Acyclisme des moteurs thermiques - Modélisation linéaire de la chaîne cinématique automobile

La réduction des bruits et vibrations dans les véhicules automobiles fait l’objet de progrès constants de la part des constructeurs. Mais cela ne se fait pas sans difficultés, en particulier en ce qui concerne la chaîne cinématique. En effet, l’accroissement des performances des moteurs contribue généralement à augmenter les excitations torsionnelles qu’ils engendrent. L’allégement des groupes motopropulseurs et des chaînes cinématiques rend aussi ces éléments plus sensibles aux excitations qui leur sont appliquées. Ces concepts d’excitations torsionnelles et de réponses torsionnelles des chaînes cinématiques nous amènent naturellement à modéliser les liens entre excitations et réponses. Une chaîne cinématique peut sans grande difficulté se réduire à une juxtaposition de ressorts de torsion, d’amortissements et d’inerties rotatives. On peut dès lors non seulement caractériser une chaîne cinématique existante, mais aussi en modifier le comportement d’une façon prévisionnelle, en optimisant par le calcul les composants élémentaires (inerties ou raideurs par exemple) afin de minimiser les grandeurs cohérentes avec la génération de bruit (accélérations torsionnelles notamment). Cet article aborde les principaux phénomènes à l’origine des bruits de chaînes cinématiques survenant dans un véhicule avec l’exemple d’une chaîne cinématique existante montée sur un véhicule de milieu de gamme européen. C’est en quelque sorte une sensibilisation aux principaux phénomènes physiques qui contrôlent le comportement torsionnel de la chaîne cinématique. Nantis de ces bases théoriques élémentaires, une étude plus approfondie des bruits de chaîne cinématique liés à l’acyclisme sera présentée dans un article spécifique. Il est à noter enfin que dans de nombreux problèmes liés à la dynamique de la chaîne cinématique que doit traiter l’ingénieur ou le concepteur, une approche considérant des comportements linéaires suffit largement. C’est ce type d’approche qui est retenue dans cet article. Toutefois, pour faire une analyse correcte de certains phénomènes, comme par exemple des problèmes de bruit liés à des chocs ou à des changements de pente dans la caractéristique couple-débattement d’un embrayage, l’approche linéaire ne suffit plus, et celle-ci peut même conduire à des conclusions erronées. Il faut alors passer à une approche non-linéaire, bien entendu beaucoup plus délicate à manipuler.