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Travail suggéré au candidat : ÉPREUVE COMMUNE DE TIPE 2008 - Partie D TITRE : S

Travail suggéré au candidat : ÉPREUVE COMMUNE DE TIPE 2008 - Partie D TITRE : Stabilité directionnelle des véhicules : direction assistée à assistance variable Temps de préparation.............................2 h 15 minutes Temps de présentation devant le jury............10 minutes Entretien avec le jury...................................10 minutes GUIDE POUR LE CANDIDAT : Le dossier ci-joint comporte au total : 15 pages  Guide candidat : 1 page (non numérotée)  Document principal : 14 pages Après une analyse des deux types de directions à assistance , le candidat pourra par exemple: • les présenter en utilisant les outils d’analyse fonctionnelle. • les comparer d’un point de vue technologique, • justifier l’évolution vers une technologie électrique (au détriment de l’hydraulique). CONSEILS GENERAUX POUR LA PREPARATION DE L'EPREUVE : * Lisez le dossier en entier dans un temps raisonnable. * Réservez du temps pour préparer l'exposé devant le jury. - Vous pouvez écrire sur le présent dossier, le surligner, le découper … mais tout sera à remettre au jury en fin d’oral. - En fin de préparation, rassemblez et ordonnez soigneusement TOUS les documents (transparents, etc.) dont vous comptez vous servir pendant l’oral, ainsi que le dossier, les transparents et les brouillons utilisés pendant la préparation. En entrant dans la salle d'oral, vous devez être prêts à débuter votre exposé, après avoir présenté votre pièce d’identité. - A la fin de l'oral, vous devez remettre au jury le présent dossier, les transparents et les brouillons utilisés pour cette partie de l'oral, ainsi que TOUS les transparents et autres documents présentés pendant votre prestation. 1 EPREUVE COMMUNE DE TIPE 2008 5 Stabilité directionnelle des véhicules : direction assistée à assistance variable Afin de satisfaire les attentes de confort et de conduite des conducteurs de véhicules particuliers, l'utilisation de système d'assistance de direction a été généralisée. L'augmentation de la circulation en milieu urbain, les manœuvres à basse vitesse, les pneus larges, le poids du moteur de plus en plus élevé sur l'essieu avant, etc, ont conduit à mettre en place des 10 dispositifs d'assistance de direction et à en augmenter les performances. Ces dispositifs entraînent une diminution de l'effort au volant qui est en contradiction avec la conduite rapide où l'assistance doit être faible afin d’obtenir une bonne stabilité directionnelle du véhicule et une meilleure sensation de contact de la route avec les roues directrices. La direction assistée à assistance variable répond à cette problématique. 15 Le texte ci-après présente les principales évolutions de la direction à assistance variable. LES DIRRECTIONS A ASSISTANCE HYDRAULIQUE Principe de fonctionnement : une pompe hydraulique entraînée par le moteur thermique permet d’alimenter un vérin d’assistance par le biais d’une valve distributrice. 20 25 Fig. 1 - Schémas des principaux composants hydrauliques du circuit Fig. 2 –représentation de la crémaillère à assistance hydraulique Nota : La variation d'assistance n'apparaît pas sur le schéma ci-dessous. 30 La valve est constituée de trois pièces essentielles : le tiroir 4, la chemise 7 et la barre de torsion 5 qui relie les deux premiers éléments. Le tiroir et la chemise forment un distributeur rotatif à centre ouvert. Fig. 3 : détails de la valve distributrice 35 Lors de la phase de manoeuvre du volant, se passent pendant un temps très court les enchaînements suivants : - .rotation du volant, - .rotation de la colonne de direction liée au tiroir 4, - .décalage angulaire entre le tiroir 4 et la chemise 7 par déformation de la barre de 40 torsion 5. - .différents circuits hydrauliques s'établissent entre la pompe, le vérin d'assistance et le réservoir, ce qui permet un déplacement assisté de la crémaillère. - finalement, ce déplacement annule le décalage angulaire, l’assistance hydraulique s’arrête. 45 Direction assistée à assistance variable Cette direction reprend les éléments hydrauliques de la direction assistée ci-dessus. De plus, une électrovanne proportionnelle est fixée sur la valve de direction. Son tiroir se déplace proportionnellement à l'intensité du courant fourni à sa bobine et règle le débit de l'huile sous pression venant de la pompe hydraulique. Lorsque l’électrovanne est fermée, la totalité du 50 débit est disponible pour l’assistance. Lorsqu’elle est ouverte, le débit d’huile sous pression est redirigé vers le réservoir et n’est donc pas utilisable pour l’assistance. Cette électrovanne est pilotée par un calculateur en fonction de la vitesse du véhicule. Loi de variation d'assistance de l’électrovanne 55 - A l'arrêt, moteur tournant et vitesse du véhicule nulle ou faible (manoeuvres de parking), le calculateur délivre un courant de 860 mA environ. L’électrovanne ferme le circuit de variation d'assistance ; l'assistance est maximale. - A vitesse plus élevée, la valeur du courant de commande de l’électrovanne évolue suivant une courbe mémorisée dans le calculateur. L’électrovanne ouvre progressivement le circuit de 60 variation d'assistance (baisse progressive de cette dernière). La courbe a été définie pour avoir un confort de conduite maximum aux différentes vitesses du véhicule. - A partir d'une certaine vitesse, le courant délivré par le calculateur chute aux environs de 44 mA. L’électrovanne est totalement ouverte, l'assistance est minimale. 