Modification de position du siège conducteur de la...

SIÈGE ÉLECTRIQUE PEUGEOT 607 Durée : 2 h

Étude StatiqueCENTRE D'INTERET

CI – 6 Comportement statique et élastique des solidesThème(s) abordé(s) :

E13 : Principe de l'isolement et étude de l'équilibre statique d'un solide

Modification de position du siège conducteur de la Peugeot 607

1 PrésentationPorte-drapeau de la marque, la Peugeot 607 a été commercialisée au cours du premier trimestre de l'année 2000 (fig. 1) ; elle est dotée de nombreux équipements.Sur le version de base, on trouve le système de freinage antiblocage de sécurité (Anti-lock Braking System ou ABS) couplé au système d'aide au freinage d'urgence (Emergency Valve Assistant ou EVA) du constructeur Bosch. Le système EVA génère une pression importante en cas de freinage d'urgence dans le but d'arriver rapidement à la régulation ABS et de réduire ainsi la distance de freinage. Cette version propose également 6 airbags (deux frontaux, deux latéraux et deux de tête) et plusieurs innovations : les feux de détresse qui s'allument automatiquement en cas de freinage brutal, les détecteurs de sous-gonflage des pneus, les essuie-glaces automatiques et un système appelé follow-me home qui laisse les feux allumés quelques secondes après la fermeture des portes.Pour la version « Pack », par rapport à la version de base, sont ajoutés la centralisation des commandes à mémorisation des sièges électriques, quatre vitres électriques à commande impulsionnelle, un store électrique sur la lunette arrière, les vitres latérales feuilletées et l'aide au stationnement (capteurs à ultrasons intégrés au pare-chocs arrière.

2 Mise en situationL'objectif de ce dossier est de présenter le fonctionnement de l'un de ces automatismes intégrés à l'habitacle : le siège électrique à mémorisation de position.Cet automatisme a été conçu pour optimiser le confort du conducteur.Le siège de la Peugeot 607 a été dessiné en tenant compte de la morphologie humaine et des contraintes ergonomiques liées à son utilisation. La conception et la fabrication on été confiées à l'équipementier Faurecia.

NOM: ....Prénom: ....Classe / Groupe: ....Date: ....

Notation / Observations:

Lycée Sud Médoc – 33320 Le Taillan-Médoc sur 8

Fig. 1

SIÈGE ÉLECTRIQUE PEUGEOT 607Étude Statique

2.1 Description et composition du siègeLe siège électrique conducteur, système étudié, est équipé (fig. 2) :d'un jeu de commandes situé sur le côté de l'assise, constitué d'interrupteurs monostables (A et B) servant à la commande des mouvements, et de trois touches de commande de mémorisation localisées sur la portière (fig. 3) ;de 5 moteurs à courant continu (D, E, F, G et H) avec l'appareillage mécanique permettant la transmission des mouvements ;D'un boîtier électronique situé sous le siège rendant possible la gestion du fonctionnement. Ce boîtier héberge d'autres fonctionnalités telle que la commande des rétroviseurs. Il est constitué d'interfaces, d'un microcontrôleur et d'un bruiteur.

2.2 Fonctionnement du siègeLes sièges possèdent deux possibilités de mémorisation (fig. 3).

2.2.1 Mémorisation des positions par télécommandeAu verrouillage des portes par une télécommande, la position du siège conducteur est mémorisée dans le boîtier de mémorisation en position « siège ».Chaque télécommande mémorise une position spécifique.

2.2.2 Mémorisation des positions par clavierPour mémoriser une position de conduite, il faut appuyer successivement sur la touche « M », puis sur l'une des deux touches de mémorisation, « 1 » ou « 2 ».La confirmation de mémorisation est indiquée par un signal sonore.

2.2.3 Rappel de mémoireSi le moteur de la voiture est à l'arrêt, il suffit d'appuyer sur « 1 » ou sur « 2 » (fig. 3).Si le moteur tourne, il faut alors appuyer sur « 1 » ou sur « 2 » jusqu'au signal sonore.Au déverrouillage, le siège conducteur reprend la position préalablement mémorisée avec la télécommande.

2.3 Caractéristiques techniques du siègeLes données de la fiche ci-contre sont fournies par le constructeur.


Fig. 2

Fig. 3

Données constructeur


2.4 Analyse fonctionnelleUtilisons l'outil SADT (Structured Analysis and Design Technic) qui spécifie les fonctions que le siège, système étudié, accomplit et les informations qu'il échange avec son environnement.

