Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Une chaîne cinématique cinématique automobile peut se modéliser sous la forme de ressorts de torsion, d’amortissements et d’inerties rotatives. Cet article propose une approche linéaire permettant de caractériser les liens entre excitations et réponses torsionnelles afin de prévoir et d’optimiser par calcul le comportement de la chaîne cinématique. Sur cette base, les principaux phénomènes de bruit liés au comportement torsionnel de la chaîne cinématique sont décrits de façon théorique et illustrés par des exemples numériques qui mettent en évidence les influences respectives des différents composants de cette dernière.
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Lire l’articleABSTRACT
An automotive drivetrain can be modelled in the form of torsion springs, damping and rotating inertia. This article proposes a linear approach to characterize the relationships between excitations and torsional responses in order to predict and optimize the behavior of the drivetrain by calculation. On this basis, the main noise phenomena related to the torsional behaviour of the drivetrain are described theoretically and illustrated by numerical examples which highlight the respective influences of the various components of the drivetrain.
Auteur(s)
-
Elian BARON : Ingénieur-Docteur - Expert Chaîne Cinématique - Renault Automobiles - Guyancourt, France
INTRODUCTION
La réduction des bruits et vibrations dans les véhicules automobiles fait l’objet de progrès constants de la part des constructeurs. Mais cela ne se fait pas sans difficultés, en particulier en ce qui concerne la chaîne cinématique. En effet, l’accroissement des performances des moteurs contribue généralement à augmenter les excitations torsionnelles qu’ils engendrent. L’allégement des groupes motopropulseurs et des chaînes cinématiques rend aussi ces éléments plus sensibles aux excitations qui leur sont appliquées. Ces concepts d’excitations torsionnelles et de réponses torsionnelles des chaînes cinématiques nous amènent naturellement à modéliser les liens entre excitations et réponses. Une chaîne cinématique peut sans grande difficulté se réduire à une juxtaposition de ressorts de torsion, d’amortissements et d’inerties rotatives. On peut dès lors non seulement caractériser une chaîne cinématique existante, mais aussi en modifier le comportement d’une façon prévisionnelle, en optimisant par le calcul les composants élémentaires (inerties ou raideurs par exemple) afin de minimiser les grandeurs cohérentes avec la génération de bruit (accélérations torsionnelles notamment). Cet article aborde les principaux phénomènes à l’origine des bruits de chaînes cinématiques survenant dans un véhicule avec l’exemple d’une chaîne cinématique existante montée sur un véhicule de milieu de gamme européen. C’est en quelque sorte une sensibilisation aux principaux phénomènes physiques qui contrôlent le comportement torsionnel de la chaîne cinématique. Nantis de ces bases théoriques élémentaires, une étude plus approfondie des bruits de chaîne cinématique liés à l’acyclisme sera présentée dans un article spécifique. Il est à noter enfin que dans de nombreux problèmes liés à la dynamique de la chaîne cinématique que doit traiter l’ingénieur ou le concepteur, une approche considérant des comportements linéaires suffit largement. C’est ce type d’approche qui est retenue dans cet article. Toutefois, pour faire une analyse correcte de certains phénomènes, comme par exemple des problèmes de bruit liés à des chocs ou à des changements de pente dans la caractéristique couple-débattement d’un embrayage, l’approche linéaire ne suffit plus, et celle-ci peut même conduire à des conclusions erronées. Il faut alors passer à une approche non-linéaire, bien entendu beaucoup plus délicate à manipuler.
MOTS-CLÉS
Chaîne cinématique Boîte de vitesses Embrayage Transmissions latérales Préamortisseur Modes de torsion Double-volant amortisseur
KEYWORDS
drivetrain | gearbox | clutch | sideshafts | idle damper | torsional modes | double-mass flaywheel
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Conclusion
Des modélisations de comportement linéaire des différents éléments de la chaîne cinématique complète permettent de mettre en évidence les principaux modes de vibrations torsionnelles à l’origine des problèmes de bruit les plus fréquemment rencontrés, à la fois au point mort et en rapport engagé.
Au point mort, le bruit dit de « point mort » résulte de l’entrechoquement des pignons fous à l’intérieur de la boîte. En l’absence de préamortisseur d’embrayage, le système réduit au volant moteur, à l’embrayage et au primaire de boîte présente un mode généralement centré vers 2 200 tr/min. Ce mode est amplificateur autour du régime de ralenti, ce qui fait que les acyclismes côté boîte de vitesses sont supérieurs aux acyclismes côté moteur, et d’énergie suffisante pour exciter la boîte. C’est la raison pour laquelle les embrayages sont pour la plupart équipés de préamortisseurs, ce qui permet de ramener le mode évoqué précédemment au-dessous de 500 tr/min. Avec ce système, la filtration au point mort devient excellente, les acyclismes côté boîte étant largement inférieurs aux acyclismes côté volant moteur.
En rapport engagé, on met en évidence les trois premiers modes de la chaîne cinématique :
-
mode d’à-coups, situé entre 2 et 10 Hz, à l’origine du phénomène du même nom, plus vibratoire qu’acoustique (les à-coups peuvent être à l’origine de chocs dans la chaîne cinématique) ;
-
mode de batteuse, vers 30-40 Hz, à l’origine d’un bruit pulsé qui fait effectivement penser à celui d’une batteuse ;
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mode de graillonnement, vers 60-80 Hz, qui sollicite la boîte de vitesses autour des jeux de ses composants (pignons fous, synchros…), et qui génère un bruit à large bande classiquement autour de 2 000 tr/min.
Les sensibilités en amplitude et en fréquence de chacun de ces modes peuvent être déterminées par rapport à des paramètres de conception, comme la raideur des transmissions, l’effet d’un préamortisseur, le DVA, les différentes inerties mises en jeu… en utilisant des modèles simples.
Enfin, on montre que des modèles simples peuvent être...
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Transmissions dans l’automobile. Boîtes manuelles, automatisées et à double embrayage.
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Transmissions dans l’automobile. Boîtes automatiques et performances des différents concepts.
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Joints homocinétiques. Boîtes de vitesses.
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Acyclisme des moteurs thermiques – Forces, couples et moments appliqués au moteur monocylindre.
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