Brevet FR2907937A1 — publié le 20080502

PROCEDE DE CONCEPTION ASSISTEE PAR ORDINATEUR D'UN ENSEMBLE MECANIQUE L'invention concerne le domaine des procédés de conception assistée par ordinateur, et plus particulièrement les procédés de conception d'un ensemble mécanique. De tels procédés comprennent généralement une étape de modélisation graphique de l'ensemble mécanique. Selon un art antérieur, il est connu un procédé de conception assistée par ordinateur, d'un ensemble mécanique, basée sur io l'utilisation d'un squelette pilotant un assemblage de solides élémentaires pilotant lui- même une modélisation graphique tridimensionnelle. Pour un ensemble mécanique donné, un même fichier contient à la fois le squelette paramétrable de l'ensemble mécanique, les solides élémentaires assemblés entre eux de 15 manière à constituer l'ensemble mécanique, ainsi que la modélisation graphique tridimensionnelle. Le squelette et les solides élémentaires sont spécifiques, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas être séparés des autres éléments et extraits du fichier commun, ou du moins pas facilement. Un inconvénient de cet art 20 antérieur est de présenter un temps de conception globalement trop long, car d'un ensemble mécanique donné à un autre ensemble mécanique donné distinct, les deux ensembles mécaniques remplissant la même fonction, il faut tout recommencer, d'abord généralement au niveau du squelette, puis 25 éventuellement au niveau de l'assemblage des solides élémentaires et le cas échéant au niveau des solides élémentaires eux-mêmes. Cette possibilité de réutiliser facilement le squelette d'un ensemble mécanique donné à un autre ensemble mécanique donné distinct permet globalement, sur plusieurs ensembles 30 mécaniques distincts remplissant la même fonction, de diminuer très notablement le temps de conception. L'invention propose un procédé de conception assistée par ordinateur, pour un ensemble mécanique, dans lequel au moins le 2907937 2 squelette est rendu générique et stocké dans un fichier distinct de celui de la modélisation graphique, de manière à pouvoir être réutilisé d'un ensemble mécanique donné à un autre ensemble mécanique donné distinct, pourvu que les deux ensembles 5 mécaniques remplissent la même fonction, tout en restant lié à la modélisation graphique de manière à ce que la modélisation graphique reste pilotable, directement ou bien indirectement, par le squelette. Lorsque le pilotage est indirect, ce qui est le plus fréquent, ce peut être par exemple par l'intermédiaire d'un io assemblage de solides élémentaires, ou par l'intermédiaire d'autres éléments dont l'assemblage autour du squelette permet d'habiller le squelette pour se rapprocher de la modélisation graphique. Selon l'invention, il est proposé un procédé de conception 15 assistée par ordinateur, d'un ensemble mécanique, comprenant au moins une étape de modélisation graphique de l'ensemble mécanique, tridimensionnelle et pilotable par un squelette qui comprend une construction géométrique paramétrable, par un utilisateur, au moins géométriquement, et qui définit la forme et la 20 position de sous-ensembles de l'ensemble mécanique ; caractérisé en ce que la construction géométrique paramétrable du squelette est générique pour plusieurs ensembles mécaniques distincts entre eux et remplissant une même fonction, le paramétrage de ladite construction pouvant différer d'un ensemble 25 mécanique à l'autre, et en ce que le squelette et la modélisation graphique sont stockés dans des fichiers distincts et liés entre eux de manière à ce que ladite modélisation graphique reste pilotable par ledit squelette de sorte que la réutilisation de ladite construction géométrique générique est facilitée pour l'utilisateur. 30 Le fichier de modélisation graphique ne contient avantageusement ni paramètres issus de contraintes imposées par l'environnement de l'ensemble mécanique, ni paramètres issus de contraintes imposées par le fonctionnement de l'ensemble 2907937 3 mécanique, ni paramètres issus de contraintes imposées par le procédé de fabrication de l'ensemble mécanique. Tous ces paramètres sont alors intégrés en amont de la modélisation graphique dans la conception. D'un ensemble mécanique donné à 5 un autre ensemble mécanique donné distinct mais remplissant la même fonction, toutes les contraintes ou presque toutes les contraintes sont intégrées en amont de la modélisation graphique, ce qui simplifie beaucoup la manipulation de la modélisation graphique, notamment lors d'itérations successives dans le io processus de conception. Le squelette est préférentiellement réalisé à partir d'un graphe de dépendance qui ordonne les paramètres entre eux à l'aide de liens de dépendance entre paramètres et qui est commun à tous les ensembles mécaniques remplissant une même fonction. 