Brevet FR3079555A1 — publié le 20191004

Description Titre de l'invention : Procédé de fabrication d'un dispositif conducteur de gaz d'échappement d'un véhicule automobile [0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif conducteur de gaz d'échappement d'un véhicule automobile, présentant un boîtier extérieur avec un insert serré dans celui-ci, l'insert comprenant un substrat traversé par des gaz d'échappement et un élément de compensation élastique entourant le substrat. [0002] Le dispositif conducteur de gaz d'échappement est par exemple un silencieux, mais en particulier un dispositif d'épuration de gaz d'échappement tel qu'un pot catalytique ou un filtre à particules. [0003] Des inserts très sensibles à une pression radiale sont logés dans de tels dispositifs. Il s'agit en majeure partie de substrats en céramique qui sont traversés axialement par un flux et qui sont enveloppés d'un élément de compensation élastique, par exemple sous forme de mat. Ces inserts sont, si possible, uniquement retenus dans le sens axial et radial dans le boîtier extérieur par un serrage radial. Il faut alors que d'une part, la force de serrage soit si élevée qu'aucun déplacement relatif axial entre l'insert et le boîtier extérieur ne soit généré par la pression du gaz ou par des vibrations pendant le fonctionnement en route. D'autre part, la pression radiale ne doit bien sûr pas être si élevée que la destruction de l'insert, en particulier la destruction du substrat du pot catalytique ou du filtre à particules qui est sensible à une pression ne se produise. [0004] L'introduction et le serrage de l'insert dans le boîtier extérieur sont par exemple effectués en introduisant l'insert dans un tube et en pressant ensuite le tube (soi-disant rétrécissement). Une autre méthode connue consiste à insérer l'insert dans un tube de diamètre adapté (soi-disant bourrage). [0005] Une autre difficulté est ici le fait que le boîtier extérieur, en particulier le tube peut rebondir après l'insertion et le serrage de l'insert, ce qui en revanche mène à une réduction de la pression initialement appliquée sur le substrat et ainsi aussi de la force de serrage. [0006] Un but de la présente invention consiste donc à indiquer un procédé de fabrication d'un dispositif conducteur de gaz d'échappement d'un véhicule automobile, lequel est particulièrement fiable et au moyen duquel une force de serrage prédéfinie aussi constante que possible est obtenue entre un insert et un boîtier extérieur. [0007] Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé de fabrication d'un dispositif conducteur de gaz d'échappement d'une machine à combustion interne, présentant un boîtier, un substrat allongé et un élément de compensation, comprenant les étapes suivantes : 2 [0008] a) au moins un paramètre du substrat et/ou de l'élément de compensation est spécifié, [0009] b) un paramètre cible qui décrit une grandeur couplée à une géométrie cible du boîtier est spécifié sur la base du paramètre mesuré du substrat et/ou de l'élément de compensation, [0010] c) le substrat et l'élément de compensation sont agencés dans le boîtier, [0011] d) le boîtier est déformé avec un facteur de surpression qui est spécifié sur la base d'au moins une déformation précédente d'un dispositif fabriqué auparavant, [0012] e) le boîtier est mesuré après la déformation, et les valeurs ainsi déterminées sont comparées avec le paramètre cible, et [0013] f) un facteur de surpression pour la déformation d'un dispositif fabriqué ensuite est ajusté si un écart par rapport au paramètre cible qui est supérieur à une valeur seuil prédéfinie est détecté lors du mesurage. [0014] Ce procédé présente l'avantage qu'un serrage particulièrement fiable est obtenu et qu'un endommagement du substrat est en même temps évité. [0015] Ceci est d'une part obtenu en ce que la géométrie cible est déterminée indivi- duellement pour chaque dispositif conducteur de gaz d'échappement sur la base dudit au moins un paramètre mesuré à l'étape a). Il est ainsi possible de tenir compte des tolérances du substrat et/ou de l'élément de compensation durant la procédure de fabrication. [0016] Grâce au mesurage initial de composants de l'insert et au mesurage supplémentaire du boîtier après l'introduction de l'insert, des écarts de la géométrie du boîtier après la déformation par rapport au résultat souhaité décrit par le paramètre cible peuvent être immédiatement déterminés. [0017] Selon l'invention, en raison des écarts survenant dans le dispositif actuellement fabriqué par rapport à la géométrie cible souhaitée, les paramètres de fabrication, en particulier le facteur de surpression, sont modifiés pour la déformation du boîtier des dispositifs fabriqués dans la suite. Ce processus est effectué de manière continue, de sorte que le facteur de surpression