FR3075910A3 - Carter composite de boite de vitesses - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un carter (1) de boîte de vitesses de véhicule comportant au moins un logement (3a) interne pour un mécanisme de boîte de vitesses, caractérisé en ce que le carter (1) de boîte de vitesses comprend : - une structure (5) d'armature et de support de composants internes de la boîte de vitesses; et - une enveloppe (7) étanche, l'enveloppe (7) étanche étant dans un matériau à plus faible résistance mécanique que le matériau de la structure (5) d'armature et de support.

Description

Carter composite de boîte de vitesses
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un carter de boîte de vitesses pour un véhicule.
ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION
Le carter d'une boîte de vitesses appartenant à une transmission de véhicule, notamment de véhicule automobile terrestre : - assure la transmission de puissance mécanique passant par un ou plusieurs ensembles arbres-pignons qui sont guidés par des paliers et/ou des roulements portés par le carter, - protège le mécanisme et les différents composants internes des éventuelles projections extérieures, - permet la rétention du lubrifiant qui circule dans la boite de vitesses, - est suffisamment rigide pour constituer un élément structurel de la transmission à laquelle il appartient.
Classiquement le carter de boîte de vitesses est réalisé en métal, par exemple en alliage léger, pour résister aux contraintes mécaniques et thermiques et maintenir en position et guider en rotation les arbres et les pignons.
Pour la réduction de consommation de carburant des véhicules, dans le but de réduire le poids de la boîte de vitesses, il est souhaitable de pouvoir réduire la masse du carter de boîte de vitesses, tout en conservant ses caractéristiques de résistance aux différentes contraintes.
BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention propose à cet effet un carter de boîte de vitesses de véhicule comportant au moins un logement interne pour un mécanisme de boîte de vitesses, caractérisé en ce que le carter de boîte de vitesses comprend : une structure d'armature et de support de composants internes de la boîte de vitesses ; et une enveloppe étanche. L'enveloppe étanche est dans un matériau à plus faible résistance mécanique que le matériau de la structure d'armature et de support.
Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être mis en oeuvre ensemble ou séparément : - l'enveloppe est en polymère et la structure d'armature et de support est métallique, - le polymère est un élastomère, un polymère thermoplastique, - le polymère renforcé est renforcé avec des fibres de verre, - le plastique comprend entre 20 et 60% en poids de fibres de verre, préférentiellement 35%, voire 50% en poids, - la structure d'armature et de support est en alliage métallique, tel qu'un alliage d'aluminium - la structure d'armature et de support comprend au moins deux faces transversales extrêmes d'accouplement à des composants d'une transmission de véhicule reliées entre elles par des longerons sensiblement axiaux. - au moins une des faces d'accouplement comprend un pourtour périphérique et des logements de roulements, - les logements de roulements sont reliés au pourtour périphérique par des traverses radiales, - la structure d'armature et de support comprend au moins deux parties distinctes d'extrémité reliées entre-elles, - chacune de ces parties comporte au moins une face extrême d'accouplement, - les parties distinctes de la structure d'armature et de support sont fixées entre-elles par vissage et/ou par soudage - l'enveloppe est fixée à la structure d'armature et de support par surmoulage, collage, clipsage, rivetage et/ou vissage, - l'enveloppe est réalisée en une ou plusieurs pièces, - l'enveloppe est agencée à l'intérieur et/ou à l'extérieur de la structure d'armature et de support, - le carter de boîte de vitesses comprend un joint d'étanchéité entre l'enveloppe et la structure d'armature et de support, - la surface interne de l'enveloppe et/ou de la structure d'armature et de support comprennent des zones en saillie configurées pour orienter un flux de lubrifiant contenu dans la boîte de vitesses, - la structure d'armature et de support comprend des moyens de fixation de la boîte de vitesses au moteur et/ou des moyens de fixation de commandes internes et/ou externes de la boîte de vitesses.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un carter de boîte de vitesses selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective de la structure d'armature et de support de composants internes de la boîte de vitesses du carter de boîte de vitesses illustré à la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective éclatée des deux parties distinctes de la structure d'armature et de support du carter de boîte de vitesses illustré à la figure 2, avant leur assemblage et fixation.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.
