Travail de fin d'études et stage[BR]- Travail de fin d'études : Développement d'un procédé de rodage sur un banc d'essai pour disques et plaquettes de freins utilisés en compétition automobile et mise en service de ce banc[BR]- Stage d'insertion professionnelle

Abstract

Ce travail a pour objectif principal de déterminer un procédé de rodage pour disques et plaquettes de freins de compétition. Ce procédé sera implémenté dans une machine qui a été conçue à cet effet pour la société Mosa Frein. Cette machine de rodage vient répondre au besoin de certaines écuries de course automobile, en particulier du GT World Challenge, de disques et plaquettes rodées. D'un point de vue économique, le coût de roulage de ces voitures est très élevé, à tel point que les écuries préfèrent payer pour des composants rodés plutôt que de faire rouler les voitures sur circuit. De plus, le temps libéré par l'utilisation de disques et plaquettes rodées sur banc permet d'affiner les réglages de la voiture et d'en maximiser les performances. Il faut donc déterminer des paramètres de contrôle du procédé et en estimer le plus précisément la valeur. Une fois cette étape réalisée, une mise en service de la machine est envisagée.

Avant de commencer, une remise en contexte est à disposition pour expliquer les différents composants du systèmes de freins à disque. Les équations du freinage ont également été développées. Les freins d'une voiture de course sont composés de deux maîtres cylindre mis en parallèle, d'étriers à plusieurs pistons, de disques et plaquettes de frein. Les causes de rupture de ces derniers sont envisagés et les bonnes pratiques pour les éviter sont listées.

La détermination des paramètres du rodage s'est faite grâce à une étude théorique du procédé et de ses étapes clés. Elles sont au nombre de trois : une phase de mise en conformité des surfaces, une phase de montée en température du système et, finalement, une phase de stabilisation. En plus de ces étapes, une revue complète des données fournies par les fabricants des disques et plaquettes a été effectuée. Une démarche de reverse-engineering a été utilisée pour convertir les données mesurées sur la route en leur équivalents pour le banc de rodage. Deux modèles analytiques ont également été développés pour permettre de tester et affiner ces paramètres. Le premier est un modèle simple "lumped capacitance" (le disque est une masse de température uniforme). Le second est un modèle aux éléments finis en deux dimensions de la diffusion de la chaleur sur l'épaisseur du disque. Ce dernier permet d'analyser les gradients de températures selon l'épaisseur du disque. Il a été montré que le contrôle de ces gradients est la clé d'un rodage réussi. La régulation du procédé se fait selon des paliers de température à atteindre en répétant des freinages brefs, entrecoupés de pauses. Les freinages sont régulés selon une consigne de pression à atteindre et à maintenir pour une certaine durée.

Lors de la mise en service, certains problèmes d'ordre mécanique sont apparus. Des rectifications de pièces ont été effectuées sur base de nouveaux plans. Deux pièces ont été complètement redessinées pour faciliter leur utilisation et aussi réduire les coûts liés à l'usinage. Ainsi, une procédure pour le dessin de pièce de fixation de disque sur la machine a été imaginée. Ensuite, une pièce qui maintient les plaquettes de frein dans l'étrier a été complètement repensée pour la rendre la plus universelle possible. Un des enjeux majeur était la grande variété de dimensions de disques et des formats de plaquettes. Tous doivent pouvoir être rodés sur la machine à moindre coût.