est toujours basé sur des données actuelles qui résultent en particulier de la fabrication en cours. [0018] La valeur seuil peut être choisie aussi petite que souhaité et peut en particulier être mise à zéro, de sorte qu'en principe, chaque écart de la déformation idéale peut être immédiatement corrigé et que le processus de fabrication se déroule si possible toujours avec les paramètres optimaux. [0019] Le facteur de surpression est un facteur de correction selon lequel le boîtier est déformé au-delà de la géométrie souhaitée pour compenser un retour élastique du matériau, en particulier du boîtier, et ainsi éviter un écart. [0020] Le paramètre cible peut par exemple être un diamètre ou une circonférence du boîtier. Il est cependant également possible de définir le paramètre cible de manière 3 abstraite en tant que grandeur obtenue de manière appropriée et décrivant la géométrie du boîtier, à partir d'une ou de plusieurs valeurs mesurées. Les valeurs mesurées de plusieurs endroits de mesure sur le contour extérieur du boîtier pourraient par exemple être prises en compte. Une considération à résolution spatiale serait également concevable. [0021] Dans des variantes possibles, on détermine si le facteur de surpression appliqué est suffisant pour compenser un retour élastique du boîtier en comparant un diamètre extérieur mesuré ou une circonférence extérieure mesurée du boîtier avec un diamètre ou une circonférence cible. [0022] La déformation peut alors être tant un pressage qu'un évasement. Le procédé est adapté tant à une fixation de l'insert dans le boîtier par rétrécissement qu'à une fixation par bourrage. Lorsque la fixation est effectuée par rétrécissement, l'insert est inséré dans le boîtier avant la déformation de celui-ci. Lorsque la fixation est effectuée par bourrage, l'insert est inséré dans le boîtier après la déformation de celui-ci. Les étapes de procédé c) et d) sont ainsi réalisées dans l'ordre indiqué lors du rétrécissement et dans l'ordre inverse lors du bourrage. Le principe de l'invention est identique dans les deux cas. [0023] Selon l'invention, le facteur de surpression est ajusté, en particulier pour un dispositif fabriqué dans la suite, lorsqu'il est déterminé lors du mesurage après la déformation du boîtier que l'écart par rapport au paramètre cible est supérieur à une valeur seuil prédéfinie. Ainsi, pratiquement plus de pièces défectueuses en raison de diamètres extérieurs incorrects ne sont produites lors de la fabrication. Le prochain dispositif conducteur de gaz d'échappement fabriqué ensuite peut déjà être fabriqué en tenant compte du facteur de surpression optimisé. [0024] L'écart par rapport au paramètre cible qui est comparé avec la valeur seuil peut être obtenu à partir du processus de déformation individuel immédiatement précédent, il est cependant bien sûr également possible d'utiliser des méthodes statistiques appropriées et par exemple de calculer une moyenne des résultats déterminés des derniers processus de déformation successifs, ou aussi d'autres méthodes connues de traitement d'erreur, pour la détermination de l'écart et l'ajustage du facteur de surpression. Il est par exemple possible d'utiliser une moyenne des écarts du paramètre cible à partir des cinq derniers processus de déformation pour fixer un écart. [0025] La valeur seuil à partir du dépassement de laquelle le facteur de surpression est ajusté doit alors encore être dans des limites de tolérance à partir du dépassement desquelles le dispositif fabriqué doit être trié. Ceci signifie que même si l'écart du paramètre cible est encore dans une plage de tolérance, des contre-mesures sont prises en ajustant le facteur de surpression pour éviter dès le départ qu'un écart dépasse les limites de tolérance. Le procédé selon l'invention permet ainsi une fabrication particulièrement 4 fiable. [0026] Selon un mode de réalisation préféré, on contrôle avant l'ajustage du facteur de sur- pression si le facteur de surpression est dans une plage de tolérance. Ceci contribue également à un faible pourcentage de pièces défectueuses. Si par exemple un facteur de surpression calculé permettrait d'atteindre le paramètre cible, mais le facteur de surpression est si élevé que le substrat serait endommagé pendant le pressage, le facteur de surpression est recorrigé et un écart plus important par rapport au paramètre cible ainsi autorisé. Le paramètre cible ainsi obtenu doit bien entendu toujours rester dans les limites de tolérance pour le paramètre cible afin d'obtenir une force de serrage suffisante. Il est de plus ainsi possible de protéger la machine de production et l'outil contre une usure excessive ou contre des endommagements. [0027] Une réaction de circuit de régulation est de préférence utilisée pour ajuster le facteur de surpression. Il est aussi