FR2969240A1 - Systeme et procede de controle d'usure de plaquettes de frein - Google Patents

Abstract

Le système de contrôle d'usure de plaquettes (3) de frein comprend au moins un capteur (2) d'une usure des plaquettes (3) et une unité de contrôle (9) qui comporte des moyens de mesure de l'usure, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (9) comporte des moyens de détection de tout écart d'évolution par rapport à une usure typique de plaquette.

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE CONTROLE D'USURE DE PLAQUETTES DE FREIN.

L'invention concerne un système et un procédé de contrôle d'usure de plaquettes de frein comprenant au moins un capteur qui comporte une impédance variant en fonction d'une usure de la plaquette sur laquelle il est monté. Le document US6,366,201B1 décrit un système et un procédé de contrôle d'usure qui exploite la mesure d'usure des plaquettes, dans le seul but d'en mieux prévoir le remplacement sans envisager ou pouvoir envisager de contrôler si un dysfonctionnement ne cause pas une usure intempestive. Un système de ce type est connu du document US2003/0006896. En cas d'usure anormale, l'absence de diagnostique sur l'usure des plaquettes a pour inconvénient de changer les plaquettes de frein plus souvent que prévu sans remédier à la cause de l'usure. De plus, la cause alors inconnue de l'usure peut avoir d'autres conséquences dommageables qu'une simple augmentation de fréquence de remplacement des plaquettes de freins. Pour remédier aux inconvénients de l'état antérieur de la technique, l'invention a pour objet un système de contrôle d'usure de plaquettes de frein comprenant au moins un capteur d'une usure des plaquettes et une unité de contrôle qui comporte des moyens de mesure de l'usure, caractérisé en ce que l'unité de contrôle comporte des moyens de détection de tout écart d'évolution par rapport à une usure typique de plaquette. Particulièrement, l'unité de contrôle comprend un module qui contient au moins un modèle de profil d'usure de référence et les moyens de détection comprennent un deuxième module qui détecte un écart d'évolution en comparant le taux de variation mesuré par rapport à un taux de variation correspondant du modèle de profil d'impédance.

Avantageusement, le premier module est agencé pour donner une indication de la cause de l'écart d'évolution d'usure. Plus particulièrement, les moyens de mesure comprennent un troisième module agencé pour acquérir des valeurs d'impédance de capteur pour chacune des roues du véhicule et le deuxième module détecte un écart d'évolution en comparant les évolutions de valeurs d'impédance acquises entre elles.

L'invention a aussi pour objet un procédé de contrôle d'usure de plaquettes de frein dans lequel une unité de contrôle mesure des valeurs d'impédance de capteur variant en fonction d'une usure de la plaquette sur laquelle le capteur est monté, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes comportant des opérations pour: - acquérir en temps réel les valeurs courantes d'impédance; à évaluer une évolution des dites valeurs d'impédance acquises; - détecter et signaler tout écart d'évolution des dites valeurs d'impédance en associant une cause possible audit écart détecté. Avantageusement : - dans l'étape d'évaluation d'évolution, on mesure 25 un taux de variation des dites valeurs d'impédance acquises ; et - dans l'étape de détection, on compare le taux de variation mesuré par rapport à un taux de variation correspondant dans un modèle de profil d'impédance de 30 référence. Particulièrement, le procédé de contrôle comprend une étape comportant des opérations pour: - paramétrer ledit modèle de profil d'impédance en fonction de chaque état d'un ensemble d'informations 35 reçues comprenant une information « frein ». Avantageusement aussi : - l'étape d'acquisition comporte des opérations pour acquérir les valeurs d'impédance relatives à chacune des roues du véhicules ; et - l'étape de détection de l'écart d'évolution 5 consiste à comparer entre elles les évolutions de valeurs d'impédance acquises. Selon un mode de réalisation de l'étape de signalement, on signale un problème de répartiteur de frein lorsqu'on détecte un écart d'évolution entre une 10 valeur d'impédance de roue gauche et une valeur d'impédance de roue droite d'un même essieu. Selon un autre mode de réalisation de l'étape de signalement pris seul ou en combinaison avec le précédent, on signale un problème de frein à main 15 lorsqu'on détecte un écart d'évolution plus élevée de deux valeurs d'impédances sur roues arrière que de deux valeurs d'impédance sur roues avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui 20 en est faite ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de contrôle d'usure de plaquettes de frein conforme à 25 l'invention, plus particulièrement détaillé pour une roue de véhicule; - la figure 2 est une vue schématique du système de contrôle d'usure de plaquettes de frein conforme à l'invention, représenté au niveau global des quatre 30 roues; - la figure 3 est un schéma de profil d'évolution d'impédance liée à l'usure des plaquettes de frein, conformément à l'invention; - la figure 4 est un synoptique d'étapes de procédé 35 conforme à l'invention. Le système de contrôle d'usure de plaquettes de frein représenté en figure 1 comprend pour chaque disque 1 de frein associé à une roue, un capteur 2 d'usure. Le capteur 2 est une pièce rapportée sur une plaquette 3 de frein. Le capteur 2 d'usure est solidaire de la plaquette 3 de sorte que l'usure de la plaquette 3 est identique à l'usure du capteur 2. Le capteur 2 présente une impédance Z électrique qui évolue en fonction de l'usure du capteur 2 et par conséquent en fonction de l'usure de la plaquette 3. Un moyeu 4 de roue sur lequel est fixé le disque 1 de frein, est relié à la masse 15 électrique du véhicule de sorte qu'une première extrémité 5 du capteur 2 constamment affleurante à la surface de contact de la plaquette 3 avec le disque 1, est mise à la masse électrique chaque fois que les plaquettes 3 sont appliquées contre le disque 1. Une unité de contrôle 9 comprend plusieurs entrées 11, 12, 13, 14 prévues pour être affectées chacune à une roue de véhicule et communément référencée 10 sur la figure 1.

