Étude des relations entre le comportement et la fabrication des synchronisateurs des boîtes de vitesse

Lovas László

Description

ANNEXE 1: ETUDE DE L’EFFET DE L’ARCHITECTURE DE LA BOITE SUR LE CHANGEMENT DE VITESSES Annexe 1: Étude de l’effet de l’architecture de la boîte sur le changement de vitesses Le but de cette annexe est de fournir les équations nécessaires pour calculer l’inertie et les vitesses relatives pour la simulation du changement de vitesses en fonction de l’architecture de la boîte. On dresse l’inventaire des possibilités pour l’architecture de la boîte, le nombre des vitesses, la position des synchronisateurs et les différentes configurations de la marche arrière. A partir des équations ci-dessous, il est possible de calculer les données d’entrée pour le calcul de simulation avec le logiciel Synchro Simulator. A1-1. Problématique de la marche arrière La marche arrière est rarement utilisée, et engagée seulement en position arrêtée du véhicule. On se sert d’un arbre intermédiaire pour changer le sens de la vitesse de rotation de l’arbre de sortie de la boîte. Cet arbre intermédiaire peut loger 1 ou 2 engrenages, en fonction du rapport de vitesse à assurer. R a Ra R ω ae ω e ωe R c R Rc1 c2 R Rc2c1 ω R sb ωR s b ωR sb θ = θ θ = θ θ +θR Ra R Ra Rc1 Rc2θ = θ + R Ra 2iRac L’enclenchement de la marche arrière se fait en général par engrenages baladeurs. Des fois, on utilise des crabots, ou même un synchronisateur. Tout dépend de l’architecture de la boîte et de ses inerties. 178 R Ra aω ω e e R Rc c R ω R ω b s b ...

Informations

• Publié par: Chaet
• Nombre de lectures: 137
• Langue: Français

Extrait

 

 

 

 

 

 

 

 

ANNEXE 1: ETUDE DE L’EFFET DE

L’ARCHITECTURE DE LA BOITE SUR LE

CHANGEMENT DE VITESSES

Annexe 1: Étude de l’effet de l’architecture de la boîte sur le changement de vitesses

  Le but de cette annexe est de fournir les équations nécessaires pour calculer linertie et les vitesses relatives pour la simulation du changement de vitesses en fonction de larchitecture de la boîte. On dresse linventaire des possibilités pour larchitecture de la boîte, le nombre des vitesses, la position des synchronisateurs et les différentes configurations de la marche arrière. A partir des équations ci-dessous, il est possible de calculer les données dentrée pour le calcul de simulation avec le logiciel Synchro Simulator.    A1-1. Problématique de la marche arrière  La marche arrière est rarement utilisée, et engagée seulement en position arrêtée du véhicule. On se sert dun arbre intermédiaire pour changer le sens de la vitesse de rotation de larbre de sortie de la boîte. Cet arbre intermédiaire peut loger 1 ou 2 engrenages, en fonction du rapport de vitesse à assurer.   R a  R a ω e  ω e  ω e R a     R c  R c1 R c2 R c1 R c2    R b  ω s  R b ω s R b  ω s   R = Ra  R = Ra  Rc1Rc2 θ R  += θ i R + ac  Ra 2  Lenclenchement de la marche arrière se fait en général par engrenages baladeurs. Des fois, on utilise des crabots, ou même un synchronisateur. Tout dépend de larchitecture de la boîte et de ses inerties.



