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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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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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3. Influence des paramètres principaux
On se place dans le cas d’un synchronisateur de type Borg-Warner.
3.1 Rôle des gorges sur les surfaces coniques
Les gorges jouent un rôle important au début de la synchronisation, quand la quantité d’huile entre les surfaces coniques est non négligeable. Ainsi, leur action est limitée aux premiers millièmes de seconde du processus de changement de vitesses. Dans ces instants, la bague synchro approchant le cône de la roue comprime l’huile entre les surfaces coniques. La pression dans l’huile augmente et un film résistant se forme. La présence des gorges minimise l’augmentation de la pression, et facilite la rupture du film d’huile. La force résistante du film d’huile augmente selon une loi parabolique, conformément aux lois de l’hydrodynamique. La courbe de l’augmentation de l’effort est cassée au moment de la rupture du film d’huile (figure 8).
Sur la figure 8, la variation de la force axiale est simulée en fonction du temps. Au début, la courbe augmente selon une loi parabolique. Cette augmentation est terminée au moment de la rupture du film d’huile entre les cônes de la bague synchro et de la roue. Cela est représenté par un point de rupture sur les courbes. À partir de ce point, une augmentation régulière est imposée à la force axiale : elle doit atteindre la valeur maximale en 0,15 s (cas particulier de la simulation et de la figure). La pente de montée d’effort dépend de la position du point de rupture. Si le point est bas, la pente de la montée d’effort est raide et il faut plus de temps pour la synchronisation. Si le point de rupture est en haut, la pente de montée d’effort est faible, et la synchronisation se passe en moins de temps. Si le point de rupture est plus élevé que la force maximale de changement, la synchronisation ne peut pas se faire à cause d’une force trop faible pour rompre le film d’huile.
L’augmentation du nombre de gorges diminue la position du point de rupture, donc le nombre des gorges disposées sur le cône de la bague synchro est inversement proportionnel à la position du point de rupture. Au-delà d’un nombre limite de gorges (ici nlim » 40), le point ne réagit plus à l’augmentation du nombre de gorges.
D’un point de vue pratique, on peut tirer deux conséquences :
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il ne faut pas utiliser trop de gorges (n > nlim...
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BIBLIOGRAPHIE
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(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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(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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