Brevet FR3073300A1 — publié le 20190510

PROCEDE DE SUIVI ET DE CORRECTION DE LA FABRICATION PAR MOULAGE D'UN COMPOSANT DE FREIN DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine du contrôle des freins pour automobile et de la maintenance du matériel de fabrication. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE L'invention concerne plus spécifiquement un procédé de suivi en fabrication de la conformité acoustique d'un composant de frein, tout en permettant d'identifier et corriger les sources de dérives de production à l'origine d'une non-conformité. Dans l'industrie automobile, les ambiances acoustiques et vibratoires au sein de l'habitacle sont devenues particulièrement soignées en réponse à l'exigence des utilisateurs quant à leur confort. Au sein du système de freinage, il est courant que certaines vibrations apparaissent, mais celles-ci ne sont généralement pas perceptibles. Un bruit audible accompagne les vibrations lorsqu'elles sont plus importantes dû à un effet d'amplification qui résulte d'une superposition de ou des fréquences propres des composants du frein, ce qui peut donner le sentiment à l'utilisateur que le système de freinage est défectueux et donc que la sécurité du véhicule n'est pas assurée. Bien que l'origine des vibrations soit souvent attribuée aux interactions entre plaquettes et disque de frein, celles-ci peuvent provenir également d'autres composants, tels que l'étrier ou la chape. Le phénomène de crissement, apparaissant en fin de freinage et dans une gamme de fréquences élevées entre OkHz et 10kHz, est strident et donc particulièrement désagréable, sans pour autant avoir un impact négatif sur les performances du système de freinage. 2 Pour limiter ce phénomène de crissement, les équipementiers ont ainsi dimensionné les composants du frein pour que leurs fréquences propres respectives ne coïncident pas, autrement dit ne se superposent pas, dans l'intervalle de fréquences d'apparition du crissement comprises entre OkHz et 10kHz. 5 En règle générale, la géométrie d'une pièce a une incidence directe sur les vibrations qu'elle génère. Cependant, toute dérive géométrique de production peut avoir une incidence sur la réponse vibratoire des freins, sans pour autant influencer d'autres paramètres tels que l'état de surface ou l'intégration des composants, rendant l'anomalie indétectable visuellement par un opérateur. 10 Usuellement, pour faire face à cet inconvénient, certains freins sont prélevés sur la chaine de production pour subir des essais vibratoires de contrôle qualité visant à vérifier la conformité des fréquences propres qui conditionnent la génération plus ou moins importante du crissement. Néanmoins, ces essais nécessitent l'utilisation d'une grande quantité de 15 capteurs pour localiser précisément une anomalie géométrique responsable d'une déviation des fréquences exigées. Or, cet important nombre de capteurs engage un temps conséquent d'acquisition et d'interprétation des résultats, ce qui ne permet pas d'identifier rapidement une non-conformité sur une chaine de fabrication qui continue dans le même temps de produire, souvent à perte, des freins non conformes. 20 L'invention proposée a donc pour but d'optimiser les essais de contrôle qualité pour rendre plus réactifs le dépistage d'une anomalie et effectuer une intervention rapide pour appliquer un ou plusieurs correctifs au moule. EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de suivi et de correction 25 de la fabrication par moulage, d'un composant de frein pour véhicule automobile ayant une géométrie de composant et au moins une fréquence propre de composant, avec un moule fabriqué à partir d'un modèle numérique de ce composant ayant une géométrie de référence et au moins une fréquence propre de référence, ce procédé comprenant les étapes de : 3 - réaliser des simulations à partir du modèle numérique, pour identifier au moins une dimension géométrique pertinente, telle qu'une épaisseur, ayant une incidence sur au moins une fréquence propre, et étant susceptible de subir des variations dues à l'usure du moule ; 5 - établir une relation de sensibilité liant un écart géométrique, entre la géométrie de référence et la géométrie de composant au niveau de ladite au moins une dimension géométrique pertinente, avec un écart fréquentiel entre ladite au moins une fréquence propre de référence et ladite au moins une fréquence propre de composant ; - prélever un composant fabriqué par moulage, et mesurer au moins un 10 critère suffisant, selon la relation de sensibilité, pour déterminer l'écart fréquentiel entre ladite au moins une fréquence propre de composant et ladite au moins une fréquence propre de référence ; - rectifier au moins une portion du moule conditionnant ladite au moins une dimension pertinente des composants qu'il permet de produire si ladite au moins 15 une fréquence propre de composant, mesurée sur le composant qui a été prélevé, est comprise dans une gamme de fréquences d'apparition d'un bruit de freinage prédéterminé. Avec cette solution, le temps de contrôle de la conformité du composant est réduit, et les défauts du moule à l'origine de cette non-conformité 20 peuvent être identifiés, localisés et corrigés en maintenance de façon préventive. L'invention concerne également un procédé de suivi et de correction de la fabrication par moulage d'un composant de frein ainsi défini, dans lequel le bruit de freinage prédéterminé est un crissement de fin de freinage. L'invention concerne également un procédé de suivi et de correction de 25 la fabrication par moulage d'un composant de frein ainsi défini, dans lequel le critère suffisant, représentatif de l'écart fréquentiel entre ladite au moins une fréquence propre du composant prélevé avec ladite au moins une fréquence propre de référence, comporte ladite au moins une dimension géométrique pertinente. 