Brevet FR3123958A1 — publié le 20221216

L’invention se rapporte à un Arbre (1, 10, 20) de boite de vitesse comprenant au moins un perçage (3, 4, 24, 14) de lubrification, destiné à acheminer de l’huile depuis l’intérieur dudit arbre (1, 10, 20) vers un élément extérieur coopérant avec l’arbre (1, 10, 20). Selon l’invention, le perçage de lubrification (14, 24) présente une section transversale allongée et fermée. Figure pour l’abrégé : Fig.3 Arbre de boite de vitesse résistant à des contraintes de flexion La présente invention concerne un arbre de boite de vitesse résistant à des contraintes de flexion. Actuellement, certains arbres de boite de vitesse ne respectent pas les critères numériques d’endurance souhaitée, notamment sur les cas de charge les plus importants de la boite de vitesse. Sur ces arbres, certains points faibles identifiés sur lesquels les contraintes de flexion exercées sont les plus fortes, correspondent à des perçages radiaux assurant la lubrification d’éléments mobiles de la boite de vitesse. Ces contraintes de flexion répétées au cours du temps, risquent de conduire à la rupture en fatigue de l’arbre de vitesse. Une solution pour diminuer les contraintes exercées sur ces perçages, consisterait à augmenter les sections résistives de ces arbres. Or l’architecture de ces arbres étant contrainte, cette solution est peu ou pas satisfaisante. Un arbre de boite de vitesse selon l’invention est conçu de manière à faire baisser le niveau de contrainte de flexion exercée sur les perçages de lubrification. L’invention a pour objet arbre de boite de vitesse comprenant au moins un perçage de lubrification, destiné à acheminer de l’huile depuis l’intérieur dudit arbre vers un élément extérieur coopérant avec l’arbre. Selon l’invention, le perçage de lubrification présente une section transversale allongée et fermée. De cette manière, un arbre de boite de vitesse selon l’invention ne possède plus de perçages de lubrification ayant une section transversale circulaire, comme c’est le cas actuellement sur les arbres existants. Les perçages d’un arbre de boite de vitesse selon l’invention peuvent par exemple avoir une section transversale de forme elliptique ou oblongue. Avantageusement, la section transversale de ces perçages possède deux axes de symétrie perpendiculaires passant chacun par le centre de ladite section. Avec des perçages ayant une section transversale possédant ce type de forme, il a été observé que les contraintes en flexion exercées sur ces perçages étaient fortement diminuées, entrainant un gain de durabilité important, typiquement compris entre 10% et 20%. Si l’arbre de boite de vitesse selon l’invention possédait plusieurs perçages de lubrification, ils auraient tous une section transversale allongée et fermée. L’arbre de boite de vitesse selon l’invention peut indifféremment être un arbre principal ou un arbre secondaire. Selon une caractéristique possible de l’invention, la section transversale du perçage est définie par un grand axe matérialisant sa plus grande longueur et par un petit axe matérialisant sa plus grande largeur, lesdits deux axes étant perpendiculaires et passant par le centre de ladite section transversale. Avantageusement, le petit axe et le grand axe représentent des axes de symétrie de la section transversale. Selon une caractéristique possible de l’invention, le perçage est disposé sur l’arbre de sorte que le grand axe de sa section transversale s’étende parallèlement à un axe longitudinal de l’arbre. Autrement dit, la section transversale du perçage s’étend le long d’un axe longitudinal de l’arbre de boite de vitesse Selon une caractéristique possible de l’invention, la section transversale du perçage a une forme elliptique. Cette configuration illustre un premier mode de réalisation préféré d’un arbre de boite de vitesse selon l’invention. Selon une caractéristique possible de l’invention, le rapport de la longueur du grand axe sur la longueur du petit axe est compris entre 1.2 et 1.5. Il s’agit d’une plage de valeur pour laquelle il a été observé une diminution significative des contraintes de torsion exercées sur les perçages. Selon une caractéristique possible de l’invention, le rapport est égal à 1.47. Cette valeur correspond en quelque sorte à une valeur idéale pour laquelle la diminution des contraintes exercées sur les perçages a été maximale, tout en maintenant opérationnel ledit arbre. Selon une caractéristique possible de l’invention, la section transversale du perçage a une forme oblongue, caractérisée par deux bords rectilignes parallèles et par deux bords semi-circulaires joignant