possible d'utiliser des méthodes statistiques appropriées pour l'évaluation des écarts déterminés de plusieurs processus de déformation précédents, pour ajuster le facteur de surpression. Un ajustage du facteur de surpression peut alors être réglé dans une chaîne de production de manière particulièrement rapide, sans devoir interrompre la production, de sorte que le facteur de surpression corrigé est déjà utilisé dans un dispositif fabriqué ensuite. [0028] Les paramètres spécifiés à l'étape a) peuvent comprendre un poids du substrat et/ou de l'élément de compensation et/ou une dimension géométrique du substrat et/ou de l'élément de compensation. En alternative ou en complément, il est possible de spécifier une compressibilité de l'élément de compensation. Au moins l'un de ces paramètres peut être pris en compte dans le calcul de la géométrie optimale du boîtier, en particulier dans le calcul du diamètre cible. [0029] Le boîtier est de préférence tubulaire. Dans un boîtier tubulaire, une pression peut être répartie de manière particulièrement régulière sur une périphérie du substrat. À cet égard, un tube à section transversale circulaire ronde est le plus approprié. Il est cependant également possible d'utiliser des tubes à sections transversales différentes, par exemple des tubes à section transversale ovale, elliptique, carrée ou hexagonale ou similaire. Il est en outre également possible d'assembler le boîtier à partir de plusieurs coquilles. En alternative, le boîtier peut être enroulé. Le boîtier est en particulier un boîtier en tôle. La forme de la section transversale du boîtier après la déformation peut être différente de la forme de la section transversale du boîtier avant la déformation. [0030] Le substrat allongé est de préférence au moins sensiblement cylindrique, des sections transversales ovales, elliptiques ou polygonales pouvant être favorables en plus des sections transversales circulaires rondes. La forme de la section transversale du substrat peut être différente de celle du boîtier avant la déformation. [0031] Souvent, la forme du substrat diffère également de la forme cylindrique idéale. D'une part, ceci peut être dû à des tolérances, mais d'autre part, une légère forme de tonneau, dans laquelle le substrat présente au milieu de son extension longitudinale un léger gonflement, ou une légère forme tronconique se sont par exemple révélées être des géométries de substrat favorables. [0032] L'élément de compensation peut être placé autour du substrat avant l'insertion dans le substrat. Ceci facilite l'introduction de l'insert formé par l'élément de compensation et le substrat, dans le boîtier. L'élément de compensation est de préférence un mat d'appui. L'élément de compensation est en particulier élastique. [0033] Selon un mode de réalisation du procédé, le boîtier, pour une déformation, est po- sitionné dans un outil qui présente plusieurs joues qui sont radialement mobiles. Les joues permettent l'application d'une pression uniforme sur le boîtier le long d'une circonférence du boîtier, au moyen de laquelle le boîtier est déformé, en particulier de manière à obtenir le paramètre cible calculé. [0034] Les joues peuvent être déplacées selon une course de déplacement individuelle en fonction du paramètre cible et du facteur de surpression. Ceci a l'avantage de pouvoir faire varier la course de déplacement pour obtenir un serrage optimal entre le boîtier et le substrat. La course de déplacement peut en particulier être ajustée individuellement pour chaque dispositif à fabriquer. [0035] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit et des dessins auxquels il est fait référence et dans lesquels : [0036] [fig.1] La figure 1 montre une coupe longitudinale à travers un dispositif d'épuration de gaz d'échappement fabriqué selon l'invention ; [0037] [fig.2] La figure 2 montre des esquisses schématiques de dispositifs de mesure et d'outils utilisés dans le procédé selon l'invention ; [0038] [fig.3] La figure 3 montre une section transversale à travers un dispositif fabriqué selon l'invention, le boîtier extérieur étant enroulé ; [0039] [fig.4] La figure 4 montre une section transversale à travers un dispositif fabriqué selon l'invention, le boîtier extérieur étant assemblé à partir de coquilles ; [0040] [fig.5] La figure 5 montre une esquisse de principe qui montre le bourrage appliqué en alternative dans le procédé selon l'invention ; et [0041] [fig.6] La figure 6 montre une vue en coupe partielle en perspective d'un outil utilisé dans le procédé selon l'invention. [0042] La figure 1 montre un dispositif 10 conducteur de gaz d'échappement, en particulier un dispositif d'épuration de gaz d'échappement. De tels dispositifs sont typiquement montés dans des véhicules automobiles, un autre but d'utilisation étant cependant