4 L'invention concerne également un procédé de suivi et de correction de la fabrication par moulage d'un composant de frein ainsi défini, dans lequel la mesure de ladite au moins une dimension pertinente est réalisée avec un scanner tridimensionnel. L'invention concerne également un procédé de suivi et de correction de 5 la fabrication par moulage d'un composant de frein ainsi défini, dans lequel le critère suffisant, représentatif de l'écart fréquentiel entre ladite au moins une fréquence propre du composant prélevé avec ladite au moins une fréquence propre de référence, comporte ladite au moins une fréquence propre du composant prélevé. L'invention concerne également un procédé de suivi et de correction de 10 la fabrication par moulage d'un composant de frein ainsi défini, dans lequel la mesure de ladite au moins une fréquence propre est réalisée avec au moins deux capteurs vibratoires. L'invention concerne également un procédé de suivi et de correction de la fabrication par moulage d'un composant de frein ainsi défini, dans lequel les capteurs 15 vibratoires sont des accéléromètres. L'invention concerne également un frein comprenant au moins un composant fabriqué avec un moule sur une ligne de production avec le procédé de suivi et de correction de la fabrication par moulage ainsi défini. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un frein 20 comprenant une étape d'assemblage de différents composants le constituant, dont au moins un de ces composants est fabriqué avant assemblage sur une ligne de production avec le procédé de suivi et de correction de la fabrication par moulage ainsi défini. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS - la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un frein pour véhicule 25 automobile. 5 EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS Frein pour véhicule automobile Un frein, repéré par 1 sur la figure 1, est issu de l'assemblage de composants parmi lesquels on retrouve un étrier 2, une chape 3, des colonnettes 4 de 5 guidage en coulissement de l'étrier, des plaquettes 5 portées par la chape, un actionneur 6 pour presser ces plaquettes 5, et des organes élastiques 7 pour limiter le frottement. Certains de ces composants sont fabriqués par moulage. Procédé de fabrication par moulage et conception 10 Une opération de moulage d'un composant de frein consiste à couler un matériau dans un moule, formé généralement d'un matériau réfractaire, qui porte une empreinte obtenue à partir d'un modèle numérique du composant à fabriquer. Durant la phase de conception, l'établissement du modèle numérique à l'aide d'un logiciel commence par la détermination d'un volume de base qui respecte un 15 encombrement maximal prévu dans le frein. Ce volume de base est ensuite progressivement affiné pour que le composant respecte différents critères mécaniques et d'intégration. Le composant doit enfin respecter un critère dynamique vibratoire, à savoir que ses fréquences propres doivent être comprises dans un intervalle prédéfini qui 20 est distinct de celui des autres composants du frein, en particulier lorsque ces fréquences sont dans la gamme entre OkHz et 10kHz, pour éviter l'effet d'amplification. Il est connu notamment que la géométrie du composant présente une incidence sur ses fréquences propres. En effet, une fréquence propre du composant correspond à une fréquence pour laquelle celui-ci rentre en vibration en se déformant selon un profil particulier et unique, 25 appelé mode propre. Ce profil de vibration est conditionné par la géométrie de ce composant, ou plus précisément par la raideur et la répartition de la masse du composant qui dépendent de sa géométrie. A cet effet, le modèle est remanié à l'aide du calcul numérique, par éléments finis, pour tendre vers un arrangement géométrique qui optimise la réponse 6 fréquentielle tout en respectant au mieux les précédents critères mécaniques et d'intégration, de manière à aboutir à une définition complète du modèle numérique conforme au cahier des charges. Un moule associé au modèle est ensuite fabriqué et installé en chaine 5 de production pour débuter la production. Au fur et à mesure des cycles de moulage et démoulage, la géométrie du composant évolue par rapport à la géométrie de référence du modèle, du fait de l'usure progressive du moule, ce qui peut altérer progressivement la réponse vibratoire 10 du composant. Dans l'état de la technique, un technicien prélève un composant sur la ligne de production et établit son diagnostic vibratoire selon un protocole nécessitant un nombre important de capteurs, associés à des outils mathématiques et de calcul numérique