Une deuxième extrémité 6 du capteur 2 est reliée à l'entrée 10 de l'unité de contrôle 9. L'unité de contrôle 9 comprend au moins un dispositif 7 de mesure branché entre l'entrée 10 et un point 8 de mise à la masse. En négligeant la résistance électrique du disque 1 et du moyeu 4 ou en connaissant cette résistance a priori, le dispositif 7 mesure l'impédance du capteur 2 lorsque la plaquette 3 est appliquée contre le disque 1. Le dispositif 7 mesure une impédance infinie lorsque la plaquette 3 n'est pas appliquée contre le disque 1.

En référence à la figure 2, l'unité de contrôle 9 mesure les quatre impédances Z1, Z2, Z3 et Z4 de capteur 2 associé à chacune des quatre roues du véhicule. Une entrée 11 permet de mesurer l'impédance Z1 du capteur monté sur la plaquette 3 de la roue avant gauche.

Une entrée 12 permet de mesurer l'impédance Z2 du capteur monté sur la plaquette 3 de la roue avant droite.

Une entrée 13 permet de mesurer l'impédance Z3 du capteur monté sur la plaquette 3 de la roue arrière gauche. Une entrée 14 permet de mesurer l'impédance Z4 du 5 capteur monté sur la plaquette 3 de la roue arrière droite. L'unité de contrôle 9 comprend un module 18 de référence qui contient au moins un modèle de profil d'impédance Z tel que celui représenté en figure 3. 10 Le modèle de profil est donné typiquement par exemple par une courbe d'évolution de l'impédance Z portée en ordonnée en fonction du temps ou de la distance parcourue, porté en abscisse. Le modèle de profil représenté en figure 3, est 15 donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif. Le modèle de profil peut être de nature linéaire, logarithmique ou exponentielle. Le modèle de profil est paramétré en fonction des conditions d'utilisation normales du véhicule et du type 20 de capteur. L'usure de la plaquette provoque une diminution de longueur du capteur 2 et par conséquent une diminution d'impédance Z. Un seuil d'alerte représenté par une ligne 25 pointillée horizontale sur la figure 3, correspond à une longueur minimale de capteur 2 et par conséquent à une épaisseur minimale de plaquette 3 en deçà de laquelle il convient de changer les plaquettes de frein. Lorsque le seuil d'alerte est franchi, l'unité de contrôle 9 informe 30 de manière habituelle le conducteur que l'usure des plaquettes est trop prononcée et qu'elles doivent être remplacées. De manière avantageuse, l'unité de contrôle 9 est agencée pour calculer la dérivée de l'évolution de 35 l'impédance afin d'estimer si la loi de décroissance de l'impédance Z possède un taux de variation acceptable ou non. Le calcul de dérivée de l'exemple illustré par la figure 3, donne un résultat négatif. Si sa valeur absolue est trop grande, cela signifie que le coefficient directeur est trop important et donc que l'évolution de Z est trop élevée par rapport à une loi d'usure type d'une plaquette de frein. De cette manière, le système de contrôle est capable de détecter qu'un étrier de frein est resté coincé en position serré ou que l'utilisateur utilise des plaquettes de frein avec un coefficient d'usure trop important (composition plaquette non conforme). L'unité de contrôle est agencée de la manière suivante. Un module 16 est dédié à l'acquisition en temps réel des valeurs d'impédance des quatre variables Z1, Z2, Z3 et Z4. Le module 16 est câblé ou programmé pour calculer les dérivées Z1', Z2', Z3' et Z4' qui mesurent les taux de variations des quatre variables Z1, Z2, Z3 et Z4. Un module 18 contient un ou plusieurs modèles d'usure des plaquettes. Le module 18 peut récupérer également des informations d'entrée permettant de paramétrer le ou les modèles d'usure contenus en mémoire de façon à les mettre à jour ou à les rendre plus robustes en fonction de l'utilisation du véhicule. A titre d'exemple, on peut citer de manière non exhaustive l'information d'actionnement du frein, la vitesse du véhicule, la masse de chargement du véhicule... L'information d'actionnement du frein donne un statut binaire sur l'utilisation du système de freinage.

