prédéterminée, que ce soit un seuil sur le niveau d'énergie ponctuellement subi et/ou un seuil sur le niveau d'énergie cumulée subi. 10 Liste des références 1 : système de détection du niveau d'énergie subie par une pièce de véhicule automobile 15 2 : pièce de carrosserie de véhicule automobile 3 : surface d'une pièce de véhicule automobile délimitée par le contour fermé de l'organe 11 4 : pièce structurelle de véhicule automobile 5 : fixation de siège d'un plancher de véhicule automobile 20 11 : organe de détection des énergies mécaniques subies par la pièce (2, 4) REVENDICATIONS1. Système (1) de détection du niveau d'énergie subie par une pièce (2, 4) de véhicule automobile, comprenant au moins un organe de détection (11) des énergies mécaniques subies par ladite pièce (2, 4), caractérisé en ce que l'organe de détection (11) délimite un contour fermé d'une surface de ladite pièce (2, 4), et en ce que l'organe de détection (11) est apte à détecter les énergies mécaniques subies par ladite pièce (2, 4), et apte à différencier les énergies mécaniques subies au sein de ladite surface délimitée (3), des énergies mécaniques subies en dehors de ladite surface délimitée (3). 2. Système (1) selon la revendication 1, comprenant une unité de traitement apte à traiter des données transmises par l'organe de détection (11). 3. Système (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'un au moins des organes de détection (11) est un capteur piézoélectrique (11). 4. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'un au moins des organes de détection (11) est une fibre optique. 5. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système (1) est apte à quantifier et cumuler les énergies mécaniques détectées au sein de ladite surface (3). 6. Système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le système (1) comprenant au moins un deuxième organe de détection positionné au sein de ladite surface délimitée (3). 7. Ensemble d'une pièce (2, 4) de véhicule automobile et d'un système (1) de détection du niveau d'énergie subie par la pièce (2, 4) selon l'une des revendications précédentes, l'ensemble étant caractérisé en ce que l'organe de détection (11) délimite une portion spécifique de la pièce (2, 4). 8. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel l'organe de détection (11) est surmoulé sur la pièce (2, 4) ou intégré au sein de la pièce (2, 4) lors de sa fabrication. 9. Ensemble selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la pièce (2, 4) est une pièce de carrosserie (2), de préférence une face avant d'un pare-chocs. 3064742 10 10. Ensemble selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la pièce (2, 4) est une pièce de structure (4), de préférence un plancher, un longeron, un montant latéral; une poutre transversale ou un cadre structurel d'ouvrant. 11. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel la portion spécifique est 5 le pourtour d'une fixation de siège. 12. Procédé de suivi du niveau d'énergie subie par une pièce (2, 4) de véhicule automobile ou d'une portion spécifique de ladite pièce (2, 4), ladite pièce (2, 4) ou ladite portion étant munie d'un système (1) de détection du niveau d'énergie subie selon l'une des revendications 1 à 6, le procédé comprenant une étape d'alerte de 10 l'utilisateur lorsque l'énergie subie par ladite pièce (2, 4) ou ladite portion atteint une valeur seuil prédéterminée, la valeur seuil étant une valeur représentative du niveau d'énergie ponctuellement subi et/ou une valeur représentative du niveau d'énergie cumulée subi.