Dans la suite de la description, on adoptera de manière non limitative et sans référence à la gravité terrestre, des orientations longitudinale, verticale et transversale indiquées par le trièdre "L,V,T" des figures.
La direction longitudinale correspond à la direction axiale générale de la boîte de vitesses associée à l'orientation des différents arbres - non représentés - agencés à l'intérieur du carter selon l'invention.
Les termes « intérieur » et « extérieur » sont utilisés par rapport au carter de boîte de vitesses, « intérieur » désignant un élément situé dans le volume défini par le carter de boîte de vitesses et « extérieur » désignant un élément situé en dehors du volume défini par le carter de boîte de vitesses.
La figure 1 représente un carter 1 de boîte de vitesses de véhicule selon l'invention.
Le carter 1 de boîte de vitesses est destiné à être fixé à un moteur (non représenté) de véhicule.
Le carter 1 de boîte de vitesses représenté ici comporte une pluralité de logements 3a, 3b, 3c internes permettant de recevoir plusieurs éléments et composants de la boîte de vitesses.
Le carter 1 de boîte de vitesses comprend ainsi un premier logement 3a pour un mécanisme de boîte de vitesses (non représenté), un second logement 3b pour un mécanisme de différentiel (non représenté) et un troisième logement 3c pour un mécanisme d'embrayage (non représenté).
Le carter 1 de boîte de vitesses selon l'invention comprend : - une structure 5 d'armature et de support de composants internes de la boîte de vitesses, et - une enveloppe 7 étanche.
Dans ce mode de réalisation, la structure 5 d'armature et de support est formée en deux parties 9a, 9b distinctes d'extrémité visibles à la figure 3, parmi lesquelles on distingue une première partie 9a et une seconde partie 9b.
Les parties 9a, 9b distinctes sont juxtaposées, reliées et fixées entre elles-par vissage et/ou par soudage, de manière connue, pour former la structure 5 d'armature et de support formant un squelette du carter 1 de boîte de vitesses.
Cette « jonction » ente les deux parties distinctes 9a et 9b se fait ici selon un « plan de joint » d'orientation verticale et transversale.
La première partie 9a délimite le premier logement 3a pour le mécanisme de boîte de vitesses et le second logement 3b pour le mécanisme de différentiel. Le premier et le second logements 3a, 3b sont adjacents transversalement.
Cette première partie 9a présente trois faces lia, 11b, 11c transversales extrêmes d'accouplement à des composants d'une transmission de véhicule, dites première lia, deuxième 11b et troisième 11c faces d'accouplement du carter 1 de boîte de vitesses qui s'étendent dans des plans d'orientation verticale et transversale.
La première face lia d'accouplement correspond à une face d'accouplement du premier logement 3a destiné à recevoir le mécanisme de boîte de vitesses.
Cette première face lia présente un pourtour 13a périphérique de forme générale circulaire et deux logements 15a, 15b de roulements pour le passage et le guidage en rotation respectivement des arbres primaire et secondaire (non représentés) du mécanisme de boîte de vitesses.
Les logements 15a, 15b de roulements sont reliés au pourtour 13a périphérique par des traverses 17a radiales, ici au nombre de trois pour chacun des logements 15a, 15b de roulements.
Les deux logements 15a, 15b de roulements sont aussi reliés entre eux par un pont 19a de matière de la structure 5 d'armature et de support. Ainsi, chacun des logements 15a, 15b de roulements comprend sur son pourtour des traverses 17a et le pont 19a de matière, par exemple répartis régulièrement.
La deuxième face 11b d'accouplement correspond à une face d'accouplement du second logement 3b destiné à recevoir le mécanisme de différentiel.
Cette deuxième face 11b est parallèle à la première face lia d'accouplement par rapport à laquelle elle est décalée axialement selon l'axe longitudinal L et latéralement selon l'axe transversal T.
La deuxième face 11b d'accouplement présente un pourtour 13b périphérique de forme générale circulaire et qui délimite un logement 15b de roulements pour le passage et le guidage en rotation d'un arbre de sortie (non représenté) du différentiel.
Les première et deuxième faces lia, 11b d'accouplement sont reliées entre elles par un longeron 21a de direction sensiblement axiale longitudinale s'étendant de la première face lia d'accouplement jusqu'à la deuxième face 11b d'accouplement, en s'éloignant radialement vers l'extérieur du carter 1 de boîte de vitesses.
