FR2964928A1 - Procede de mesure de l'usure de garniture de frein d'un systeme de freinage d'un vehicule - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de mesure de la garniture de frein pour les véhicules automobiles. Le procédé de l'invention comprend une étape de détermination d'une première évolution thermique au cours du temps de la garniture de frein dudit système, à partir de températures de ladite garniture détectées lors d'une phase de freinage. Il comprend également une étape de mesure d'un premier indicateur temporel d'usure à partir de la première évolution thermique déterminée. En parallèle de l'étape de détermination, une étape de simulation est exécutée afin de définir une seconde évolution thermique de ladite garniture au cours du temps, à partir d'un modèle numérique prédéfini et des températures détectées. A partir de cette seconde évolution, il est estimé un second indicateur temporel d'usure. Dès que le second indicateur est sensiblement égal au premier indicateur, l'usure réelle δ de la garniture est calculée en fonction d'un pas d'usure prédéfini δ et d'un nombre n d'itération de la simulation de la seconde évolution temporelle nécessaire pour que le second indicateur soit sensiblement égal au premier indicateur.

Description

PROCEDE DE MESURE DE L'USURE DE GARNITURE DE FREIN D'UN SYSTEME DE FREINAGE D'UN VEHICULE

La présente invention concerne un procédé de mesure de l'usure de garniture de frein d'un système de freinage d'un véhicule, notamment un véhicule automobile. Il existe dans l'état de la technique, divers dispositifs permettant la surveillance de l'usure des garnitures de freins de véhicules, de type aéronefs ou automobiles.

Un tel dispositif est décrit dans le document EP1307375. Il comporte notamment un capteur de température disposé dans ou sur une garniture de frein. Ce capteur fournit à un calculateur du véhicule des données relatives à la température de la garniture, lors d'un actionnement du système de freinage. Le calculateur analyse ces données de sorte à distinguer les actionnements de freinage générant une usure de la garniture, de ceux qui n'en génèrent pas. Il existe également un dispositif décrit dans le document EP2057386, qui comporte deux conducteurs électriques isolés l'un de l'autre et disposés dans une garniture de frein, de sorte que lors d'un freinage, la garniture de frein frotte sur un corps de frein. Le corps de frein étant apte à relier électriquement les deux conducteurs pour former un thermo-élément. Un calculateur du véhicule comporte des moyens pour détecter une température et/ou un degré d'usure des garnitures de frein. Ces données relatives à la température et/ou au degré d'usure des garnitures permettent audit calculateur de réguler ou d'ajuster la pression maximale admissible au freinage. Le document FR2849636 décrit notamment des étapes selon lesquelles la température mesurées par ce capteur de température est utilisée pour la détermination de l'état du frein, de manière à exploiter, en plus d'une première valeur de température, au moins une deuxième valeur de température, mesurée après la première valeur de température, et d'utiliser la durée entre les instants de détection des deux valeurs de température. Il existe également un dispositif décrit dans le document EP2057386, qui comporte deux conducteurs électriques isolés l'un de l'autre et disposés dans une garniture de frein, de sorte que lors d'un freinage, la garniture de frein frotte sur un corps de frein ; le corps de frein étant apte à relier électriquement les deux conducteurs pour former un thermo-élément. Un calculateur du véhicule comporte des moyens pour détecter une température et/ou un degré d'usure des garnitures de frein. Ces données relatives à la température et/ou au degré d'usure des garnitures permettent audit calculateur de réguler ou d'ajuster la pression maximale admissible au freinage. Il est connu également le document DE10029238 Al, où l'usure de la garniture de frein est estimée par un modèle analytique reliant des mesures macroscopiques telles que la température du frein, la vitesse de rotation du disque et la pression de freinage. Ces modèles analytiques sont établis à partir de cartes d'usures expérimentales. Ces documents de l'état de la technique permettent de visualiser l'état d'usure du frein à l'aide de témoins d'usure intégrés au sein du matériau de friction de la plaquette de frein, couplés à des voyants d'alerte qui s'allument au niveau du tableau de bord, n'ont pour but que d'alerter le conducteur de l'état d'usure anormale de la garniture. Les systèmes de détection d'usure de la garniture décrits dans l'état de la technique ne sont donc que purement qualitatif et n'ont pas pour but de déterminer quantitativement l'usure de la garniture de frein. Or, dans le cadre de l'amélioration des modèles numériques de prédiction de la perte d'efficacité à chaud de la garniture et de l'aspect thermique du liquide de frein, il existe un besoin de prendre également en considération la notion quantitative de l'usure de la garniture.