15 De cette manière là, on peut obtenir un squelette relativement simple tout en le conservant générique. Le squelette obtenu, quoique simple, peut être utilisé pour un grand nombre d'ensembles mécaniques distincts quoique remplissant la même fonction. L'ordonnancement des paramètres dans le graphe de 20 dépendance reflète avantageusement l'ordonnancement des étapes de conception de l'ensemble mécanique. Plus ces deux ordonnancements seront similaires, plus le squelette réalisera un bon compromis entre simplicité et généricité. Le squelette comprend préférentiellement une ou plusieurs 25 relations représentatives de liens de dépendance entre paramètres. Cela permet de mieux tenir compte de l'interdépendance des paramètres, et ce y compris à ce niveau amont de la conception. Afin de rendre plus lisible un fichier qui peut malgré tout présenter une certaine complexité, notamment 30 pour des ensembles mécaniques complexes comprenant de nombreuses pièces mécaniques, les paramètres sont avantageusement classés, au sein du squelette, par sous-ensemble de l'ensemble mécanique. 2907937 4 De préférence, parmi les paramètres du squelette, se trouvent des paramètres issus de contraintes imposées par l'environnement de l'ensemble mécanique. En effet, il est intéressant d'intégrer ces paramètres dans une phase amont de la conception. Les 5 paramètres du squelette issus de contraintes imposées par l'environnement de l'ensemble mécanique constituent avantageusement la majorité de l'ensemble des paramètres issus de contraintes imposées par l'environnement de l'ensemble mécanique. Il est encore plus intéressant si la plupart de ces io paramètres sont tous intégrés dans une phase amont de la conception. De préférence, parmi les paramètres du squelette, se trouvent des paramètres issus de contraintes imposées par le fonctionnement de l'ensemble mécanique. De préférence, parmi les paramètres du 15 squelette, se trouvent des paramètres issus de contraintes imposées par le procédé de fabrication de l'ensemble mécanique. En effet, il est intéressant d'intégrer au moins certains de ces paramètres dans une phase amont de la conception. Le squelette peut être préférentiellement affiché sous la forme 20 d'un ensemble de points et/ou de droites et/ou de plans, à l'exclusion de volumes. Ainsi, à ce stade amont, ce sont principalement les positions et tailles des pièces qui sont intégrées, leur forme volumique précise n'étant prise en considération qu'ultérieurement dans le procédé de conception. 25 Le squelette existe au moins pour un composant, un composant étant un groupe de pièces disposées de manière à ce que si l'une des pièces est modifiée dans sa position ou dans sa structure la position comme la structure des autres pièces du composant peut être modifiée, une pièce étant une structure dont 30 toutes les parties sont immobiles les unes par rapport aux autres. Le squelette au niveau composant assure une bonne généricité au fil du temps. En effet, il est relativement rare que la structure d'un composant soit complètement bouleversée. Pour des raisons 2907937 5 similaires, au moins un organe a un squelette associé, un organe étant un groupe de composants. De façon similaire, au moins un véhicule a un squelette associé, un véhicule étant un groupe d'organes. Par contre, de préférence, il n'existe de squelette pour 5 aucune pièce. En effet, il est au contraire relativement plus fréquent que la structure d'une pièce soit complètement bouleversée. De préférence, le véhicule est un véhicule automobile terrestre. De préférence, le squelette pilote un assemblage de solides io élémentaires pilotant lui-même une modélisation graphique. Dans ce cas, avantageusement, le procédé de conception assistée par ordinateur, d'un ensemble mécanique, comprend au moins une étape de modélisation graphique de l'ensemble mécanique, tridimensionnelle et pilotable par plusieurs solides élémentaires 15 qui