Brevet FR2931220A1 — publié le 20091120

COUVERCLE DE BOITE DE VITESSES ET BOITE DE VITESSES COMPORTANT UN TEL COUVERCLE [000l] L'invention concerne de manière générale, les boîtes de vitesses pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, et concerne plus particulièrement les couvercles de telles boîtes. [0002] Dans un contexte où les réglementations sur les émissions polluantes sont de 10 plus en plus drastiques pour limiter la pollution et le réchauffement climatique, il est indispensable d'alléger au maximum les véhicules et donc d'utiliser des pièces réalisées à partir de matériaux plus légers sans dégrader leurs propriétés mécaniques. [0003] Les boîtes de vitesses, comme tous les organes équipant un véhicule, sont 15 concernés par ces mesures et en particulier les couvercles de boîtes qui sont montés à une extrémité ouverte du carter de boîte, opposée au carter moteur, et qui ferment les carters de façon étanche tout en participant, par ailleurs, au maintien et à la lubrification des éléments mécaniques contenus dans le carter. [0004] Les contraintes auxquelles doivent satisfaire ces couvercles sont d'éviter les 20 risques de casse ou fêlure du couvercle en cas de choc (au cours des manutentions lors de l'opération de montage du couvercle sur le carter de boîte), l'étanchéité vis-à-vis de l'huile contenue dans le carter et, la tenue mécanique du couvercle tout au long de la vie du véhicule. [0005] De tels couvercles sont généralement réalisés en tôle emboutie et 25 comportent des nervures, soit venues de matière avec le couvercle, soit rapportées dans le couvercle définissant des évidements à l'intérieur du couvercle ; évidements définissant des moyens de support pour certains éléments de la boîte ou de goulotte ou partie de goulotte participant à la circulation d'huile à l'intérieur du carter. [0006] L'utilisation de matières thermoplastiques renforcées par des fibres de verre a 30 été envisagée pour réaliser de tels couvercles, en remplacement du métal, en utilisant, par exemple, des polyamides aliphatiques renforcés par des fibres de verre. [0007] Une matière thermoplastique, ou thermoplastique, désigne un polymère susceptible d'être ramolli par chauffage et durci par refroidissement de manière5 répétée. Les polymères thermoplastiques sont transformés sans réaction chimique, contrairement aux polymères thermodurcissables. La cadence de transformation de ces polymères thermoplastiques est principalement liée à leur vitesse de refroidissement et est donc beaucoup plus rapide que celle des polymères thermodurcissables. [0008] Cependant, la rigidité d'un couvercle réalisé dans ce type de matière est encore insuffisante, en particulier au niveau des évidements ménagés dans le couvercle et, d'autre part, plus un thermoplastique est rigide et plus il est fragile aux chocs : il devient cassant. [000s] Jusqu'à aujourd'hui, il n'existait pas sur le marché de technologie permettant de réaliser des dépôts métalliques pouvant adhérer sur de telles matières. [ooio] II était uniquement possible de réaliser des chromages sur des matières thermoplastiques non renforcées par des fibres de verre. [0011] La société Dupont de Nemours a présenté fin octobre 2007, des matières thermoplastiques spécifiques du type PA66 GF30 ou PPA GF30, pouvant être revêtues d'un alliage métallique nanocristallin à base de Ni-Fe avec, par exemple, 13% de Fe, apte à adhérer sur des thermoplastiques renforcés par des fibres de verre. [0012] L'invention vise à exploiter avantageusement ce revêtement métallique sur 20 des matériaux thermoplastiques renforcés par des fibres de verre pour la réalisation de couvercles de boîtes de vitesses. [0013] A cet effet, la présente invention propose un couvercle de carter de boîte de vitesses, caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'une matière thermoplastique renforcée par des fibres de verre et en ce qu'il est recouvert d'un matériau métallique 25 compatible chimiquement avec la matière thermoplastique pour garantir son adhérence sur le couvercle et dont le module d'élasticité est supérieur au module d'élasticité de la matière thermoplastique. [0014] Selon une caractéristique, l'épaisseur du matériau métallique est déterminée en fonction de la rigidité demandée au couvercle. [0015] Selon une autre caractéristique, une des deux faces ou les deux faces du couvercle, respectivement interne et externe, sont recouvertes du matériau métallique. [0016] Selon une autre caractéristique, la face interne du couvercle comporte des nervures de renfort ; lesdites nervures étant revêtues du matériau métallique. [0017] Selon une autre caractéristique, le couvercle comporte une surface de fixation plane ménagée sur la périphérie extérieure du couvercle pour sa fixation, notamment par vis, sur le carter de boîte et dont la surface