Ce besoin de déterminer quantitativement l'usure de la garniture est également nécessaire du fait de l'amélioration des performances dans le domaine des véhicules automobiles en termes de consommation et d'émission de CO2. En effet, le design et l'architecture des véhicules actuels présentent des façades avant aérodynamiques de plus en plus optimisées, qui tendent indirectement à dégrader le refroidissement des organes de freinage desdits véhicules. En outre, les protecteurs de disque de frein ou les jantes en tôles avec enjoliveur se comporte comme de véritables écrans thermiques qui ne favorisent pas la dissipation de chaleur par convection. Ainsi, afin d'estimer au plus juste la réponse thermique d'un système de freinage, il est nécessaire de prendre en compte le dimensionnel de la garniture usée.

L'invention a pour but de répondre à ce besoin tout en remédiant aux inconvénients de l'état de la technique. Pour cela, l'invention propose un procédé de mesure de l'usure d'un système de freinage d'un véhicule. Ledit procédé étant destiné à quantifier, au moyen d'un calculateur du véhicule, une usure d'une garniture d'une plaquette de frein, à partir des températures mesurées en un point de la garniture, à chaque phase de freinage. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de mesure de l'usure de garniture de frein d'un système de freinage d'un véhicule, dans lequel, - on détermine une première évolution thermique au cours du temps de la garniture de frein, à partir des températures de ladite garniture détectées lors d'une phase de freinage, - on mesure un premier indicateur temporel d'usure à partir de la première évolution thermique déterminée, - on simule une seconde évolution thermique de ladite garniture au cours du temps, à partir d'un modèle numérique prédéfini et des températures détectées, - on estime un second indicateur temporel d'usure à partir de la seconde évolution thermique simulée, - la simulation de la seconde évolution temporelle est réitérée autant de fois que le second indicateur est inférieur au premier indicateur temporel, - dès que le second indicateur est sensiblement égal au premier indicateur, on calcule l'usure réelle br en fonction d'un nombre n d'itération de la simulation de la seconde évolution et d'un pas d'usure prédéfini 6c. L'invention comporte également l'une quelconque des caractéristiques suivantes dans laquelle : - un indicateur temporel d'usure correspond à un instant où l'évolution thermique de la température est à son maximum ; - un indicateur temporel d'usure correspond à un instant où le gradient de l'évolution thermique de la température est à son maximum ; - le modèle numérique est une résolution de l'équation différentielle de la chaleur de manière discrète, suivant un schéma explicite ou implicite d'ordre m, à une dimension temporelle et n dimension d'espace, tel que T(i, j+1) = fdjSCYete(T(i, j),T(i+1, j),(T(i-1, j)...) où i correspond à une coordonnée spatiale sur l'axe x du capteur, j correspond à une coordonnée temporelle de la mesure, a correspond au coefficient de diffusivité du matériau, At correspond à un pas temporel et Ax correspond à un pas spatial ;

- le modèle numérique est une résolution analytique de l'équation de la chaleur de façon continue suivant différentes approches mathématiques ( \i ( 2 du type T (x, t) = - (130 .x.erfc x + 2.430 a.t . eXp - x 2 a.t 4.a.t où p, Cp, . sont des coefficients thermophysiques définis en fonction de la nature du matériau de la garniture ;

