Direction assistée Diravi.

Transcription

1 Support : Direction assistée Diravi. Durée : 2h. Objectifs : Analyser le fonctionnement du régulateur centrifuge. Déterminer la relation entre la pression de régulation et la vitesse du véhicule. Comparer les résultats pratiques et théoriques aux données constructeur.

2 Direction assistée Diravi Étude du régulateur centrifuge 1 Étude du régulateur centrifuge 1.1 Mise en situation Afin d améliorer le confort et la sécurité de conduite, le couple de rappel au volant croît avec : l angle de braquage des roues ; la vitesse de déplacement du véhicule. Ces deux fonctions sont assurées respectivement par le mécanisme à came, représenté sur la figure suivante, du bloc de commande et par le régulateur centrifuge, représenté figure 1. Le rôle du régulateur centrifuge, entraîné par flexible depuis la sortie de la boîte de vitesses, consiste à alimenter la chambre C 3 en fluide sous une pression régulée P r qui est une fonction croissante de sa vitesse de rotation, donc de la vitesse du véhicule. Par contre, cette pression P r est indépendante de la pression d alimentation du système. La manœuvre du volant par le conducteur impose la rotation de la came C et, par l intermédiaire du galet G, la translation du piston P soumis à la pression P r. L effort à exercer par le conducteur est ainsi directement fonction de la valeur de cette pression, donc de la vitesse du véhicule. V1133 1/6

3 1.2 Étude expérimentale En utilisant le logiciel Diravi, procéder à des mesures sans manœuvrer le volant pour les vitesses de rotation du régulateur V r = 0, 1000 et 2000 trmin 1, correspondant respectivement à des vitesses de véhicule de 0, 60 et 120 kmh Placer les points ainsi déterminés sur la courbe constructeur page 5 des documents réponses, donnant la pression de régulation en fonction de la vitesse du régulateur. Commenter. 1.3 Fonctionnement du régulateur, mise en équations On considère le plan d ensemble du régulateur centrifuge, donné figure 1 et son schéma de structure figure 2. On pourra s aider de la modélisation réalisée sous SolidWorks et donnée en ressources. L arbre 20 et les deux masselottes sont entraînées en rotation par un flexible à partir de la boite de vitesse à une vitesse proportionnelle à celle du véhicule : ω régulateur (trmn 1 ) V véhicule (kmh 1 ) = La position angulaire de ces masselottes et donc la position linéaire de la bague coulissante 4 et de la butée 5 sont fonction de la vitesse du véhicule. Lorsque cette vitesse varie, l action du ressort 6, sollicité par la pièce 5 provoque le basculement du levier 7 et la translation du tiroir du distributeur 90. Le principe de fonctionnement du régulateur est basé sur le laminage du fluide hydraulique véhiculé par la pompe à une pression comprise environ entre 14.5 et 17.5MPa. De ce fait, la position du tiroir varie légèrement entre la communication avec la haute pression (augmentation de la pression) ou avec le réservoir (réduction de la pression). Ainsi une variation de la vitesse du véhicule provoque une modification correspondante de la pression P r. 2. Représenter sur la figure de la page 5 des documents réponses les actions exercées sur le tiroir 90. Établir la relation entre l effort exercé par la tige de commande 8 sur le tiroir 90 de diamètre d = 4mm, l action F r N du ressort 93 et la pression P r distribuée vers le cylindre de came. Préciser les hypothèses faites. 3. Expliquer le principe de la régulation en considérant qualitativement les situations suivantes : augmentation de la vitesse du véhicule; diminution de la vitesse du véhicule. 4. Après analyse du dessin d ensemble du régulateur page 3 et de son schéma page 4, déterminer la relation entre les efforts # F(5 6) et # F(8 90). 5. Préciser l utilité du ressort 6. La pression de régulation à l arrêt du véhicule est de 25bars, quelle est alors l intensité F 0 de l action exercée par ce ressort? 6. Quel est le rôle de la butée à billes 5 et du limiteur de couple 22,24,25,26? Le paramétrage du système est précisé figure 2 avec : R 0 = (O, x # 0, y # 0, z # 0 ) lié au bâti, R 23 = (0, x # 23, y # 23, z # 23 ) lié au fourreau et R = (A, x #, y #, z # ) lié à l une des masselottes ; θ = ( x 0, x 23 ) = ( y 0, y 23 ) l angle de rotation de l arbre d entrée, ω r = θ. ; α = ( x23, x ) = ( y 23, y ) l angle de bascule de la masselotte ; OA # = l y # 23 +λ z # # 0, BA = a y # +b z # #, AG = c y # +d z # B [ ] A F E I A () = F B D E D C 7. Après avoir précisé les hypothèses utilisées, déterminer la relation scalaire, issue de l application du principe fondamental de la dynamique, liant la composante F( # 4) z # 0 en fonction à la vitesse de rotation de l arbre d entrée Écrire la relation donnant la pression de régulation P r en fonction de la vitesse du véhicule V v. 9. Pour chacune des vitesses de rotation du régulateur suivantes :0,1000 et2000trmin 1, calculer la pression de régulation théorique et placer les points ainsi déterminés sur la courbe constructeur page 5 des documents réponses. Commenter. Remarque : les caractéristiques de la masselotte seront déterminées à l aide du logiciel SolidWorks à partir de la modélisation donnée en ressources. A V1133 2/6

4 Figure 1 Régulateur centrifuge V1133 3/6

5 7 H D C # z 23 = # # z z 0 E G 90 A B B A # y 23 0 # z 0 α # y 23 O # y 0 Figure 2 Schéma du régulateur centrifuge V1133 4/6

6 documents réponses 1) Pression de régulation en fonction de la vitesse du véhicule (données constructeur) Commentaires : 2 à 6) Principe de fonctionnement du régulateur Vers cylindre de came Corps du distributeur Tiroir O 4 Retour réservoir Haute pression Hypothèses : Relation P r = f(f 8 90 ) : V1133 5/6

7 documents réponses Effets d une modification de la vitesse du vehicule : Relation # F(5 6)/ # F(8 90) : Utilité du ressort 6 : F 0 : Rôle de la butée à billes : Rôle du limiteur de couple : 7...) Relation entre la pression régulée et la vitesse du véhicule Hypothèses : Méthode d obtention de la relation donnant # F( 4) # z 0 : Relation # F( 4) # z 0 = f(ω r ) : Relation P r = f(v r ) : Commentaires : V1133 6/6