178

ω e R a 

R c R b ω s

ω e R a

R c R b ω s 

          Rc Rb =0 θ R = θ Ra + i 2 Rac + i 2 Rac ⋅i 2 Rcb  R   En cas dune boîte à 5 vitesses synchronisées, un côté du synchronisateur de 5 e nest pas utilisé. On peut donc y placer la marche arrière, et lenclencher par simple crabotage. Ainsi, il ne faut pas une quatrième fourchette pour la marche arrière. Bien sûr, si linertie de la boîte est trop grande, ou le grincement du crabotage nest pas permis pour des raisons quelconques, on peut aussi bien synchroniser la marche arrière.  Dans les boîtes à 4 vitesses, vu leur coût et simplicité, on utilise exclusivement lenclenchement à baladeurs.  Les boîtes à 6 vitesses sont utilisées pour mieux exploiter la plage de puissance disponible. En cas de petites voitures sportives (Fiat Punto), les questions de coût sont importantes, donc la marche arrière est à baladeurs. Puis, sur les voitures de sport haute gamme, la chasse au poids ne favorise pas laddition dun synchronisateur supplémentaire uniquement pour la marche arrière. Donc on dirait quici aussi, on trouve plutôt des baladeurs.    A1-2. Equations pour le calcul des résistances   A chaque architecture et chaque changement appartient une inertie et une famille déquations de vitesse angulaire décrivant la vitesse sur les arbres plus près du niveau dhuile. Linertie peut être calculée en avance, mais les vitesses angulaires interviennent dans les différentes pertes, donc doivent être incluses dans le logiciel de calcul.      

179

 A1-3. Nomenclature des paires d’engrenages  Dans le texte, les paires dengrenages sont notés par des lettres grecques au lieu des chiffres traditionnels. On peut remplacer les chiffres par des vitesses au choix, les formules restent valables pour toute variation de placement de vitesses. Ceci simplifie la conception dune boîte robotisée. Pour une boîte à changement manuel, on a les consignes suivantes à respecter: •conserver un ordre de placement de vitesse pair-impair alterné, •placer les vitesses consécutives en paires, •placer la prise directe en dernière ou avant-dernière vitesse pour des boîtes en prise directe. Les placements possibles sont représentés dans les colonnes de gauche des tableaux suivants. Dans les colonnes de droite, on voit les changements nécessaires pour la montée et la descente linéaire des vitesses: 1-2-3-...-3-2-1.  Boîte à 4 vitesses, à deux arbres:  α-β-γ-δ  Changements pris en compte 1-2-3-4 α-β,β-γ,γ-δ,δ-γ,γ-β,β-α  3-4-1-2 γ-δ,δ-α,α-β,β-α,α-δ,δ-γ  4-3-2-1 δ-γ,γ-β,β-α,α-β,β-γ,γ-δ  2-1-4-3 β-α,α-δ,δ-γ,γ-δ,δ-α,α-β   Boîte à 6 vitesses, à deux arbres:  α-β-γ-δ-ε-ζ  Changements pris en compte 6 α-β,β-γ,γ-δ,δ-ε,ε-ζ,ζ-ε,ε-δ,δ-γ,γ-β,β-α  1-2-3-4-5- 1-2-5-6-3-4 α-β,β-ε,ε-ζ,ζ-γ,γ-δ,δ-γ,γ-ζ,ζ-ε,ε-β,β-α  3-4-1-2-5-6 γ-δ,δ-α,α-β,β-ε,ε-ζ,ζ-ε,ε-β,β-α,α-δ,δ-γ  3-4-5-6-1-2 γ-δ,δ-ε,ε-ζ,ζ-α,α-β,β-α,α-ζ,ζ-ε,ε-δ,δ-γ  5-6-1-2-3-4 ε-ζ,ζ-α,α-β,β-γ,γ-δ,δ-γ,γ-β,β-α,α-ζ,ζ-ε  5-6-3-4-1-2 ε-ζ,ζ-γ,γ-δ,δ-α,α-β,β-α,α-δ,δ-γ,γ-ζ,ζ-ε   6-5-4-3-2-1 ζ-ε,ε-δ,δ-γ,γ-β,β-α,α-β,β-γ,γ-δ,δ-ε,ε-ζ  6-5-2-1-4-3 ζ-ε,ε-β,β-α,α-δ,δ-γ,γ-δ,δ-α,α-β,β-ε,ε-ζ  4-3-6-5-2-1 δ-γ,γ-ζ,ζ-ε,ε-β,β-α,α-β,β-ε,ε-ζ,ζ-γ,γ-δ  4-3-2-1-6-5 δ-γ,γ-β,β-α,α-ε,ε-ζ,ζ-ε,ε-α,α-β,β-γ,γ-δ  2-1-6-5-4-3 β-α,α-ζ,ζ-ε,ε-γ,γ-δ,δ-γ,γ-ε,ε-ζ,ζ-α,α-β  2-1-4-3-6-5 β-α,α-δ,δ-γ,γ-ζ,ζ-ε,ε-ζ,ζ-γ,γ-δ,δ-α,α-β   