Tant que le système de freinage n'est pas utilisé, le modèle d'usure n'évolue pas. La vitesse du véhicule conjuguée à un calcul de décélération, permet d'estimer un taux de sollicitation du frein.

La masse de chargement déduite des capteurs de hauteur véhicule, intervient dans le paramétrage pour rendre le modèle plus robuste.

Le modèle à proprement parlé est élaboré au moyen de calculs théoriques et/ou d'essais qui relèvent des compétences générales de l'homme du métier. Un module 17 exploite les informations produites par les modules 16 et 18 afin de produire une action du type « informer le client d'une anomalie sur le système de freinage ». Le module 17 constitue un module de décision qui compare en permanence une évolution d'usure à celui des modèles d'usures représentatif du mode de fonctionnement courant du véhicule. Notamment, le module 17 est programmé pour exécuter tout ou partie des étapes de procédé à présent expliquées au moyen du synoptique représenté en figure 4. Une étape 101 utilise l'information « frein » qui est vraie lorsque le conducteur appuie sur les freins. Un capteur de pression existant du circuit de freinage (non représenté) peut également être utilisé pour générer l'information « frein ». Si l'information « frein » est vraie, alors l'usure des plaquettes répond à une loi d'usure en utilisation. Si l'information « frein » est fausse, alors l'usure des plaquettes répond à une loi d'usure hors utilisation. En comparant les profils, on peut détecter une 25 anomalie. Le module 17 exploite l'information « frein » de façon à sélectionner un mode de comparaison le plus adapté. Si l'information « frein » est vraie, en d'autres 30 termes si le conducteur appuie sur la pédale de freins, alors l'usure des plaquettes donnée par la valeur d'impédance Z1, Z2, Z3 ou Z4 dans une étape 102, est comparée au profil d'usure des plaquettes en utilisation. Le module 17 compare alors dans une étape 104, 35 l'information de dérivée ou taux de variation d'impédance Z'x donné par une étape 103, x désignant l'un des chiffres 1 à 4, avec une zone mémoire correspondant à cette situation de vie. Si l'information « frein » est fausse, en d'autres termes si le conducteur n'appuie pas sur la pédale de freins, alors l'usure des plaquettes est comparée au profil d'usure des plaquettes hors utilisation. Le module 17 compare alors dans l'étape 104, l'information de dérivée ou taux de variation d'impédance Z'x avec une autre zone mémoire correspondant à cette situation de vie. L'information donnée par un capteur de position de la pédale de frein, notamment un capteur de position angulaire, ou l'information donnée par un capteur de pression du circuit hydraulique de freinage, augmente la robustesse du profil car cette information prend en compte la force d'appui sur la pédale. Au regard des aspects énergétiques, ce type d'information est plus robuste qu'une simple information binaire de type frein activé ou non.

Le contrôle d'évolution d'impédance dans le temps, permet au système de rendre robuste l'information concernant le seuil d'alerte en signalant dans une étape 105 que l'évolution d'impédance est bien dans le gabarit typique d'usure ou hors gabarit.

L'intérêt de calculer la dérivée du signal et donc de surveiller l'évolution de Zx dans le temps permet de ne pas générer une alerte client intempestive lorsque le seuil est simplement franchi. Le modèle d'usure permet de confirmer que le seuil est franchi dans le cadre d'une usure normale lorsque l'évolution de l'impédance Zx reste dans l'épure du profil. L'unité de contrôle 9 peut également comparer dans l'étape 104, l'évolution des quatre variables d'impédance Z du véhicule. Par ce moyen, le système peut informer le réseau après-vente ou l'utilisateur du véhicule qu'il y a un problème sur le répartiteur de frein lorsque l'usure mesurée par l'impédance Z3 relative à la roue arrière gauche est beaucoup plus importante que celle mesurée par l'impédance Z4 relative à la roue arrière droite ou réciproquement, ou lorsque l'usure mesurée par l'impédance Z1 relative à la roue avant gauche est beaucoup plus importante que celle mesurée par l'impédance Z2 relative à la roue avant droite ou réciproquement. Tout en exécutent l'étape 104 comme ci-dessus, l'unité de contrôle 9 peut aussi comparer les impédances entre elles afin d'identifier des problèmes sur le système de freinage pour chaque roues. L'unité de contrôle 9 peut également comparer l'évolution des quatre variables d'impédance Z du véhicule. Par ce moyen, l'unité de contrôle 9 peut informer dans l'étape 105 le réseau après-vente ou l'utilisateur du véhicule qu'il y a un problème sur le frein à main lorsque l'usure des impédances Z3 et Z4 est beaucoup plus importante que l'usure des impédances Z1 et Z2.

