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JEAN-MARIE Gaël

Gaël JEAN-MARIE

PROJET TECHNIQUE Double Volant Amortisseur Radial

Lycée Jean-Baptiste CLEMENT 11, rue Jean Jaurès 08200 Sedan BTS MAVA Session 2006 - 2007

Projet technique Double Volant Amortisseur Radial -1-


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Sommaire

1

Introduction _________________________________________________________ 3

2

Présentation de la panne _______________________________________________ 4 2.1 2.1.1 2.1.2

3

Ressentit client _______________________________________________________ 6

2.3

Origine du problème __________________________________________________ 7

2.4

Fréquence de la panne _________________________________________________ 7

Etude analytique du problème___________________________________________ 8 3.1

Modélisation du système _______________________________________________ 8

3.2

Etude au point de rupture ______________________________________________ 8

3.3

5

Le volant moteur classique ____________________________________________________ 4 Le Double Volant Amortisseur Radial (DVAR) ___________________________________ 5

2.2

3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4

4

Présentation de l’organe _______________________________________________ 4

La raideur de l’amortisseur (k) ________________________________________________ Moment et Force appliqués du ________________________________________________ Pression de matage _________________________________________________________ Conclusion _______________________________________________________________

10 11 12 12

Causes envisageables _________________________________________________ 12

Présentation des solutions _____________________________________________ 13 4.1

Solutions personnelles ________________________________________________ 13

4.2

Solutions constructeurs _______________________________________________ 13

ANNEXES _________________________________________________________ 14

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1 Introduction

Lors de mon BTS de Maintenance Après Vente Automobile il m’a été demandé de monter un projet technique portant sur une panne répétitive constatée lors de mon stage en concession.

Ayant distingué de nombreux changement de volant moteur sur les 307 2.0L HDI 110cv, j’ai choisi de porter mon projet sur cet organe.

Mon étude portera principalement sur le point de rupture du volant moteur.

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2 Présentation de la panne

2.1 Présentation de l’organe

Figure 1 : Double Volant Amortisseur Radial (vue de la face en contact avec l'embrayage)

2.1.1 Le volant moteur classique

Dans un moteur à combustion interne à quatre cylindres, on obtient un temps moteur à chaque demi-tour de vilebrequin. Pour éviter les à-coups, on fait donc appel à un volant moteur qui emmagasine l'énergie cinétique produite par l'explosion détente et la restitue lors du temps mort, régulant ainsi la rotation du vilebrequin. Le volant moteur classique est composé d’un disque dentelé. Les dents servant de repère pour la vitesse et la position du vilebrequin.

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2.1.1.1 Les avantages et inconvénients du volant moteur classique Les avantages du classique :  le poids  la fiabilité Les inconvénients :  amplifie les acyclismes

2.1.2 Le Double Volant Amortisseur Radial (DVAR) La chaîne cinématique d’un véhicule est soumise à des vibrations issues des acyclismes de rotation du moteur à combustion. De plus des perturbations importantes sont crées lors des changements de cycles de charge (accélération ou décélération rapide, changement de rapport). Ces perturbations se manifestent par des bruyances et des vibrations de la caisse. Donc, le DVAR (figure 1) a pour mission de réduire les bruits et les vibrations dans la transmission.

Couronne de démarreur

Volant secondaire Garniture d’embrayage

Volant primaire Diaphragme

Arbre primaire BV Vilebrequin Roulement

Boite à ressorts Plateau de pression

Figure 2 Vue en coupe en dehors des boites à ressorts Figure 3 Vue en coupe des boites à ressorts

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Il est composé de deux volants moteurs (un lié au vilebrequin (figure2) et l’autre en contacte avec l’embrayage (figure3)) liés par l’intermédiaire de six boites à ressorts (figure 2) permettant un décalage angulaire.

Figure 5 Volant secondaire en contacte avec embrayage (vue de l'intérieure)

Figure 4 Volant primaire lié au vilebrequin + amortisseurs

2.1.2.1 Les avantages et inconvénients DVAR Les avantages du DVAR :  la consommation de carburant est réduite car les régimes moteurs sont plus bas au ralenti et le moteur fonctionne sans problème dans une plage de régime moteur plus faible.  bruyances diminuées, car les bruits de cliquetis et de ronflement sont éliminés.  le confort est amplifié pendant le passage des vitesses, du à la diminution des àcoups à l’embrayage. Les inconvénients :  la fiabilité  le poids  le coût plus élevé qu’un classique

2.2 Ressentit client Les clients possédant le véhicule porteur de cette panne se plaignent d’un « couinement » dans le compartiment moteur. Ce bruit se manifeste au démarrage, au débrayage ainsi qu’à l arrêt du moteur.

