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BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code :

BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP 1. Mise en situation Le taux d’équipement des véhicules européens en transmission automatique reste faible par rapport à d’autres pays industrialisés comme l’Amérique du nord. Le principal handicap de la Boîte de Vitesses Automatique à convertisseur et train épicycloïdal (BVA) réside dans la surconsommation en carburant des véhicules qui en sont équipés. Pour remédier à ce problème, les constructeurs ont commercialisé depuis une quinzaine d’années d’autres types de transmissions automatiques. Ils espèrent ainsi donner un avantage décisif à leurs véhicules, aussi bien d’un point de vue du confort que d’un point de vue environnemental (faible consommation et faibles rejets de CO2). Type Principe Embrayage Réducteurs Pertes Prestation client BVA Boite de Vitesses Automatique Système électro-hydraulique piloté par un calculateur Convertisseur de couple hydraulique Trains d'engrenages épicycloïdaux. Les rapports sont activés par des embrayages multidisques. 12 à 20 % Changement de rapports sans à-coups Capacité à transmettre des couples élevés BVR Boite de Vitesses Robotisée Boîte mécanique sur laquelle un « robot » actionne l’embrayage et le passage des rapports. Le système est électro- hydraulique en général Embrayage à diaphragme, piloté Engrenages Passage des rapports par fourchettes pilotées 2,5 à 5% Changement de rapports peu rapide avec rupture de couple Coût modéré EDC Boite double embrayages Deux demi-boîtes de vitesses mécaniques pilotées par un calculateur Deux embrayages à diaphragme pilotés Engrenages Passage des rapports par fourchettes pilotées 2,5 à 5% Changement de vitesse sans à-coups, rapide et sans rupture de couple. CVT Boîte à variation continue Système poulies courroie, la distance entre les joues des poulies est pilotée par un calculateur pour reproduire l’équivalent d’une infinité de rapports de boîte. Embrayage à poudre piloté Deux poulies de diamètre variable reliées par une courroie. Le passage des rapports est piloté hydrauliquement en général 14 à 16% Transmission sans à- coups Puissance maxi disponible sur une grande plage de vitesse Cette étude est consacrée à la boîte EDC référencée DC4, qui couplée au moteur K9K, est commercialisée sur les gammes RENAULT MEGANE et RENAULT SCENIC depuis 2011. La boite DC4 est conçue et fabriquée par la société allemande GETRAG à Bari (Italie). Dossier Technique Page A1/20 BOITE DC4 Moteur K9K BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP 2. Caractéristiques et principe de fonctionnement de la boîte de vitesses DCA La boite DC4 propose les fonctionnalités suivantes :  Mode automatique (Park-Reverse-Neutral-Drive) : gestion autonome des rapports.  Mode impulsionnel (M+ M-) : sélection des vitesses grâce au levier (permet au conducteur de prendre la main sur les lois de passage des rapports du calculateur).  Fonction rampage : le véhicule avance lentement quand le conducteur relâche la pédale de frein et que le levier de vitesse est en position D.  Système d’aide au démarrage en côte : au relâchement de la pédale de frein, la voiture est maintenue quelques secondes pour permettre au conducteur d’actionner la pédale d’accélération sans que le véhicule recule. Dossier Technique Page A2/20 Appellation RENAULT EDC (Efficient Dual Clutch) Type DC4 6 Gestion Calculateur de gestion de transmission Liaison moteur / boîte de vitesses Double embrayage à disques secs Actionneur de passage des rapports électrique Capacité de couple (Nm) 240 Programme de maintenance Graissage à vie 1,7 Environ 80 BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP Dossier Technique Page A3/20 MAR Volant moteur 6ème 2ème 1ère 5ème 3ème 4ème MAR Arbre primaire 2 : rapports pairs Arbre primaire 1 : rapports impairs Embrayage 1 Embrayage 2 6ème 2ème 5ème 1ère Couronne de différentiel 3ème 4ème MAR BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP Cette boîte comporte deux embrayages : le premier permet d’accoupler ou de désaccoupler le volant moteur avec l’arbre primaire 1 comportant les rapports 1, 3, 5 (en noir sur le dessin). le deuxième permet d’accoupler ou de désaccoupler le volant moteur avec l’arbre primaire 2 comportant les rapports MAR, 2, 4, 6 (en bleu sur le dessin). Cette architecture permet le passage du couple moteur via un arbre primaire pendant que le rapport suivant est préparé sur un pignon qui transmettra le couple sur l’autre arbre primaire, ce qui donne un niveau de confort et d’agrément de conduite proche de celui