Modélisation des vibrations axiales d'embrayage automobile et validation expérimentale

par Yasser Aktir

Thèse de doctorat en Mécanique, Énergétique, Sciences des matériaux

Soutenue le 21-04-2015

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille) , en partenariat avec Laboratoire de mécanique de Lille (LML) (laboratoire) et de Valéo. Embrayages (entreprise) .


  • Résumé

    Les progrès récents dans l’allègement des systèmes d’embrayage et la réduction de leurs vibrations torsionnelles, conduisent à l'émergence de bruits issus des vibrations se produisant le long de la direction axiale du système d'embrayage, tels que le « crissement d’embrayage » ou le « graillonnement au décollage du véhicule ». Bien que le crissement constitue une problématique fortement traitée ces dernières décennies, notamment dans le domaine du freinage, le crissement d’embrayage a été peu abordé. En ce qui concerne le graillonnement au décollage du véhicule, aucune investigation n’a été menée à ce jour. En effet, le caractère fortement non-linéaire du système d’embrayage rend difficile la modélisation de ce genre de phénomènes dans un système aussi complexe.Dans cette optique, le présent mémoire a pour objectif de répondre à cette problématique et de comprendre les mécanismes physiques initiant ces phénomènes vibro-acoustiques, à travers le développement d’un modèle éléments finis tridimensionnel de l’embrayage, recalé par rapport à des analyses expérimentales. L’étude a été abordée suivant deux axes.De fait, l’analyse de stabilité a été adoptée pour l’étude des instabilités de flottement responsables du crissement. Les résultats numériques ont permis de mettre en lumière le phénomène physique de coalescence entre une paire de modes doubles du système, synonyme d’instabilité. De plus, l’impact de l’amortissement et de l’axisymétrie dans la suppression de la nuisance sonore, a également été mis en évidence. Dans un second temps, la technique du mouvement forcé a été utilisée pour évaluer la réponse vibratoire de la chaîne cinématique du véhicule, en présence d’une excitation axiale au volant moteur. L’analyse a dévoilé la voie de propagation de l’excitation dans l’embrayage atteignant la boîte de vitesses et conduisant au graillonnement. En outre, de nombreux paramètres clés influençant ce phénomène vibro-acoustique, ont été discutés. Enfin, une proposition de solution à cette problématique est présentée et validée.

  • Titre traduit

    Modeling of automotive clutch axial vibrations and experimental validation


  • Résumé

    The progress made in lightweighting and reducing the clutch torsional vibrations led to the emergence of vibroacoustic phenomena, due to vibrations generated along the axial direction of the clutch system such as “squeal” or “rattle at the vehicle's take-off”. Most of researches on the subject focus on the brake squeal. However, no study has been conducted on the rattle at the vehicle's take-off. This may be attributed to the great difficulty involved in modeling this complex system by virtue of its nonlinearities.In this context, the present thesis aims at understanding the physical mechanisms behind the vibro-acoustic phenomena, by means of a 3D finite element model of the clutch, validated through experimental analysis. The study was discussed in two axes.Indeed, complex eigenvalue analysis was carried out to investigate the flutter instabilities, responsible of the squeal. The numerical results highlighted the physical phenomenon of coalescence between a pair of axisymmetric modes of the system, leading to instability. In addition, the impact of damping and the axisymmetry in avoiding this noise was also discussed.In the second part, the enforced motion method was used to evaluate the vibration response of the driveline, in the presence of axial excitation on the flywheel. The analysis revealed the propagation path from the clutch resonance to reach the gearbox, and causing rattle. Furthermore, many key parameters influencing this phenomenon were discussed. Finally, a proposed solution to this problem is presented and validated.


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