CPGE .................................. DMS – Département STI 106 avenue Tolosane - 31520 RAMONVILLE - France Tél +33 (0)5 62 88 72 72 - Fax +33 (0)5 62 88 72 79 www.dmseducation.com – info@dmseducation.com Page 1/5 Document Z720020-A BOITE DE VITESSES ROBOTISEE SENSODRIVE DE C3 Définition du produit La boîte de vitesses robotisée Sensodrive de la voiture citroën C3 est la véritable boîte de vitesses du véhicule. Il s'agit d'une boîte de vitesses mécanique, non automatique. Elle est robotisée par deux actionneurs électriques, l'actionneur de changement de vitesses et l'actionneur d'embrayage. Le calculateur d'origine gère les changements de vitesses. - D'une chaîne d'énergie avec une batterie rechargeable avec chargeur fourni, un calculateur d'origine assurant la distribution de l'énergie, un actionneur de boîte (changement de vitesses) avec deux moteurs à courant continu pour la sélection et pour l'engagement du rapport. Ces deux moteurs sont couplés respectivement à des mécanismes pignon/crémaillère et maneton/bielle pour commander un dispositif came/poussoir et actionné ainsi le levier de passage de vitesses. un actionneur d'embrayage avec moteur à courant continu entraînant un secteur pignon denté, et mécanisme biellette/levier pour commander la fourchette d'embrayage. une boîte de vitesses à 5 rapports + neutre + marche arrière - D'une chaîne d'information avec des capteurs de positions et détection de l'intensité pour les deux actionneurs, un sélecteur de vitesses pour la commande du changement de rapport, un calculateur pour le traitement des informations, un bus CAN pour la communication des informations. Le système est composé : Différents capteurs ont été positionnés sur les chaînes d'énergie et d'information afin de réaliser des Travaux Pratiques : - Mesure de la tension, du courant et de l'angle de sortie sur le moteur de l'actionneur d'embrayage ; -Mesure des deux tensions, des deux courants et des deux angles de sorties sur les deux moteurs de l'actionneur de boîte ; - Mesure des vitesses de l'arbre primaire et de l'arbre secondaire de la boîte à vitesses ; - Mesure de l'effort de la fourchette d'embrayage. Toutes ces informations sont conditionnées et disponibles sous forme analogique et numérique. Afin d'approfondir l'étude comportementale, et en particulier les phases transitoires où le véhicule entraîne l'arbre secondaire de la boîte à vitesses, un moteur à vitesse variable entraîne l'arbre secondaire. Un ordinateur type PC et le logiciel d'acquisition sont fournis. Instrumentation : C3 en situation Architecture C3 Boîte robotisée C3 Modélisation 3D de l'actionneur de boîte Modélisation 3D de l'actionneur d'embrayage Boîte de vitesses robotisée sensodrive C3 didactique
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CPGE ..................................
DMS – Département STI 106 avenue Tolosane - 31520 RAMONVILLE - France
BOITE DE VITESSES ROBOTISEE SENSODRIVE DE C3 Définition du produit
La boîte de vitesses robotisée Sensodrive de la voiture citroën C3 est la véritable boîte de vitesses du véhicule. Il s'agit d'une boîte de vitesses mécanique, non automatique. Elle est robotisée par deux actionneurs électriques, l'actionneur de changement de vitesses et l'actionneur d'embrayage. Le calculateur d'origine gère les changements de vitesses.
- D'une chaîne d'énergie avec une batterie rechargeable avec chargeur fourni, un calculateur d'origine assurant la distribution de l'énergie, un actionneur de boîte (changement de vitesses) avec deux moteurs à courant continu pour la
sélection et pour l'engagement du rapport. Ces deux moteurs sont couplés respectivement à des mécanismes pignon/crémaillère et maneton/bielle pour commander un dispositif came/poussoir et actionné ainsi le levier de passage de vitesses.
un actionneur d'embrayage avec moteur à courant continu entraînant un secteur pignon denté, et mécanisme biellette/levier pour commander la fourchette d'embrayage.
une boîte de vitesses à 5 rapports + neutre + marche arrière
- D'une chaîne d'information avec des capteurs de positions et détection de l'intensité pour les deux actionneurs, un sélecteur de vitesses pour la commande du changement de rapport, un calculateur pour le traitement des informations, un bus CAN pour la communication des informations.
