Brevet FR3075116A1 — publié le 20190621

TRANSMISSION MECANIQUE AVEC ARBRE PRESENTANT DES ALVEOLES DE REDUCTION DES FROTTEMENTS VISQUEUX La prosente invention concerne une transmission mocanique comportant un arbre tournant dans un carter contenant un fluide de lubrification, ainsi qu'un vehicule automobile equipe d'une telle transmission. La plupart des transmissions mocaniques de mouvement, en particulier pour les vehicules automobiles, comportent des arbres tournant dans un carter otanche contenant de l'huile, supportant des pignons afin de realiser differents rapports de vitesse. Le niveau d'huile permet un barbotage des parties inforieures tournant dans le carter, afin d'obtenir certaines projections du fluide sur ('ensemble des composants interieurs. L'huile permet de lubrifier les contacts des pieces en mouvement, et de les refroidir en dispersant les calories par projection a l'interieur du carter pour obtenir une diffusion des calories dans le milieu exterieur. Afin d'amoliorer la lubrification de paliers lisses, un procede connu, prosento notamment par le document US-A1-20020085779, comporte la realisation de rainures sur la surface de frottement du palier, formant des retentions d'huile permettant d'amoliorer le glissement. Par ailleurs les arbres en rotation comportent generalement a cote de dentures ou cannelures, des surfaces exterieures libres, circulaires et sensiblement lisses, ne prosentant pas de caractere fonctionnel. Ces surfaces exterieures en contact avec l'huile produisent un entrainement du fluide a cause de sa viscosito generant une certaine adhesion. L'huile entrainee en rotation est projetoe tangentiellement par ces surfaces exterieures, ce qui a pour avantage de lubrifier des parties superieures de la transmission. Toutefois quand d'autres parties comme des pignons baignent dans l'huile, les projections de ce fluide sont generalement largement superieures aux besoins. 2 On obtient donc des pertes de rendement par le freinage de la rotation des surfaces libres des arbres, qui augmentent la consommation d'onergie du vehicule. En particulier pour des vehicules comportant une traction electrique alimentoe par des batteries, l'autonomie avec ce mode de fonctionnement est 5 un parametre important pour amoliorer la disponibilito du vehicule. La prosente invention a notamment pour but d'eviter ces inconvonients de la technique anterieure. Elle propose a cet effet une transmission mocanique comportant un arbre tournant suivant un axe dans un carter contenant un fluide de lubrification, cet 10 arbre comprenant au moins une surface exterieure l'entourant qui est libre de fonctions mocanique, cette transmission otant remarquable en ce que la surface exterieure comporte des alveoles. Un avantage de cette transmission est que les alveoles forment des petites cavitos entourant l'arbre, qui au cours de la rotation contiennent de l'air 15 entraine par le mouvement. On genere sur le pourtour de la surface libre de l'arbre une interface entre le materiau de cet arbre et le fluide de lubrification, qui limite l'entrainement de ce fluide, et donc la resistance a la rotation de l'arbre. On obtient une diminution des pertes par frottement, et une reduction de la consommation 20 d'onergie. La transmission selon ('invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caracteristiques suivantes, qui peuvent etre combinees entre elles. En particulier, les alveoles peuvent presenter une forme sphorique. En particulier, la surface exterieure peut presenter suivant la direction 25 axiale une repartition variable d'alveoles, pouvant comporter par endroit une partie lisse sans alveole. De cette maniere on ajuste suivant la position axiale les projections d'huile pour les besoins de lubrification dans le plan transversal de cette position. Avantageusement, les alveoles prosentent une plus grande largeur 30 inferieure a 5mm. 3 Avantageusement, la surface exterieure corn porte des facettes. Ces facettes permettent de modifier les omissions acoustiques lors de la rotation de l'arbre. En particulier, les facettes peuvent presenter dans un plan transversal 5 une surface bombee ou creuse. Avantageusement, le contour transversal de la surface traitoe est dissymotrique sur le tour complet. Dans ce cas, en particulier les facettes peuvent presenter dans un plan transversal des largeurs varioes. 