Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le contrôle du bruit des moteurs d’automobiles est certainement un des problèmes vibro-acoustique les plus difficiles à résoudre, ceci est dû entre autres à la complexité de la structure et des phénomènes d’excitation, aux contraintes environnementales sur les gaz d’échappement et à la recherche des performances en consommation de carburant et en puissance disponible. Les phénomènes en jeu dans la vibro-acoustique des groupes motopropulseurs sont décrits, notamment les sources internes, le comportement dynamique de la structure et le rayonnement acoustique de l’enveloppe externe du moteur. Sont passés en revue ensuite les efforts d’inertie, les bruits de combustion, des systèmes d’injection, de distribution et d’alimentation.
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Auteur(s)
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Quentin LECLÈRE : LVA, Bâtiment Saint-Exupéry, INSA de Lyon
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Laurent POLAC : Renault DM, Rueil Malmaison
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Bernard LAULAGNET : LVA, Bâtiment Saint-Exupéry, INSA de Lyon
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Jean-Louis GUYADER : LVA, Bâtiment Saint-Exupéry, INSA de Lyon
INTRODUCTION
Ce dossier donne une description de la vibro-acoustique des groupes motopropulseurs d’automobiles. Une présentation des phénomènes à l’origine du bruit émis est effectuée, on décrit ainsi, les sources internes, le comportement dynamique de la structure et le rayonnement acoustique de l’enveloppe externe du moteur.
La complexité des moteurs d’automobiles conduit à la multiplicité des sources. Celles-ci sont décrites, analysées et quantifiées, puis les solutions techniques en vue de leurs réductions sont exposées. Ce document détaille successivement les efforts d’inertie, les bruits de combustion, des systèmes d’injection, de distribution et d’alimentation. Les présentations du phénomène de « piston slap », puis finalement du bruit des boîtes de vitesse terminent cet exposé assez exhaustif malgré la largeur du sujet traité.
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Conclusion9. Bruit des boîtes de vitesses
Une boîte de vitesse comporte un arbre primaire et un ou deux arbres secondaires garnis de pignons. Chaque vitesse correspond à un couple de pignons, l’un sur l’arbre primaire et l’autre sur un arbre secondaire. Sur l’arbre primaire, relié au vilebrequin par l’intermédiaire de l’embrayage, on trouve les pignons « menants » qui lui sont solidaires. Sur le(s) arbre(s) secondaire(s), les pignons « menés » ont un degré de liberté de rotation, potentiellement supprimé par le passage de la vitesse correspondante. Les pignons sont donc tous constamment en rotation, le pignon « mené » correspondant à la vitesse utilisée entraînant en rotation l’arbre secondaire. Les autres pignons menés, désolidarisés en rotation de leur arbre, sont appelés pignons fous. L’arbre secondaire entraîne les roues par l’intermédiaire d’un pont de différentiel, comprenant lui-même d’autres pignons.
Les bruits de boîtes de vitesses sont générés par les chocs entre les dentures des pignons. On distingue deux phénomènes :
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le sirènement, généré par les chocs entre les pignons par lesquels transite le couple ;
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et le graillonnement, provoqué par les mouvements des pignons fous.
On donne sur la figure 25 une représentation fréquence-régime d’un signal d’accélération mesuré sur une boîte de vitesse montée sur un banc de simulation d’acyclisme , permettant de mettre en évidence les différents bruits.
9.1 Le sirènement (whine noise)
Le sirènement est la conséquence des chocs entre les pignons par lesquels transite le couple. Il s’agit d’un son à caractère harmonique dont la fréquence est déterminée par la fréquence des chocs. Elle est donnée par le produit du nombre de dents d’un des pignons par sa vitesse de rotation :
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Bruit des boîtes de vitesses
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GUYADER (J.L.), LAULAGNET (B.) - Structural acoustic radiation prediction : expanding the vibratory response on a functional basis. - Applied Acoustics (43), p. 247-269 (1994).
-
(2) - LAULAGNET (B.) - Sound radiation by a simply supported unbaffled plate. - J. Acoust. Soc. Am. 103(5), pp. 2451-2462 (1998).
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(3) - PIERCE (A.D.) - Acoustics : An introduction to its physical principles and applications. - Mc Graw-Hill, 642 p. (1981).
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(4) - ROUQUET (F.), HEROULT (P.) - Caractérisation Vibro-acoustique de groupes motopropulseurs. - Rapport INSA-LVA (1999).
-
(5) - SWOBODA (B.) - Mécanique des moteurs alternatifs. - Technip, Paris (1984).
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(6) - PARIZET (E.) - Acoustique automobile. - Cours du Master Acoustique de l’INSA de Lyon.
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