Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Machines à Pistons – Prof. B. Leduc A. Cuvelier

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur But principal: Tracer les courbes de fonctionnement d’un convertisseur de couple Tracer les courbes de fonctionnement d’un ensemble moteur-réducteur Annexe Introduction sur les transmissions automobiles

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Banc d’essai convertisseur de couple: Moteur électrique C.C Frein Cm cst Nm Nf Cf Mesures : Couple moteur (constant) Vitesse de rotation du moteur Vitesse de rotation du frein Couple au frein Tracé des courbes de Nm et k en fonction de Nf

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Banc d’essai moteur-réducteur: Moteur électrique Réd. Frein Cm Nm Nf Cf Torsiom. Mesures : Couple moteur Vitesse de rotation du moteur Vitesse de rotation sortie réducteur Couple au frein Tracé des courbes de hm et puissance transmise

Introduction aux transmissions dans l’automobile Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Introduction aux transmissions dans l’automobile

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles: Puissance absorbée par le déplacement d’un véhicule Résistance au roulement: Fr= (M+m).g.(Ct+sin a) Avec Ct estimé à partir de corrélation empirique (en fct de la vitesse, du pneu,…) Résistance de l’air: Fx= Cx.Sx.r.V²/2 Pertes dans la transmission Puissance disponible à la roue inférieure à celle fournie par le moteur

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Données: Berline de 1250 kg avec 500 kg de charge Cx : 0.31 Sx : 2.08 Pneus tels que L=1.8 m Transmissions automobiles: V [km/h] Px [W] Pt0 Pt5 Pt10 Pt20 P0 P5 P10 P20   5 1.0 357.7 1548.4 2730.2 5033.8 358.7 1549.4 2731.2 5034.8 10 8.3 715.3 3096.7 5460.4 10067.6 723.6 3105.0 5468.7 10075.9 15 28.0 1073.0 4645.1 8190.6 15101.4 1101.0 4673.1 8218.6 15129.4 50 1036.5 3576.6 15483.6 27302.0 50338.0 4613.1 16520.1 28338.5 51374.5 80 4245.6 5722.5 24773.7 43683.2 80540.8 9968.1 29019.3 47928.8 84786.4 100 8292.2 7153.1 30967.1 54604.0 100676.0 15445.3 39259.3 62896.1 108968.2 130 18217.9 9299.1 40257.3 70985.1 130878.8 27517.0 58475.2 89203.1 149096.7 160 33964.8 11445.0 49547.4 87366.3 161081.6 45409.8 83512.2 121331.1 195046.4 175 44440.9 12518.0 54192.5 95556.9 176183.0 56958.9 98633.4 139997.8 220623.9 180 48360.0 12875.6 55740.8 98287.1 181216.8 61235.6 104100.8 146647.1 229576.8 190 56876.1 13590.9 58837.5 103747.5 191284.4 70467.0 115713.6 160623.6 248160.5

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles:

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles:

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles: Données: Berline de 1250 kg avec 500 kg de charge Cx : 0.31 Sx : 2.08 Pneus tels que L=1.8 m Équipons cette voiture d’un moteur délivrant 76 kW à 4400 Supposons que la rendement de la transmission soit de 0.9, on obtient donc maximum 68.4 kW comme puissance de traction aux roues

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles: 185 68

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Étude théorique des rapports: Rapport de transmission de base Le rapport de transmission de base est le rapport de la vitesse de rotation du moteur donnant sa puissance maximale et de la vitesse de rotation des roues motrices correspondant à la vitesse maximale Soit V, la vitesse du véhicule en km/h Nroue la vitesse de rotation des roues en tr/min L la longueur périphérique du pneu X le rapport de transmission V= (L.Nroue.60)/1000 => Nroue=(1000.V)/(60.L)  Nroue= 1/K .V => X = N/Nroue = K.N/V

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Étagement des rapports – analyse théorique Faisons travailler le moteur dans une plage de régime allant de Nmin à NMax et considérons le rapport de transmission X1 tel que le véhicule roule à VMax quand le moteur est à NMax et à V1 quand le moteur est à Nmin On peut écrire V1=VMax . Nmin/NMax Pour rouler au-dessous de V1, on utilise un deuxième rapport X2 suivant le même schéma que précédemment.

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – analyse théorique L’utilisation du véhicule de VMax à 0 nécessite donc : 2 n-1

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – analyse théorique VM V1 Nmin NMax

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – application théorique

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – application théorique Points particuliers: 26 kW à 1500 tr/min (régime mini) 60 kW à 3000 tr/min (couple maxi) 76 kW à 4400 tr/min (puissance maxi) 70 kW à 5000 tr/min (régime maxi) Appliquons la méthode de calcul théorique en considérant que l’on va faire travailler le moteur entre 2000 et 4800 tr/min

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – application théorique NMax/Nmin= 4800/2000 = 2.4 Fixons-nous une valeur pour le dernier rapport en considérant que la vitesse de 185 km/h est atteinte à 4400 tr/min en fournissant 68 kW à la roue => Nroue = 1713 tr/min Nmoteur = 4400 tr/min Rapport = 2.56:1   3 2 1 Rapport de transmission 2.56 6.84 16.416 Vitesse maxi en km/h 185 77 32 Vitesse mini en km/h 13 Rapport de boîte 2.4 5.76 V1=VMax . Nmin/NMax

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Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – application théorique

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – application théorique NMax/Nmin= 5000/3400 = 1.47 Fixons-nous une valeur pour le dernier rapport en considérant que la vitesse de 185 km/h est atteinte à 4400 tr/min en fournissant 68 kW à la roue => Nroue = 1713 tr/min Nmoteur = 4400 tr/min Rapport = 2.56:1 V1=VMax . Nmin/NMax   5 4 3 2 1 Rapport de transmission 2.56 3.76 5.53 8.13 11.95 Vitesse maxi en km/h 185 126 86 59 40 Vitesse mini en km/h 27 Rapport de boîte 1.47 2.16 3.18 4.67

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – application théorique

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Etagement des rapports – application théorique

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Conclusions 1) Transmission : adaptation de la plage de fonctionnement du moteur à celle du véhicule 2) Choix du nombre de rapport: aspect technique, administratif et commercial 3) Choix du rapport supérieur: point de vue du comportement 4) Choix du rapport inférieur: maniabilité à faibles vitesses et franchissement

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Conclusions 1) Transmission : adaptation de la plage de fonctionnement du moteur à celle du véhicule

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Conclusions 2) Choix du nombre de rapport: aspect technique, administratif et commercial a) Évolution des caractéristiques des moteurs et véhicules, encombrement b) Puissance fiscale c) Image, prestige

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Conclusions 3) Choix du rapport supérieur: point de vue du comportement

Essai d’un convertisseur de couple et d’un ensemble moteur-réducteur Transmissions automobiles – Etude théorique des rapports: Conclusions 4) Choix du rapport inférieur: maniabilité à faibles vitesses et franchissement a) le 1ier rapport doit permettre la maniabilité du véhicule (compromis entre court (passage rapide en 2ième) et rapport long (patinage de l’embrayage important) b) le 1ier rapport doit permettre de franchir les côtes (aptitude à franchir un pente donnée, aptitude à franchir une pente de longueur donnée en un certain temps,…)