sont paramétrables, par l'utilisateur, au moins géométriquement, indépendamment les uns des autres, un solide élémentaire comprenant une construction géométrique paramétrable, par un utilisateur, au moins géométriquement, et représentant une partie de pièce ou le retrait d'une partie de 20 pièce, une pièce étant une structure dont toutes les parties sont immobiles les unes par rapport aux autres ; les constructions géométriques paramétrables des solides élémentaires sont génériques pour plusieurs ensembles mécaniques distincts entre eux et remplissant une même fonction, le paramétrage des dites 25 constructions pouvant différer d'un ensemble mécanique à l'autre, et les solides élémentaires d'une part et la modélisation graphique d'autre part sont stockés dans des fichiers distincts et liés entre eux de manière à ce que ladite modélisation graphique reste pilotable par lesdits solides élémentaires de sorte que la 30 réutilisation des dites constructions géométriques génériques est facilitée pour l'utilisateur. De préférence, aucun paramètre géométrique du squelette n'est piloté par les paramètres géométriques des solides élémentaires. 2907937 6 Ainsi, seule la phase amont de la conception pilote la phase aval et non pas le contraire. Un procédé de conception structuré ainsi est plus efficace. L'ordre d'assemblage des solides élémentaires reflète 5 préférentiellement l'ordonnancement des étapes du procédé de fabrication de la ou des pièces de l'ensemble mécanique. Plus l'ordre d'assemblage des solides élémentaires reflète l'ordonnancement des étapes du procédé de fabrication, plus les solides élémentaires réaliseront un bon compromis entre simplicité io et généricité. Les solides élémentaires du groupe sont avantageusement respectivement des éléments volumiques. A ce stade usuellement aval du procédé de conception, il est intéressant que la forme volumique plus précise des différentes pièces de l'ensemble 15 mécanique soit intégré. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures ci-après, données à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, où : 20 - la figure 1 représente schématiquement un exemple de graphe de dépendance pour une poulie selon une réalisation préférentielle de l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement un exemple de squelette pour une poulie selon une réalisation préférentielle de l'invention ; 25 - la figure 3 représente schématiquement un exemple d'assemblage de solides élémentaires pour une poulie selon une réalisation préférentielle de l'invention ; - la figure 4 représente schématiquement un exemple de modélisation graphique non paramétrée d'une poulie selon une 30 réalisation préférentielle de l'invention. Afin d'illustrer les notions utilisées précédemment, un exemple concret appliqué à une pièce simple va maintenant être étudié. La 2907937 7 pièce choisie est la poulie AVT qui est une pièce située en bout de vilebrequin dans une ligne d'arbre d'un moteur de véhicule automobile. La première fonction de la poulie AVT est de permettre l'entraînement de la courroie des accessoires moteur, notamment 5 de l'alternateur et du compresseur. La deuxième fonction de la poulie AVT est de limiter l'acyclisme moteur. La poulie AVT se décompose en trois parties concentriques s'étageant successivement le long du rayon de la poulie, du centre vers la périphérie : le moyeu qui est la partie centrale fixée sur le io vilebrequin, le caoutchouc qui est la partie intermédiaire disposée autour du moyeu, le batteur dynamique qui est la partie périphérique disposée autour du caoutchouc et sur laquelle vient s'enrouler la courroie. Pour mettre pleinement en lumière la complexité des liens entre les paramètres, une description de 15 l'ensemble du vilebrequin serait utile, tant au niveau graphe de dépendance et squelette qu'au niveau solides élémentaires. Toutefois, pour des raisons de simplicité et de facilité de compréhension, le graphe de dépendance, le squelette et les solides élémentaires sont présentés en liaison avec la seule poulie 20 AVT. A titre d'exemples d'ensembles mécaniques plus complexes, on peut citer notamment le vilebrequin ou bien la culasse. La figure 1 représente schématiquement un exemple de graphe de dépendance pour une poulie selon une réalisation préférentielle de l'invention. La couche du squelette SQ ne comporte que deux 25 paramètres, la