élaborés. Si le composant ne répond pas au critère dynamique vibratoire, la 15 fabrication est interrompu et le moule est remplacé, ou bien corrigé d'une manière principalement empirique. L'idée à la base de l'invention est de prévoir un procédé de suivi de fabrication comprenant une étape de contrôle rapide du composant prélevé, pouvant 20 être exécutée par un opérateur de ligne de production ayant à sa disposition soit uniquement des instruments de mesure géométrique, soit un nombre limité de capteurs de vibrations et un ordinateur d'acquisition/visualisation des données. Autrement dit, l'invention apporte une solution pour recourir à : - un ensemble de mesures fréquentielles simples du composant, pour 25 directement juger de sa conformité vibratoire et en déduire très simplement la nature et la localisation des défauts dus à l'usure du moule, - ou inversement un ensemble de mesures dimensionnelles du composant prélevé pour directement caractériser la dérive géométrique due à l'usure du moule, et en déduire très simplement si ce composant répond au critère vibratoire. 7 Loi de sensibilité Il s'agit en premier lieu d'établir une loi analytique simple, dite loi de sensibilité, qui relie entre le composant et son modèle un écart fréquentiel avec un écart dimensionnel. Attendu qu'un tel composant de frein présente une forme généralement 5 complexe, on recourt avantageusement à un technicien de fonderie, capable d'identifier les épaisseurs qui sont les plus susceptibles de varier au cours de l'usure du moule. Parmi ces épaisseurs, un certain nombre ne présentent pas d'influence significative sur la réponse vibratoire du composant de frein, et peuvent donc être écartées de l'étude. A cette fin, à partir d'une copie conforme du modèle numérique du 10 composant et à l'aide d'un logiciel de simulation, les épaisseurs sont délibérément modifiées individuellement puis en combinaison, en calculant par éléments finis la réponse fréquentielle afin de ne conserver que les épaisseurs pertinentes. Les épaisseurs pertinentes sont celles dont les variations ont une influence déterminante sur la réponse vibratoire du composant telle que calculée par éléments finis. 15 Il devient dès lors aisé d'établir la loi de sensibilité à partir des résultats obtenus, avec l'écart fréquentiel qui suit une loi polynomiale simple qui est fonction des écarts géométriques de chacune des épaisseurs pertinentes. Mise en oeuvre avec des instruments de mesure géométrique 20 Dans le cadre où l'opérateur, en charge du suivi qualité et de la correction de la fabrication d'un composant de frein, dispose seulement d'instruments de mesure géométrique, le procédé selon l'invention consiste en premier lieu à prélever un composant issu de moulage, mesurer les épaisseurs pertinentes et les comparer aux épaisseurs correspondantes de la géométrie de référence. 25 L'écart fréquentiel est ensuite calculé en injectant les écarts géométriques dans la relation de sensibilité afin de caractériser la conformité vibratoire du composant qui a été prélevé. Si ce composant n'est pas conforme, autrement dit qu'au moins une des fréquences propres calculées se situe avec une coïncidence en fréquence dans la bande de fréquences 0 à 10kHz, l'opérateur signale l'anomalie et le moule est 30 rectifié au niveau des portions conditionnant les épaisseurs pertinentes. 8 Le procédé selon l'invention prévoit d'utiliser avantageusement un scanner tridimensionnel pour mesurer l'ensemble des épaisseurs pertinentes. Le scanner tridimensionnel produit une image 3D qui présente l'avantage de pouvoir être 5 superposée sur le modèle numérique à l'échelle 1, renseignant directement des écarts géométriques existant entre le composant et son modèle, pour apprécier rapidement le degré d'usure du moule. Améliorations du contrôle à l'aide d'instruments de mesure 10 géométrique Afin de gagner en réactivité, les étapes consistant à calculer analytiquement les écarts géométriques suivis des écarts de fréquences propres peuvent être supprimée à l'aide de la loi de sensibilité, en établissant des valeurs prédéterminée plafond et plancher pour chacune des épaisseurs pertinentes, correspondant 15 respectivement aux valeurs maximum et minimum pour lesquelles le moule est considéré comme valide. Dès lors, une simple mesure des épaisseurs pertinentes permet de déterminer si le moule doit ou non être rectifié. Mise en oeuvre avec des capteurs de vibrations 20 L'aménagement du procédé de suivi de fabrication avec des capteurs de vibrations, plus particulièrement des accéléromètres, requiert une étape consistant à déterminer une position idéale associée à chaque capteur. Généralement plus le nombre de capteurs placés sur le composant est élevé, plus les fréquences propres mesurées sont précises. Dans le cadre de l'invention, il 25 est au contraire souhaité de minimiser le nombre de capteurs utilisés pour diminuer le temps du contrôle qualité. Il devient possible à l'aide d'un logiciel de simulation de soumettre une copie du modèle du composant à un bruit blanc et de localiser les zones permettant de retranscrire le plus fidèlement les fréquences propres du composant. Le nombre de zones 9 retenues est progressivement restreint en répétant l'opération plusieurs fois en