d'une boite automatique classique (avec convertisseur). Schématisation simplifiée de la boîte de vitesses et cycle de passage des rapports Dossier Technique Page A4/20 Embrayage 2 Arbre primaire 2 Embrayage 1 Arbre primaire 1 Embrayage 1 Embrayage 2 Arbre primaire 2 Arbre primaire 1 Modèle simplifié de la transmission Dans le modèle simplifié, la boîte est représentée par le schéma ci-dessous où les embrayages et les arbres primaires ne sont plus représentés coaxiaux, mais l’un à coté de l’autre. Boîte de vitesses réelle BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP Position neutre les embrayages sont ouverts, aucun rapport n’est engagé. Les arbres primaires 1 et 2 sont déconnectés du moteur, le couple moteur n'est pas transmis. Engagement du 1er rapport Lorsque le levier de vitesses est positionné sur "Drive" le crabot du premier rapport est engagé. Transfert du couple via le 1er rapport. L'embrayage 1 est fermé, l’embrayage 2 est ouvert. Cheminement de la puissance au 1er rapport effectif (les flèches noires indiquent le déplacement du crabot, représenté en position neutre). Dossier Technique Page A5/20 BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP Le 1er rapport est effectif et engagement du 2ème rapport (crabotage du pignon de 2ème ) Transfert du couple du 1er au 2ème rapport : phase de patinage, l'embrayage 2 se ferme pendant que l’embrayage 1 s’ouvre. Passage du rapport sans rupture de couple. Le 2ème rapport est effectif et engagement du rapport suivant. L'embrayage 1 est ouvert, l’embrayage 2 est fermé. Cheminement de la puissance au 2ème rapport effectif (les flèches noires indiquent le déplacement du crabot, représenté en position neutre). Dossier Technique Page A6/20 BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP Dossier Technique Page A7/20 BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP 3. Constitution de la boîte de vitesses DC4 3.1 Le calculateur Le calculateur est fixé sur la boîte de vitesses. Deux connecteurs le relient au câblage du véhicule et aux différents capteurs et actionneurs de la transmission. Le calculateur intègre deux actionneurs d’engagement de vitesse (ou actionneur de barillet) qui comprennent chacun un moteur électrique sans balai (brushless) et un capteur de rotation. Dossier Technique Page A8/20 Emplacement de l’actionneur de barillet R-2-4-6 Emplacement de l’actionneur de barillet 1-3-5 BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP 3.2 La commande interne Les moteurs électriques sans balai intégrés au calculateur entraînent des barillets via des réducteurs. Chaque barillet est un cylindre came permettant d'actionner une des deux fourchettes de commande. Les schémas ci-dessous indiquent les positions de la fourchette 1-5, commandée par le barillet 1-3-5. Schéma cinématique du réducteur : Dossier Technique Page A9/20 Position angulaire du barillet 1-3-5 Position de la fourchette 1-5 Réducteur Réducteur Position angulaire du barillet 1-3-5 Position de la fourchette 1-5 Fourchette 1-5 Barillet 1-3-5 Pignon de 5ème fou Pignon de 1ère fou Position neutre de la fourchette 1-5 Pignon de 5ème craboté Pignon de 1ère craboté 1ère engagée 5ème engagée Position angulaire du barillet 1-3-5 Position de la fourchette 1-5 M 4 2 3 0 1 5 Repère Désignation 0 Bâti de la DC4 1 Rotor et pignon moteur, Z12 = 10 2 Double pignon, Z21 = 54, Z23 = 27 3 Double pignon, Z32 = 57, Z34 = 22 4 Barillet et pignon, Z43 = 83 5 Capteur de rotation de l’actionneur de barillet BTS AVA Analyse des systèmes et contrôle des performances Session 2017 - Code : AVE4SCP 3.3 La commande des embrayages Nomenclature : 1 : Arbre primaire 1-3-5 2 : Arbre primaire R-2-4-6 3a et 3b : Plateaux d’embrayage 4a et 4b : Garnitures d’embrayage 5 : Plateau lié au volant moteur 6a et 6b : Diaphragmes 7a et 7b : Butées d’embrayage 8a et 8b : Levier 9a et 9b : Galet 10a et 10b : Ecrou 11a et 11b : Vis 12a et 12b : Moteur électrique 13a et 13b : Butée du levier 8 Position repos Les actionneurs d’embrayage comprennent chacun un moteur électrique sans balai et trois capteurs de position à effet hall positionnés à 120°. Les deux actionneurs d’embrayages 12a et 12b sont identiques. L’actionneur 12a entraîne une vis 11a qui fait translater un écrou 10a ainsi que deux galets 9a en liaison pivot avec l’écrou. Les galets actionnent un levier 8a (en appui sur la butée 13a) qui pousse une butée d’embrayage 7a. Contrairement aux boîtes de vitesses manuelles, les embrayages au repos sont ouverts (non activés). Position embrayage 1 activé Dossier Technique Page A10/20 Actionneurs uploads/Management/ 8848-bts-ava-2017-dossier-technique 2 .pdf