1 - Analyse Fonctionnelle Structurelle et Mécanique en BTS AVA

[pic] |[pic] |[pic] |
|Invention du ressort à lames elliptique |(Jaguar XK) |
|par Obadiah Elliott in 1804 | | |MODULE 10 : Analyser des composants hydrauliques ou pneumatiques |
|10-A |Identifier les composants, leurs fonctions et les | |
| |entrées-sorties | |
|10-B |Exploiter, finaliser, le schéma d'un système hydraulique | |
| |ou pneumatique | |
Ce module portera essentiellement sur l'analyse fonctionnelle, structurelle
et mécanique de systèmes de suspensions.
|SOMMAIRE |
| |
| |Notion de confort |
| |Les éléments de suspension |
| |Introduction aux vibrations |
| |Application à la suspension automobile |
| |Les amortisseurs |
Dans une automobile, la suspension est à bien des égards la signature de
l'?uvre. Totalement invisible, radicalement obscure, parfois imprévisible,
c'est pourtant grâce à elle que l'on peut conduire, maîtriser des chevaux
et rouler en toute quiétude (ou presque). Fonctions d'un système de suspension : > Assurer le confort des passagers,
> Garantir la tenue de route du véhicule : assurer les fonctions
guidage, propulsion et freinage
> Protéger les organes du véhicule. Notion de confort | |[pic] |
|Des expériences menées avec | |
|des êtres humains soumis à des| |
|oscillations périodiques | |
|verticales, d'amplitude et de | |
|fréquence variables, ont | |
|permis d'établir la courbe | |
|ci-contre. Elle sépare la zone| |
|de confort de la zone | |
|d'inconfort. | |
| | |
|Par ailleurs le corps humain | |
|possède, en position assise, | |
|sa fréquence propre | |
|d'oscillation verticale. Elle | |
|est de l'ordre de 3 Hz. A | |
|cette fréquence le corps entre| |
|en résonance. | |
| | |
|Pour des fréquences | |
|inférieures à 0,5 Hz, les | |
|organes internes du corps | |
|entrent en résonance (en | |
|particulier l'estomac) et le | |
|mal des transports apparaît. | |
Le confort dépend notamment des mouvements imprimés à la caisse, alors que
la tenue de route est surtout liée aux mouvements des roues/sol et aux
efforts qui leurs sont appliqués. De plus Il existe une relation entre confort et tenue de route :
En effet les mouvements importants de la caisse (la masse suspendue)
influencent les mouvements de la roue donc la tenue de route et,
inversement, les mouvements importants de la roue jouant le rôle
d'excitateur influencent les mouvements de la caisse et donc le confort. En conclusion, le choix des réglages de flexibilité et d'amortissement
d'une suspension automobile est donc assujetti à deux critères prédominants
: - Le confort : La raideur et le taux d'amortissement sont définis de
manière à isoler les occupants du véhicule des chocs et des vibrations en
adoptant une fréquence d'oscillation comprise entre 0,9 et 1,2 hertz et en
limitant les accélérations verticales à 0,25 g (2,45 m/s2). La suspension
est alors qualifiée de confortable. - La sécurité / tenue de route : A l'image des véhicules de compétition, il
faut des réglages durs en suspension et en anti- roulis pour limiter les
mouvements de caisse et faire travailler les pneumatiques de façon précise. Les éléments de suspension |Les éléments déformables élastiques |Les amortisseurs |
|(ressorts, blocs, gaz) | |
|Fonction : - Filtrer les irrégularités |Fonction : Limiter l'ampleur des |
|de la route, |mouvements des masses suspendues et non |
|- Soutenir la caisse. |suspendues. |
| | |
|Il est défini par sa raideur K (N/m). |Il est défini par son coefficient |
|Il oppose un effort FR proportionnel à sa|d'amortissement ou viscance c |
|raideur et à sa déformation z : [pic] |(N.m-1.s). |
| |Il oppose un effort Fa proportionnel à |
|On parle aussi de flexibilité de la |sa viscance et sa vitesse de déplacement|
|suspension (inverse de la raideur). |v : [pic]. |
| | |
|Ils sont dimensionnés de façon à assurer | |
|le centrage de la suspension pour une | |
|charge moyenne du véhicule (évite les |Il n'intervient pas dans la définition |
|contacts avec les butées qui sont |de l'assiette du véhicule |
|préjudiciables pour le confort). | |
| | |
|Un ressort emmagasine et restitue | |
|l'énergie ; il ne la dissipe pas. |Un amortisseur dissipe l'énergie |
| |fournie ; il la transforme en chaleur. |
Autres éléments :
- Les barres (barres stabilisatrices, anti-roulis) répartissent les efforts
de la suspension dans le cas de roues indépendantes. - Les pneumatiques absorbent les irrégularités de la route sans rebondir
(d'ou l'intérêt du pneumatique basse pression). - Les sièges participent à l'amortissement. Introduction à l'étude des vibrations
1 Fréquence propre On appelle "fréquence propre" la fréquence privilégiée à laquelle oscille
un système lorsqu'on lui donne une impulsion. C'est en quelque sorte la
signature de ce système. |Ci-contre : Oscillation d'un système |[pic] |
|"masse ressort" suite à un coup de | |
|marteau. | |
| | |
|On note z : le déplacement de la masse. | |
| | |
|Le principe fondamental de la dynamique | |
|nous donne : [pic] (1) | |
|Qui admet pour solution : [pic] | |
|Où : - A est l'amplitude de l'onde, | |
- [pic](rad/s) est la pulsation : [pic] avec T(s) la longueur
d'onde (ou période) [pic].
En remplaçant z par [pic]dans l'équation (1) : [pic]
On définie la fréquence propre (Hz) par la relation : [pic] On a donc :
[pic] Ainsi si m augmente : fp diminue pour un véhicule fp vide >fp chargé
=>[pic]diff de confort.
Si k augmente, fp augmente et véhicule risque de devenir
moins confortable. 2 Résonnance et filtrage Le comportement d'un système dépend du positionnement de la fréquence de
l'excitation par rapport à sa fréquence propre. On peut dégager
principalement 3 phases de fonctionnement : | |[pic] |
| | |
|a) La transmission | |
| | |
|La fréquence d'excitation est très | |
|inférieure à la fréquence propre du | |
|système. | |
|Dans ce cas, le système suit |