2.4.1 Actigramme A-0Cet actigramme est le diagramme de plus haut niveau de la représentation graphique ; il expose l'ensemble du problème : la fonction globale assurée par le système étudié.

2.4.2 Actigramme A0Cet actigramme est un diagramme d'analyse de niveau immédiatement inférieur à l'actigramme A-0 ; il doit remplir la fonction formulée dans l'actigramme A-0.

3 ProblématiqueOn se propose d'étudier le mouvement de rehausse du siège électrique conducteur afin de résoudre le problème suivant :

Quelles sont les conditions nécessaires au bon fonctionnement de la rehausse du siège ?Il s'agit d'étudier les solutions techniques participant à cette fonction afin d'émettre des hypothèses sur les conditions du bon fonctionnement de ce siège.



4 Analyse de la fonction « transmettre le mouvement de rehausse »4.1 Présentation du modèle d'étude 4.1.1 Chaîne cinématique du système de rehausse

4.1.2 Perspective de l'ensemble dans l'assise (fig. 4)

4.1.3 Schéma cinématique minimal plan du système de rehausse en position basse (fig. 5)Le moteur électrique fournit la puissance à l'entrée du réducteur par l'intermédiaire du flexible afin de transmettre le mouvement de rotation au pignon E5 qui engrène au point I avec le secteur denté E3. Ce dernier, articulé en C sur l'assise E2 et en B sur le brancard E1, commande la rehausse du siège.L'assise E2 est maintenue à l'avant par la biellette E7 articulée en D sur le brancard E1 et en A sur l'assise E2.Le repère de référence x ,y ,z , trirectangle direct, est lié au brancard E1.


Moteur Liaison parflexible

Réducteuri = 120

Pignon etsecteur denté

Assise

Fig. 5

Fig. 4


4.2 Étude du mécanisme

4.2.1 Étude cinématique du mécanisme de rehausseLa figure 6 est un schéma incomplet ; elle montre que le secteur denté E3 a effectué, par rapport au brancard E1, une rotation de centre B, d'axe z et d'un angle égal à 51°, dans le sens horaire, par rapport à la position de la figure 5.

À partir du schéma cinématique de la figure 5, déterminez la nature des

mouvements des solides E7 par rapport à E1 et E2 par rapport à E1. L'ensemble {E1, E2, E3, E7} est un système plan à quatre « barres », c'est-à-dire quatre articulations E3/E1, E2/E3, E7/E2, E7/E1.

Q1

Sur la figure 6, déterminez la nouvelle position du point A, puis tracez les

trajectoires des points A et C par rapport au brancard E1. Complétez le schéma en intégrant les ensembles ou les pièces manquants (assise E2, biellette E7 et pignon E5) dans leur nouvelle position.

Q2

4.2.2 Étude statique du mécanisme de rehausseHypothèses

Pour cette étude, nous tenons compte des hypothèses suivantes :Le mécanisme de rehausse est assimilé à un mécanisme plan ;L'étude se fera en phase de montée, position basse, dans le plan (x, y) ;Toutes les liaisons sont parfaites (sans jeu et sans frottement) ;Le poids de l'ensemble {siège + conducteur} est égal à 1 300 N ; Il est modélisable par une action verticale notée P , appliquée au point H ;

Le poids des autres pièces est négligeable par rapport aux autres actions mécaniques ;Afin de réduire le moment du couple (important au démarrage du mouvement de rehausse), le constructeur a prévu l'implantation d'un ressort-spirale d'axe z, centré en B, qui exerce un couple de moment MB égal à 34,6 N.m dans la position de l'étude, et porté par l'axe z.

Étude de l'équilibre de la biellette E7 (figure 7) Établissez le bilan des actions mécaniques extérieures agissant sur la biellette E7.Q3 Appliquez le Principe Fondamental de la Statique à la biellette E7 et déterminez la direction de l'actionAE 2E 7

.Q4


Fig. 6

Fig. 7


Étude de l'équilibre de l'ensemble S = {E2 + E3 + E5 + siège + conducteur} (fig. 8)Pour la suite des calculs relatifs aux moments, nous donnons dans le repère de référence x ,y ,z lié au brancard E1, les composantes des vecteurs BH=51,127, 0 et BA=229,38 ,0 .