largeur d'épaulement LEP et la largeur de poulie LPO. La couche des solides élémentaires comporte en revanche des paramètres plus nombreux. Parmi ceux-ci, certains solides élémentaires concernent le moyeu MO, d'autres le caoutchouc CA et d'autres encore le batteur BA. Parmi les paramètres concernant 30 le moyeu MO, on peut noter le diamètre intérieur Dl, l'ensemble DAC comprenant le diamètre et l'angle du chanfrein du contact avec pignon de distribution, le diamètre d'épaulement DEP, la largeur de clavette LC, l'ensemble PG comprenant les paramètres 2907937 8 de gorge que sont la profondeur, le diamètre inférieur, le diamètre supérieur et l'angle de chanfrein, l'ensemble PP comprenant les paramètres poche, le diamètre extérieur du moyeu DEM. Parmi les paramètres concernant le caoutchouc CA, on peut noter l'épaisseur 5 du caoutchouc EC. Parmi les paramètres concernant le batteur BA, on peut noter le diamètre extérieur du batteur DEB, l'ensemble PBB comprenant les paramètres de butée batteur, le nombre de dents du batteur NDB. Des paramètres extérieurs à la poulie influent sur les paramètres io de la poulie qui sont donc dépendants de ces paramètres extérieurs. Parmi ces paramètres extérieurs, certains appartiennent à la famille P10 des paramètres issus de contraintes imposées par l'environnement de la poulie, d'autres appartiennent à la famille P20 des paramètres issus de contraintes imposées par 15 le procédé de fabrication de la poulie, et d'autres encore appartiennent à la famille P30 des paramètres issus de contraintes imposées par le fonctionnement de la poulie. Dans la famille P10 des paramètres issus de contraintes imposées par l'environnement de la poulie, on trouve notamment le paramètre P11 issu du 20 vilebrequin, le paramètre P12 issu du pignon de distribution. Dans la famille P20 des paramètres issus de contraintes imposées par le procédé de fabrication de la poulie, on trouve notamment le paramètre P21 issu de la proximité du brancard, le paramètre P22 issu de la proximité du carter de distribution, le paramètre P23 25 issu de l'outillage après vente. Dans la famille P30 des paramètres issus de contraintes imposées par le fonctionnement de la poulie, on trouve notamment le paramètre P31 issu de la courroie de distribution, le paramètre P32 issu du rapport d'entraînement avec l'alternateur, le paramètre 33 issu de l'inertie. Les flèches en trait 30 plein représentent des dépendances provenant de paramètres extérieurs. Les flèches en trait pointillé représentent des relations entre paramètres. La direction des flèches dans le graphe de dépendance reflète bien l'ordonnancement des étapes de 2907937 9 conception de la poulie. Le graphe de dépendance est commun à toutes les poulies AVT de différents véhicules. La figure 2 représente schématiquement un exemple de squelette pour une poulie selon une réalisation préférentielle de l'invention. 5 Le squelette comporte un axe, l'axe du vilebrequin, sur lequel sont représentés trois plans, le plan PLPO qui est le plan de largeur de la poulie, le plan RP qui est le plan de repère de la poulie, le plan PPC qui est le plan de passage de la clavette. La distance entre le plan PLPO et le plan PPC représente le paramètre LPO de largeur io de la poulie. La distance entre le plan RP et le plan PPC représente le paramètre LEP de largeur de l'épaulement. Le squelette est commun à toutes les poulies AVT de différents véhicules, seul son paramétrage peut varier d'une poulie AVT à une autre. Le squelette avec ses paramètres et la modélisation 15 graphique sont stockés dans des fichiers distincts entre eux mais qui restent liés de manière à ce la modélisation graphique reste pilotable par le squelette. La figure 3 représente schématiquement un exemple d'assemblage de solides élémentaires pour une poulie selon une réalisation 20 préférentielle de l'invention. Trois solides élémentaires correspondent à des parties de pièce, ce sont le moyeu MO, le caoutchouc CA, le batteur dynamique BA. Quatre solides élémentaires correspondent à des retraits de partie de pièce, ce sont le découpage de proximité du carter de distribution DPCD, le 25 découpage de butée du batteur dynamique DBBD, le passage de l'outillage après vente POAV, le passage clavette qui n'est pas représenté ici car il s'applique sur la face non visible de la poulie. L'ensemble des solides élémentaires