Etude cinématique et dynamique d'une transmission automobile à joints tripodes

par Jean-Yves K'nevez

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Jean-Pierre Mariot.

Soutenue en 2000

à Le Mans .


  • Résumé

    Ce travail traite de l'étude dynamique d'une transmission automobile à joints tripodes et a permis une analyse fine des phénomènes de martèlement, produit par l'excitation axiale du joint fixe, et le battement entre le moteur et la transmission qui conduisent à des bruits indésirables. L'analyse du martèlement et du battement a nécessité une étude mécanique détaillée de la transmission. Sur le plan cinématique, des galets ont été réduits à des contacts ponctuels et le joint coulissant a en premier lieu été considéré comme homocinétique de façon à présenter les propriétés élémentaires et fondamentales caractéristiques : mouvement de fréquence R1 le long de la rampe, de fréquence R2 le long des tourillons et mouvement de fréquence R3 du centre du triaxe dans son plan. Il a été montré ensuite que dans le cas réel, le mouvement peut se ramener à une perturbation du cas précédent. Pour la transmission complète le déphasage angulaire entre les blocs tripodes conduit aux situations extrêmes , cône et diabolo, de l'arbre intermédiaire ; des préconisations de calage entre tripodes doivent être envisagées au niveau de la production. Sur le plan dynamique, la même méthodologie a été appliquée en partant du joint homocinétique sans frottement pour aboutir au joint réel avec frottements galet sur rampe et galet sur tourillon. Les simulations obtenues montrent que les termes de frottement de roulement de galets sont prépondérants. Le déphasage angulaire entre tripodes joue un rôle important sur la synchronisation des mouvements internes des différents galets sur rampes de joints. Les résultats obtenus par rapport aux objectifs fixés qui étaient d'identifier les différents paramètres participant aux principaux bruits liés aux transmissions sont atteints : i) Le martèlement de fréquence triple est provoqué par des chocs entre les différents constituants du dispositif d'arrêt axial du joint tripode fixe (champignon sur fond de tulipe et étoile sur triaxe). Ce phénomène est diectement lié à l'effort axial qui dépend de l'orientation relative et des frottements de roulement des deux joints tripodes ; ii) Le R6 transmission proche du F2 moteur produit le battement. Il est lié essentiellement a l'évolution sextuple du couple complémentaire dû aux frottements de roulement. De plus l'influence du sens de rotation par rapport au couple a été étudiée, et a révélé un comportement dynamique de la transmission différent suivant le sens de rotation et le signe du couple moteur. Les essais expérimentaux effectués à l'aide d'une transmission instrumentée ont permis de valider les travaux présentés mais ont mis en évidence aussi un phénomène d'arc-bouttement du champignon dans le triaxe sous fort angle de brisure.


  • Résumé

    This work deals with dynamics of a tripod joint automotive transmission and has permitted a detailed approach of the harshness phenomenon produced by the axial force of the fixed joint and the vibration beat between the engine and the transmission leading to undesirable noise. This analysis of harshness and beat has needed a detailed mechanical model of the transmission. Considering kinematics, the rollers have been modeled as points and the plunging joint has been assimilated to a constant velocity joint (CVT) in order to enhance its elementary and fundamental properties : R1 movement of the rollers along the tulip ramps, R2 movement of the rollers along the trunnions and R3 movement of the tripod center. In the real case, it can be shown that the real movement departs but little from the ideal case of the CVT. For the whole transmission, the angle between the two tripodes lead to the extreme two situations, cone or diabolo of the intermediate shaft ; considering the production process, optimal angle adjustments between tripodes are worth being considered. The same methods have been applied for dynamics, beginning with an ideal CVT and ending with a real joint including roller-to-ramp and roller-to-trunnion friction effects. . Derived simulations show that terms issued from the roller-to-ramp movement are prominent. The shiff angle between tripodes play an important role on the synchronisation of intelnal movements of the ramp-to-roller movements The goal of the work was to identify the various parameters responsible for the main noises of the transmissions. This goal has been obtained : i) the third frequency harshness is due to the chocks between the parts of the fixed joint ( stop on the tulip and star on the tripode). This phenomenon is directly related to the axial effort that depends on the relative orientation and the friction of the two tripode joints ; and ii) the R6 vibration close to the F2 vibration produced by the engine, is issued from the complementary torque produced by the roller-to-tulip friction. In addition, dynamics of the transmission depend on torque and velocity same or opposite sign. The experimental results using an instrumented transmission have validated the presented results but the stick of the stop on the tripode has also been put into evidence under large joint angle.

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  • Détails : 1 vol. (180-[45])
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  • Bibliothèque : Université du Maine. Service commun de documentation. Section Sciences.
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  • Non disponible pour le PEB
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