Brevet FR2619916A1 — publié le 19890303

La présente invention est relative à un procédé de détermination des caractéristiques d'un palier en caoutchouc par enregistrement permanent de la fonction charge - déplacement élastique. Les 'caractéristiques* dont il est question dans la présente description sont les données qui décrivent le comportement élastique du palier dans son ensemble et le comportement pendant leur retour à l'état initial des éléments élastiques élastomères qui sont utilisés dans le palier, en particulier, par conséquent, la caractéristique statique et la caractéristique dynamique, donc la fonction charge - déplacement élastique de l'ensemble du palier, les coefficients d'élasticité de secteurs choisis de ces caractéristiques et les données relatives à la position, à la forme et aux dimensions de la surface d'hystérésis. On sait que, suivant qu'ils sont soumis à des charges statiques ou à des charges dynamiques, les ressorts en caoutchouc ont des comportements très différents. Le facteur dynamique, qui indique dans quelle proportion la rigidité élastique dynamique du corps élastique dépasse la rigidité élastique statique est, dans le domaine de dureté élastique habituel des ressorts élastomères qui est de 35 à 60 ShA, compris entre 1,1 et 1,6, mais peut dans certains cas être de l'ordre de 2,0 ou davantage. Ces propriétés physiques des ressorts élastomères, appelés couramment dans la pratique ressorts en caoutchouc", posent, pour la réalisation industrielle de paliers en caoutchouc de qualité, des problèmes délicats, notamment lorsque ces paliers doivent être fabriqués en grande série, par exemple dans l'industrie automobile. Pour pouvoir Juger de la qualité d'un palier en caoutchouc par l'étude de son comportement dynamique, qui, généralement n'est pas linéaire, il faut d'habitude au toins quatre à cinq mesures avec des charges dynamiques différentes. Lorsque le ressort est, en plus, destiné à des utilisations dans lesquelles il n'est pas seulement soumis à des charges dans une bande de fréquence relativement étroite, mais dans lesquelles il doit absorber une plus large bande de fréquence, il faut, en plus, des mesures comportant plus d'une fréquence de mesure. En ce qui concerne les paliers de caoutchouc destinés aux voitures de tourisme, les pièces qui doivent subir les essais sont généralement soumises à cinq mesures dans le domaine de 500 à 3 000 I/mn pour une fréquence d'essai de l'ordre de 20 à 30 Hz. L'exécution de ces mesures demande généralement un temps de l'ordre de 20 à 30 minutes. Un procédé de mesure de ce type ne convient donc pas au contrôle de la qualité de paliers en caoutchouc qui sont fabriqués en grande série A raison de plusieurs milliers de pièces par Jour. 2 su2 619 916 Une solution consiste à enregistrer la caractéristique statique du palier. On peut pour cela considérer comme suffisamment statiquesm des caractér stiques qui sont enregistrées dans le cas d'une vitesse d'abaissement du poinçon d'essai de 10 m/min. ou moins. Pour des mesures faites dans le domaine de 15 à 25 am, il faut évidemment beaucoup moins de temps que pour un essai dynamique, mais il faut tout de môme une durée de mesure proprement dite de l'ordre de 2 minutes. De plus, les caractéristiques statiques ainsi obtenues doivent être majorées dans le sens des caractéristiques dynamiques. En raison du grand nombre des facteurs qui interviennent, ces majorations relatives à la caractéristique et à la rigidité élastique ne sont pas toujours effectuées en toute sécurité, mime lorsqu'on dispose de beaucoup de données d'échantillonnage, et ne sont guère applicables en cas d'hystérésis. A partir de cet état de la technique, le but de l'invention est la mise au point d'un procédé de détermination des caractéristiques d'un palier en caoutchouc qui soit nettement plus rapide que les procédés connus, qui convienne donc plus particulièrement au contrôle de la qualité de paliers en caoutchouc fabriqués en grande série et qui fournisse, pour le contrôle de la qualité de la production, des données sûres. Ce but est atteint, suivant l'invention, dans un procédé du type initialement défini, du fait que la pièce soumise aux essais est comprimée en une seule fois par un poussoir d'essai qui s'abaisse à une vitesse relativement élevée pour du caoutchouc, de préférence de l'ordre de 200 à 800 ma/min., notamment de préférence entre 300 et 500 ma/min., puisqu'immédiatement après l'action de la charge est supprimée. Le procédé suivant l'invention associe les avantages des deux méthodes de mesure connues, c'est-à-dire de la mesure statique et de la mesure dynamique, sans en avoir les inconvénients. C'est ainsi que le procédé suivant l'invention présente, par rapport à la mesure dynamique, l'avantage d'une durée de mesure plus réduite, car dans le procédé de mesure suivant l'invention le temps nécessaire à la mesure est 30 fois plus court que le temps nécessaire à la mesure statique, bien que l'on enregistre des données qui peuvent déjà être qualifiées de "presque dynamiques, c'est-à- dire que les valeurs de rigidité élastique enregistrées présentent déjà un facteur dynamique de l'ordre de 1,1 à 1,2 et une hystérésis qui correspond presque à l'hystérésis qui se produit en cas de charge dynamique ou peut être déduite des mesures d'étalonnage par une maJoration. 