10 L'invention a aussi pour objet un vehicule automobile equipe d'une transmission comprenant des arbres tournant dans un carter contenant de l'huile, remarquable en ce que cette transmission comporte l'une quelconque des caracteristiques procedentes. Avantageusement, un arbre de la transmission disposant de facettes sur 15 une surface exterieure, le nombre de facettes est premier, ou ce nombre donne une frequence qui n'est pas hoe par un multiple entier a des frequences sonores venant de la rotation d'arbres prosentant des vitesses hoes a celle de l'arbre disposant de facettes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caracteristiques et avantages 20 apparaltront plus clairement a la lecture de la description ci-apres donnoe a titre d'exemple, en reference aux dessins annexes dans lesquels : - la figure 1 est un schema en coupe axiale d'un arbre d'une transmission selon ('invention ; - les figures 2a et 2b prosentent la surface libre de cet arbre, et en coupe 25 transversale un detail d'une facette ; - la figure 3 est une vue de face d'une facette de cet arbre ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale de cette facette suivant le plan de coupe IV-IV ; - la figure 5 prosente le fonctionnement des alveoles des facettes ; et 30 - la figure 6 est en coupe transversale un schema prosentant le brassage de l'huile de la transmission par cet arbre. 4 La figure 1 prosente un arbre de sortie d'une transmission 2 supportant deux pignons 6, 8, comportant a chaque extromito un palier 4 recevant un roulement maintenu dans un carter otanche contenant de l'huile. Un grand pignon 6 recoit le mouvement venant d'une motorisation, et un petit pignon 8 5 transmet ce mouvement vers la couronne d'un differentiel repartissant le mouvement vers les deux roues motrices du vehicule. L'arbre 2 comporte entre le grand pignon 6 et un palier 4 une surface exterieure libre 10 formant un cylindre sensiblement lisse, barbotant dans l'huile ou recevant des projections d'huile, qui est traitoe pour limiter 10 l'entrainement de cette huile lors de sa rotation. Les figures 2a et 2b prosentent la surface exterieure traitoe 10, comportant une succession de facettes 12 sensiblement planes. Chaque facette 12 allongoe longitudinalement sur la longueur axiale de la surface exterieure 10, prosente une petite largeur de maniere a en disposer un grand 15 nombre sur le pourtour de cette surface. En particulier on peut disposer plusieurs dizaines de facettes 12 sur le pourtour de la surface exterieure traitoe 10. Les figures 3 et 4 prosentent une facette 12 comportant trois Tangoes d'alveoles 14. Les alveoles 14 alignees dans la direction transversale des 20 Tangoes, sont presque jointives entre elles. Chaque alveole 14 prosente la forme d'une demi-sphere creusoe dans la facette 12, prosentant un diametre qui est de l'ordre de quelques millimetres, avantageusement inforieur a 5mm. On obtient en vue de dessus sur chaque facette 12 une part majoritaire de surface couverte par les alveoles 14, et une 25 part minoritaire formant les espaces entre ces alveoles. Dans un plan transversal, la forme generale de chaque facette 12 peut etre plate, bomboe ou creusoe, en particulier pour former des irregularites du contour de la surface traitoe 10. Le contour de chaque alveole 14 peut etre circulaire comme prosento ici, mais aussi comporter d'autres formes comme 30 un ovale, ou un rectangle permettant de les disposer jointives. 5 La figure 5 prosente de l'huile 20 recouvrant globalement la surface exterieure traitoe 10 de l'arbre 2, qui par sa vitesse relative par rapport a l'arbre en rotation ne rentre pas au fond des alveoles 14. On obtient des turbulences au fond des alveoles 14 formant un espace 5 vide contenant une fine couche d'air peu visqueux, qui limite ('adherence de l'huile 20 sur le metal de l'arbre, et donc son entrainement par la rotation de cet arbre. De cette maniere on roduit les pertes par frottement dans la transmission. La figure 6 prosente la rotation de l'arbre 2 comportant un pignon 6 en 10 prise avec des pignons portos par d'autres arbres 22. La surface exterieure traitoe 10 de l'arbre 2 entraine grace a son traitement limitant ('adherence de l'huile, seulement une petite quantito d'huile projetoe F, calibroe afin de lubrifier d'autres parties de la transmission. On peut en particulier ajuster sur des parties axiales differentes les 15 formes de la surface traitoe 10, pour par endroit augmenter ('adherence du fluide, et donc les projections d'huile F sur des zones de la transmission a lubrifier plus fortement disposees dans un plan transversal correspondant, en particulier a froid lors du demarrage du vehicule. Sur les autres zones on diminue ('adherence afin de roduire les frottements. 