- l'usure réelle est calculée selon la formule suivante : 6r= n.6c, avec bc correspondant au pas d'usure prédéfini et n étant le nombre d'itération de calcul nécessaire pour que les deux indicateurs soient sensiblement égaux à l'imprécision numérique près ;

- lorsque la simulation de la seconde évolution temporelle est réitérée,

- on incrémente le nombre n,

- on calcule une nouvelle épaisseur Ec de la garniture, cette épaisseur étant sensiblement égale à une épaisseur Ec précédemment calculée à laquelle on soustrait le nombre n multiplié par le pas d'usure prédéfini,

- on réinjecte la nouvelle épaisseur Ec dans le modèle numérique ; - le pas d'usure prédéfini bc est sensiblement égal à 0.1 ;

- on initialise le compteur n à o à chaque phase de freinage.

L'invention a également pour objet un véhicule comportant un système de freinage, ledit système comportant un ensemble de plaquettes de frein munies de garniture de frein comportant des capteurs de température, lesdits capteurs étant connectés à un calculateur de supervision, caractérisé en ce que le calculateur met en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent :

- Figure 1 : une représentation schématique du dispositif selon un mode de réalisation de l'invention ;

- Figure 2 : un diagramme fonctionnel du procédé selon un mode de 35 réalisation de l'invention ; - Figure 3 : une représentation schématique de la densité du flux traversant la plaquette de frein lors d'un freinage selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figure 4 : un schéma discret de la méthode d'Euler explicite appliqué à une plaquette de frein selon un mode de réalisation de l'invention. - Figures 5a-5b : un premier ensemble de courbes représentant la réponse thermique de la garniture pour une épaisseur de 12mm. - Figures 6a-6b : un deuxième ensemble de courbes représentant la réponse thermique de la garniture pour une épaisseur de 7mm.

Dans la description, les mêmes références numériques désignent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnellement semblables. La figure 1 représente un dispositif 1 de mesure de l'usure d'un système 2 de freinage. Ce système 2 de freinage comporte notamment sur chacune des roues du véhicule (non représentée) une plaquette 3 de freinage. Cette plaquette 3 de freinage comporte une garniture 4 de frein et une plaque 5 support portant la garniture 4. Dans un mode de réalisation préféré, la plaque 5 est de nature métallique et la garniture 4 est un matériau de friction.

Dans l'invention, on considère que la garniture 4 présente une épaisseur d'origine d'une valeur L prédéfinie (figure 3). On entend par épaisseur d'origine, l'épaisseur de la garniture avant tout frottement avec la surface d'un disque de freinage associé. Un capteur 6 de type thermocouple est noyé directement dans une zone de la garniture 4 de manière à pouvoir s'affranchir lors des relevés de mesure, des pertes convectives dues aux effets de bord et de façon également à éviter sa détérioration lors de l'usure continue de la garniture de frein. Ce capteur 6 est connecté par l'intermédiaire d'un câble de communication 7 au dispositif 1. Le dispositif 1 est un calculateur dit de supervision du véhicule. Ce calculateur 1 de supervision est connu de l'état de la technique. Il comporte une mémoire programme 8 et une mémoire de données 9 connectées à un microprocesseur 10 via un bus de communication 11. Le câble et le bus de communications 7 et 11 sont connectés entre eux par l'intermédiaire d'une interface entrée/sortie 12.

Les actions implémentées par le calculateur 1 sont ordonnées par le microprocesseur 10. Le microprocesseur 10 produit, en réponse aux codes instruction enregistrés dans la mémoire programme 8 des ordres destinés aux différents organes du véhicule et notamment à la mesure de l'usure de garniture de frein du système 2 de freinage. La mémoire programme comporte à cet effet plusieurs zones de programme, correspondant respectivement à une suite d'étapes illustrées à la figure 2. La figure 2 représente un diagramme fonctionnel du procédé selon un mode de réalisation de l'invention. Il comporte une suite d'étapes telles que définies ci-dessous. La figure 2 montre une étape 20 préliminaire dans laquelle le dispositif 1 de supervision est en mode veille. Lorsque le dispositif 1 de supervision est dans cet état de veille, le contrôle des dispositifs électriques du véhicule est activé et les éventuelles mesures de températures reçues de la part du capteur 6 ne sont pas prises en compte. Le dispositif 1 de supervision sort de cet état de veille quand le véhicule est en phase de freinage.

