Boîte de vitesses > Fonctionnement des synchros de boîte 25/05/2020

Fonctionnement des synchros de boîte de vitesses


Qui n'a pas déjà entendu parler des synchros de boîte de vitesses ? Uniquement présents sur les boîtes à trains parallèles (part opposition aux boîtes à trains épicycloïdaux), à savoir les boîtes mécaniques et robotisées (simple ou double embrayage on s'en fiche), les synchros sont de petites bagues qui ont comme utilité de favoriser le confort de conduite.
En effet, passer d'un rapport à l'autre consiste à faire des sauts sur la transmission et ses sauts induisent des à-coups violents ... Car contrairement à une boîte CVT qui varie continuellement, il faut ici passer d'un ratio de boîte à l'autre sans qu'il n'y ait de médiateur entre les deux.
Voyons voir pourquoi mais aussi comment les synchros aident à rendre les passages de vitesses plus doux.

Passer un rapport ça consiste en quoi ?

Pour comprendre le fonctionnement et l'utilité des synchros, il faut avant tout comprendre un minimum ce en quoi consiste de changer de rapport. Je vais prendre ici comme base d'étude une boîte de vitesses à trois arbres : primaire, intermédiaire et secondaire.

 

Quand je suis en train de rouler sur un rapport (on se fiche lequel), mon moteur est connecté à l'arbre primaire par le biais de l'embrayage. Cet arbre primaire est relié à l'arbre secondaire par deux pignons, qui lui-même est relié à l'arbre secondaire de la même manière.
Changer de rapport consiste à modifier la vitesse du moteur tout en restant à la même allure, à savoir changer de ratio entre le moteur et les roues.
Quand je débraye et passe par le point mort pour aller à l'autre rapport, mon moteur est désolidarisé de l'arbre primaire (débrayage) et l'arbre intermédiaire n'est plus lié à l'arbre secondaire (j'enlève la vitesse en cours pour aller à la prochaine, en passant par le point mort donc).


Rôle et fonctionnement du synchro

A ce moment là (si je continue le raisonnement débuté dans le paragraphe précédent), mon arbre secondaire tourne toujours assez rapidement puisqu'il est lié aux roues de manière permanente.
Résultat, je me retrouve dans cette situation : l'arbre secondaire tourne rapidement tandis que les arbres intermédiaire et primaire n'ont plus de mouvement (ils ne sont ni entraînés par les roues ni par le moteur, cette "zone" est donc isolée et immobile. Le problème est qu'il va falloir lier un arbre tournant (le secondaire) à un pignon fou (= libre) sur l'arbre secondaire qui lui ne bouge plus. Vouloir les encastrer ensemble alors qu'il y a un différentiel de vitesse de rotation va induire des craquements et des frictions bien perceptibles, voire même une difficulté à passer le rapport avec la nécessité de devoir forcer un peu.

Le synchro est donc là pour servir d'embrayage, d'une manière assez similaire à un embrayage moteur. Et pour comprendre plus facilement, nous allons détailler les étapes d'un passage de rapport tout en observant comment réagit le synchro.
Mais tout d'abord voyons les constituants de tout ce bazar ...

Composants périphériques au synchro

Voici comment s'organise les pièces situées sur les arbres internes de la boîte de vitesses.


Je n'affiche ici que l'arbre secondaire doté du moyeu synchroniseur (qu'on ne voit pas car situé sous le baladeur que nous allons voir juste après


Le voici en vrai, l'arbre passe au centre et ils sont solidaires : l'arbre et cette pièce tourneront toujours ensemble


Voici le baladeur qui se situe au dessus et que j'ai mis en légère transparence pour garder en ligne de mire le moyeu synchroniseur


Ici je le fais bouger sur la droite (cela se fait par les fourchettes que vous commandez via le levier de vitesses)


Voici qu'apparaît désormais le pignon fou lié à un des rapports de boîte. Il n'est pas lié à l'arbre pour le moment. Il y a une partie (gauche) à denture hélicoïdale destinée à effectuer des liens entre les arbres, et une autre (droite plus petite) qui a des dents droites / crabots permettent d'engager le rapport (à savoir lier ce pignon à la rotation de l'arbre qu'il occupe).

On arrive à la dernière étape de construction avec l'apparition du synchro qui s'intercale entre le pignon. La flèche blanche est là pour vous indiquer la rotation des pignons. Ici l'arbre, le moyeu synchroniseur et le baladeurs tournent (à la vitesse des roues)




Fonctionnement du synchro : cas pratique

Passons maintenant un rapport pour voir comment le synchro arrive à travailler. On revient sur nos schémas ...



Je commence à mouvoir le levier de vitesse (depuis le point mort) pour aller jusqu'au rapport que je veux engager. On débute donc le mouvement latéral du baladeur. On emmène avec nous le synchro qui se déplace alors lui aussi sur la gauche en direction du pignon (et de la denture droite réceptrice). Il se met alors lui aussi à tourner (les dents du baladeur, ou plutôt de la bague interne, induit cela par le contact)




En arrivant vers le pignon fou, le synchro se met à frotter contre ce dernier, ce qui commence à le faire tourner. La vitesse s'accélère pour finalement faire tourner le pignon à la même vitesse que l'arbre, le passage va donc pouvoir se faire en douceur et sans heurts


Ca y est, tout tourne à la même vitesse et le rapport est engagé, le baladeur permet de connecter l'arbre et le pignon, qui n'est alors plus fou (plus libre)

Synchros usés ?

Quand les bagues synchros s'usent, vous devinerez facilement que cela induit des passages de vitesses un peu plus difficile. En perdant de sa rugosité, elle accroche moins (par friction donc) le pignon à engager. De ce fait, on se retrouve avec une boîte à l'ancienne où les vitesses doivent être aidés par du talon pointe. Si le problème se produit sur tous les rapports, il y a en revanche peu de chance que les synchros soient liés ...  Il faudrait en effet un hasard bien malheureux pour qu'ils se soient usés tous en même temps.






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