utilisables est commun à toutes les poulies AVT de différents véhicules, le choix de certains 30 solides élémentaires, la façon de les assembler, ainsi que leur paramétrage pouvant varier d'une poulie AVT à une autre. Les solides élémentaires avec leurs paramètres d'une part et la modélisation graphique d'autre part sont stockés dans des fichiers 2907937 i0 distincts entre eux mais qui restent liés de manière à ce que la modélisation graphique reste pilotable par les solides élémentaires. Dans la réalisation préférentielle représentée au travers des figures, comprenant un squelette et des solides 5 élémentaires, la modélisation graphique non paramétrée reste pilotable par les solides élémentaires eux-mêmes pilotables par le squelette. Le squelette avec ses paramètres d'une part et les solides élémentaires avec leurs paramètres d'autre part sont stockés dans des fichiers distincts entre eux mais qui restent liés io entre eux de manière à ce que les solides élémentaires restent pilotables par le squelette. De manière plus précise, c'est le squelette paramétré qui pilote l'assemblage des solides élémentaires paramétrés qui pilote la modélisation graphique non paramétrée. 15 La figure 4 représente schématiquement un exemple de modélisation graphique non paramétrée d'une poulie selon une réalisation préférentielle de l'invention. Après assemblage de tous les solides élémentaires précédemment cités, on obtient la modélisation graphique non paramétrée de la poulie après 20 usinage, sur laquelle on reconnaît le moyeu MO après usinage, obtenu par l'assemblage du solide élémentaire moyeu MO, du solide élémentaire découpage de proximité du carter de distribution DPCD, et du solide élémentaire passage de l'outillage après vente POAV. On reconnaît également le caoutchouc CA, 25 après usinage, obtenu par l'assemblage du solide élémentaire caoutchouc CA, et du solide élémentaire découpage de proximité du carter de distribution DPCD. On reconnaît encore le batteur dynamique BA après usinage, obtenu par l'assemblage du solide élémentaire batteur dynamique BA, du solide élémentaire 30 découpage de proximité du carter de distribution DPCD, et du solide élémentaire découpage de butée du batteur dynamique DBBD. La modélisation graphique d'une poulie AVT est unique 2907937 pour une poulie AVT donnée ; une poulie AVT différente aura une modélisation graphique différente. REVENDICATIONS 1) Procédé de conception assistée par ordinateur, d'un ensemble mécanique, comprenant au moins : - une étape de modélisation graphique de l'ensemble mécanique, tridimensionnelle et pilotable par un squelette (SQ) qui comprend une construction géométrique paramétrable, par un utilisateur, au moins géométriquement, et qui définit la forme et la position de sous-ensembles de l'ensemble mécanique ; lo caractérisé en ce que la construction géométrique paramétrable du squelette est générique pour plusieurs ensembles mécaniques distincts entre eux et remplissant une même fonction, le paramétrage de ladite construction pouvant différer d'un ensemble mécanique à l'autre, 1s et en ce que le squelette et la modélisation graphique sont stockés dans des fichiers distincts et liés entre eux de manière à ce que ladite modélisation graphique reste pilotable par ledit squelette de sorte que la réutilisation de ladite construction géométrique générique est facilitée pour l'utilisateur. 20 2) Procédé de conception selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fichier de modélisation graphique ne contient ni paramètres issus de contraintes imposées par l'environnement de l'ensemble mécanique (P10), ni paramètres issus de contraintes 25 imposées par le fonctionnement de l'ensemble mécanique (P30), ni paramètres issus de contraintes imposées par le procédé de fabrication de l'ensemble mécanique (P20). 3) Procédé de conception selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce que le squelette 2907937 13 comprend une ou plusieurs relations représentatives de liens de dépendance entre paramètres. 4) Procédé de conception selon la revendication 3, caractérisé 5 en ce que le squelette est réalisé à partir d'un graphe de dépendance qui ordonne les paramètres entre eux à l'aide de liens de dépendance entre paramètres et qui est commun à tous les ensembles mécaniques remplissant une même fonction. 