Étude des relations entre le comportement et la fabrication des

CONCLUSION GENERALE,
AMELIORATIONS POSSIBLES
Conclusion générale, améliorations possibles
Dans ce 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.
La structure 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.
Après avoir 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.
Le troisième 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.
La conformité 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 stickslip, comme facteur d’excitation interne durant le processus de changement de vitesses.
Les études 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.
La suite 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.
Le deuxième 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.
Le troisième 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’interdiction 40 tr/min avant 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.
vax
Vitesse axiale
supposée de la
fourchette,
interdiction
électronique
Vitesse axiale de la
fourchette,
interdiction
mécanique
temps
Fax
Force axiale
supposée sur la
fourchette,
interdiction
électronique
Force axiale sur
la fourchette,
interdiction
mécanique
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.
De point 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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