Une troisième face 11c d'accouplement correspond à une face d'accouplement des premier et second logements 3a, 3b. Cette troisième face 11c d'accouplement est opposée aux première et seconde faces lia, 11b d'accouplement et elle est parallèle à celles-ci.
La troisième face d'accouplement 11c présente un pourtour périphérique 13c de forme générale oblongue et complémentaire de l'ensemble des première et deuxième faces lia, 11b d'accouplement.
La troisième face 11c d'accouplement est reliée aux première et deuxième faces lia, 11b d'accouplement par des longerons 21b, 21c de direction sensiblement axiale longitudinale.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures, trois longerons 21b s'étendent de la première face lia d'accouplement jusqu'à la troisième face 11c d'accouplement.
Les trois longerons 21b associés au longeron 21a reliant les première et deuxième faces lia, 11b d'accouplement sont répartis sur le pourtour 13a de la première face lia de manière à délimiter le logement 3a pour le mécanisme de boîte de vitesses.
Quatre autres longerons 21c, dont trois sont visibles sur la figure 3, s'étendent de la deuxième face 11b d'accouplement jusqu'à la troisième face 11c d'accouplement. Les quatre longerons 21c sont répartis sur le pourtour 13b de la deuxième face 11b de manière à délimiter le logement 3b pour le mécanisme de différentiel.
Un des longerons 21b s'étendant de la première face à la troisième face d'accouplement comprend en son milieu trois trous 23 pour la fixation du levier de vitesses.
La structure 5 d'armature et de support peut aussi par exemple comprendre d'autres moyens de fixation (non visibles) permettant la fixation de la boîte de vitesses au moteur et/ou la fixation de commandes internes et/ou externes de la boîte de vitesses.
La seconde partie 9b forme le troisième logement 3c pour le mécanisme d'embrayage.
Cette seconde partie 9b présente deux faces lld, lie d'accouplement à des composants de la transmission de véhicule, dites quatrième lld et cinquième lie faces d'accouplement du carter 1 de boîte de vitesses.
La quatrième face lld d'accouplement correspond à une face d'accouplement du troisième logement 3c destiné à recevoir le mécanisme d'embrayage.
La quatrième face lld d'accouplement présente un pourtour 13d périphérique de forme générale oblongue similaire à la troisième face 11c d'accouplement du carter 1 de boîte de vitesses.
Cette quatrième face lld comprend aussi trois logements 15d, 15e, 15f de roulements pour le passage et le guidage en rotation respectivement des arbres primaire et secondaire du mécanisme de boîte de vitesses et de l'arbre de sortie du différentiel et qui sont alignés à cet effet avec les logements de roulements 15a, 15b, 15c des première et deuxième faces lia, 11b d'accouplement de la première partie 9a.
Le diamètre du logement 15f de roulements de l'arbre de sortie est supérieur aux diamètres des logements 15d, 15e de roulements des arbres primaire et secondaire qui sont de diamètre sensiblement identique.
Les logements 15d, 15e, 15f de roulements sont reliés au pourtour 13d périphérique par des traverses 17b radiales. Le logement 15d de roulements de l'arbre primaire est ainsi relié au pourtour 13d par deux traverses 17b radiales.
Le logement 15e de roulements de l'arbre secondaire est relié au pourtour 13d par une traverse 17b radiale.
Le logement 15f de roulements de l'arbre de sortie est relié au pourtour 13d par trois traverses 17b radiales.
Les logements 15d, 15e, 15f de roulements sont aussi reliés entre eux par des ponts 19b, 19c de matière de la structure 5 d'armature et de support.
Ainsi, un premier pont 19b de matière relie le logement 15d de roulements de l'arbre primaire au logement 15e de roulements de l'arbre secondaire et un second pont 19c de matière relie le logement 15e de roulements de l'arbre secondaire au logement 15f de roulements de l'arbre de sortie.
Les traverses 17b radiales et les ponts 19b, 19c de matière sont par exemple répartis régulièrement sur le pourtour de chacun des logements 15d, 15e, 15f de roulements.
Cette quatrième face lld d'accouplement est configurée de manière à être juxtaposée et fixée à la troisième face 11c de la première partie 9a de manière à délimiter la structure 5 d'armature et de support.
