Épreuve écrite - Concours Général des Métiers - TU - Session 2023

Présentation de l'étude

L’étude qui suit porte sur une des pièces du frein à main hydraulique d’une voiture de compétition automobile : le maître-cylindre.

Présentation de l'entreprise

Implantée dans la région Occitanie depuis plus de 30 ans « SynergieTech® » développe, fabrique et commercialise des systèmes de freinage haute performance.

Cette entreprise propose une gamme complète de produits destinés à la compétition automobile (Monoplace, Endurance, GT, Tourisme, Rallye et Drift) mais aussi aux voitures de série adaptées aux sports automobile.

Tous les produits sont issus d’un processus entièrement conçu et réalisé au sein de l’entreprise, de la conception au cycle d’usinage, en passant par les essais sur banc ou sur piste.

Principe de fonctionnement  frein à main hydraulique :

Qu’est-ce qu’un frein à main ?

Pour un véhicule classique, le frein à main appelé aussi frein de stationnement ou encore frein de parking, est le système qui sert à bloquer les roues pour immobiliser un véhicule à l'arrêt. Il sert principalement lors du stationnement, où il garantit que le véhicule ne va pas bouger ou glisser.

Le frein à main peut aussi servir de freinage d'urgence en cas de soudaine défaillance du système de freins et agit uniquement sur les roues arrière. Il s'actionne grâce à un câble qui manoeuvre les plaquettes ou les garnitures de frein.

Qu’est-ce qu’un frein à main hydraulique ?

Le frein à main hydraulique est un type de frein à main particulier. En effet, il permet de ralentir et stopper une voiture en mouvement, ce qui n'est ni le cas, ni la fonction, d'un frein à main classique.

Le frein à main hydraulique équipe principalement les voitures de course, comme les voitures de rallye. Il remplace alors le frein à main à câble qui équipe les véhicules de série. Le frein à main hydraulique permet notamment de bloquer les roues arrière de la voiture pour la faire pivoter brusquement.

Cela permet au pilote de négocier les virages rapidement et efficacement dans une situation de course automobile. Il permet également le contrôler la glisse et le dérapage du véhicule lors des courses de drift. Le freinage est plus précis et le pilote peut notamment négocier des virages très serrés. Le frein à main hydraulique permet de bloquer instantanément les roues pour un effet de freinage maximal, ce qui n'est pas le cas d'un frein à main à câble qui n'a pas la même réactivité ni le même effet.

Comment fonctionne un frein à main hydraulique ?

Il est directement intégré au circuit de freinage hydraulique grâce à un cylindre de frein supplémentaire contenant le liquide de frein au niveau des roues arrière. Le frein à main hydraulique est raccordé au circuit de frein standard par des durites.

Ainsi, quand le levier du frein à main hydraulique est actionné, il met le liquide de frein contenu dans le maître-cylindre propre au frein à main sous pression pour actionner immédiatement les étriers de frein, qui vont alors pousser les plaquettes de frein contre le disque de frein.

L'effet de blocage immédiat entraîne la modification du comportement du train arrière du véhicule. Cela permet au pilote de « balancer » la voiture, avec l’action du volant, pour passer les épingles ou virages serrés.

Situation du maître-cylindre

Fonction du maître-cylindre

Lorsque la poignée du frein à main hydraulique est actionnée le maître-cylindre va se charger de transformer cet effort mécanique en pression hydraulique.

Le liquide de frein contenu dans le maître-cylindre est mis sous pression pour actionner immédiatement les étriers de frein, qui vont alors pousser les plaquettes de frein contre les disques.

Problématique Générale

Face à la concurrence du marché des freins à main hydrauliques dans le sport automobile, l’entreprise souhaite redynamiser le volume de ses ventes en lançant un nouveau produit pour toucher un public plus large et notamment les pilotes amateurs qui disposent d’un budget plus modeste.

Un prototype a été développé en partenariat avec une écurie professionnelle de sport automobile.

L’entreprise souhaite donc industrialiser ce produit en minimisant les coûts de production tout en respectant les contraintes de qualité.

Programme de fabrication : 250 ensembles tous les mois pendant 5 ans.

Questionnaire

Les sujet comporte 4 parties :

PARTIE A : Validation des exigences des utilisateurs du frein à main.

- Validation de l’efficacité du freinage
- Validation des contraintes de corrosion et d’esthétique du corps du maître-cylindre
- Validation du changement du joint de pression
- Validation finale des exigences des utilisateurs

PARTIE B : Etude de la phase de pré-industrialisation.

- Réflexion sur les procédés d’obtention du brut
- Choix du procédé d’obtention du brut

PARTIE C : Optimisation du processus d’usinage dans la phase d’industrialisation.

- Recherche du processus d’usinage optimal
- Étude des caractéristiques de la nouvelle MOCN
- Validation du choix de la MOCN
- Recherche des procédés d’usinage et des paramètres de coupe optimaux

PARTIE D : Optimisation des phases de contrôle dans la phase de production.

- Choix de la solution de palpage pour le CUCN
- Suivi de la production