A une étape 21, le calculateur 1 enregistre, successivement, pour chaque phase de freinage, dans la mémoire de données 9, les valeurs des températures mesurées, par le capteur 6. Dans un exemple, la mémoire de données 9 est structurée en une table de variables où chaque ligne de la table correspond à une mesure de température et chaque colonne à une information sur cette mesure. Ainsi, pour chaque mesure de température, sont enregistrés, dans les colonnes correspondantes, la position spatiale du capteur 6 et l'instant où la mesure a été prise. Dans le reste de la description, les températures mesurées sont exprimées sous la forme T[i, j], ou i correspond à une coordonnée relative à la position spatiale du capteur 6 et j correspond à une coordonnée temporelle relative à l'instant ou ladite température a été mesurée. Le calculateur 1 implémente en parallèle des étapes d'un premier bloc 30 de mesure du temps où le gradient de température est maximal et des étapes d'un second bloc 40 de calcul de ce temps.

Le bloc 30 montre une étape 31 dans laquelle le calculateur 1 fournit, à partir des températures mesurées, une courbe 32 thermocinétique considérée sur une durée qui est égale à celle de la phase de freinage. L'axe des ordonnées de cette courbe 32 est la température et l'axe des abscisses est le temps.

Le calculateur 1 détermine ensuite une courbe 33 du gradient thermique temporel de la courbe 32 thermocinétique. L'axe des ordonnées de cette courbe 33 du gradient est la dérivée de la température par rapport au temps et l'axe des abscisses est le temps. A partir de cette courbe 33 du gradient, le calculateur 1 détermine son maximum. Une projection de ce maximum sur l'axe des abscisses permet, au calculateur 1, de déterminer un instant tm dit mesuré, où le gradient thermique temporel est maximal. Le bloc 40 montre une étape 41 dans laquelle le calculateur 1 prélève dans la mémoire de données des paramètres d'initialisation d'un modèle numérique préalablement compilé et intégré dans la mémoire programme 8. Ces paramètres d'initialisation sont un nombre n = 0, le temps t = 0 et un pas ou incrément d'usure bc = 0,1. A une étape 42, le calculateur 1 implémente le modèle numérique. Ce modèle numérique est une équation différentielle de la chaleur qui s'appuie sur une approche en une, deux ou trois dimensions en utilisant soit une méthode discrète des éléments finis, des volumes finis ou des différences finies, soit une méthode purement analytique par équation continue et abaques mathématiques. La formule suivante montre un exemple de modèle numérique discret à une dimension d'espace et de temps, défini suivant le schéma Euler explicite : T(i, j +1) = T(i, j) + (a. At-2.T(i,j)+T(i-1,j)] où le paramètre a correspond à la diffusivité thermique de la garniture. La formule suivante montre un exemple de modèle analytique à équation continue basé sur les méthodes de séparation de variables, de transformée de Laplace, de fonction de Green ou du théorème de Duhamel : T (x, t) = - c)° .x.erfc x + 2.cD° a.t . exp x2 ' 2 a.t , Tt- 4.a.t, Avec la conductivité thermique de la garniture, co l'échelon de flux thermique généré lors d'un freinage et erfc, la fonction erreur complémentaire. Le choix d'un type d'équation par rapport à un autre dépend du degré de précision et de la représentativité souhaités par le modèle numérique, mais aussi des capacités en termes de mémoire, processeur et RAM/EPROM du calculateur 1.

Par exemple, un schéma numérique de type Euler explicite, est moins couteux en capacités de calcul, mais reste plus instable et moins précis qu'un schéma quadratique inconditionnellement stable comme peut l'être un schéma numérique de type Crank-Nicolson.