La cinquième face lie d'accouplement est opposée à la quatrième face lld d'accouplement et parallèle à celle-ci. Elle présente un pourtour 13e périphérique de forme générale circulaire.
Les quatrième et cinquième faces lld, lie d'accouplement sont reliées entre elles par des longerons 21d sensiblement axiaux, ici au nombre de cinq régulièrement répartis sur les pourtours 13d, 13e de chacune des quatrième et cinquième faces lld, lie d'accouplement de manière à délimiter le logement 3c pour le mécanisme d'embrayage.
La structure 5 d'armature et de support est ainsi conçue de manière à présenter des évidements 25 de matière entre les traverses 17a, 17b radiales et les ponts 19a, 19b, 19c de matière et entres les longerons 21a, 21b, 21c, 21d.
Cette absence de matière au niveau de la structure 5 d'armature et de support permet d'alléger le carter 1 de boîte de vitesses et une diminution de sa masse.
Dans le mode de réalisation représenté ici, l'enveloppe 7 étanche est réalisée en plusieurs pièces 27. Chacune des pièces 27 est agencée à l'extérieur de la structure 5 d'armature et de support de manière à combler chacun des évidements 25 pour former un carter 1 étanche. Ainsi chaque pièce 27 présente un pourtour de forme complémentaire à l'évidement 25 à combler. Le pourtour est alors en appui sur un longeron 21a, 21b, 21c, 21d, une traverse axiale 17a, 17b, un pont 19a, 19b, 19c de matière et/ou le pourtour 13a, 13b, 13c, 13d, 13e d'une face lia, 11b, 11c, lld, lie d'accouplement de manière à être fixer à la structure 5 d'armature et de support.
Dans d'autres modes de réalisation non représentés, l'enveloppe étanche peut être réalisée en plusieurs pièces disposées à l'intérieur de la structure d'armature et de support ou encore réalisée en une seule pièce recouvrant l'intérieur ou l'extérieur de la structure de d'armature et de support. L'enveloppe 7 étanche peut être fixée à la structure 5 d'armature et de support à l'intérieur ou l'extérieur de celle par toutes méthodes connues de l'homme du métier qui permettent une fixation étanche. Il peut s'agir de surmoulage, de collage, de clipsage, de rivetage et/ou de vissage.
Dans le mode réalisation représenté ici, l'enveloppe 7 étanche est fixée par collage à l'extérieur de la structure 5 d'armature et de support.
Pour assurer l'étanchéité du carter 1 de boîte de vitesses, plus précisément pour assurer ou renforcer l'étanchéité entre l'enveloppe 7 et la structure 5 d'armature et de support, un joint d'étanchéité (non visible) peut être disposé entre l'enveloppe 7 et la structure 5 d'armature et de support. Le joint est disposée au niveau des longerons 21a, 21b, 21c, 21d, des traverses axiales 17a, 17b, des ponts de matière 19a, 19b, 19c et/ou des pourtours 13a, 13b, 13c, 13d, 13e des faces lia, 11b, 11c, lld, lie d'accouplement au niveau de la liaison entre l'enveloppe 7 et la structure 5 d'armature et de support.
En plus d'assurer l'étanchéité du carter, l'enveloppe doit permettre la bonne circulation du lubrifiant renfermé dans le carter de boîte de vitesses, notamment la bonne circulation du lubrifiant dans chacun des logements du carter de boîte de vitesses pour assurer la lubrification des différents mécanismes. Ainsi, la surface interne de l'enveloppe comprend des zones en saillie (non visibles) configurées pour orienter un flux de lubrifiant contenu dans la boîte de vitesses. Ces zones en saillies forment ainsi des déflecteurs nécessaires pour l'orientation du lubrifiant.
Selon l'invention, l'enveloppe 7 étanche est dans un matériau à plus faible résistance mécanique que le matériau de la structure 5 d'armature et de support.
Ainsi, l'enveloppe 7 est de préférence en polymère et la structure 5 d'armature et de support est métallique.
Le polymère peut être un élastomère ou encore un polymère thermoplastique.