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2.3 Origine du problème Le les deux volants moteurs prennent un jeu angulaire. C’est donc ce jeu qui est la source du « couinement ». A long terme, les liaisons pivots entre les boites à ressorts et le volant secondaire (lié à l’embrayage) se rompt (figure4).

Figure 6 Liaisons pivots rompues

2.4 Fréquence de la panne 14 12 10 8 Garantie Contrat Maintenance Client

6 4 2 0 O re ob ct

ut Ao

in Ju

ril

Av 5 r-0

v fé

10

D’après le graphique précédent, on constate qu’une majeure partie des réparations effectuées passe en garantie, c’est à dire avant les deux ans du véhicule et aux alentours de 75000 km. (graphique réalisé grâce a l’historique des ventes du volant moteur)

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3 Etude analytique du problème

3.1 Modélisation du système Dans un premier temps, afin de faciliter la compréhension du fonctionnement du volant moteur, j’ai réalisé des schémas cinématiques de ce dernier. Un en position neutre et un en position amortissement (annexe 1).

3.2 Etude au point de rupture En superposant le schéma cinématique de chaque phase, on relève le triangle SOM (figure 5). J’ai décidé de me pencher sur le moment appliqué à la liaison pivot (point O) lors de l’amortissement du à la force F (force créée par le ressort au point M sur la masse liée à l’embrayage.) car c’est l’origine de la rupture des éléments du volant moteur.

S Position repos Sous couple

M O Figure 8 Vue d’une boite à ressort après établissement du couple moteur Figure 7 Modélisation du triangle SOM BTS MAVA Session 2006 - 2007

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Je cherche : Mo(F)  OM  F  sin α

 Mo( F )  a  k  Lf  Li   sin       h  Mo( F )  a  k  Lf  Li   sin180    90  cos 1   Lf    h  Mo( F )  a  k  Lf  Li   sin 90    cos 1   Lf 

Lf  l ²  h²

 Lf 

   

   

l  Li  a  x  l  Li  a  a  cos    l  Li  a  (1  cos  )  h  a  sin 

Li  a  (1  cos  )2  a  sin  2

 Lf  Li 2  2  Li  a  (1  cos  )  a 2  (1  2  cos   cos 2  )  a 2  sin 2 

 Lf  Li 2  2  Li  a  2  Li  a  cos   a 2  2  a 2  cos   a 2  cos 2   a 2  sin 2   Lf  2  a 2  Li 2  2  Li  a  2  Li  a  cos   2  a 2  cos   Lf  a 2  (a  Li) 2  2  a  cos   ( Li  a)

 Lf  a 2  D 2  2  a  cos   D

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3.2.1 La raideur de l’amortisseur (k) J’ai pu déterminer la raideur des amortisseurs grâce au banc d’essai (figure 6) mis à ma disposition au lycée.

Capteur de force

Amortisseur

Figure 9 : Amortisseur en teste de traction

Le banc d’essai met en traction l’amortisseur situé entre les deux étaux. Les efforts de résistances sont transmis par la déformation du capteur lié à l’ordinateur (situé a droite). Ce teste m’a donc donné la courbe représentative de l’allongement de l’amortisseur en fonction de la force qui lui est exercée (cf. annexe 2)

Donc k 

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y =54,05 x

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3.2.2 Moment et Force appliqués du J’ai réalisé les calculs des moments au centre du volant moteur du a la boite à ressorts en fonction du décalage angulaire θ.

85,17 85,67 86,49 87,63 89,05 90,76 92,71 94,88 97,26 99,81 102,51 105,34 107,53

0,00

0,00

0,04

0,98

0,34

7,71

1,13

25,48

2,61

58,69

4,92

110,58

8,16 12,34

Fm en N

85,00

Mo(F) = a.k (Lf -Li) .Sin[ 90-θ + Acos(a sinθ) / Lf ] en N.m

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 51

Lf = √( a² + D² - 2a cosθ D ) en mm

θ en degré

Caractéristiques du volant moteur k 54,05 D = Li+a 130 Li 85 a 45

183,08 276,83

17,45

391,25

23,43

524,80

30,16

675,11

37,52

839,30

45,37

1 014,09

51,48

1 150,09

De ces calculs, j’ai pu mettre en évidence la relation l’évolution du couple transmis au volant moteur en fonction de l’angle qu’il prend.