A partir du type d'équation choisi et des températures mesurées, le calculateur 1 fournit une courbe 43 thermocinétique considéré sur une durée qui est égale à celle de la phase de freinage. L'axe des ordonnées de cette courbe 43 est la température et l'axe des abscisses est le temps. Le calculateur 1 détermine ensuite une courbe 44 du gradient thermique temporel de la courbe 43 thermocinétique. L'axe des ordonnées de cette courbe 44 du gradient est la dérivée de la température par rapport au temps et l'axe des abscisses est le temps. A partir de cette courbe 44 du gradient, le calculateur 1 détermine son maximum. Une projection de ce maximum sur l'axe des abscisses permet, au calculateur 1, de déterminer un instant tc dit estimé, où le gradient thermique temporel est maximal. A partir des conditions limites et conditions de chargement relatives au freinage et à son environnement, cette équation permet ainsi au calculateur 1 de simuler en transitoire, l'évolution thermique de la température au sein de la garniture 4 et ainsi, de déterminer en fonction de l'emplacement du capteur l'instant tc où le gradient thermique temporel est maximal. A une étape 22, le calculateur 1 compare la valeur de l'instant tc estimé avec la valeur de l'instant tm mesuré. Le résultat de cette comparaison, de tc avec tm, permet au calculateur 1 de mesurer une usure réelle br de la garniture 4, mais aussi une épaisseur réelle Er de ladite garniture 4. L'usure réelle br correspond à l'épaisseur perdue de la garniture 4 du fait des frottements. Avant tout frottement avec la surface d'un disque de freinage associé, l'épaisseur L de la garniture est sensiblement égale à l'épaisseur réelle Er et à l'épaisseur calculée Ec par le bloc 40. En cas de frottement, l'épaisseur L d'origine de la garniture 4 est égale à la somme de l'épaisseur réelle Er et de l'épaisseur perdue br. Si la valeur de l'instant tc calculé est sensiblement égale à celle de l'instant tm mesuré (étape 23) alors, l'épaisseur réelle Er est considérée comme étant sensiblement égale à l'épaisseur calculée Ec. Et à une étape 24, le calculateur 1 quantifie l'usure réelle br selon la formule suivante : br = n x bc où n est le nombre d'itérations nécessaires pour que l'instant tc calculé par le bloc 40 devienne égal à l'instant tm mesuré par le bloc 30.

Si la valeur de l'instant tc calculé est supérieure à celle de l'instant tm mesuré (étape 25) alors, l'épaisseur réelle Er est considérée comme étant inférieure à l'épaisseur calculée Ec. Et à une étape 26, le calculateur 1 incrémente le nombre n et recalcule la valeur de l'épaisseur Ec selon la formule suivante : Ec = Ec - n x 6c jusqu'à convergence de la condition définie à l'étape 23. Cette soustraction permet de réajuster la valeur de l'épaisseur calculée Ec par rapport à l'épaisseur réelle Er de la garniture 4. Cette nouvelle valeur de l'épaisseur Ec est réinjectée dans le bloc 40 pour recalculer, à l'étape 42, l'instant tc. Tant que les valeurs des instants tc calculé et tm mesuré ne sont pas égales, les étapes 25, 26 et 42 sont ré-exécutées formant ainsi une boucle d'optimisation numérique du bloc 40. Dans l'invention, le modèle numérique du bloc 40 est défini pour que l'instant tc soit obtenu en itérant au calcul, une dimension spatiale, qui est ici Ec. Cette itération permet de déterminer la longueur de la garniture effective permettant de recaler la réponse thermique de la plaquette de frein. Dans l'exemple illustré à la figure 2, l'indicateur d'usure utilisé pour réaliser la comparaison de l'étape 22, est l'instant où le gradient temporel de température est à son maximum. Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, cet indicateur d'usure peut être l'instant où la température mesurée est maximale. Le choix d'un indicateur dépend de la résolution et de la précision du modèle numérique. La méthode de recherche temporelle du maximum de gradient thermique permet de s'affranchir de la loi de pondération instationnaire du flux thermique entrant par frottement dans la garniture, ainsi que des usures biaises radiales et tangentielles de la garniture de frein. En effet, cette loi de pondération du flux c(r,6,t) est relativement complexe à estimer, compte tenu des déformations de l'étrier (non représentée) supportant la plaquette de frein, de la compressibilité de la garniture en fonction de la nature du matériaux de friction ou, d'une éventuelle usure biaise autrement dit, une usure de la garniture non parallèle au support. Le modèle numérique du bloc 40 peut, en outre, comporter plusieurs coefficients de diffusivité et d'épaisseurs différentes en fonction de la nature du matériau de friction, du support, et le cas échéant d'un organe antibruit placé entre le support et un piston d'actionnement de la plaquette (non représenté). Des résistivités de contact thermiques inter-organe ainsi que des échanges convectifs, radiatifs et diffusifs avec les bornes environnementales peuvent être également prise en compte dans le modèle numérique La figure 3 montre un exemple applicatif du procédé de la figure 2. Dans cet exemple, la figure 3 montre une représentation schématique d'une densité d'un flux thermique dcp traversant une plaquette de frein, lors d'un freinage.