Pour améliorer la résistance de l'enveloppe 7 étanche aux contraintes mécaniques subies par le carter 1 de boîte de vitesses, le polymère peut être renforcé, par exemple avec des fibres de verre. De préférence, le polymère comprend entre 20 et 60% en poids de fibres de verre, plus préférentiellement 35%, voire 50% en poids. II peut ainsi s'agir par exemple d'un polyamide renforcé, tel que le PA6-GF50.
La structure 5 d'armature et de support est plus préférentiellement en alliage d'aluminium.
Ainsi, des zones d'ordinaire en métal sont remplacées par un matériau de plus faible résistance mécanique mais aussi par conséquence de masse plus légère, permettant une diminution de la masse totale du carter 1 de boîte de vitesses.
La structure d'armature et de support permet de donner une forme structurelle et de la rigidité au carter de boîte de vitesses. Elle permet aussi une tenue mécanique nécessaire pour résister aux différentes contraintes mécaniques et thermiques subies par celui-ci et maintenir en position et guider en rotation les arbres et les pignons du carter 1 de boîte de vitesses. L'enveloppe étanche permet d'avoir un volume étanche à l'intérieur du carter 1 pour protéger le mécanisme et les différents composants internes des éventuelles projections et retenir le lubrifiant et assurer sa circulation dans le carter.
La différence de matériau permet d'utiliser un matériau moins résistant au niveau de zones nécessitant moins de résistance mécanique, c'est-à-dire au niveau des évidements. Ce type de matériau est généralement de masse plus légère que celui de la structure d'armature et de support.
Ainsi, le carter de boîte de vitesses selon l'invention est de masse réduite par rapport à un carter classique entièrement en métal mais tout aussi résistant grâce à la structure d'armature et de support formant squelette du carter.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Carter (1) de boîte de vitesses de véhicule comportant au moins un logement (3a) interne pour un mécanisme de boîte de vitesses, caractérisé en ce que le carter (1) de boîte de vitesses comprend : une structure (5) d'armature et de support de composants internes de la boîte de vitesses; et une enveloppe (7) étanche, l'enveloppe (7) étanche étant dans un matériau à plus faible résistance mécanique que le matériau de la structure (5) d'armature et de support.
  2. 2. Carter (1) de boîte de vitesses selon la revendication précédente, dans lequel l'enveloppe (7) est en polymère et la structure (5) d'armature et de support est métallique.
  3. 3. Carter (1) de boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure (5) d'armature et de support comprend au moins deux faces (lia, 11b, 11c, lld, lie) transversales extrêmes d'accouplement à des composants d'une transmission de véhicule reliées entre elles par des longerons (21a, 21b, 21c, 21d) sensiblement axiaux.
  4. 4. Carter (1) de boîte de vitesses selon la revendication précédente, dans lequel au moins une des faces (lia, 11b, 11c, lld, lie) d'accouplement comprend un pourtour (13a, 13b, 13c, 13d, 13e) périphérique et des logements (15a, 15b, 15, 15d, 15e, 15f) de roulements, les logements (15a, 15b, 15, 15d, 15e, 15f) de roulements étant reliés au pourtour (13a, 13b, 13c, 13d, 13e) périphérique par des traverses (17a, 17b) radiales.
  5. 5. Carter (1) de boîte de vitesses selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel la structure (5) d'armature et de support comprend au moins deux parties (9a, 9b) distinctes d'extrémité reliées entre-elles, chacune de ces parties (9a, 9b) comportant au moins une face (lia, 11b, 11c, lld, lie) extrême d'accouplement.
  6. 6. Carter (1) de boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enveloppe (7) est fixée à la structure (5) d'armature et de support par surmoulage, collage, clipsage, rivetage et/ou vissage.
  7. 7. Carter (1) de boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'enveloppe (7) est réalisée en une ou plusieurs pièces (27) et est agencée à l'intérieur et/ou à l'extérieur de la structure (5) d'armature et de support.
  8. 8. Carter (1) de boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface interne de l'enveloppe (7) comprend des zones en saillie configurées pour orienter un flux de lubrifiant contenu dans la boîte de vitesses.
  9. 9. Carter (1) de boîte de vitesses selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure (5) d'armature et de support comprend des moyens de fixation de la boîte de vitesses au moteur et/ou des moyens de fixation (23) de commandes internes et/ou externes de la boîte de vitesses.
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