Comportement dynamique des directions assistées

Comportement dynamique des directions assistées
électriques dans un environnement
véhicule.Modélisation et analyse
François Besson1;2, Michèle Guingand1, Philippe Velex1
1LaMCoS,
INSA-Lyon 2JTEKT Europe
Contexte des travaux
Directions assistées électriques
(DAE)
Rotation au volant
Bruits et vibrations aux interfaces
(jusqu’à hautes fréquences ~2kHz)
Arbre d’entrée
Mouvement / excitation
(basses fréquences ~10Hz)
Comportement vibratoire
mécanique tridimensionnel
Excitations route
Chocs
Excitation extérieure basse
fréquence : route / conducteur
Roue-vis
Roulements
Non linéarités : chocs
Modélisation EF et résolution numérique
Éléments dédiés non-linéaires
O1
v1
φ1
O1
ψ1
w1
E, ρ, S, L
u1
et outils
u2
0 0
10
10
3
10
1
2
10
f (Hz)
10
3
10
4
0
-50
-100 0
10
1
I – SFFT
I – SFFT
x 10
10
-3
1
10
1
2
10
f (Hz)
SFFT P
III –Couplage
10
3
10
10
3
10
c
4
x 10
2
1200
-3
1000
800
MW
x
4
X: 150
Y: 0.0003941
II – SFFT
II – WIC
2
10
f (Hz)
Ws weighting spectrum
0.5
0 0
10
II – WIC
θ2
dθ 2
dx
Fz (N)
Perception
I – WIC
III – Analyse modale
du 2
dx
ψ2
2
f (Hz)
Conception
Types
d’analyse
w2
10
Initial spectrum
MW
v2
-2
0.05
θ1
ϕ2
θ1
dθ1
dx
-1
Ws
Ψ1
w1
Transmission
10
amp
u1
du1
dx
Sources
Fixation véhicule
Volant
Biellettes
Acoustique
Decibel (dB)
ϕ1
v1
Décomposition
de l’analyse
Arbres
Carters
…
f (Hz)
ki
Signaux
caractéristiques
Engrenages
Poussoir
ABLS
Roulements
…
10
0
amp
N
ci
y
z
10
u2
w2
Éléments linéaires
Poutres
Super-éléments
(sous-structuration)
Corps rigides
θ2
Ψ2
X0
Z0
Définir les signaux caractéristiques du comportement
dynamique des DAE
Cibler le couplage avec le véhicule et le conducteur
φ2
O2
Structures linéaires :
Transmission et dissipation des vibrations
Méthodes et outils d’analyse
v2
Y0
O2
Arbres
Ressort ABLS
Transmission au véhicule et au
conducteur : confort
Engrenages
Lignes poussoir
Ressort Anti-BackLaSh
Roulements à billes
Joints de cardan
Rotules de biellettes
Carters
Ligne
poussoir
Excitations internes par chocs
(hautes fréquences)
Pignon-crémaillère
1.5
600
400
1
200
0
0.4
Amélioration
Réponse dynamique transitoire : schéma de Newmark
Code de calcul EF rapide : 250ddl / DAE complète
0.6
0.8
1
0.5
time (s)
Intérêts et résultats
Modélisation EF dédiée pour les DAE du volant au
véhicule (toutes architectures)
Validations expérimentales
8 Hz
+/- 5°
simulation
experiment
mesures
Simulation
Experimental
Résolution numérique rapide
Code de calcul utilisé dans l’industrie
Newton
50
0
-50
0.4
dsei/x
30
sim
exp
20
exp
sim
0.5
0.6
0.7
Second
0.8
0.9
1
Compréhension du comportement dynamique des DAE
10
0
100
200
300
400
500
Amélioration de la conception des DAE
[email protected]
LaMCoS, Université de Lyon, CNRS, INSA-Lyon UMR5259, 18-20 rue des Sciences - F69621 Villeurbanne Cedex