5) Procédé de conception selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ordonnancement des paramètres dans le graphe de dépendance reflète l'ordonnancement des étapes de conception de l'ensemble mécanique. 6) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les paramètres sont classés, au sein du squelette, par sous-ensemble de l'ensemble mécanique. 7) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que parmi les paramètres du squelette, se trouvent des paramètres issus de contraintes imposées par l'environnement de l'ensemble mécanique (P10). 8) Procédé de conception selon la revendication 7, caractérisé en ce que les paramètres du squelette issus de contraintes imposées par l'environnement de l'ensemble mécanique (p10) constituent la majorité de l'ensemble des paramètres issus de contraintes imposées par l'environnement de l'ensemble mécanique. 2907937 14 9) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que parmi les paramètres du squelette, se trouvent des paramètres issus de contraintes imposées par le fonctionnement de l'ensemble 5 mécanique (P30). 10) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que parmi les paramètres du squelette, se trouvent des paramètres issus de lo contraintes imposées par le procédé de fabrication de l'ensemble mécanique (P20). Il) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le squelette 1s peut être affiché sous la forme d'un ensemble de points et/ou de droites et/ou de plans, à l'exclusion de volumes. 12) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit squelette 20 existe au moins pour un composant, un composant étant un groupe de pièces disposées de manière à ce que si l'une des pièces est modifiée dans sa position ou dans sa structure la position comme la structure des autres pièces du composant peut être modifiée, une pièce étant une structure dont toutes les parties sont 25 immobiles les unes par rapport aux autres. 13) Procédé de conception selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il n'existe de squelette pour aucune pièce. 30 14) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications 12 à 13, caractérisé en ce qu'au moins un organe a un squelette associé, un organe étant un groupe de composants. 2907937 15 15) Procédé de conception selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'au moins un véhicule a un squelette associé, un véhicule étant un groupe d'organes. 5 16) Procédé de conception selon la revendication 15, caractérisé en ce que le véhicule est un véhicule automobile terrestre. 17) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite étape de lo modélisation graphique est pilotable par plusieurs solides élémentaires (SE) qui sont paramétrables, par l'utilisateur, au moins géométriquement, indépendamment les uns des autres, un solide élémentaire comprenant une construction géométrique paramétrable, par un utilisateur, au moins géométriquement, et 1s représentant une partie de pièce ou le retrait d'une partie de pièce, une pièce étant une structure dont toutes les parties sont immobiles les unes par rapport aux autres, les constructions géométriques paramétrables des solides élémentaires étant génériques pour plusieurs ensembles mécaniques distincts entre 20 eux et remplissant une même fonction, le paramétrage des dites constructions pouvant différer d'un ensemble mécanique à l'autre, les solides élémentaires d'une part et la modélisation graphique d'autre part étant stockés dans des fichiers distincts et liés entre eux de manière à ce que ladite modélisation graphique reste 25 pilotable par lesdits solides élémentaires de sorte que la réutilisation des dites constructions géométriques génériques est facilitée pour l'utilisateur, les solides élémentaires de l'assemblage étant eux même pilotables par le squelette. 30 18) Procédé de conception selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'aucun paramètre du squelette n'est piloté par les paramètres des solides élémentaires. 2907937 16 19) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications 17 à 18, caractérisé en ce que l'ordre d'assemblage des solides élémentaires entre eux reflète l'ordonnancement des étapes du procédé de fabrication de la ou 5 des pièces de l'ensemble mécanique. 20) Procédé de conception selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisé en ce que les solides élémentaires du groupe sont respectivement des éléments lo volumiques.