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

Lovas László

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• Publié par: Faguk
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Extrait

CONCLUSION GENERALE, AMELIORATIONS POSSIBLES

Conclusion générale, améliorations possibles  Dansce travail, on vient d’étudier le rapport entre la fabrication et le fonctionnement des synchronisateurs des boîtes de vitesses manuelles. Vu le grand nombre des types de synchronisateurs, le type BorgWarner à simple cône a été choisi, et le fonctionnement a été étudié en se basant sur ce type. La modélisation des synchronisateurs à plusieurs cônes est également possible, en effectuant la simulation pour un synchronisateur à un cône équivalent, calculé à partir des données multicônes. Les résultats du calcul effectué pour le cône équivalent peuvent être extrapolés pour les synchronisateurs multicônes.  Lastructure du synchronisateur, les phases de son fonctionnement, ainsi que les erreurs de fonctionnement ont été présentés dans le premier chapitre, en se basant sur la littérature et les observations effectuées sur les pièces.  Aprèsavoir eu une première idée du fonctionnement, des modèles mathématiques des étapes du fonctionnement ont été recueillis dans le deuxième chapitre. Le chapitre a été complété par d’autres modèles de la bibliographie, ainsi que des modèles nouveaux, pouvant être appliqués aux phénomènes composant le fonctionnement du synchronisateur.  Letroisième chapitre présente la structure du logiciel de simulation numérique du fonctionnement, élaboré à partir des modèles simples articulés. Pour valider les résultats du logiciel, des mesures sont nécessaires. Un banc d’essais de fonction synchronisateur est également décrit, ainsi que les lois de pilotage appliquées. Des courbes mesurées sur ce banc sont présentées et discutées en détail. A partir de cette discussion, des hypothèses sont proposées sur le fonctionnement du synchronisateur.  Laconformité des résultats de la simulation numérique aux résultats publiés dans la littérature est présentée dans le quatrième chapitre. Ensuite, l’effet des différents facteurs sur la deuxième bosse est présenté. Les résultats de mesure sur banc d’essais sont interprétés à l’aide des résultats de la simulation. Finalement, il est proposé une étude numérique du stick slip, comme facteur d’excitation interne durant le processus de changement de vitesses.  Lesétudes mentionnées, basées sur une approche globale du fonctionnement du synchronisateur, ont permis d’approfondir les connaissances de ce domaine. L’hypothèse du collage de la bague de synchronisateur à la roue en fin de synchronisation a été présentée. Des simulations sur bague de synchronisateur en laiton semblent confirmer cette hypothèse. Il a été ensuite prouvé par des mesures et des simulations le comportement différent des bagues de synchronisateur laiton en matière frittée. Outre cela, des simulations prédisent le rôle

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crucial du processus de stickslip aux surfaces coniques à la fin de la synchronisation, pour déterminer le moment de la fin de l’interdiction de passage.  Lasuite du travail peut être imaginée dans plusieurs domaines. Un premier domaine, est celui des mesures. De nouvelles mesures peuvent être effectuées pour étudier l’effet du stickslip au niveau des cannelures du baladeur et au niveau des surfaces coniques. Ces mesures justifieront les hypothèses de la simulation. Ensuite, les mesures des déplacements du mécanisme de changement de vitesse et de la partie synchronisée permettront de déterminer la raideur et l’amortissement de ces systèmes dynamiques, qui pourront être inclus dans la simulation.  Ledeuxième domaine est le développement du logiciel de simulation. Les algorithmes de calcul pourront être optimisés, affinés, et les systèmes dynamiques pourront être inclus avec des conditions aux limites appropriées. L’effet de la variation de l’architecture de la boîte de vitesses peut être également prise en compte, en se servant des équations élaborées en annexe 1.  Letroisième domaine est celui des applications pratiques. A l’aide du logiciel de simulation développé, il est possible de déterminer le nombre des gorges optimales d’une bague de synchronisateur, en fonction du cahier des charges. Ensuite, il est possible d’avoir une première idée de l’effet de quelques facteurs sur la deuxième bosse. Ceci peut être utile pour déterminer les tolérances lors de la production des pièces. Une autre idée est la prise en compte de l’effet du dévirage de la bague de synchronisateur lors à la fin de l’interdiction de passage. Comme le dévirage cause une désynchronisation de l’ordre de+/40 tr/min, en fonction du sens de changement, il serait intéressant de permettre le passage de l’interdiction40 tr/minavant ou après le synchronisme théorique. Ainsi, c’est à la fin du dévirage que l’on aurait le synchronisme, et l’engagement de la roue se ferait avec un choc d’effort axial beaucoup plus petit. En diminuant ceci, on diminuerait l’excitation des systèmes dynamiques du mécanisme de changement de vitesses et de la partie synchronisée. Lors du fonctionnement du synchronisateur durant le changement de vitesses, d’importantes variations d’effort axial et de vitesse angulaire sont observées. La variation de la vitesse angulaire de la roue durant la synchronisation est nécessaire. C’est même le but du fonctionnement du synchronisateur. Par contre, les variations de vitesse angulaire lors des dévirages ne sont pas nécessaires. De même, un grand effort axial durant la synchronisation est nécessaire. Par contre, les différents phénomènes dynamiques, les chocs et les pics d’effort

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ne le sont pas. Les variations brusques de la vitesse axiale du baladeur ne sont également pas nécessaires. A ces problèmes, la solution suivante est proposée. La bague de synchronisation a deux fonctions principales. L’une est la synchronisation de la roue, l’autre la réalisation de l’interdiction de passage. Les phénomènes de stickslip sont importants à la fin de l’interdiction et au début du dévirage. En supprimant la fonction interdiction, on économiserait à plusieurs niveaux: •Le fait que le baladeur ne s’arrête pas durant la synchronisation diminue la durée du changement (Fig. V1). •Comme le dévirage de la roue est supprimé, l’effort axial est plus souple, il y a moins d’excitations dans le mécanisme de changement de vitesses. •Comme le dévirage de la roue est supprimé, il n’y a pas de désynchronisation et excitation torsionnelle de la partie synchronisée. •La fabrication des bagues de synchronisateur est plus simple, car il n’y a pas de griffes sur les bagues.

v ax Vitesse axiale supposée de la fourchette, interdiction électronique

Vitesse axiale de la fourchette, interdiction mécanique temps

F ax Force axialeForce axiale sur supposée sur lala fourchette, fourchette, interdiction interdiction mécanique électronique temps Fig. V1 Variation de la vitesse et de la force axiales pour synchronisateur à interdiction de passage mécanique et électronique

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La fonction d’interdiction de passage pourrait être incorporée dans la commande électronique du changement de vitesses. Pour ce faire, on doit utiliser des capteurs pour connaître la vitesse angulaire de l’arbre d’entrée et de l’arbre de sortie de la boîte. En connaissant l’architecture de la boîte, on peut en obtenir la vitesse angulaire de la partie synchronisante et synchronisée. Ainsi, on peut déterminer la taille de la force axiale nécessaire pour continuer le changement. Avec le calcul en temps réel des processus, on peut atteindre que le baladeur atteigne la vitesse angulaire de synchronisme juste avant d’enclencher les griffes de la roue. Avec le contrôle électrique, on peut en même temps minimiser la durée du fonctionnement des éléments du synchronisateur dans le domaine force normalevitesse de glissement où le stickslip se produit.  Depoint de vue de l’architecture des pièces, une variation serait la perte des griffes du baladeur. La force de synchronisation serait transmise à la bague par les doigts et billes du mécanisme de centrage. Donc, le changement au niveau de la fabrication des pièces serait minimal.

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