Synchronisateurs des boîtes de vitesses. Caractéristiques

Les synchronisateurs des boîtes de vitesses mécaniques font l’objet d’un regain d’intérêt notamment avec les boîtes de vitesses robotisées. La relative simplicité des boîtes mécaniques s’oppose à la complexité des boîtes automatiques et les coûts sont naturellement en proportion. De plus, les technologies et moyens de production des boîtes mécaniques sont stabilisés depuis longtemps et l’innovation dans le pilotage et la commande ont redonné de nouvelles perspectives de développement.

Les boîtes de vitesses mécaniques sont des systèmes mécaniques assez simples. Les interactions entre les éléments de base (carters, roulements, engrenages) sont généralement bien maîtrisées autant en statique qu’en dynamique et les synchronisateurs de vitesse restent des éléments spécialisés à cause de la diversité des fonctions à réaliser et des conditions imposées. Souvent, la complexité de tels éléments impressionne le concepteur qui soit extrapole, ce qui est connu en espérant ne pas dépasser les limites du raisonnable, soit s’en remet à de super spécialistes en espérant bien poser son problème.

Les synchronisateurs sont des éléments de liaison :

• constitués de pièces imbriquées avec des géométries compliquées (cônes, cannelures, crabots, …) et divers matériaux (aciers, alliages, revêtements, huile, …) ;

• soumis à des conditions de fonctionnement hautement variables sur des temps très courts (inférieurs à la seconde) ;

• devant présenter des caractéristiques de fonctionnement reproductibles et qui s’inscrivent dans la durée (la durée de vie de la boîte de vitesses).

Les synchronisateurs sont donc des éléments sensibles qui demandent :

• une description détaillée des éléments constitutifs pour les différentes échelles d’observation des phénomènes ;

• une définition claire des phases de fonctionnement et des modèles mécaniques associés ;

• des résultats pour la conception et la maîtrise du comportement de l’ensemble synchronisateur et boîte de vitesses.

L’approche proposée dans cette série d’articles a pour objet, dans l’état actuel des connaissances :

• d’isoler l’élément synchronisateur et de définir un contexte de travail  ;

• de faire une analyse de chaque comportement élémentaire et de présenter un modèle global de comportement  ;

• de présenter des résultats et de faire une étude d’influence de paramètres .

Tout cela dans le but de fournir les repères et méthodes de calcul utiles au concepteur soit dans la phase de prédimensionnement, soit dans la phase d’optimisation et de mise au point avec les fournisseurs de synchronisateurs.