Modélisation mécanique des joints de transmission automobile : mesure et calcul des excitations vibratoires générées

par Sébastien Serveto

Thèse de doctorat en Génie mécanique et productique

Sous la direction de Jean-Pierre Mariot.

Soutenue en 2008

à Le Mans .


  • Résumé

    Ce travail traite de l'étude mécanique des joints de transmissions actuellement montés sur les automobiles. Ces Joints se comportent comme des générateurs de vibrations nuisibles au confort. La modélisation proposée ici à l'aide de solides rigides et semi rigides avec l'utilisation d'un modèle de contact de Hertz, prend en compte la transmission des actions mécaniques par des liaisons de type contact. Elle permet ainsi de modéliser finement les effets des jeux et des frottements de Coulomb. Des modèles analytiques basés sur une géométrie simplifiée d'abord puis numériques plus complets basés sur la géométrie réelle grâce au logiciel de simulation ADAMS ont été parallèlement construits. Les excitations vibratoires générées par les joints ont été mesurées sur un banc d'essai au sein du département R&D de l'entreprise NTN Transmission Europe située à Allonnes à la périphérie du Mans. Ces mesures sur banc ont été complétées par des mesures dans l'habitacle d'un véhicule instrumenté. Le bon accord entre modèles et essais a permis d'étudier les paramètres influençant les niveaux d'excitation : géométrie des joints, frottements internes, niveau et sens d'introduction du couple transmis, angle de brisure du joint. Pour le joint tripode coulissant, les efforts axiaux cyclique d'ordre 3 (3 fois par tour de roue) générés par les mouvements des galets dans les rampes de la tulipe sont à l'origine du martèlement ressenti au sein de l'habitacle. Nous montrons ici que cet effort axial est piloté par l'inclinaison des galets dans les rampes, inclinaison dont la prise en compte est possible en considérant la cinématique au point de contact. En fonction du sens d'introduction du couple.

  • Titre traduit

    Mechanical modelling of automotive drive-shaft joints : generated vibration measurement and computation


  • Résumé

    This work deals with mechanical models of automotive drive-shaft joints. These Joints behave as unwanted vibrations generators. The models built with the rigid and semi rigid solids formalism and Hertz contact theory take the transmission of mechanical actions with contact pair into account. Thus, they permit the introduction of mechanical clearance and Coulomb friction. Analytical models based on a simplified geometry and numerical models based on an exact geometry using ADAMS software have been simultaneously built. Excitation vibrations generated by joints have been measured on a test bench at NTN Transmissions Europe. Test measurements were completed with measurements on a car. A satisfying agreement between models results and measurements was found allowing relevant parameters excitation levels dependence : joint geometry, internaI friction, amplitude and sign of transmitted torque, joint angle. For the plunging joint, axial 3 fold periodic efforts issued from the roller to tulip movements cause shudder vibrations. It is shown that these efforts are driven by the ramp tilt which is taken into account considering the contact point kinematics. Depending on the transmitted torque sign (engine charge or engine brake), both measurements and models show ajoint angle linear or non-linear dependence. For the bail joint, the main nuisance comes from the complementary torque. It is shown here that the 6 fold periodic component that may cause an unwanted beat with engine F2 is negligible. These models have also permit the evaluation of power efficiency and internal efforts that are hardly measurable for both joints.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (142 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 128-134

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  • Bibliothèque : Université du Maine. Service commun de documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2008LEMA1006
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  • Cote : 2008LEMA1006
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