C max : 310,53 N.m

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Je constate que le couple max que j’ai calculé dépasse celui donné par le constructeur qui est de 285 N.m. J’ai cette différence car mon calcule ne prend pas en contre la déformation des matériaux, les frottements, les températures…

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3.2.3 Pression de matage Etant donné l’usure de la bague, j’ai donc étudié la pression de matage du coussinet que je présume être fritté à base de fer. Pour ce type de coussinet, la pression admissible est de 25 MPa (cf. annexe 3). Dans le cas d’une liaison pivot, D l

3.2.4 Conclusion Suite a l’étude que j ai mené sur le point de rupture, je peux conclure que le problème ne provient pas des efforts créés par la raideur des ressorts entre les boites à ressorts et le volant secondaire.

3.3 Causes envisageables J’émets comme première hypothèse une monté en température trop importante du coussinet. Car la température limite admissible du coussinet est de 80°C. Alors que la température du bloc moteur avoisine les 90°C et s’ajoute a cela les frottements de la liaison. En seconde hypothèse et après l’analyse d’une vidéo fournie à la dernière minute (cf. figure 11 en annexe 4), je peux émettre comme hypothèse que la rupture de la boite a ressort est du aux frottements permanent lors du fonctionnement du DVAR en régime stabilisé. On peu remarquer que le frottement se fait que sur un court arc de cercle de la liaison pivot, précisément au point d’usure de la boite a ressort (cf. figure 12 en annexe 4).

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4 Présentation des solutions

4.1 Solutions personnelles N’ayant pas réellement décelé la faille du volant moteur, je ne peux proposer de solutions concrètes. Par contre, je peux affirmer qu’aucune solution ne peut être réalisée en concession car l’axe maintenant la boite à ressorts dans le volant primaire est sertie. Alors il serait impossible de remonter le volant moteur convenablement. Une solution de conception pourrait être envisagée si le problème provient réellement de la propriété des matériaux de la liaison pivot. On pourrait remplacer le coussinet par une matière plus résistante aux frottements intensifs et aux hautes températures.

4.2 Solutions constructeurs Je ne peux également présenter les solutions apportées au problème par le fournisseur Valeo. Car j’ai effectué une recherche d’information sur ce système au sein de Peugeot ainsi que Valeo. Mais cette recherche ne fut pas fructueuse. Je joins en annexe (5) le courrier que j’ai envoyé à mainte reprise à Valeo auquel je n’ai reçu de réponse. En revanche, lors du salon du salon EQUIP AUTO qui a eu lieu en octobre 2005, j’ai pu constater que l’équipementier Valeo a eu les mêmes problèmes avec les marques concurrentes du groupe Volkswagen - Audi. Le volant moteur bi masse (DVAR) plus le kit embrayage fut remplacé par un kit 4 pièces (figure 7) composé d’un volant classique, d’un disque d’embrayage qui prend le rôle du volant double, un diaphragment et une butée.

Figure 10 Kit 4 pièces Valeo BTS MAVA Session 2006 - 2007

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5 ANNEXES

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Annexe 1

Position amortissement

Position repos

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Annexe 2

1500

Force-Contrainte en N

1000

500

0 0

5

10

15

20

Course standard en mm

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Annexe 3

Extrait de l’ouvrage : « Construction mécanique » ; tome 3 : calculs, technologie et normalisation ; édition Nathan

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Annexe 4

Figure 11 Captures vidéo lors de l'amortissement à régime stabilisé

Figure 12 Zone fortement sollicitée en rouge

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Annexe 5

JEAN-MARIE Gael 21, allée François Rude 93600 Aulnay-sous-Bois

Objet : demande d’information

Bonjour

;

Je suis étudiant en BTS de Maintenance et Apres Vente en Automobile au lycée JeanBaptiste Clément de Sedan ; actuellement en stage à la concession Peugeot SIA Paris Nord – 1, rue Gaspard Monge – 93600 Aulnay – sous – Bois. Dans le cadre de ma formation je monte un projet technique sur le double volant amortisseur radial, de référence 0532P4, qui équipe le moteur DW10ATED de la Peugeot 307 2L HDI 110cv. J’ai en effet constaté lors de mon stage que celui-ci était remplacé prématurément. Donc je me permets de vous contacter afin d’avoir si possible des renseignements. Dans un premier temps sur le volant moteur monté d’origine de référence 0532P4. Le maximum de documentation m’intéresserait. Puis dans un second temps, je souhaiterai connaître les améliorations employées afin d’arrivé à la référence actuelle, 0532P9, ainsi que les modifications apportées aux versions antérieures si possible. Dans l’attente d’une réponse favorable, La réussite de mon examen en dépend…

je vous pris d’agréer,

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monsieur,

madame

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Annexe 5

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Annexe 6

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Annexe 7

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Annexe 8

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Projet technique_Gael JEAN-MARIE  

Projet technique réalisé en BTS MAVA sur la rupture mécanique du DVA Valeo

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