3 Z l2619916 Par rapport à la mesure dynamique correspondant à l'état de la technique, le procédé suivant l'invention présente surtout l'avantage d'une durée de mesure beaucoup plus courte, c'est-à-dire d'une durée de mesure qui est de 100 à 200 fois plus courte que pour les mesures dynamiques connues, mais qui, comme on l'a ru, fournit des données qui peuvent déjà être considérées comme étant presque iynamiques et peuvent se déduire par maJoration à partir de courbes d'étalonnage, môme en cas d'hystérésis, par le procédé purement dynamique. En d'autres termes, le procédé suivant l'invention permet, pour une durée le mesure d'environ 5 sec. et pour un seul cycle compression / retour à l'état initial, d'enregistrer une caractéristique de palier qui, avec un facteur iynamique légèrement supérieur à 1, généralement de l'ordre de 1, 1, peut être qualifié déjà de presque dynamique" et qui, même dans le cas d'un tracé ietteient non linéaire de la caractéristique, mème dans le cas d'un tracé fragmentaire de la caractéristique, permet un contrôle sûr du comportement iynamique du palier, mais, par ailleurs, est suffisamment "statique" pour permettre de vérifier sans erreur et d'une manière sûre si une caractéristique statique "mesurée" se trouve à l'intérieur d'un domaine de tolérance donné. L'avantage essentiel de l'invention consiste en ce qu'à l'intérieur d'un :ycle de mesure de 15 sec. environ, la caractéristique statique, la :aractéristique dynamique, l'hystérésis et la rigidité élastique d'un palier en Caoutchouc peuvent être controlées sans erreur et d'une manière sûre. Le procédé Buivant l'invention permet donc, pour la première fois, un contrôle à cent pour :ent de la qualité de la production des paliers en caoutchouc et des ressorts en :aoutchouc, même en cas de fabrication en grande série. Le traitement par ordinateur de la caractéristique presque statique et presque dynamique enregistrée dans le procédé suivant l'invention s'effectue de préférence pour quelques secteurs marquants de la caractéristique choisis à l'avance, en général pour 4, 5 ou 6 secteurs déterminés, de sorte que les données relatives au palier contrôlé qui sont envoyées à l'ordinateur dans le contrôle automatique en série sont déjà utilisables pour la commande d'une modification provisoire après que l'échantillon a été transporté de la station de mesure sur ne bande transporteuse. L'invention est décrite ci-après d'une manière plus détaillée au moyen l'un exemple de réalisation en se référant aux dessins sur lesquels: - La figure 1 indique les coefficients d'élasticité ou la rigidité élastique de secteurs choisis d'une caractéristique de compression enregistrée. - La figure 2 indique les valeurs réelles et les tolérances de largeur d'ordonnées de la surface d'hystérésis de la caractéristique représentée par la figure 1. La.figure 1 représente la caractéristique non linéaire enregistrée avec une vitesse d'abaissement du poussoir d'essai de 350 ms/min. pour une profondeur d'abaissement de 16 me et constituant une caractéristique statique", donc représentant la fonction charge déplacement élastique, pour laquelle on a porté en ordonnées la charge et en abscisses le déplacement élastique. La figure 1 représente cinq secteurs choisis de la caractéristique complète qui sont définis par dix points de mesure indiqués sur la figure 1 par des cercles et entre lesquels la rigidité élastique, presque statique est déterminée par interpolation linéaire. Une division des valeurs de la rigidité élastique ainsi obtenues par le facteur dynamique de 1,1 préalablement déterminé au moyen d'essais d'étalonnage, donne sans erreur les valeurs statiques correspondantes de la rigidité élastique qui sont ensuite comparées de la manière habituelle aux valeurs de consigne données et peuvent être utilisées pour l'émission de signaux de commande de la fabrication automatique du palier. En même temps, la position absolue des dix points de mesure indique si la caractéristique effectivement mesurée sur l'échantillon se trouve dans le domaine des tolérances de fabrication fixé. Comme le procédé suivant l'invention mesure un cycle de déformation complet constitué par une compression et un retour à l'état antérieur, il permet, pour chaque déplacement élastique choisi, de mesurer et de contrôler la largeur d'ordonnée de la surface d'hystérésis et, dans chaque cas, sa position à l'intérieur d'un domaine de tolérances donné. La figure 2 indique par des cercles les valeurs mesurées et, par des traits transversaux, les limites du domaine de tolérances. Pour la caractéristique représentée sur la figure 1, le contrôle de la position de la surface d'hystérésis est représenté à l'intérieur d'un domaine de tolérances donné en cinq points de mesure, ces cinq points de mesure étant identiques aux points de mesure qui correspondent au déplacement élastique plus long des couples de mesure pour la détermination de la rigidité élastique suivant la figure 1. Comme, en particulier, la largeur de la surface d'hystérésis constitue un indicateur sensible de la structure chimico-physique des ressorts de palier, une seule mesure effectuée par le procédé suivant l'invention permet donc non seulement de déterminer le Jeu de caractéristiques décrit ci-dessus, mais lement de contrôler l'absence de défauts de l'élastomère vulcanisé utilisé r la fabrication du palier. Le procédé suivant l'invention offre donc pour la uière fois la possibilité d'un contrôle de qualité automatique à cent pour t pour les paliers en caoutchouc fabriqués en grande série.. 6 199 1 6 REVENDICATIDIS 1 - Procédé de détermination des caractéristiques d'un palier en caoutchouc par enregistrement permanent de la fonction charge déplacement élastique, caractérisé en ce que la pièce soumise aux essais est comprimée en une seule fois de telle manière que le poussoir d'essai s'abaisse à une vitesse relativement grande pour le caoutchouc et qu'immédiatement après l'action de la charge est supprimée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse d'abaissement est de l'ordre de 200 à 800 /mmin.- 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse d'abaissement est de l'ordre de 300 à 500 mm/min.1l. 4 - Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 3 pour la détermination simultanée du coefficient d'élasticité et de la largeur de la surface d'hystérésis dans la direction des ordonnées dans des secteurs choisis de la caractéristique totale. 5 - Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 4 pour le contrôle de la qualité lors de la fabrication des paliers en élastomère.