interne est revêtue du matériau métallique. [oois] Selon une autre caractéristique, la surface interne est apte à recevoir un joint d'étanchéité pour assurer l'étanchéité du carter de boîte et dont l'énergie de la surface est supérieure à celle de la même face non revêtue du matériau métallique. [0019] Selon une autre caractéristique, la face interne du couvercle est dotée de points d'ancrage faisant saillie de la face interne et aptes à recevoir et maintenir une 15 goulotte d'huile. [0020] Selon une autre caractéristique, le matériau métallique présente une taille de grain compris entre 2 et 5000 nm, et une épaisseur comprise entre 25 �m et 5 mm. [0021] Selon une autre caractéristique, la matière thermoplastique est choisie dans la famille des matières suivantes : PA6 GF35, PA66 GF35, PA66 GF 30, PA46 GF30 20 ou PPA GF30. [0022] L'invention porte également sur une boîte de vitesses pour véhicule automobile équipé d'un couvercle tel que caractérisé ci-dessus. [0023] Un avantage de la présente invention est de permettre l'emploi d'une matière thermoplastique pour la fonction couvercle de carter boîte de vitesses permettant un 25 gain en masse tout en gardant les propriétés mécaniques et une résistance aux chocs suffisante. [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 30 la figure 1 est une vue en perspective d'une boîte de vitesses équipée d'un couvercle selon l'invention ; la figure 2 est une vue de la face externe du couvercle selon l'invention ; et la figure 3 est une vue de la face interne du couvercle selon l'invention. [0025] La figure 1 illustre une boîte de vitesses 1 comportant un carter de boîte 2 et un couvercle 3, selon l'invention, monté sur une extrémité du carter 2 ; l'autre extrémité étant apte à coopérer avec un carter moteur, non représenté, pour la fixation de la boîte sur le moteur. [0026] Le carter 2 est une pièce de fonderie, par exemple en fonte d'aluminium, et le couvercle selon l'invention est obtenu par moulage de matière thermoplastique renforcée de fibres de verre. Le couvercle 3 est recouvert d'un matériau métallique, matériau qui sera décrit ci-après. [0027] Le couvercle 3 définit une cavité entourée, sur sa périphérie extérieure, d'une surface plane 5 pour la fixation du couvercle 3 sur le carter de boîte 2. [0028] Des trous de fixation 6 sont répartis sur cette surface 5 de manière à venir se positionner en regard de trous taraudés ménagés dans le carter 2 pour la fixation du 15 couvercle 3 sur le carter 2 par des vis non représentées. [0029] Les figures 2 et 3 représentent respectivement les faces externe et interne du couvercle selon l'invention. [0030] La figure 2 illustre la face extérieure 4 (par rapport au carter 2) du couvercle 3 selon l'invention. On distingue mieux la surface de fixation 5 et les trous de fixation 6 20 du couvercle 3. Des nervures de renfort 7 sont également visibles entre les trous de fixation 6. [0031] Comme illustré à la figure 3, la face interne 8 du couvercle 3 définit plusieurs évidements 9 séparés les uns des autres par des nervures de renfort 10. [0032] La face interne 8 du couvercle 3 est revêtue d'une couche en matériau 25 métallique. De même, les nervures 10 sont revêtues d'une couche du même matériau métallique. Le matériau métallique présente un module d'élasticité (ou module d'Young) très supérieur à celui de la matière thermoplastique. Le module d'élasticité équivalent de la structure matière thermoplastique/matériau métallique est donc supérieur à celui de la matière thermoplastique seule. Plus le dépôt de matériau 30 métallique (ou revêtement) sera épais, plus le module d'élasticité équivalent sera élevé. Les nervures participent aussi à la rigidité du couvercle. [0033] Ainsi, la rigidité du couvercle 3 est sensiblement accrue sans pour autant alourdir ou complexifier excessivement le couvercle 3. Le matériau métallique rigidifie avantageusement la zone de plus faible épaisseur au niveau des évidements 10. [0034] Un joint d'étanchéité 13 est déposé sur la surface de fixation interne 14 du 5 couvercle 3. Le joint 13 est disposé sensiblement entre les trous de fixation 6 et la cavité du couvercle 3. [0035] Avantageusement, la surface de fixation interne 14 est recouverte du même matériau métallique qui recouvre le reste du couvercle 3. Le matériau métallique permet avantageusement d'améliorer l'adhérence du joint d'étanchéité ; l'énergie de 10 surface du revêtement étant supérieure à celle de la matière thermoplastique sans revêtement. [0036] Avantageusement encore, une couche métallique peut être également déposée sur la face externe du couvercle, formant ainsi un sandwich matériau métallique-matière thermoplastique-matériau métallique d'une grande rigidité. 