Cette densité dcp se décompose en une densité de flux entrant lors du freinage dcp+ et en une densité de flux sortant dcp- due entre autre aux pertes convective, radiative et conductive vers le reste du système de freinage, à savoir le piston, l'étrier de frein et l'environnement. La densité de flux entrant dcp+ peut être définie en tant que condition 15 limite de type Neumann, autrement dit selon l'équation suivante : dcp+= avec la conductivité thermique linéique de la garniture La densité de flux sortant dcp- peut être définie en tant que condition 20 limite de type Dirichlet transposée d'un équilibre des flux conductifs et convectifs. avec 2 = avec Bi correspondant au ai+ Hi nombre de Biot et h correspondant au coefficient de convection.

La stabilité du modèle numérique doit satisfaire une condition destinée

25 à éviter une divergence dans les calculs ou des oscillations numériques. En effet, l'efficacité du schéma numérique doit vérifier les conditions de Courant-Friedrich-Lewy (CFL) ainsi que le théorème de Lax-Wendroff. Par exemple pour le schéma Euler explicite la condition à satisfaire en terme de pas de temps ou d'échantillonnage temporel est : At T(i+1, j) = a La figure 3 montre également un réseau de courbes thermiques 27 obtenues à chaque pas de temps At en fonction de l'espace discret Ax. Ces courbes thermiques représentent une grille de résolution numérique itérative de l'équation de la chaleur.

Un schéma discret de la méthode d'Euler explicite appliqué à la plaquette de frein de la figure 3, est illustré à la figure 4. La garniture d'origine a une longueur L de 12 mm d'épaisseur avec le coefficient a = 1.3 mm2/s et le support est de 7mm d'épaisseur avec a = 10mm2/s. A l'origine avant tout frottement de la garniture, il est considéré que l'épaisseur mesurée Er est égale à l'épaisseur calculée Ec et à la longueur L d'origine.

La diffusivité thermique de la garniture correspondant au coefficient a= OÙ Àa, Pa et Cpa étant des coefficients thermophysiques définis en pa fonction de la nature de la garniture. La valeur de a pour le support i..b correspond au coefficient a= où Àb, Pb et Cpb étant des coefficients pb Cpb thermophysiques fonction de la nature du support. Dans ce mode de réalisation, la valeur du pas spatial est de Ax = 0.5 mm et celle du pas temporel de At = 0.005 s.

Ainsi, lors d'une phase de freinage du véhicule, le calculateur 1 implémente le bloc 30 de mesure et fournit en sortie une courbe 51 d'évolution de la température mesurée au cours du temps. Cette courbe 51 est illustrée, en trait plein, à la figure 5a. Le calculateur 1 détermine ensuite une courbe 53 du gradient thermique temporel de la courbe 51 thermocinétique mesurée. Cette courbe 53 est illustrée, en trait plein, à la figure 5b.

