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Les premières automobiles étaient « propulsées » (roues arrière motrices). L’efficacité de cette transmission est avérée mais le contrôle du véhicule devient délicat dès que le moteur délivre une puissance supérieure à ce que les roues peuvent transmettre à la route. L’implantation du joint de Cardan a fait évoluer rapidement le marché vers des automobiles « tractées » (roues avant motrices). Aujourd’hui, pour des utilisations particulières, les constructeurs ont développé une gamme de véhicules utilitaires (4x4) puis de loisirs (SUV) à transmission intégrale. Ces véhicules ont une excellente motricité mais sont généralement pénalisés par les critères de confort et de consommation. Le groupe VAG (Groupe Volkswagen Audi) commercialise une transmission intégrale nommée « 4Motion » développée en partenariat avec l’équipementier suédois Haldex dont la particularité est de fonctionner avec les deux roues avant motrices pour le confort, la sécurité et la consommation ou avec quatre roues motrices pour atteindre la performance d’accélération attendue. L’objet de ce sujet est de valider la capacité de la solution « 4Motion » à satisfaire la prestation attendue telle qu’elle est caractérisée sur la figure 1 :

Critère Valeur

Accélération maxi 1,6 m.s-2 Surconsommation < 15%

Fonction Accélération Continue C0

Figure 1 : caractérisation de la prestation attendue

Caractérisation partielle de la Fonction de Service FS1 du système 4Motion

N Qualification Critère Valeur Accélération maxi 1,6 m.s-2 Surconsommation < 15%

1

Permettre au conducteur

de se déplacer sur la route Fonction Accélération Continue C0

Caractérisation partielle des Eléments du Milieu Extérieur Nom Critère Valeur

Masse M = 1580 kg Puissance maxi 105kW voiture (équipée du « 4Motion »)

Diamètre des roues 620mm Pente 10° Route Facteur de frottement avec les roues f = 0,35

Figure 2 : extrait du Cahier des Charges fonctionnel de la voiture

Conducteur Motricité

Voiture

Pour se déplacer sur la route

Dans ce sujet, la réalisation de cette prestation doit être réalisée dans la phase de vie extrême : « Démarrage sur une route pentue et enneigée » Le cahier des charges fonctionnel donne une modélisation de l’environnement dans cette phase de vie. Il est limité aux grandeurs nécessaires à cette étude et donné sur la figure 2 :

Voiture

Conducteur Route

Milieu ambiant

Passagers

FS1

FS3

FS4

Législation

FS2

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Etude d’une voiture non équipée de l’option « 4Motion » : Q1 Dans la phase de vie considérée, pour quel sens de déplacement, marche avant ou

marche arrière, l’accélération sera-t-elle maximale avec une voiture à roues avant motrices ? Justifier qualitativement.

Q2 Pour une voiture à roues avant motrices et roulant en marche arrière, exprimer les trois équations scalaires issues du Principe Fondamental de la Dynamique appliqué à l’ensemble voiture essieux roues en G et les deux équations scalaires issues du théorème du moment dynamique appliqué aux roues avant puis aux roues arrière en projection sur leurs axes de rotation. En déduire l’accélération maximale de la voiture dans la phase de vie considérée, indépendamment de la puissance du moteur. Faire l’application numérique.

Q3 Reprendre le calcul précédent pour une voiture à roues avant motrices et roulant en

marche avant, faire l’application numérique. Conclure. Q4 Exprimer le couple 1'

moteurC en fonction de , , , , , , roues essieuM m g R J et J , puis le travail dépensé par le moteur pendant dix secondes de cette phase d’accélération maximale. Faire l’application numérique.

Q5 Déterminer, pour une voiture à transmission intégrale pour laquelle les couples

transmis aux roues avant et arrière sont identiques, quelles sont les premières roues à la limite d'adhérence ? En déduire l'accélération maximale de cette voiture, indépendamment de la puissance du moteur. Conclure.

Etude de la voiture équipée de l’option «4Motion » : L’option « 4Motion » est principalement constituée de l’Haldex et du différentiel arrière (voir figures 4, 5 et annexe). L’Haldex permet de gérer la répartition de la puissance motrice entre les roues avant et arrière : si les vitesses de rotation moyennes des roues arrière (AR) et des roues avant (AV) sont égales, la puissance est transmise aux seules roues avant (flux de puissance en pointillés bleus) sinon une partie de la puissance est transférée aux roues arrière (flux de puissance en pointillés rouges).

Figure 4 : implantation de la transmission «4Motion »

Roues arrière

Roues avant

Haldex

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19/20TOURNEZ LA PAGE S.V.P.

ANNEXE AU VERSO.

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N991"

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20/20

Académie : Session : Modèle EN.Examen ou Concours Série* :Spécialité/option : Repère de l’épreuve :Épreuve/sous-épreuve :NOM :(en majuscules, suivi s’il y a lieu, du nom d’épouse)

Prénoms : N° du candidatNé(e) le :

Examen ou concours : Série* :Spécialité/option :Repère de l’épreuve :Épreuve/sous-épreuve :(Préciser, s’il y a lieu, le sujet choisi)

(le numéro est celui qui figure sur laconvocation ou la liste d’appel)

Numérotez chaquepage (dans le cadreen bas de la page) etplacez les feuillesintercalaires dans lebon sens

Note :

20

Appréciation du correcteur (uniquement s’il s’agit d’un examen) :

NE

RIE

N É

CR

IRE

D

AN

S C

E C

AD

RE

* Uniquement s’il s’agit d’un examen.

Il est interdit aux candidats de signer leur composition ou d’y mettre un signe quelconque pouvant indiquer sa provenance.

Document Reponse ENSAM 210x350 2009:Document Reponse ENSAM 210x350 2009 22/01/09 8:54 Page 1

CX0614

CE DOCUMENT COMPORTE

3 PAGES REPONSES

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NE RIEN ÉCRIRE DANS LA PARTIE BARRÉE


DOCUMENT REPONSE DR1

Q14 -

Transmettre une puissance

variable à l’essieu arrière

Détecter une différence de

vitesse AV/AR

Embrayage multi disques

Pompe différentielle

+ clapets

Vanne de régulation

Commander l’embrayage

Alimenter en huile

Accumulateur


60° 30° 120° 90° 180° 150° 240° 210° 300° 270° 360° 330°

s eθ θ−

eQ

60° 30° 120° 90° 180° 150° 240° 210° 300° 270° 360° 330°


Q18 -

Q19 -

Q20 -

s eθ θ−

1pQ

2pQ

Carter

Arbre de sortie + roue à came

Arbre d’entrée + 9 rouleaux de pression + plateau de

pression

Piston P1 + sa butée à rouleaux



Pivot glissant

Pivot glissant

Pivot glissant


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c

c

2

1

mr

mr

P

2

*

4

3

Commande pompe

: ................K = 101

100

Mesure usure des pneus

. . .2 / 100BS Oa v s Xδ

V+

……….

10

*

12

11

10

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v

2

*

Commande de l’Haldex

aBS

……

13

( ) ...........m p ccf f a+ + +

( ). . .........m p ccf f a + ...........

…… ……

: 0K = 0

c

K=0

Initialisation de K


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