Fonctionnel Vibratoire et Fabrication des Engrenages de Transmission Automobile

La réduction des vibrations des engrenages est un problème mis au jour depuis les années 1950. En effet, c’est à cette époque où les machines-outils ont introduit les engrenages comme étant une source excitatrice à part entière. Depuis, de nouveaux critères acoustiques et vibratoires ont imposé une nouvelle pression technologique, poussant la recherche à comprendre les phénomènes et paramètres mis en jeu. Dans l’industrie automobile, les boîtes de vitesse et leur environnement sont réalisés afin de limiter les sons perceptibles par le client au volant. Les développements des groupes motopropulseurs (GMP) électriques et hybrides ont impacté les seuils acceptables de bruyance générée par les boîtes de vitesse à engrenages. En effet, ces motorisations ne couvrent plus autant le bruit de la transmission que les moteurs à combustion interne. C’est dans ce cadre que s’inscrit notre étude. travaux de recherche qui traitent les vibrations générées par les engrenages de transmission automobile. Cette partie passe en revue l’étude des travaux scientifiques qui se sont penchés sur la caractérisation de la bruyance denture et son contrôle, sur la fabrication des dentures et sur la caractérisation des surfaces ainsi générées. rappel sur le type de bruit d’engrenage étudié en mettant l’accent sur ses sources ainsi que sur les défauts et phénomènes qui peuvent l’amplifier. La deuxième partie permettra de mettre en avant les différentes méthodes utilisées en industrie et en laboratoire pour mesurer et quantifier la bruyance denture. La troisième partie sera consacrée aux descriptions littérale et physique des méthodes de fabrication de dentures, en passant de la génération à la finition. Enfin, la dernière partie détaillera les différentes techniques de caractérisation des surfaces de flanc de denture générées.

Bruyance denture d’une transmission automobile

En acoustique, son et bruit constituent le même phénomène physique de fluctuation de la pression atmosphérique [1]. Un bruit est un son qui n’est pas voulu, qui s’écarte du son attendu et/ou désiré. Pour être entendu par l’oreille humaine, il doit avoir une pression variant de 20 µPa, seuil de l’audition, à 140 Pa. Le seuil de la douleur est pour des pressions supérieures à 100 Pa (Figure 1.1). De plus, il est important de rappeler que bruit et vibrations sont fortement liés. En effet, ce sont tous deux produit par le déplacement d’une onde mécanique, mais dans des milieux élastiques différents, respectivement fluide et solide [4]. Les vibrations, en se propageant, sont amplifiées et modulées et génèrent ainsi des sons. Il est principalement produit par les variations des efforts dans les roues qui transmettent la puissance au train avant. En effet, l’évolution de la charge appliquée n’est pas linéaire et dans certains cas la flexion des dents est telle qu’elle peut amener à augmenter ou réduire le nombre de dents en prise et donc la force appliquée sur chaque dent. Ce phénomène est illustré sur la Figure 1.3.

L’erreur de transmission a été définie par Harris en 1958 [5] puis par Welbourn en 1979 [6] en tant qu’écart entre la position angulaire réelle qu’occupe la roue menée et celle qu’elle occuperait si l’engrenage était géométriquement parfait et infiniment rigide. Elle peut être mesurée comme l’écart angulaire ou comme la distance, observée dans le plan d’action, entre les dents en contact. L’erreur de transmission est considérée comme la source principale de vibrations d’un engrenage [7]. Elle traduit une fluctuation du rapport de transmission autour de sa valeur théorique et dépend de la position instantanée des dents en prise. Pour ces raisons, sa mesure est utilisée afin de déterminer l’usure d’engrenages en fonctionnement. En effet, des défauts qui pourraient apparaître tels que des piqûres ou des fissures ont une influence sur cette grandeur [8–11]. Le spectre fréquentiel de la transmission est alors chargé au niveau des harmoniques de la fréquence d’engrènement (le produit du nombre de dents et de la fréquence de rotation), ce qui se traduit au niveau sonore par un sifflement dont la fréquence généralement haute est modulée, ainsi que son amplitude (voir Figure 1.4). Cela se traduit par un bruit de sirène.