Le système est composé :
Différents capteurs ont été positionnés sur les chaînes d'énergie et d'information afin de réaliser des Travaux Pratiques : - Mesure de la tension, du courant et de l'angle de sortie sur le moteur de l'actionneur d'embrayage ; -Mesure des deux tensions, des deux courants et des deux angles de sorties sur les deux moteurs de l'actionneur de boîte ; - Mesure des vitesses de l'arbre primaire et de l'arbre secondaire de la boîte à vitesses ; - Mesure de l'effort de la fourchette d'embrayage. Toutes ces informations sont conditionnées et disponibles sous forme analogique et numérique. Afin d'approfondir l'étude comportementale, et en particulier les phases transitoires où le véhicule entraîne l'arbre secondaire de la boîte à vitesses, un moteur à vitesse variable entraîne l'arbre secondaire. Un ordinateur type PC et le logiciel d'acquisition sont fournis.
Instrumentation :
C3 en situation
Architecture C3
Boîte robotisée C3 Modélisation 3D de l'actionneur de boîte
Modélisation 3D de l'actionneur d'embrayage Boîte de vitesses robotisée
1 Etude fonctionnelle des systèmes techniques 2 Chaîne d'énergie : Cinématique des mécanismes
3 Chaîne d'information : Commande des systèmes
4 L'étude des chaînes fonctionnelles 5 Modélisation cinématique des liaisons
6 Statique des solides
7 Automatique 8 Les constituants des chaînes fonctionnelles
9 Vérification des performances mécaniques
10 Modèle de comportement des commandes 11 Evolution des solutions
2ème année PSI
1 Les systèmes séquentiels 2 Dynamique des solides : cinématique
3 Dynamiques des solides : puissance
4 Chaînes de solides 5 Automatique : les systèmes asservis
6 Etude globale des systèmes
7 Vérification des performances 8 Etude globales des systèmes : analyse et synthèse
Spécificités du produit Le système boîte de vitesses robotisée Sensodrive de C3 offre de multiples avantages et tout particulièrement :
Un système réel industriel et instrumenté permettant d'évaluer les performances (écart entre le modèle théorique et la réalité) sans dénaturer le fonctionnement industriel.
La possibilité de changer les rapports en mode automatique ou manuel en fonction des données réelles et simulées.
La commande du véhicule et du moteur simulé par logiciel et prenant en compte la position de la pédale d'accélérateur, la charge et la pente de la route.
Dossier pédagogique
Le dossier pédagogique est organisé par centre d'intérêt comme défini dans les tableaux
Descriptifs succincts de quelques TP
TP SII PCSI CI4-1 Centre d’intérêt n° 4 : ETUDE DES CHAINES FONCTIONNELLES. Problématique : Le constructeur a décidé d'automatiser la fonction transmettre la puissance. Identifier, caractériser puis modéliser la structure de l'actionneur d'embrayage. Activités : En présence du système, l'étudiant doit : - identifier les éléments et décrire les constituants de la chaîne d'énergie et la chaine d'information - identifier les relations entre les constituants et entre les chaînes - construire l'ensemble chaîne d'énergie, chaîne d'information Conclusion : L'identification, la caractérisation et la modélisation de la structure de l'embrayage sont corrects et l'étudiant doit retenir les outils et modèles de descriptions fonctionnels.
Centre d'intérêt couvert par un TP Centre d'intérêt pouvant faire l'objet d'un TP développé ultérieurement
TP SII PSI CI7-2 Centre d’intérêt n° 7 : VERIFICATION DES PERFORMANCES. Problématique : Valider un modèle théorique du synchronisateur en vue de nouvelles études. Activités : En présence du système, l'étudiant doit : - situer le sous-ensemble synchronisateur sur l'ensemble boîte à vitesses et s'approprier le système afin de le modéliser, - déterminer les paramètres caractéristiques du fonctionnement du synchronisateur à partir de la documentation fournie - mesurer les paramètres sur le système réel - comparer les résultats et valider le modèle Conclusion : Le modèle théorique est validé et l'étudiant doit retenir la modélisation des systèmes et le comportement d'un mécanisme à friction conique.