changeant délibérément les valeurs d'épaisseurs pertinentes. Enfin, attendu que les capteurs doivent être positionnés de la même façon pour tout composant prélevé, il s'agit d'écarter les zones associées à, ou situées au 5 proche voisinage, des dimensions géométriques du composant susceptibles de subir des déformations géométriques dû à l'usure du moule. Le procédé selon l'invention prévoit de conserver préférentiellement seulement deux positions idéales. Dans le cadre de la mise en oeuvre du procédé à l'aide de deux capteurs 10 et d'un ordinateur, l'opérateur prélève un composant issu de moulage, positionne les capteurs et lance l'acquisition des fréquences propres dont la lecture par l'ordinateur suffit à évaluer la conformité. Si le composant n'est pas conforme, l'opérateur signale l'anomalie et le moule est rectifié au niveau des portions conditionnant les épaisseurs pertinentes, la 15 variation de chacune des épaisseurs pertinentes étant identifiée à l'aide de la loi de sensibilité et des fréquences propres de références. Mise en oeuvre combinatoire du procédé avec des instruments de 20 mesure géométrique et des capteurs de vibrations En outre, le procédé selon l'invention peut également permettre de révéler un défaut de fabrication qui n'est pas lié à l'usure du moule. L'opération consiste à prélever sur la ligne de production un composant et mesurer à la fois ses fréquences propres et ses épaisseurs pertinentes. Si les valeurs d'épaisseurs pertinentes mesurées ne 25 correspondent pas aux valeurs d'épaisseurs calculées analytiquement à partir des fréquences propres mesurées, autrement dit que la loi de sensibilité n'est pas respectée, l'existence d'une source de pollution extérieure à l'usure du moule est mise en exergue. Des essais complémentaires peuvent alors être effectués pour identifier la source d'erreur, comme par exemple des essais tomographiques permettant d'évaluer 10 la santé matière qui est susceptible d'être la cause de la dispersion dans le cas d'un REVENDICATIONS1. Procédé de suivi et de correction de la fabrication par moulage, d'un composant de frein pour véhicule automobile ayant une géométrie de composant et au moins une fréquence propre de composant, avec un moule fabriqué à partir d'un modèle numérique de ce composant ayant une géométrie de référence et au moins une fréquence propre de référence, ce procédé comprenant les étapes de : - réaliser des simulations à partir du modèle numérique, pour identifier au moins une dimension géométrique pertinente, telle qu'une épaisseur, ayant une incidence sur au moins une fréquence propre, et étant susceptible de subir des variations dues à l'usure du moule ; - établir une relation de sensibilité liant un écart géométrique, entre la géométrie de référence et la géométrie de composant au niveau de ladite au moins une dimension géométrique pertinente, avec un écart fréquentiel entre ladite au moins une fréquence propre de référence et ladite au moins une fréquence propre de composant ; - prélever un composant fabriqué par moulage, et mesurer au moins un critère suffisant, selon la relation de sensibilité, pour déterminer l'écart fréquentiel entre ladite au moins une fréquence propre de composant et ladite au moins une fréquence propre de référence ; - rectifier au moins une portion du moule conditionnant ladite au moins une dimension pertinente des composants qu'il permet de produire si ladite au moins une fréquence propre de composant, mesurée sur le composant qui a été prélevé, est comprise dans une gamme de fréquences d'apparition d'un bruit de freinage prédéterminé. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le bruit de freinage prédéterminé est un crissement de fin de freinage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le critère suffisant, représentatif de l'écart fréquentiel entre ladite au moins une fréquence propre du 12 composant prélevé avec ladite au moins une fréquence propre de référence, comporte ladite au moins une dimension géométrique pertinente. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la mesure de ladite au 5 moins une dimension pertinente est réalisée avec un scanner tridimensionnel. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le critère suffisant, représentatif de l'écart fréquentiel entre ladite au moins une fréquence propre du composant prélevé avec ladite au moins une fréquence propre de référence, comporte 10 ladite au moins une fréquence propre du composant prélevé. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la mesure de ladite au moins une fréquence propre est réalisée avec au moins deux capteurs vibratoires. 15 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les capteurs vibratoires sont des accéléromètres. 8. Frein pour véhicule automobile (1) comprenant au moins un composant fabriqué avec un moule sur une ligne de production avec le procédé de suivi 20 et de correction selon l'une des revendications précédentes. 9. Procédé de fabrication d'un frein pour véhicule automobile (1) comprenant une étape d'assemblage de différents composants le constituant, dont au moins un de ces composants est fabriqué avant assemblage sur une ligne de production 25 avec le procédé de suivi et de correction selon l'une des revendications 1 à 7.