Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le bruit et les vibrations du moteur perçu dans l’habitacle d’un véhicule passe par différents éléments, principalement par les tampons de suspension moteur (voie haute) et par les transmissions latérales (voie basse).L'essentiel de ces bruits et vibrations sont représentés par un bourdonnement, un grondement ou une présence. Leur diminution peut se faire soit par le traitement à la source (moteur), soit par le traitement des voies de transfert (supports moteur, transmissions latérales, caisse). Dans le cas des transmissions latérales, les leviers d’amélioration consistent à optimiser le dessin des arbres de liaison ou à installer un batteur sur ces derniers.
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The engine noise perceived inside the vehicle passes through various elements, mainly through the engine mounts (high path) and the driveshafts (low path).In general, in vehicles equipped with internal combustion engines, the hooming, rumbling and whirring represent the most important part of the noise and vibration from the engine source.
The reduction of these noises and vibrations can be achieved either by treatment at the source (engine) or by treatment of transfer paths (mounts, driveshafts, body). In the case of driveshafts, the improvement levers consist in optimizing the design of the connecting shafts or installing a vibration absorber on them.
Auteur(s)
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Elian BARON : Ingénieur-Docteur - Expert Chaîne Cinématique - Renault Automobiles Guyancourt, France
-
Shanjin WANG : Ingénieur-Docteur - Expert Acoustique Châssis - Renault Automobiles Guyancourt, France
INTRODUCTION
Les phénomènes vibro-acoustiques liés aux transmissions latérales peuvent être classés en trois catégories, selon que le rôle de la transmission est direct, indirect ou les deux à la fois.
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Rôle direct : l’excitation acoustique ou vibratoire se situe au niveau de la transmission elle-même. C’est le cas des phénomènes liés aux forces générées par les joints homocinétiques ;
-
Rôle mixte : les excitations proviennent d’une part de la transmission et d’autre part d’une autre source, le moteur par exemple. C’est la combinaison de ces diverses excitations qui crée une gêne acoustique ou vibratoire ;
-
Rôle indirect : l’excitation n’est plus située au niveau de la transmission, mais provient d’une autre source. C’est le cas par exemple du phénomène de bourdonnement, lorsqu’une fréquence propre du demi-arbre de roue vient amplifier une excitation moteur.
Les phénomènes dont la source se situe au niveau des transmissions sont traités en détail dans l’article [BM 2 596]. Dans cet article, on traite la catégorie « rôle indirect », plus précisément, les phénomènes vibro-acoustiques ressentis dans l’habitacle dont la source est le moteur et qui passent principalement par les tampons de suspension (voie haute) et par les transmissions latérales (voie basse).
En général, dans les véhicules équipés de moteurs à combustion interne, le bourdonnement, le grondement et la présence moteur représentent l’essentiel du bruit et des vibrations provenant de la source moteur.
-
Bourdonnement moteur : c’est un bruit basse fréquence (20-200 Hz) qui s’apparente au bruit du vol d’un bourdon. Il provient directement de la combustion dans les cylindres et des forces d’inertie liées au mouvement de l’attelage mobile. Sa fréquence correspond à l’harmonique 2 de rotation-vilebrequin dans un moteur à 4 cylindres et à l’harmonique 1,5 de rotation vilebrequin dans un moteur à 3 cylindres. En général, le bourdonnement est la composante la plus forte en termes de niveau de vibration ;
-
Grondement et présence moteur : ce sont des bruits ou vibrations de moyenne fréquence (200-800 Hz). Plus précisément, le grondement et la présence représentent respectivement les niveaux dans les octaves 250 Hz et 500 Hz, qui correspondent aux niveaux des harmoniques moteur supérieurs à ceux du bourdonnement.
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KEYWORDS
booming noise | rumbling noise | whirring noise | transmission vibration absorber | acyclism
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Grondement et présence moteur2. Bourdonnement haut régime
Dans le paragraphe précédent, il a été montré que le bourdonnement bas régime est un phénomène de vibration torsionnelle dont la cause est le couple pulsé moteur. Lorsque le moteur fonctionne à bas régime, les excitations torsionnelles sont prédominantes par rapport aux excitations en translation. Quand le régime du moteur augmente, et notamment au-delà de 2000 tr/min, les excitations torsionnelles du moteur sont atténuées lorsqu’elles parviennent aux roues, en raison du comportement dynamique de la chaîne cinématique. Ainsi, le phénomène de bourdonnement torsionnel devient secondaire à moyen régime, et peut même être considéré comme négligeable à haut régime. Par ailleurs, avec l’augmentation du régime moteur, les forces d’inertie générées par le mouvement de l’attelage mobile deviennent de plus en plus importantes et constituent l’essentiel des excitations moteur. Ces forces d’excitation agissent principalement dans la direction verticale du moteur, raison pour laquelle on les appelle « pilon moteur ». Ces vibrations sont transmises dans l’habitacle du véhicule principalement via deux voies de passage :
-
voie de passage haute, par les tampons de suspension ;
-
voie de passage basse, par les transmissions latérales.
Contrairement au bourdonnement bas régime qui est un phénomène de vibration torsionnelle, le bourdonnement haut régime est un phénomène de vibration en translation sous excitation du pilon moteur. Le moteur est la source du bourdonnement et les transmissions latérales sont des voies de transfert du moteur au véhicule. Comme le schématise la figure 10, les transmissions latérales peuvent amplifier ou atténuer les vibrations en fonction du positionnement relatif de ses modes de flexion par rapport à la fréquence d’excitation.
2.1 Contribution de l’arbre de transmission
Dans le phénomène de bourdonnement haut régime, la transmission intervient lorsque la fréquence de son 1er mode en flexion (appelé aussi mode de pompage) croise l’harmonique principal d’excitation moteur, créant un phénomène de résonance, comme le schématise la figure 11. Cette résonance se traduit par une forte augmentation de niveau vibratoire au porte-fusée....
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Bourdonnement haut régime
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VENIZELOS (G.) - Vibrations des structures. - Ellipses (2002).
-
(2) - RAO (S.S.) - Mechanical vibrations. - Prentice Hall (2011).
-
(3) - GRAHAM KELLY (S.) - Mechanical vibrations. - Cengage Learning (2012).
-
(4) - WINKLER (K.) - Guidelines for optimizing vibration mass dampers. - SAE paper 880076 (1988).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Acyclisme des moteurs thermiques – Forces, couples et moments appliqués au moteur monocylindre.
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Acyclisme des moteurs thermiques – Moteur à 4 cylindres et acyclisme en multicylindres.
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Acyclisme des moteurs thermiques – Moteur à 3 cylindres et comparaison 3/4 cylindres.
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Acyclisme des moteurs thermiques – Modélisation linéaire de la chaîne cinématique.
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Phénomènes fondamentaux des vibrations des moteurs d’automobile.
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Transmissions dans l’Automobile, Bruits et vibrations des transmissions latérales.
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