2 Les constituants des produits 3 Etude des systèmes linéaires continus et invariants
4 Communication technique
5 Cinématique du solide indéformable 6 Etude des contacts entre pièces
7 Chaînes de solides ouvertes et fermées
8 Etude des assemblages et des guidages 9 Matériaux et procédés
10 Obtention des pièces par enlèvement de matière
11 Etude des systèmes logiques 12 Conception et élaboration des ensembles mécaniques
2ème année PT
1 Analyse et conception des systèmes 2 Mécanique des chaînes des solides
3 Résistance des matériaux
4 Etude des fonctions techniques 5 Définition des ensembles mécaniques
6 Approche produit – procédé – matériaux
7 Fonctions et solutions techniques associées 8 Analyse du comportement des systèmes
9 Analyse et conception des systèmes : synthèse
Descriptifs succincts de quelques TP
TP SII PTSI CI1-2 Centre d’intérêt n° 1 : ETUDES DES SYSTEMES. Problématique : Compléter la documentation du constructeur avec le tracé de la grille de passage des vitesses et le modèle du mécanismeActivités : En présence du système, l'étudiant doit : - manipuler afin de visualiser les mouvements nécessaires à la commande de passage des vitesses, - identifier les mouvements du mécanisme et les composants actifs, - tracer la grille de passage des vitesses, - modéliser le mécanisme. Conclusion : La notice est rédigée et l'étudiant doit retenir la méthode permettant de passer du système réel au modèle cinématique.
TP SII PTSI CI2-3 Centre d’intérêt n° 2 : LES CONSTITUANTS DES PRODUITS. Problématique : En vue de robotiser la boîte de vitesses, identifier, analyser et modéliser la structure de l'actionneur de boîte. Activités : En présence du système, l'étudiant doit : - identifier les éléments et décrire les constituants de la chaîne d'énergie et de la chaîne d'information, - identifier les relations entres les constituants et entre les chaînes, - construire l'ensemble chaîne d'information – chaîne d'énergie. Conclusion : L'identification, la caractérisation et la modélisation de la structure de l'actionneur de boîte sont corrects et l'étudiant doit retenir les outils et modèles de descriptions fonctionnels.
TP SII PT CI1-2 Centre d’intérêt n° 1 : ANALYSE ET CONCEPTION DES SYSTEMES. Problématique : Valider un modèle théorique du synchronisateur en vue de nouvelles études. Activités : En présence du système, l'étudiant doit : - situer le sous-ensemble synchronisateur sur l'ensemble boîte à vitesses et s'approprier le système afin de le modéliser, - déterminer les paramètres caractéristiques du fonctionnement du synchronisateur à partir de la documentation fournie, - mesurer les paramètres sur le système réel, - comparer les résultats et valider le modèle. Conclusion : Le modèle théorique est validé et l'étudiant doit retenir la modélisation des systèmes et le comportement d'un mécanisme à friction conique.
TP SII PT CI2-2 Centre d’intérêt n° 2 : MECANIQUE DES CHAINES DE SOLIDES. Problématique : Recenser les degrés de mobilité de l'actionneur de boîte à vitesses afin de justifier le choix de la came de commande. Activités : En présence du système, l'étudiant doit : - manipuler afin de visualiser les mouvements nécessaires à la commande de passage de vitesses, - analyser le mécanisme réel, sa modélisation cinématique et numérique, - simuler l'étude mécanique du modèle complet et interpréter les résultats,- justifier les solutions techniques relatives à la came adoptée. Conclusion : le choix de la came adoptée par le constructeur est justifié et l'étudiant doit retenir la démarche conduisant au choix d'une solution technique (passage du réel au virtuel)
Centre d'intérêt couvert par un TP Centre d'intérêt pouvant faire l'objet d'un TP développé ultérieurement
Pour commander : Boîte à vitesses robotisée Sensodrive de C3 Réf : MMS 013002
Valise asservissement pour boite à vitesses robotisée C3 Réf : MMS 011001 Actionneur d'embrayage en mallette 2ème semestre 2008 Actionneur de boîte en mallette 2ème semestre 2008
Documents d'accompagnement
Le dossier technique avec présentation du système réel (contexte industriel) et présentation du système didactique aves les caractéristiques propres à la didactisation (instrumentation, déclinaisons,..).
Le dossier pédagogique complet, avec des tableaux récapitulatifs des TP par centres d'intérêt, un ensemble de fiches TP génériques et des Travaux Pratiques complètement développés et corrigés.
Le dossier ressources contenant des ressources pédagogiques destinées à l'élaboration des fiches de formalisation et des ressources technologiques, présentant des informations complémentaires susceptibles d'enrichir la culture scientifique et technologique des étudiants.
Extrait du dossier
Sous-ensemble de la boîte robotisée
Architecture du système réel industriel
Schéma cinématique de la boîte à vitesses
Graphe de structure actionneur d'embrayage "Méca 3D" Modélisation actionneur
d'embrayage sous SolidWorks
Schéma cinématique actionneur d'embrayage
Courbe couple "à la roue" en fonction de la vitesse du véhicule
