Contribution à la modélisation quasi-statique des transmissions par chaînes pour l'optimisation du rendement : Application au cyclisme sur piste
Auteur / Autrice : | Gabriel Lanaspeze |
Direction : | Fabrice Ville, Bérengère Guilbert |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie mécanique |
Date : | Soutenance le 29/09/2023 |
Etablissement(s) : | Lyon, INSA |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Membre de : Université de Lyon (2015-....) |
Laboratoire : LaMCoS - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (Lyon, INSA ; 2007-....) - Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne] / LaMCoS | |
Equipe de recherche : SMC - Systèmes Mécaniques et Contacts | |
Jury : | Président / Présidente : Marie-Christine Baietto |
Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Ville, Bérengère Guilbert, Marie-Christine Baietto, Stuart Burgess, Franck Renaud, Christophe Clanet | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Stuart Burgess, Franck Renaud |
Mots clés
Résumé
L’importante compétition entre cyclistes sur piste de très haut niveau pousse les travaux de recherches à explorer toutes les possibilités d’optimisations. Dans ce contexte, le rendement énergétique des transmissions par chaine à rouleaux est étudié dans le but d’améliorer la compréhension des puissances dissipées et d’en déduire des possibilités d’optimisations. Dans les transmissions par chaine, les pertes sont majoritairement causées par l’engrènement/dégrènement des maillons sur les pignons. Toutefois, une étude préliminaire a montré que les pertes dues au mouvement des rouleaux le long de leur profil de dent ont une influence significative. Le but de ce travail est donc d’explorer ce phénomène. Un modèle 2D quasi-statique est tout d’abord présenté. La cinématique générale (comprenant les erreurs de transmission) est déterminée en utilisant des sous-modèles spécifiques aux brins tendu et mou. Un modèle local de pignon est ensuite introduit afin de calculer les tensions dans les maillons ainsi que les forces de contact entre rouleaux et pignons. Le modèle peut être utilisé avec différentes géométries de denture. Après un processus de validation, le modèle quasi-statique est utilisé pour étudier l’influence du profil de denture sur les évolutions corrélées des charges et des positions de rouleaux. Des différences significatives sont observées. L’application du modèle à une transmission de cyclisme sur piste montre que des géométries de denture dédiées sont indispensables pour faire face aux contraintes spécifiques induites par cette utilisation. Un second modèle est ensuite proposé. En se basant sur les résultats du modèle quasi-statique, il calcule le rendement d’une transmission en prenant en compte les pertes causées par l’engrènement ainsi que les mouvements de rouleaux. Des comparaisons avec des résultats expérimentaux sont menées pour valider l’approche proposée. Le modèle de rendement est ensuite utilisé pour mener une étude paramétrique sur des transmissions par chaines de cyclisme sur piste. L’influence de plusieurs paramètres est explorée : géométrie de denture, couple appliqué, réglage de la tension, nombres de dent des pignons, pas de la chaine et coefficient de frottement. Les interactions entre paramètres sont identifiées. En se basant sur les résultats, des lignes directrices pour de futures optimisations sont proposées.