également concevable. Le dispositif d'épuration de gaz d'échappement peut être soit un pot catalytique, soit un filtre à particules ou une combinaison des deux. [0043] Le dispositif conducteur de gaz d'échappement comprend un substrat 12 allongé, 6 sensiblement cylindrique ici, lequel consiste par exemple en un substrat céramique ou métallique. Le substrat 12 est par exemple composé d'une structure de support du type carton ondulé qui est revêtue d'une matière catalytique. [0044] Le substrat 12 peut présenter une section transversale cylindrique circulaire ou une section transversale quelconque non circulaire, par exemple une section transversale ovale. Une section transversale cylindrique circulaire est représentée dans les figures uniquement pour une illustration simplifiée. [0045] Le substrat 12 est entouré d'un élément de compensation 14 élastique qui est réalisé sous forme de mat d'appui. L'élément de compensation 14 est agencé entre le substrat 12 et un boîtier 16. [0046] Le boîtier 16 est réalisé à paroi très mince et en particulier en tôle. Un entonnoir d'admission 18 et un entonnoir de sortie 19, respectivement, sont reliés au boîtier 16 en amont et en aval. [0047] Le substrat 12 forme ensemble avec l'élément de compensation 14 une unité qui est également dénommée insert dans ce qui suit. [0048] En fonctionnement, des gaz d'échappement entrent du côté face frontale dans le substrat 12 par l'entonnoir 18 d'admission 18, et sortent finalement, pourvus de moins de polluants, du substrat 12 sur la face frontale opposée afin de sortir du dispositif 10 conducteur de gaz d'échappement par l'entonnoir de sortie 19. [0049] Le procédé selon l'invention pour la fabrication du dispositif 10 conducteur de gaz d'échappement est décrit de manière plus détaillée dans ce qui suit en référence à la figure 2. [0050] La figure 2 montre différents postes de mesure au moyen desquels différents pa- ramètres de chaque substrat 12 individuel et de chaque élément de compensation 14 sont déterminés quant à l'obtention d'une force de serrage optimisée de l'insert dans le boîtier 16. Les postes de mesure sont couplés à un outil 35 de montage et de serrage de l'insert dans le boîtier 16 par l'intermédiaire d'une commande 20. Les postes expliqués dans ce qui suit sont décrits dans l'ordre préféré du procédé de fabrication. [0051] Au moins un paramètre du substrat 12 est spécifié de manière individuelle dans un dispositif de mesure 22. Selon la figure 2, ce paramètre est la géométrie extérieure (forme et dimensions extérieures, en particulier circonférence) du substrat 12, laquelle est de préférence déterminée au moyen de capteurs de mesure sans contact. [0052] Le mesurage peut se limiter à une seule position sur le substrat 12, il serait cependant également concevable de mesurer le substrat 12 à plusieurs endroits. [0053] En alternative ou en complément, il est aussi possible de déterminer un poids du substrat 12. Il est également concevable de saisir un écart d'une valeur de consigne prédéfinie en alternative ou en complément des valeurs absolues, donc de mesurer le substrat 12 et/ou l'élément de compensation 14 élastique par rapport à la valeur de 7 consigne. [0054] Une caméra CCD 22' ou un dispositif de mesure à laser 22" peut également être employé(e) pour déterminer la géométrie extérieure. [0055] Il est en outre possible de spécifier différents paramètres de l'élément de com- pensation 14, par exemple un poids, une géométrie et/ou une compressibilité de l'élément de compensation 14. [0056] Le dispositif de mesure 22 est relié à la commande 20 dans laquelle les valeurs mesurées obtenues pour le substrat 12 et/ou l'élément de compensation 14 sont mémorisées. [0057] Tel que montré à la figure 2, chaque élément de compensation 14 individuel, c'est-à-dire chaque mat d'appui, est agencé à plat sur un support plan 26 et est déformé par l'application d'une pression p de manière sensiblement perpendiculaire au support 26 dans une machine de tests de traction et de compression, l'ensemble de l'élément de compensation étant sollicité sur toute la surface, et la compressibilité étant ainsi déterminée. [0058] Sur la base des données déterminées concernant l'insert à monter qui est composé du substrat 12 et de l'élément de compensation 14, une géométrie cible du boîtier extérieur 16 qui est au moins ajustée à la compressibilité de l'élément de compensation 14 et à la géométrie du substrat 12 peut être déterminée dans la commande 20, ce qui peut être effectué par calcul ou comparaison avec une matrice d'affectation mémorisée dans la commande 20. La géométrie cible individuelle est adaptée à l'obtention de la force de serrage nécessaire, individuellement ajustée à l'insert et devant être appliquée sur celui-ci. [0059] Une grandeur couplée à la géométrie cible est