65 X = signal de commande en mA. Y = vitesse véhicule en km/h. A = électrovanne ouverte. B = assistance minimum. 70 C = assistance moyenne. D = assistance maximum. E = électrovanne fermée. 75 Fig. 4 : loi de variation d'assistance de l’électrovanne 80 2 Colonne de direction Crémaillère de direction 3 Moteur d’assistance 4 Capteur de couple DIRECTION ELECTRIQUE A ASSISTANCE VARIABLE Présentation Les véhicules actuels bénéficient d’une direction assistée électrique continûment variable en 85 fonction de la vitesse. Appliquée pour la première fois sur un véhicule du groupe PSA Peugeot Citroën, cette nouvelle direction apporte de nombreux avantages : - un fort agrément de conduite aussi bien en ville que sur route. La gestion électronique des données (vitesse du véhicule, angle de volant) permet un paramétrage extrêmement fin des lois de direction. 90 - une réduction non négligeable de la consommation d’environ 0,2 litres aux 100 km obtenue par la suppression de la pompe d’assistance. - la suppression des fluides hydrauliques, de la pompe d’assistance et des canalisations réduit la masse globale de la direction. L’absence de pompe d’assistance participe également à la limitation des bruits parasites lors de braquages importants. 95 100 Fig. 5 : direction électrique à assistance variable : principaux constituants La direction, de type pignon-crémaillère intègre un moteur électrique de 60 ou 65 A qui agit directement sur le pignon de direction. Des capteurs mesurent des paramètres tels que l’angle volant ou la vitesse du véhicule. Ces informations sont transmises à un calculateur qui évalue en temps réel l’assistance optimale à délivrer par le moteur électrique. 105 110 115 120 La colonne de direction se règle en hauteur et en profondeur sur une course de 40 mm. Elle se rétracte sur une longueur de 50 mm en cas de choc par le glissement de deux tubes cannelés, afin de limiter les effets d’une collision “volant/thorax”. A la différence d’une direction assistée hydraulique l’énergie est consommée seulement en cas de besoin (lors d’une action du conducteur sur le volant). On réalise donc une diminution de la consommation par rapport à une direction hydraulique. Il n’y a pas d’interaction directe avec le moteur thermique car la direction assistée électrique utilise le courant de l’alternateur (lorsque le moteur thermique tourne). Principe de fonctionnement La direction assistée électrique assiste les efforts de manoeuvre dès la sollicitation du volant. Le couple d’assistance est fourni à l’aide d’un moteur électrique. Ce couple est transmis au pignon de la crémaillère par un réducteur (roue + vis sans fin de rapport 1:15). Il s’additionne au couple volant appliqué par le conducteur. La force exercée par le conducteur sur le volant est transmise mécaniquement à la crémaillère via le pignon. Ce couple conducteur est mesuré par l’intermédiaire du capteur de couple et envoyé au calculateur de direction assistée. Le calculateur alimente le moteur en fonction du couple volant et de la vitesse du véhicule. Fig. 6 : flux des efforts et des informations Niveau d’assistance : Vitesse du véhicule Niveau d’assistance Remarques Vitesse nulle ou inférieure à 7 km/h (Parking, manoeuvre) Maximum Le calculateur commande le moteur d’assistance uniquement en fonction du capteur de couple Vitesse moyenne de 8 km/h à 152 km/h Variable Le calculateur commande le moteur d’assistance en fonction du capteur de couple et de la vitesse véhicule. L’assistance est d’autant plus faible que la vitesse véhicule est élevée. Vitesse supérieure à 152 km/h Faible Le calculateur commande le moteur d’assistance uniquement en fonction du capteur de couple. On dit que l’assistance est constante sur cette plage de vitesses. 125 130 135 Le système de direction assistée électrique est composé d’une direction manuelle classique avec en plus : - un capteur de couple (repère 1) - un moteur électrique d’assistance et son réducteur (repère 2) - un connecteur alimentation moteur d’assistance (repère 3) - un connecteur signal capteur de couple (repère 4) - d’un calculateur (non présenté sur ce dessin). Fig. 7 : Ensemble direction assistée électrique Les éléments constitutifs Capteur de couple Il permet de mesurer en permanence uploads/s1/ dassistee-variable 1 .pdf