Statique RESERVOIR B.P. POMPE ACCUMULATEUR H.P CONJONCTEUR DISJONCTEUR

Transcription

1 Direction assistée DIRAVI I. Présentation 1- Mise en situation ontexte : La direction assistée est un système asservi qui assiste le conducteur pour orienter les roues d une voiture. Des normes de sécurité imposent que l assistance au conducteur soit réduite à grande vitesse. onçu par itroën, le système Diravi, utilise un dispositif hydraulique asservi (réduction de l'action exercée par le conducteur pour tourner les roues). Le mécanisme de direction assistée DIRAVI est décrit par le schéma ci-contre (représente les constituants et les connexions hydrauliques associées). RESERVOIR B.P. POMPE AUMULATEUR H.P ONJONTEUR DISJONTEUR VERIN - R LERE BLO de OMMANDE VOLANT REGULATEUR ENTRIFUGE onstituants : En plus du classique système mécanique de direction (volant, colonne de direction, pignon, crémaillère...), l'ensemble d'assistance est constitué de: ensemble de mise en énergie du fluide: pompe hydraulique/ réservoir d'huile/ accumulateur de pression/ conjoncteur-disjoncteur (gère le débit et la pression de l huile). bloc de commande: en fonction de la position du volant, il assure le pilotage du système hydraulique de braquage des roues et il exerce un couple de rappel moteur électrique à courant continu (permet de simuler la vitesse de déplacement du véhicule en entraînant le "régulateur centrifuge" à une vitesse réglable). vérin hydraulique d'assistance (commande la crémaillère de direction) régulateur centrifuge (faire varier le couple de rappel au volant en fonction de la vitesse du véhicule) récepteur à effort variable (simuler la résistance au pivotement au contact des roues avec le sol - ressort hélicoïdal à pas variable) ensemble de capteurs (déplacements, efforts, pression en fonction du temps). 1/6 Direction assistée DIRAVI

2 2- Mécanisme d'asservissement de la dureté de la direction Un mécanisme, constitué d un "régulateur centrifuge" et d un "mécanisme à came", permet d exercer sur le volant un couple qui croît avec la vitesse du véhicule, et l angle du volant. Le principe de fonctionnement de l ensemble s appuie sur la figure suivante: ame () Galet (G) Piston (P) Ressort (R) hemise (H) orps (O) Trou calibré (K) lapet à bille B Orifice d'alimentation (L) ARRIVEE REGULATEUR Pression Pr Le rôle du régulateur centrifuge consiste à alimenter la chambre " 3 " en fluide sous une pression régulée "p r " qui est une fonction croissante de la vitesse de rotation des roues de la voiture, donc de la vitesse du véhicule. Lorsque le conducteur tourne le volant, la came () est entraînée en rotation et, par l'intermédiaire du galet (G), le piston (P) (soumis à la pression "p r ") est entraîné en translation. Le couple à exercer par le conducteur est directement fonction de la valeur de cette pression (donc de la vitesse du véhicule) et de la position de la came (donc du volant). Les courbes du constructeur (voir en Annexe) donnent l évolution du couple au volant en fonction de l angle du volant pour différentes vitesses du véhicule. On étudiera l ensemble ame-galet-piston dans ce. II. Etude technologique 1- haine d énergie Préciser la nature de l énergie d entrée / de l énergie de sortie de ce système Actionneur(s) : Préciser le nombre d actionneur, leur nom et leur fonction principale Effecteur(s) : Préciser le nom et la fonction principale des différents effecteurs 2- haine de l Information Pré-actionneur(s) Préciser la nature du pré-actionneur. Expliquer son principe de fonctionnement. apteur(s) Localiser les différents capteurs du système et donner succinctement leur principe de fonctionnement. 2/6 Direction assistée DIRAVI

3 III. omparaisons Etude du couple volant Étude expérimentale Manipulation Allumer la machine (sur le coté). Ne pas allumer la pompe. Afficher une vitesse de rotation de 0 tr/min. Tourner le volant à fond et régulièrement. Trouvez-vous la manœuvre difficile? Pompe encore non allumée. Afficher une vitesse de rotation de 1800 tr/min. Tourner le volant à fond et régulièrement. omment trouvez-vous cette nouvelle manœuvre? Allumer la pompe. La vitesse de rotation reste à 1800 tr/min. Tourner le volant à fond et régulièrement. omment trouvez-vous cette nouvelle manœuvre? onclure Acquisitions Lancer une mesure en tournant le volant régulièrement. Pour cela: Allumer l ordinateur Double cliquer sur l icône "Diravi". Afficher une vitesse de rotation de 1680tr/min (correspondant à une vitesse de 100km/h pour la voiture). (la pompe est toujours en route) liquer sur "Effectuer un mesure". Tourner à fond mais régulièrement le volant, de façon à comprimer le volant. Attendre que le message "calcul en cours" affiché sur la station s efface. liquer sur "Importer". Attendre que l importation des résultats soit complète à 100%. Fermer la fenêtre "Mesures". Afficher la courbe donnant le couple volant en fonction de la rotation du volant. Pour cela : liquer sur "ourbes de résultats". En abscisse, sélectionner "Rotation du volant". En ordonnée, sélectionner "ouple volant". liquer sur "Tracer". Analyses & onclusions omparer la courbe obtenue à celle du constructeur en annexe, et commenter les éventuelles différences. Grâce au logiciel, trouver la valeur de la pression que le régulateur donne à l huile pour la manipulation effectuée. Modélisation et calcul du couple volant Le modèle utilisé considère la came, le galet et le piston: La came est mise en rotation autour du bâti par l intermédiaire du volant. Le galet roule sur la surface périphérique de la came. Un roulement à aiguilles relie le galet au piston. Le piston coulisse dans le bâti. Le point de contact entre la came et le galet est le point "I". Le centre du galet est le point "A". La droite (IA) est perpendiculaire à la tangente à la came au point "I". Hypothèses: on se place en modélisation plane. le poids des pièces est négligé. les liaisons entre les pièces sont parfaites. 3/6 Direction assistée DIRAVI

4 Le modèle utilisé est donné sur les deux figures qui suivent. Questions: Réaliser le graphe des liaisons de ce mécanisme. Indiquer sur ce graphe des liaisons les efforts extérieurs (la pression du fluide et le couple exercé sur la came). Isoler le galet: En déduire la direction de l action de la came sur le galet. Isoler le galet et le piston: A 100km/h, la pression théorique s exerçant sur le piston est de 110bars. Le diamètre du piston est de 25mm. Déterminer le torseur d action mécanique de la pression "P" du fluide. Ecrire au point "I" le torseur d'action mécanique de la came sur le galet. Déterminer la relation entre l'effort galet - came "F G " et la pression "P" du fluide. Ecrire le torseur d action du galet sur la came au point O, en fonction de F G. En déduire le couple que le galet donne à la came, en fonction de "P" et des paramètres géométriques. Dans le document réponse se trouve une table des valeurs des paramètres géométriques. ompléter le tableau du document réponse en donnant le couple sur la came. Sachant qu entre la came et le volant il existe un système d engrenages qui augmente la vitesse de rotation ( θv θ 55 = 17 ) et diminue les couples ( réponse donnant l angle volant et le couple volant. Synthèse omparer les résultats mesurés et calculés. Expliquer l origine de leurs éventuelles différences. 17 = 55 4/6 Direction assistée DIRAVI V ), compléter le document

5 Documents ressources Paramétrage du mécanisme: 5/6 Direction assistée DIRAVI

6 Documentation constructeur: 6/6 Direction assistée DIRAVI