Présentation
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RÉSUMÉ
La modélisation d’un élément en vue de sa conception ou la prévision de son comportement doit tenir compte de l’ensemble des sollicitations auxquelles est soumise la pièce, ainsi que tous les phénomènes traduisant son fonctionnement. Les synchronisateurs sont des éléments de liaison au sein des boîtes de vitesses mécaniques, constitués d’un grand nombre de pièces aux géométries complexes. Dans ce cas, l’approche de modélisation doit intégrer les phases successives variées, et l‘imbrication entre eux des différents composants. Cet article présente des modèles élémentaires axisymétriques et d’autres permettant la simulation dynamique du synchronisateur.
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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
Un modèle de système mécanique est une abstraction d’une réalité observée. En général, il se traduit par un ensemble d’équations de comportement dont la résolution permet d’obtenir des valeurs numériques. Les résultats sont alors utiles soit pour comprendre ou prévoir le comportement, soit pour concevoir et même commander le système lui-même. Naturellement, un modèle est capable de prédictions limitées dans un domaine de validité défini. Ainsi, le succès d’une conception dépend pour une part de la représentativité des modèles utilisés. En plus, au cours de la conception, le degré de complexité des modèles utilisés évolue du plus bas au plus élevé. Enfin le temps, les moyens et l’énergie dont on dispose pour établir un modèle et résoudre les équations restent limités : des simplifications, en globalisant les causes et les effets, sont souvent nécessaires.
La création d’un modèle repose pour une large part, sur la perception que peut avoir un ingénieur - concepteur du fonctionnement du système. Cette perception est rendue difficile soit par le nombre de pièces qui interagissent, soit par l’échelle géométrique (grande ou petite) où se produisent les phénomènes, soit par le temps de déroulement des opérations. Dans le cas des synchronisateurs de boîtes de vitesses mécaniques, le temps global de fonctionnement est court avec des phases successives variées, l’imbrication de tous les éléments est grande et la position géométrique de chaque élément dépendante. La modélisation doit donc aborder tous ces aspects.
Cet article vient à la suite de l’article « Synchronisateurs des boîtes de vitesses. Caractéristiques » et précède l’article « Synchronisateurs des boîtes de vitesses. Comportement ».
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Modèles élémentaires axisymétriques de synchronisateur
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1. Description des phases de fonctionnement
L’étude du comportement d’un synchronisateur nécessite une connaissance détaillée du processus de changement de vitesses. Les positions relatives des pièces du synchronisateur, ainsi que les points caractéristiques de la vitesse angulaire synchronisée et de la force axiale mesurée, permettent de distinguer des phases successives. Le nombre de ces phases dépend des limites de l’étude et du modèle élaboré pour le processus de changement de vitesses. Ainsi, le nombre de phases dans les études de la littérature varie de quatre [47] à onze [16]. Dans cette présentation, le processus de changement de vitesses est décrit de la position neutre du levier de vitesses à la fin de l’enclenchement de la roue par le baladeur. Le processus de changement de vitesses est divisé en huit phases, illustrées sur la figure 1. Les limites des phases sont données par les variations du couple de synchronisation, de la vitesse angulaire synchronisée et des positions des pièces mécaniques.
Pour illustrer les positions des pièces durant le changement, seulement les cannelures du baladeur, de la bague synchro et de la roue sont représentées (figure 2). Pour faciliter la visualisation, le côté intérieur du baladeur est représenté sur la photo. La vraie position des cannelures du baladeur est à l’intérieur de la pièce (tireté sur la figure 3). La description suivante des phases de fonctionnement est basée sur des visualisations expérimentales réalisées avec caméra rapide, lors de tests spéciaux sur boîtes de vitesses instrumentées.
1.1 Premier vol libre (phase 1, figure 3)
« Vol libre » signifie que le baladeur avance axialement sans résistance mécanique significative. Durant cette phase, le baladeur déplace les mécanismes de centrage, qui poussent la bague synchro vers le cône de la roue. La vitesse axiale du baladeur est élevée et constante, la force axiale nécessaire est basse et varie. La phase est courte ; elle dure de l’ordre de 10 −4 s.
HAUT DE PAGE1.2 Début de la synchronisation de la vitesse angulaire (phase 2)
La position du baladeur au début...
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