Le calculateur 1 implémente en parallèle le bloc 40 de calcul et fournit en sortie une courbe 52 d'évolution de la température, calculée selon le modèle numérique discret à une dimension, au cours du temps. Cette courbe 52 est illustrée, en pointillé, à la figure 5a. Le calculateur 1 détermine ensuite une courbe 54 du gradient thermique temporel de la courbe 52 thermocinétique calculée. Cette courbe 54 est illustrée, en pointillé, à la figure 5b. Le calculateur 1 détermine par la suite les instants tm et tc où les courbes de gradient respectives 53 mesurées et 54 calculées atteignent leur maximum. Dans l'exemple de la figure 5b, tm=9,7s et tc=8,6s. Le calculateur 1 compare 22 ensuite ces deux instants. Si l'instant tc calculé est supérieur 25 à l'instant tm mesuré alors, il considère que l'épaisseur calculée Ec est supérieure à l'épaisseur Er mesurée. Le calculateur exécute alors l'étape 26 de la figure 2 en incrémentant au préalable n. Le calculateur recalcule l'épaisseur Ec. Ec = 12 (épaisseur de Ec avant tout frottement) - 1 x 0.1, Ec=11,9mm La nouvelle valeur de l'épaisseur calculée Ec est réinjectée dans le modèle numérique du bloc 40. Le calculateur 1 recalcule de nouveau la courbe 52 thermocinétique et sa courbe 54 de gradient. Il re-détermine l'instant tc où la courbe 54 de gradient atteint son maximum. Il compare de nouveau l'instant tc calculé à l'instant tm déjà mesuré. Cette boucle d'optimisation numérique est réitérée autant de fois que tc > tm.

Dès l'instant où tc est sensiblement égale à l'instant tm mesuré 23, le calculateur 1 mesure 24 l'usure réelle 6r de la garniture selon la formule suivante : (br = n.6c dont n est égale au nombre d'incrémentation nécessaire pour que tc soit sensiblement égale à tm. Les figures 6a et 6b représentent un autre exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention avec une longueur d'origine L de la garniture de l'ordre de 7 mm. La figure 6a montre la courbe 51 d'évolution de la température mesurée au cours du temps illustrée en trait plein et la courbe 52 d'évolution de la température calculée illustrée en pointillé.

