Etude et reduction du bruit de graillonnement des boites de vitesses automobiles

par Christophe Develay

Thèse de doctorat en Mécanique industrielle

Sous la direction de Guy Ferraris.


  • Résumé

    Ce travail concerne l 'étude théorique et expérimentale du bruit de graillonnement des boîtes de vitesses automobiles. Le phénomène, provoqué par les fluctuations du couple moteur, est dû aux chocs multiples entre les engrenages non chargés. La réalisation d'un logiciel permet de modéliser la chaîne cinématique complète en torsion depuis le volant moteur jusqu'aux roues et d'en simuler le comportement dynamique en régime transitoire. La modélisation est basée sur l'utilisation d'éléments finis et discrets mais aussi de modèles particuliers développés afin de reproduire les caractéristiques non-linéaires d'un embrayage, d'un jeu d'engrènement, d'un joint de cardan ou de dispositifs à rattrapage de jeu. Les réponses temporelles sont obtenues à l'aide du schéma implicite de Newmark auquel est préalablement associée une méthode de sous-structuration de Craig & Bampton visant à réduire la taille du système à résoudre. Un banc d'essai incluant l'embrayage, la boîte de vitesses et l'arbre de transmission court permet de reproduire les sollicitations proches des phénomènes réels d'excitation. Des capteurs ferromagnétiques, placés en regard de chaque pignon, permettent d'accéder aux vitesses de rotation instantanées par démodulation en phase des signaux de dentures. Une application expérimentale propose d'analyser une boîte prototype dont un seul engrenage reste libre. Les résultats d'essais mettent en évidence la contribution importante du pignon libre. La corrélation entre la vibration au carter et 1' accélération relative au contact de 1' engrenage permet de valider un critère représentatif du phénomène. L'expérimentation de systèmes à rattrapage de jeu propose également de quantifier 1 'atténuation apportée. Les résultats de simulation obtenus sur un modèle complet du banc sont en bon accord avec 1 'expérimentation. Cette étude a été réalisée dans le cadre d'un contrat de recherche avec la Direction de la Mécanique de RENAULT.

  • Titre traduit

    = Analysis and reduction of automotive driveline gear rattle


  • Résumé

    This work sets out the theorical and experimental study of automotive gear rattle noise. This phenomenon is derived from engine torque fluctuations and is caused by impact collisions in unloaded gears. Computer software using basic linear elements is developed to predict torsional dynamic behavior for the whole driveline. In addition, specific non-linear components are developed to take into account Hooke's joint, multi-staged stiffness adapted either to clutch with dry friction or gear backlash, and anti-rattle devices such as scissors gears. Times responses are calculated with a Newmark time integration and the Craig & Bampton substructure method permits to re duce considerably the dimension of the system. An experimental set-up including the clutch, the gearbox and a transmission shaft is used to perform drive rattle phenomena. Inductive probes, targeted on the circumference of each gear, permit to acquire instantaneous rotational velocities by using phase demodulation from tooth signals. An experimental application is implemented in order to analyze a simplified gearbox including one unloaded gear. Test results underline the fact that noise is greatly influenced by the idle gear. A relationship between relative gear acceleration and transmission case vibration leads to the validation of an objective criterion for gear rattle. Furthermore, tests are conducted using anti-rattle devices and show their efficacy under specific conditions. Numerical results issued from the whole driveline model are in good agreement with experiments. This study has been carried out in collaboration with RENAULT 1 D. M.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (134p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2388)
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