20 De cette maniere on ajuste le debit nocessaire de projection d'huile pour obtenir une lubrification suffisante, en roduisant au maximum les pertes par frottement de ce fluide. Des debits d'huile ajustos peuvent permettre en particulier de roduire le niveau d'huile dans le carter, ce qui amoliore aussi le rendement de la transmission. 25 Par ailleurs des formes repotitives sur le contour d'une piece tournante, notamment les facettes 12 de la surface traitoe 10 de l'arbre 2, peuvent generer des frequences vibratoires acoustiques dependant de la frequence de passage de ces facettes hoe a la vitesse de rotation de l'arbre, qui sont audibles par les passagers du vehicule. 30 Un traitement particulier des facettes 12 permet de roduire les bruits audibles produits par ces facettes, et aussi d'absorber d'autres sons exterieurs 6 generes par la transmission ou par d'autres elements du vehicule comme les motorisations, tournant a des vitesses proportionnelles, en amoliorant le rendu acoustique. Ces autres sons exterieurs proviennent de formes repotitives en rotation, comme les dentures des pignons de la transmission, generant une 5 frequence ogale au nombre de formes multiplio par la vitesse de rotation. Pour limiter les emissions sonores venant des facettes 12, on realise un contour transversal de la surface traitoe 10 qui est dissymetrique sur le tour complet, de maniere a creer un son imparfait lors de sa rotation. On peut notamment realiser une succession de facettes 12 prosentant des largeurs 10 differentes, ou dans un plan transversal des formes varioes de ces facettes, comme plates, bombees ou concaves, sans regularite sur le tour complet. De plus avantageusement le son imparfait comporte des frequences qui absorbent les frequences des autres sons exterieurs. Pour cela on dispose un nombre de facettes 12 premier, ou un nombre donnant une frequence ne 15 prosentant pas de multiple entier commun avec les frequences varioes des autres sons venant de la rotation d'arbres 22 prosentant des vitesses proportionnelles avec celle de l'arbre 2 disposant de la surface traitoe 10. De cette maniere on ne risque pas de resonance, et on peut contrer ces frequences varioes en absorbant ces sons. 20 On effectue de plus un equilibrage des masses de l'arbre 2 prosentant un contour dissymetrique de sa surface traitoe 10, de fawn a ne pas ajouter des vibrations dues a l'inertie venant d'un decalage du centre de gravito par rapport a l'axe de rotation, REVENDICATIONS1 - Transmission mocanique comportant un arbre (2) tournant suivant un axe dans un carter contenant un fluide de lubrification, cet arbre (2) comprenant au moins une surface exterieure (10) l'entourant qui est libre de fonctions mocanique, caracterisee en ce que le contour de la surface exterieure (10) comporte des alveoles (14). 2 - Transmission selon la revendication 1, caracterisee en ce que les alveoles (14) prosentent une forme sphorique. 3 - Transmission selon la revendication 1 ou 2, caracterisee en ce que la surface exterieure (10) prosente suivant la direction axiale une repartition variable d'alveoles (14), pouvant comporter par endroit une partie lisse sans alveole (14). 4 - Transmission selon l'une quelconque des revendications procedentes, caracterisee en ce que les alveoles (14) prosentent une plus grande largeur inferieure a 5mm. 5 - Transmission selon l'une quelconque des revendications procedentes, caracterisee en ce que la surface exterieure (10) comporte des facettes (12). 6 - Transmission selon la revendication 5, caracterisee en ce que les facettes (12) prosentent dans un plan transversal une surface bomboe ou creuse. 7 - Transmission selon la revendication 5 ou 6, caracterisee en ce que le contour transversal de la surface traitoe (10) est dissymetrique sur le tour 25 complet. 8 - Transmission selon la revendication 7, caracterisee en ce que les facettes (12) prosentent dans un plan transversal des largeurs varioes. 9 - Vehicule automobile equipe d'une transmission comprenant des arbres (2, 22) tournant dans un carter contenant de l'huile, caracterise en ce 30 que cette transmission est selon l'une quelconque des revendications procedentes. 8 10 - Vehicule automobile selon la revendication 9, un arbre (2) de la transmission disposant de facettes (12) sur sa surface exterieure (10), caracterise en ce que le nombre de facettes (12) est premier, ou ce nombre donne une frequence qui n'est pas hoe par un multiple entier a des frequences 5 sonores venant de la rotation d'arbres (22) prosentant des vitesses hoes a celle de ('arbre (2) disposant de facettes (12).