La figure 6b montre la courbe 53 du gradient thermique temporel de la courbe 51 thermocinétique mesurée, illustrée en trait plein. Cette figure montre également la courbe 54 du gradient thermique temporel de la courbe 52 thermocinétique calculée, illustrée en pointillé. Dans l'exemple illustré aux figures 6a et 6b, la valeur de l'instant mesuré tm est sensiblement égale à 4,4s et la valeur de l'instant calculé tc est sensiblement égale à 4,3s. Cette différence entre les deux instants où le gradient thermique temporel est maximum et considérée comme étant due aux imprécisions de calculs. En effet, cette différence peut être due à une imprécision numérique, par exemple en raison des résidus avec la formulation de Taylor. Cette imprécision peut être également provoquée par l'ordre du schéma numérique d'Euler explicite (ordre 2 en espace et ordre 1 en temps), ainsi que les dispersion matériaux en terme de données thermophysiques. Lorsque le capteur est noyé au coeur de la garniture, les calculs effectués par le calculateur 1 sont peu sensibles aux pertes par échanges convectifs et radiatifs avec l'extérieur, car le nombre de Biot Bi est inférieur sensiblement à 0.1 pour une garniture de frein avec h = 25 W/m2/°K, L = 0.012m et = 2.650 W/m/°K. Dans un mode de réalisation préféré, le calcul de l'usure est effectué séquentiellement et non à chaque coup de frein. Ce calcul est effectué sur un freinage ayant une cinétique thermique observable en fonction de la résolution du capteur thermocouple. Dans un autre mode de réalisation, le calcul de l'usure est effectué lorsqu'un seuil de puissance et d'énergie de freinage est atteint. La présente invention est particulièrement avantageuse d'un point de vu économique du fait de pouvoir disposer à faible coût d'un outil d'estimation numérique de l'usure de la garniture de frein. Le procédé de l'invention est facilement implantable dans un calculateur de véhicule existant ou à venir. De plus, il peut se substituer en remplacement du témoin d'usure actuel et permet également de remonter à un point de température en surface du disque de frein.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure de l'usure de garniture de frein REVENDICATIONS1. Procédé de mesure de l'usure de garniture de frein d'un système 5 de freinage d'un véhicule, dans lequel, on détermine une première évolution thermique au cours du temps de la garniture de frein, à partir des températures de ladite garniture détectées lors d'une phase de freinage, on mesure un premier indicateur temporel d'usure à partir de la 10 première évolution thermique déterminée, on simule une seconde évolution thermique de ladite garniture au cours du temps, à partir d'un modèle numérique prédéfini et des températures détectées, on estime un second indicateur temporel d'usure à partir de la 15 seconde évolution thermique simulée, la simulation de la seconde évolution temporelle est réitérée autant de fois que le second indicateur est inférieur au premier indicateur temporel, dès que le second indicateur est sensiblement égal au premier indicateur, on calcule l'usure réelle ôr en fonction d'un nombre n d'itération 20 de la simulation de la seconde évolution et d'un pas d'usure prédéfini ôc.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, un indicateur temporel d'usure correspond à un instant où l'évolution thermique de la température est à son maximum.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, un indicateur 25 temporel d'usure correspond à un instant où le gradient de l'évolution thermique de la température est à son maximum.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le modèle numérique est une équation différentielle de la chaleur à une, deux ou trois dimensions en utilisant soit une méthode discrète des éléments finis, 30 des volumes finis ou des différences finies, soit une méthode analytique par équation continue ou abaque.
5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel : le modèle numérique discret à une dimension d'espace et de temps est défini suivant le schéma d'Euler explicite suivant : AT, T(i,}-I- 1) T(,i, J I a - [ i 1,j -2T(i,Jl-#-T -1j.J] où i correspond à une coordonnée temporelle spatiale sur l'axe x du capteur, j correspond à une coordonnée temporelle de la mesure, a correspond au coefficient de diffusivité du matériau, LT correspond à un pas temporel et Lx correspond à un pas spatial, ou s - le modèle numérique analytique à équation continue est défini suivant la formule suivante : où chocorrespond à un échelon de flux thermique généré lors d'un freinage, erfc correspond à une fonction erreur complémentaire, À Zo correspond à la conductivité thermique d e la garniture.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel, l'usure réelle est calculée selon la formule suivante : ôr = n.bc, avec i5c correspondant au pas d'usure prédéfini et n étant le nombre d'itération de calcul nécessaire pour que les deux indicateurs soient sensiblement égaux à l'imprécision numérique près.
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel, lorsque la simulation de la seconde évolution temporelle est réitérée, - on incrémente le nombre n, on calcule une nouvelle épaisseur Ec de la garniture, cette épaisseur 20 étant sensiblement égale à une épaisseur Ec précédemment calculée à laquelle on soustrait le nombre n multiplié par le pas d'usure prédéfini, - on réinjecte la nouvelle épaisseur Ec dans le modèle numérique.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, le pas d'usure prédéfini bc est sensiblement égal à 0.1,
9. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, on initialise le compteur n à 0 à chaque phase de freinage.
10. 10. Véhicule comportant un système de freinage (2), ledit système comportant un ensemble de plaquettes (3) de frein munies de garniture (4) de frein comportant des capteurs (6) de température, lesdits capteurs (6) 30 étant connectés à un calculateur (1) de supervision, caractérisé en ce que le calculateur (1) met en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.