15 [0037] Comme également illustré à la figure 3, le couvercle 1 peut comporter des points d'ancrage 11 pour la fixation d'une goulotte d'huile 12 à l'intérieur du couvercle 3. Ces points d'ancrage 11 font saille de la face interne 8 pour recevoir et maintenir la goulotte 12 ou tout autre éléments, non représenté, présent dans le carter de la boîte. [0038] L'homme du métier pourra adapter l'épaisseur du matériau métallique 20 chimiquement compatible avec la matière thermoplastique utilisée pour le couvercle 3. Des couches métalliques pourront être formées monobloc sur la matière thermoplastique. Les couches pourront être formées par dépôt d'un alliage métallique nanocristallin, contenant un alliage de nickel et de fer. Un tel alliage métallique est notamment commercialisé sous le nom commercial � Metafuse � par la société 25 Dupont de Nemours. Cet alliage est particulièrement avantageux pour revêtir des matières thermoplastiques renforcées par des fibres de verre dont l'adhérence en surface est généralement réduite. Le renfort par des fibres de verre permet avantageusement d'accroître la résistance mécanique des matières thermoplastiques dans un environnement soumis à des contraintes mécaniques et thermiques de plus 30 en plus élevées. [0039] Pour avoir une description plus précise du matériau métallique, on pourra se référer au document WO2006/063469A qui décrit des procédés de formation de revêtements à grain fin par dépôt métallique. Le dépôt est effectué par électrodéposition en courant alternatif ou continu. Ce document fait référence à des techniques déjà connues de dépôt de métaux à grain fin par électrodéposition, par la sélection de formulations et de conditions de bains de plaquage adéquates. Ce document fait également référence à des procédés de dépôt chimiques en phase vapeur ou par pistolage à froid. Ce document préconise de réaliser un revêtement métallique ayant une taille de grain comprise entre 2 et 5000 nm, une épaisseur comprise entre 25 �m et 5 mm, et une dureté comprise entre 200 et 3000 VHN. Le revêtement décrit présente une résilience comprise entre 0,25 et 25 MPa et une limite à l'allongement élastique comprise entre 0,25% et 2%. Le document indique des valeurs de rugosité à respecter pour la surface à métalliser. [0040] L'invention permet d'utiliser des matières thermoplastiques présentant une température de fusion inférieure ou égale à 300° C, sans pour autant nuire à la longévité du couvercle. [0041] La matière thermoplastique pourra notamment être choisie dans la famille des matières suivantes : PA6 GF35, PA66 GF35, PA66 GF 30, PA46 GF30 ou PPA G F30. REVENDICATIONS1. Couvercle (3) de carter (2) de boîte de vitesses (1), caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'une matière thermoplastique renforcée par des fibres de verre et en ce qu'il est recouvert d'un matériau métallique compatible chimiquement avec la matière thermoplastique pour garantir son adhérence sur le couvercle (3) et dont le module d'élasticité est supérieur au module d'élasticité de la matière thermoplastique. 2. Couvercle (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du matériau métallique est déterminée en fonction de la rigidité demandée au couvercle (2). 3. Couvercle (3) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une des deux faces ou les deux faces du couvercle, respectivement interne et externe (4,8), sont recouvertes du matériau métallique. 4. Couvercle (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face interne (8) du couvercle (3) comporte des nervures (10) de renfort ; lesdites nervures (10) étant revêtues du matériau métallique. 5. Couvercle (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une surface de fixation plane (5) ménagée sur la périphérie extérieure du couvercle (3) pour sa fixation, notamment par vis, sur le carter (2) de boîte (1) et dont la surface interne (14) est revêtue du matériau métallique. 6. Couvercle (3) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface interne (14) est apte à recevoir un joint d'étanchéité pour assurer l'étanchéité du carter (2) de boîte (1) et dont l'énergie de la surface est supérieure à celle de la même face non revêtue du matériau métallique. 7. Couvercle (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face interne (8) du couvercle (3) est dotée de points d'ancrage (11) faisant saillie de la face interne (8) et aptes à recevoir et maintenir une goulotte d'huile (12). 8. Couvercle (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau métallique présente une taille de grain compris entre 2 et 5000 nm, et une épaisseur comprise entre 25 �m et 5 mm. 10 9. Couvercle (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est choisie dans la famille des matières suivantes : PA6 GF35, PA66 GF35, PA66 GF 30, PA46 GF30 ou PPA GF30. 10. Boîte de vitesses (1) comportant un carter (2) fermé par un couvercle (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15