Le bilan des actions mécaniques extérieures appliquées à l'ensemble isolé est le suivant :L'action en A de la biellette E7 sur E2 est inclinée d'un angle de 30° par rapport à l'axe (-x) et a pour norme∥AE 7E 2

∥ .

L'action en B sur ressort-spirale sur E3 est un couple de moment porté par l'axe z tel que MB = - 34 600 N.mm.

L'action en B du brancard E1 sur E3 est modélisable par un glisseurBE 1 E 3de composantes (XB, YB, 0).

Le poids P correspond à celui de l'ensemble {siège + conducteur}.

À partir de ces informations, complétez le bilan des actions mécaniques extérieures ci-dessous : Q5

Action mécanique

Torseur exprimé au point d'application Torseur exprimé au point ___ Nb

d'inconnues

AE7 E 2 {T E 7E 2}= {_____________ 0_____________ 0

0 0}x , y ,zA{___________ ______________________ ______________________ ___________}x , y ,z_

Ressort →E3 {T ressort E3}= {0 00 00 −34600}x ,y , zB

{___________ ______________________ ______________________ ___________}x , y ,z_

0

BE1 E 3 {T E 1E 3}= {_____________ 0_____________ 0

0 0}x , y ,zB{___________ ______________________ ______________________ ___________}x , y ,z_

Poids P {TP}= { 0 0−1300 0

0 0}x , y , zH{___________ ______________________ ______________________ ___________}x , y ,z_

0

Exprimez les torseurs ci-dessus au point que vous jugerez le plus judicieux pour faciliter la résolution analytique du problème.Q6 Appliquez le Principe Fondamental de la Statique (PFS) à l'ensemble isolé S et écrivez les équations de la résultante en projection sur les axes x et y et l'équation du moment résultant en projection sur

l'axe z .Q7

Déterminez les actionsAE7 E 2etBE1 E 3

. Q8



Étude de l'équilibre du secteur denté E3

Pour la suite des calculs, nous donnons, dans le repère de référence x ,y ,z lié au brancard E1, les composantes des vecteurs CB=80, −13, 0 et CI =798,25 , 17 ,5 , 0 .

Le pignon E5 et le secteur denté E3 constituent un engrenage cylindrique à denture droite. Lors de l'engrènement, tout se passe comme si deux cylindres équivalents à E5 et E3, dits « primitifs », roulent sans glisser l'un sur l'autre au point I.Le diamètre de chacun des cylindres correspond au diamètre primitif des roues dentées.En tenant compte du profil des dents, l'action en I du pignon E5 sur le secteur denté E3, action de contact supposée sans frottement, est orientée d'un angle de 20° (angle de pression) par rapport à la tangente commune aux cylindres primitifs.Par conséquent, l'action l'action en I du pignon E5 sur le secteur denté E3 est orientée dans notre cas d'un angle de 82° par rapport à l'horizontale (fig. 9).Le torseur statique associé à l'action du ressort et de E1 au point B s'écrit :

{T ressortE 1 E3 }= {594 0 957 0 0 −34 600}x , y , zB

Effectuez le bilan des actions mécaniques extérieures agissant sur le secteur denté E3. Q9

Appliquez le Principe Fondamental de la Statique au secteur denté E3

et écrivez les équations de la résultante en projection sur les axes x ety et l'équation du moment résultant en projection sur l'axe z .

Q10 Déterminez l'action I E 5 E 3

. Q11


Fig. 8

Fig. 9


4.2.3 Transmission de puissanceCalcul du moment du couple à la sortie du réducteur

L'étude de l'équilibre du secteur denté E3 nous a permis de déterminer l'action I E 5 E 3.

Sachant que le diamètre primitif du pignon E3 a pour valeur 16 mm, calculez le moment du couple à la sortie du réducteur.Q12

Calcul du moment du couple moteurDonnées :le moment du couple, en sortie du réducteur, est égal à 5,36 N.m.Le rendement de ce réducteur de vitesse (fig. 10) est supposé égal à 0,5.

À partir de ces données, justifiez la valeur du rapport global de

transmission et déterminez le moment du couple que devra exercer le moteur par l'intermédiaire du flexible, les frottements du flexible dans sa gaine étant négligés.

Q13

Les courbes caractéristiques du moteur électrique sont fournies par le constructeur (fig. 11).

Montrer que ce moteur est utilisé avec un rendement supérieur à 50%.Q14


Fig. 10

Fig. 11

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