fixée en tant que paramètre cible. Une grandeur décrivant directement la géométrie du boîtier 16 est par exemple choisie en tant que paramètre cible. Il serait cependant par exemple également possible d'utiliser une grandeur statistique déterminée à partir de plusieurs points de mesure sur le boîtier 16. Une grandeur mesurée relative en rapport avec une valeur de consigne pourrait de même être employée en tant que paramètre cible. [0060] Un diamètre cible ou une circonférence cible du boîtier 16 est en particulier spécifié(e) sur la base du paramètre mesuré du substrat 12 et/ou de l'élément de compensation 14 en tant que paramètre cible. Le diamètre cible est alors le diamètre du boîtier 16 pour lequel une force de serrage agissant sur l'insert est optimale. [0061] L'insert est ensuite agencé dans un boîtier 16. À cet effet, le boîtier 16 peut être enroulé autour de l'insert, tel que représenté à la figure 3. [0062] En alternative, il est possible d'emboîter deux ou plusieurs coquilles 38, 40 les unes dans les autres afin de former le boîtier 16, tel représenté à la figure 4. [0063] Dans une étape de procédé suivante, le boîtier 16 est déformé, dans le cas présent 8 soumis à un pressage. Lors de la déformation, un soi-disant facteur de surpression Ku est pris en compte, lequel est spécifié sur la base d'un moins une déformation précédente d'un dispositif fabriqué auparavant. Ceci signifie que le boîtier 16 est par exemple déformé au-delà du diamètre cible. Ainsi, le diamètre cible peut être obtenu au moins approximativement malgré un retour élastique du boîtier 16. [0064] La figure 6 montre un outil 35 au moyen duquel le boîtier 16 est déformé. L'outil 35 présente plusieurs joues 36 en forme de segment de cercle, lesquelles sont aptes à être déplacées vers l'intérieur. Les côtés intérieurs des joues 36 sont ajustés à la forme ultérieure du boîtier 16 dans la zone correspondante. [0065] Les joues 36 peuvent être déplacées vers l'intérieur selon une course de déplacement individuelle, de sorte qu'une course de déplacement peut être adaptée au paramètre cible souhaité et que le facteur de surpression Ku peut en même temps être pris en compte. [0066] Selon le procédé de l'invention, le boîtier 16 est mesuré après la déformation, et une grandeur correspondant au paramètre cible est déterminée, laquelle est comparée avec la valeur fixée auparavant du paramètre cible, donc par exemple du diamètre extérieur du boîtier 16. Si l'écart déterminé de manière appropriée est supérieur à une valeur seuil, le facteur de surpression Ku est ajusté, en particulier au moyen d'une réaction de circuit de régulation. Les écarts des derniers dispositifs fabriqués (10), par exemple des cinq derniers dispositifs (10) sont pris en compte. Ceci est par exemple effectué en établissant une moyenne. [0067] Le facteur de surpression Ku ajusté est respectivement pris en compte pour le dispositif fabriqué ensuite. Ceci signifie qu'une déformation répétée d'un même dispositif n'a pas lieu. [0068] En alternative au pressage, un boîtier 16 préfabriqué est évasé avant l'introduction d'un insert, tel qu'esquissé schématiquement à la figure 5. Cette opération est également qualifiée de bourrage. [0069] Tel que décrit ci-dessus, le substrat 12 et l'élément de compensation 14 sont mesurés et le paramètre cible est fixé. [0070] Selon le facteur de surpression Ku actuel, le boîtier 16 est déformé dans un outil approprié, dans ce cas il est évasé. L'outil peut avoir une structure similaire à celle de l'outil 35 représenté à la figure 6, les joues étant agencées de manière à être déplaçables radialement vers l'extérieur. [0071] Ensuite, l'insert est inséré dans le boîtier 16. Une légère déformation supplémentaire du boîtier 16 peut alors survenir, en particulier lorsque l'insert présente une section transversale non circulaire. [0072] Tel que décrit ci-dessus, le boîtier 16 est alors mesuré et un écart des valeurs ainsi dé- terminées par rapport au paramètre cible est déterminé, grâce à quoi le facteur de sur- 9 pression Ku est ajusté le cas échéant. [0073] La valeur seuil à partir du dépassement de laquelle le facteur de surpression Ku est ajusté se trouve dans des limites de tolérance à partir du dépassement desquelles un dispositif fabriqué doit être trié. On réagit ainsi déjà à des variations lors la procédure de fabrication, lorsque des pièces défectueuses n'ont pas encore été produites. De plus, on contrôle avant l'ajustage du facteur de surpression Ku si le facteur de surpression est également dans une plage de tolérance prédéfinie. La fabrication du dispositif (10) conducteur de gaz d'échappement devient ainsi particulièrement fiable. En particulier, la production de pièces défectueuses peut en grande partie être évitée [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6]