Fonctionnement des synchros de boîte de vitesses
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Qui n'a pas déjà entendu parler des synchros de boîte de vitesses ? Uniquement présents sur les boîtes à trains parallèles (par opposition aux boîtes à trains épicycloïdaux), à savoir les boîtes mécaniques et robotisées (simple ou double embrayage), les synchros sont de petites bagues qui ont pour utilité de favoriser le confort de conduite.
En effet, passer d'un rapport à l'autre consiste à effectuer des sauts de démultiplication, et ces sauts induisent naturellement des à-coups violents. Contrairement à une boîte CVT qui varie continuellement, on doit ici passer d'un ratio à l'autre sans médiateur. Voyons pourquoi et comment les synchros rendent les passages de vitesses plus doux.
Passer un rapport, ça consiste en quoi ?
Pour comprendre le fonctionnement et l'utilité des synchros, il faut d'abord cerner ce qu'implique un changement de rapport. Base d'étude : une boîte à trois arbres (primaire, intermédiaire, secondaire).
Lorsque je roule sur un rapport, le moteur est connecté à l'arbre primaire via l'embrayage. L'arbre primaire entraîne l'intermédiaire, lui-même couplé au secondaire par un couple de pignons.
Changer de rapport consiste à modifier le ratio entre moteur et roues à vitesse véhicule constante. En débrayant, puis en passant par le point mort, le moteur est désolidarisé de l'arbre primaire et le rapport courant est désengagé avant d'enclencher le suivant.
Rôle et fonctionnement du synchro
Dans cette phase, l'arbre secondaire continue de tourner (il est lié aux roues) alors que primaire/intermédiaire peuvent être quasi immobiles. Problème : il faut solidariser un pignon fou (libre sur l'arbre) avec un ensemble qui tourne à une autre vitesse. Sans synchronisation, on obtient craquements, friction et parfois refus de passage.
Le synchro sert d'embrayage de pré-accrochage. Il égalise les vitesses de rotation entre le pignon à engager et le moyeu de l'arbre, afin que les crabots puissent s'emboîter sans heurts.
Composants périphériques au synchro
Je n'affiche ici que l'arbre secondaire doté du moyeu synchroniseur (situé sous le baladeur).
Le voici en vrai : l'arbre passe au centre et ils sont solidaires, ils tournent donc toujours ensemble.
Voici le baladeur au-dessus (représenté en légère transparence pour voir le moyeu).
Je le déplace vers la droite (mouvement commandé par la fourchette via le levier de vitesses).
Apparition du pignon fou d'un des rapports. À gauche, une denture hélicoïdale destinée à la pré-prise; à droite, les crabots (dents droites) pour l'engagement ferme du rapport.
Le synchro s'intercale entre baladeur et pignon. La flèche blanche indique le sens de rotation. Ici, arbre, moyeu et baladeur tournent à la vitesse des roues.
Fonctionnement du synchro : cas pratique
Passons un rapport pour voir le travail du synchro :
Déplacement du levier depuis le point mort : le baladeur glisse et emmène la bague de synchro vers le pignon à engager. Par frottement conique, la bague commence à entraîner le pignon et aligner sa vitesse sur celle de l'arbre.
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Le frottement augmente, les vitesses s'égalisent. Lorsque la différence devient nulle (ou quasi), les crabots peuvent s'enclencher sans craquer.
Tout tourne à la même vitesse : le rapport est engagé, le pignon n'est plus « fou ».
Types de synchros et repères techniques
géométrie : bague conique contre cône du pignon. Angle de cône typique : 6 à 8° pour garantir un auto-freinage efficace sans collage.
Matériaux : hist., laiton/bronze; modernes, garnitures frittées (molybdène) ou carbone pour améliorer le coefficient de friction et la tenue en température.
Monocône, double, triple cône : les rapports à gros écart de vitesse (1°, 2°) utilisent souvent du multi-cône pour multiplier les surfaces et réduire l'effort au levier.
différentiel de vitesse toléré : ordre de grandeur en usage routier, quelques centaines de tr/min entre pignon/arbre. Au-delà, l'effort grimpe et le craquement apparait si l'on force.
lubrification : l'huile de boîte (GL-4/GL-5 selon constructeurs) doit rester stable en viscosité et compatible avec les garnitures. Une huile inadaptée peut faire dégrader le frictif ou rendre la synchro « paresseuse ».
Synchros usés ?
Lorsque les bagues perdent leur rugosité, la synchronisation ralentit : passages à froid difficiles, craquements sur une vitesse cible, verrouillage dur en régime. On se retrouve à « aider » comme sur les anciennes en pratiquant un léger talon-pointe (ou double débrayage) pour égaliser les vitesses.
Si le symptôme touche tous les rapports, c'est rarement tous les synchros à la fois : penser à l'huile inadaptée, au mécanisme d'embrayage qui décolle mal, à une fourchette tordue ou à un guidage de tringlerie qui grippe. Parfois c'est juste un décrantage de bille/ressort de détentes malheureux...
Causes de craquement hors synchros
- Embrayage qui ne décolle pas totalement : butée/recepteur fatigués, disque voilé, garde mal réglée.
- Tringlerie/câbles durs ou décalés : le baladeur n'arrive pas à sa position, le crabotage se fait de travers.
- Huile trop visqueuse à froid ou inadaptée aux garnitures : synchronisation lente, accrochage à bas température.
- roulement d'arbre usé : faux-rond, les crabots portent mal et ça craque même synchronisé.
Entretien et bonnes pratiques
Respecter la spécification d'huile constructeur et la changer périodiquement (même si certains parlent d'huile « à vie »). Marquer une courte pause au point mort à froid, éviter les passages à très haut régime en charge tant que l'huile n'est pas à température, synchroniser légèrement le régime moteur en rétrogradant. Les synchros vous diront merci, et votre levier aussi.
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