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RÉSUMÉ
Cet article traite de la problématique de développement des synchronisateurs. La conception d’un tel système mécanique doit englober non seulement le comportement global de l’architecture du produit, mais également les comportements respectifs des différents composants le constituant. Sont étudiés tout d’abord les relations du synchronisateur avec la boîte des vitesses, le processus du changement de vitesses, ainsi que les phases principales du fonctionnement du synchronisateur. Les modélisations du comportement de deux synchronisateurs, l’un d’une boîte de vitesses transversale, l’autre d’une boîte de vitesses à double embrayage sont présentés en exemple.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Daniel PLAY : Ingénieur docteur - Professeur d’Université à l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon
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Laszlo LOVAS : Ingénieur docteur - Maître de conférences à l’Université des Sciences Techniques et Économiques de Budapest
INTRODUCTION
La conception d’un système mécanique repose à la fois sur la caractérisation du comportement de l’architecture même du produit et sur la prévision de la résistance de chacun de ses composants. De nombreux logiciels par exemple de calculs par Éléments Finis permettent d’obtenir des réponses relatives au deuxième aspect. Par contre, le premier aspect relatif à l’architecture est souvent laissé à l’appréciation du concepteur qui quelquefois doit prendre des risques importants s’il n’a pas les moyens de quantifier le comportement global du système mécanique concerné. L’intégration d’un système mécanique dans des ensembles plus complexes suppose de bien en décrire les comportements respectifs. Naturellement, les frontières des zones d’études doivent être au préalable bien définies Synchronisateurs des boîtes de vitesses. Caractéristiques et les modèles doivent aussi être adaptés Synchronisation des boîtes de vitesses. Modélisation pour pouvoir ensuite être traduits informatiquement et donner des résultats chiffrés. Des environnements logiciels permettent maintenant de traduire assez facilement des modèles simples de comportement. On peut alors obtenir des résultats issus de simulations numériques et faire des études paramétriques.
Cet article concrétise une démarche d’études et de développement des synchronisateurs des boîtes de vitesses. Les effets d’architectures de boîtes et de positionnement des synchronisateurs seront abordés. Ensuite, une étude d’influence de paramètres principaux permettra de préciser le fonctionnement des synchronisateurs de type Borg-Warner.
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Influence des paramètres principaux
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2. Simulation avec deux boîtes de vitesses caractéristiques
2.1 Boîte de vitesses transversale
Le comportement des synchronisateurs d’une boîte Renault JH avec 5 vitesses, a été modélisé (figure 4). Les résultats numériques confortent la variation de la durée du changement en fonction de la vitesse et de l’inertie à engager, ainsi qu’en fonction de la force de changement appliquée.
Les figures 5 et 6 montrent quelques résultats. Quand l’effet d’un paramètre donné est étudié, c’est uniquement le paramètre étudié qui change, tous les autres paramètres restent constants. La figure 5 montre naturellement que la durée du changement augmente avec la différence de vitesse angulaire initiale.
Les tableaux 1 et 2 montrent évidemment que la durée du changement est proportionnelle à l’inertie synchronisée. Si l’inertie est plus grande, la durée du changement est plus longue. Les tableaux montrent aussi que pour la même inertie, la montée en vitesses nécessite moins de temps que la descente en vitesses. Cela est attribué à l’effet des pertes de puissance dans la boîte de vitesses. Les pertes de puissance aident la montée en vitesses et empêchent la descente en vitesses.
La figure 6 montre que la durée du changement diminue avec l’augmentation de la force de changement durant synchronisation. La relation n’est pas linéaire.
Le tableau 3 montre bien l’importance du placement des synchronisateurs. Dans la boîte JH, il y a trois synchronisateurs. La ligne 1 montre les inerties avec tous les synchronisateurs placés sur l’arbre d’entrée. L’inertie à synchroniser est minimale, et elle est la même pour chaque vitesse.
Quand on place un synchronisateur sur l’arbre de sortie avec les deux autres sur l’arbre d’entrée, les inerties augmentent. Pour les vitesses dont le synchronisateur est resté sur l’arbre d’entrée, l’inertie à synchroniser reste la même, quoique légèrement plus élevée que dans le cas précédent. Pour les vitesses dont le synchronisateur est placé sur l’arbre de sortie, l’inertie à synchroniser est plus grande. Cette augmentation...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ABDEL-HALIM (N.A.), BARTON (D.C.), CROLLA (D.A.), SELIM (A.M.) - Performance of multicone synchronizers for manual transmissions. - Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D, vol. 214, pp. 55-65 (1997).
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(2) - BONESS (R. J.) - Churning losses of discs and gears running partially submerged in oil. - Proceedings of the 1989 International Power Transmission and Gearing Conference, Chicago, pp. 355-359.
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(3) - CALLOCH (S.), COGNARD (J. Y.), DUREISSEIX (D.), MARQUIS (D.) - Les systèmes de transmission de puissance. - Paris, Éditions Lavoisier, 345 p., ISBN 2-7462-0669-2 (2003).
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(4) - DERRIEN (D.) - Oscillations transitoires dans les chaînes cinématiques automobiles. - Thèse de doctorat, École Centrale de Nantes, 263 p. (1999).
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(5) - D’ORAZIO (A.), CAUDANO (M.), UBERTI (M.), URBINATI (M.) - Multicone synchronizer dynamic modeling and experimental bench test rig to improve manual transmission shiftability. - Proceedings of the JSME International Conference on Motion and Power Transmissions, Fukuoka, Japan, pp. 649-656, 15-17...
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