180

Boîte à 4 vitesses, à prise directe:  α-β-γ-δ  Changements pris en compte 4-3-2-1 δ-γ,γ-β,β-α,α-β,β-γ,γ-δ   Boîte à 6 vitesses, à prise directe:  α-β-γ-δ-ε-ζ  pris en compte Changements 4-3-2-1-R-5 δ-γ,γ-β,β-α,α-ζ,ζ-α,α-β,β-γ,γ-δ  4-3-R-5-2-1 ζ-ε,ε-β,β-α,α-δ,δ-α,α-β,β-ε,ε-ζ  5-6-3-4-1-2 ε-ζ,ζ-γ,γ-δ,δ-α,α-β,β-α,α-δ,δ-γ,γ-ζ,ζ-ε  5-6-1-2-3-4 γ-δ,δ-ε,ε-ζ,ζ-α,α-β,β-α,α-ζ,ζ-ε,ε-δ,δ-γ  6-5-4-3-2-1 ζ-ε,ε-δ,δ-γ,γ-β,β-α,α-β,β-γ,γ-δ,δ-ε,ε-ζ  6-5-2-1-4-3 δ-γ,γ-ζ,ζ-ε,ε-β,β-α,α-β,β-ε,ε-ζ,ζ-γ,γ-δ   Dans les pages suivantes, on fait linventaire des équations en fonction des architectures de boîte et des placements de synchronisateur. Cas par cas, on donne une architecture, les équations des inerties correspondantes pour les changements de vitesses, puis les équations pour calculerω C etω R0 qui sont les paramètres initiaux du logiciel de calcul. Après, on donne les équations de vitesse angulaire des engrenages sur larbre de sortie ou arbre auxiliaire pour pouvoir calculer la perte par barbotage, et éventuellement les pertes dans les paliers et butées, toutes durant le processus de synchronisation. Toutes les équations de vitesse angulaire sont données en fonction de la vitesse de larbre de sortie de la boîteω s , qui est égale à la vitesse du véhicule à une constante près: v= s ⋅i 0 r p  oùi 0  le rapport du pont  r p  le rayon du pneu  Pour calculer les boîtes à 5 vitesses à deux arbres, on peut utiliser les équations des boîtes à 6 vitesses, en annulant les valeurs correspondant à la 6 ème vitesse.



181

    A1-4. Boîtes à deux arbres  A1-4-1. Boîtes à 4 vitesses  Cas 4a   α  β  γ  δ    ω e    ω s      Equations des inerties: Larbre dentrée et les parties y reliées: αb bb b θ re = θ e + θ 2 + 2 β + 2 γ + θ 2 δ +θ R  i α i β i γ i δ  Les changements de vitesses: θ α = θ re ⋅i 2 α  θ β θi 2 = re ⋅ β  θ γ = θ re ⋅i γ 2  = ⋅ θ δ θ re i δ 2   Equations des vitesses:  Equations initiales: Changementα-β: C = s  ω R0 =ω s i β  i α Changementβ-γ: C = s  ω R0 =ω s i i γ  β Changementγ-δ: C = s  ω R0 =ω s i i δ  γ 

182

Changementδ-γ: C s  = i γ ω R0 ω s i  δ Changementγ-β: C s  ω 0 ω= i β  R s i γ Changementβ-α: C s  ω R0 =ω s i α  i β Changementα-δ: C s  ω 0 =ω i δ  R s i α Changementδ-α: C s  i α ω R0 =ω s i δ   Equations pour pertes: Changementα-β:   Changementγ-β: ωω i α α b = R i β  βb = R  i γ ω γb ω= R i  β ω δb =ω R i i δ  β Changementβ-γ: Changementδ-γ: i α ω αb =ω R i γ  ω βb ω= R i i β γ  γb = R 

i = ω δb ω R i δ γ  Changementγ-δ: Changementα-δ: ω αb ω= R i α  i δ ω βb =ω R i β  i δ ω b ω= R i γ  γ i δ δb = R  Changementβ-α: Changementδ-α: αb = R  ωω i β βb = R i α  ω b =ω i γ γR  i α i ω δb =ω R i α δ 