Le système a le même fonctionnement que pour un diagnostique de frein des roues prises chacune individuellement sauf qu'il compare les impédances entre elles afin d'identifier des problèmes sur le système de freinage pour chaque roues ou chaque couple de roues lors d'une comparaison de l'essieu arrière avec l'essieu avant. Le système et le procédé de contrôle d'usure de plaquettes de frein qui viennent d'être expliqués, permettent de surveiller le profil d'usure des plaquettes de frein du véhicule. Ils permettent de diagnostiquer un problème sur le système de freinage et de procurer une information plus robuste que la simple information « plaquettes usées ».

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système de contrôle d'usure de plaquettes (3) de frein comprenant au moins un capteur (2) d'une usure des plaquettes (3) et une unité de contrôle (9) qui comporte des moyens de mesure de l'usure, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (9) comporte des moyens de détection de tout écart d'évolution par rapport à une usure typique de plaquette.
2. 2. Système de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de contrôle (9) comprend un module (18) qui contient au moins un modèle de profil d'usure de référence ; et en ce que les moyens de détection comprennent un deuxième module (17) qui détecte un écart d'évolution en comparant le taux de variation mesuré par rapport à un taux de variation correspondant du modèle de profil d'impédance.
3. 3. Système de contrôle selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier module (18) est agencé pour donner une indication de la cause de l'écart d'évolution d'usure.
4. 4. Système de contrôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de mesure comprennent un troisième module (16) agencé pour acquérir des valeurs d'impédance (Z1, Z2, Z3, Z4) de capteur (2) pour chacune des roues du véhicules ; et en ce que le deuxième module (17) détecte un écart d'évolution en comparant les évolutions de valeurs d'impédance (Z1, Z2, Z3, Z4) acquises entre elles.
5. 5. Procédé de contrôle d'usure de plaquettes de frein dans lequel une unité de contrôle mesure des valeurs d'impédance (Z1, Z2, Z3, Z4) de capteur variant en fonction d'une usure de la plaquette sur laquelle lecapteur est monté, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes comportant des opérations pour: - acquérir (102) en temps réel les valeurs courantes d'impédance (Z1, Z2, Z3, Z4) ; - à évaluer (103) une évolution (Z1', Z2', Z3', Z4') des dites valeurs d'impédance acquises; - détecter (104) et signaler (105) tout écart d'évolution (Z1', Z2', Z3', Z4') des dites valeurs d'impédance en associant une cause possible audit écart détecté.
6. 6. Procédé de contrôle selon la revendication 5, caractérisé en ce que : - dans l'étape d'évaluation (103) d'évolution, on mesure un taux de variation (Z1', Z2', Z3', Z4') des dites valeurs d'impédance acquises ; et - dans l'étape de détection (104), on compare le taux de variation mesuré par rapport à un taux de variation correspondant dans un modèle de profil d'impédance (Z) de référence.
7. 7. Procédé de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape comportant des opérations pour: paramétrer (101) ledit modèle de profil d'impédance (Z) en fonction de chaque état d'un ensemble d'informations reçues comprenant une information « frein ».
8. 8. Procédé de contrôle selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que : - l'étape d'acquisition (103) consiste à acquérir les valeurs d'impédance (Z1, Z2, Z3, Z4) pour chacune des roues du véhicules ; et en ce que - l'étape de détection (104) de l'écart d'évolution consiste à comparer entre elles les évolutions de valeurs d'impédance (Z1, Z2, Z3, Z4) acquises.
9. 9. Procédé de contrôle selon la revendication 8, caractérisé en ce que dans l'étape de signalement (105), on signale un problème de répartiteur de frein lorsqu'on détecte un écart d'évolution entre une valeur d'impédance (Z1, Z3) de roue gauche et une valeur d'impédance (Z2, Z4) de roue droite d'un même essieu.
10. 10. Procédé de contrôle selon la revendication 8, caractérisé en ce que dans l'étape de signalement (105), on signale un problème de frein à main lorsqu'on détecte un écart d'évolution plus élevée de deux valeurs d'impédances (Z3, Z4) sur roues arrières que de deux valeurs d'impédance (Z1, Z2) sur roues avant.