183

Cas 4b     γ  δ   ω e   ω s      Equations des inerties: Larbre dentrée et les parties y reliées: θ θ re = θ e + i 2 γb + i 2 δb +θ R  γ δ  Les changements de vitesses: αre  β = re  θ γ = θ r ⋅i γ 2 e  = ⋅ θ δ θ re i δ 2   Equations des vitesses:  Equations initiales: Changementα-β: ω C = s  i β ω R0 = s  i α Changementβ-γ: C s  ωω i γ R0 = s i β  Changementγ-δ: C s  i δ ω R0 =ω s i γ  Changementδ-γ: C s  ω 0 =ω i γ  R s i δ Changementγ-β: ω = s  C i β

ω 0 = i s  R γ Changementβ-α:   ω C = s  i α ω s R0 = i β  Changementα-δ: C = s  i ω 0 =ω δ  R s i α Changementδ-α:  ω C = s i α ω R0 = i s  δ  Equations pour pertes: Changementα-β: Changementγ-β: αb s  βb = s  γb = R ⋅i γ  δb = R ⋅i δ  Changementβ-γ: Changementδ-γ: αb s  βb = s  γb = R  i ω δb =ω R i γ δ  Changementγ-δ: Changementα-δ: αb s   βb = s ω γb =ω R i i γ  δ δb = R  Changementβ-α: Changementδ-α:   αb s 



184



 βb = s = ⋅i  γb Rγ ⋅i δb Rδ 

 Cas 4c   α  β  γ  δ   ω e     ω s     Equations des inerties: Larbre dentrée et les parties y reliées: b b θ re = θ e + θ i α α 2 + i β β 2 +θ R   Les changements de vitesses: θ α = θ r ⋅i 2 α e  = ⋅ θ β θ re i β 2  = γre  δ = re   Equations des vitesses:  Equations initiales: Changementα-β: = C s  ω R0 ω= s i i β  α Changementβ-γ: ω C = s  i γ ω 0 = s  R i β Changementγ-δ: ω C = i δ s  ω R0 = i γ s  Changementδ-γ: ω s C = i γ  ω R0 = s  i δ



185

Changementγ-β: C s  ω R0 ω= s i β  i γ Changementβ-α: C s  ω R0 ω= s i i α  β Changementα-δ: ω C = i s  δ ω = s R0 i α  Changementδ-α: C s  i α ω R0 =ω s i δ   Equations pour pertes: Changementα-β: Changementγ-β: = i α ω αb ω R  i β  βb = R γb = s  δb = s  Changementβ-γ: Changementδ-γ: αb = ⋅i α R   βb = R ⋅i β = γb s  δb = s  Changementγ-δ:   Changementα-δ: αb = R ⋅i α  βb = R ⋅i β  γb = s  δb = s  Changementβ-α: Changementδ-α: αb R 





ω b ω= R i β  β i α γb = s  δb = s 

186

ω s

Cas 4d   β   δ   ω e       Equations des inerties: Larbre dentrée et les parties y reliées: re = e + R   Les changements de vitesses: αre  β = re  = γre  = δre   Equations des vitesses:  Equations initiales: Changementα-β: ω C = s  i β ω R0 = s  i α Changementβ-γ:  ω C = i γ s ω R0 = i s  β Changementγ-δ: ω s  = C i δ ω 0 = s  R i γ Changementδ-γ: ω C = i γ s  ω R0 = i δ s  Changementγ-β:

s ω C =  i β ω R0 = i s  γ Changementβ-α: ω C = i α s  ω R0 = i β s  Changementα-δ: s ω C = i  δ = ω R0 i s  α Changementδ-α: ω C = s  i α s ω R0 = i δ   Equations pour pertes: Changementα-β: Changementγ-β: αb s  = βb s  b = γs  δb = s  Changementβ-γ: Changementδ-γ: αb s   βb = s b = γs  δb = s  Changementγ-δ: Changementα-δ: αb s  βb = s  b = γs  δb = s  Changementβ-α: Changementδ-α:



187

 

b = αs βb = s  γb = s  δb = s 