lesdits deux bords rectilignes. Cette configuration illustre un deuxième mode de réalisation préféré d’un arbre de boite de vitesse selon l’invention. Selon une caractéristique possible de l’invention, le petit axe joint les deux bords rectilignes en étant perpendiculaire à ceux-ci et le grand axe joint les sommets des deux bords semi-circulaires en étant parallèle auxdits deux bords rectilignes, le rapport de la longueur dudit grand axe sur la longueur dudit petit axe étant compris entre 1.2 et 1.5. Selon une caractéristique possible de l’invention, l’arbre comprend deux perçages disposés le long dudit arbre, de sorte que leurs grands axes soient parfaitement alignés l’un sur l’autre. Selon une caractéristique possible de l’invention, l’arbre constitue un arbre secondaire de ladite boite de vitesse. Un arbre de boite de vitesse selon l’invention présente l’avantage de pouvoir mieux absorber les contraintes de flexion auxquelles il est soumis durant une utilisation de la boite de vitesse, grâce à une modification judicieuse de ses perçages de lubrification, ne nécessitant aucune modification en profondeur dudit arbre. Il a de plus l’avantage de conserver la même géométrie et le même encombrement que ceux des arbres existants, lui permettant de se substituer sans aucune difficulté à ces arbres existants. On donne ci-après une description détaillée d’un mode de réalisation préféré d’un arbre de boite de vitesse selon l’invention, en se référant aux figures suivantes : représente une vue de côté d’un arbre secondaire de boite de vitesse selon l’état de la technique, représente une de côté d’une zone de l’arbre secondaire de la , montrant un perçage de lubrification, représente une vue de côté d’une zone d’un premier mode de réalisation préféré d’un arbre de boite de vitesse selon l’invention, montrant un perçage de lubrification de forme elliptique, représente une vue en perspective agrandie du perçage de lubrification de l’arbre de la , représente une vue de côté d’une zone d’un deuxième mode de réalisation préféré d’un arbre de boite de vitesse selon l’invention, montrant un perçage de lubrification de forme oblongue, représente une vue en perspective agrandie du perçage de lubrification de l’arbre de la . En se référant à la , un arbre secondaire 1 d’une boite de vitesse selon l’état de la technique, comprend schématiquement un corps 2 creux allongé, possédant deux perçages 3, 4 de lubrification. Ces deux perçages de lubrification 3, 4 relient un espace interne du corps creux 2, et l’extérieur dudit corps creux 2, pour permettre le passage d’une huile destinée à lubrifier toutes les pièces en mouvement gravitant autour de cet arbre secondaire 1 dans la boite de vitesse. En se référant à la , les deux perçages 3, 4 de lubrification ont chacun une section transversale circulaire. Dans la boite de vitesse, cet arbre secondaire 1 est fixé à ces deux extrémités, considérées suivant un axe longitudinal dudit arbre 1, par des moyens de fixation comportant des roulements à billes. Au sein de la boite de vitesse, cet arbre secondaire 1 est soumis, de façon répétée, à de fortes contraintes de flexion lorsque cette boite de vitesse est utilisée. Or, certains éléments de cet arbre secondaire 1 sont particulièrement sensibles à ces contraintes de flexion, parmi lesquels les perçages de lubrification 3, 4. En effet, la contrainte de flexion au niveau de ces perçages 3, 4 est élevée. De cette manière, en étant soumis à une telle contrainte de flexion de façon répétée, les perçages de lubrification 3, 4 risquent de se dégrader assez rapidement au cours du temps, rendant ledit arbre secondaire 1 inopérant. Afin de pouvoir remédier à ce problème de contraintes de flexion élevées exercée sur les perçages de lubrification 3, 4 circulaires, un arbre secondaire 10, 20 de boite de vitesse selon l’invention, met en œuvre des perçages de lubrification ayant chacun une section transversale fermée et allongée. En se référant aux figures 3 et 4, un premier mode de réalisation préféré 10 d’un arbre de boite de vitesse selon l’invention, comprend au moins un perçage de lubrification 14 dont la section transversale a une forme elliptique. Cette section transversale est définie classiquement par un grand axe D et par un petit axe d, lesdits deux axes d, D étant perpendiculaires et passant par le centre de la section transversale. Le grand axe D matérialise la plus grande longueur de la section transversale et le petit axe d matérialise la plus grande largeur de ladite section. Le petit axe et le grand axe représentent des axes de symétrie de la section transversale. De façon avantageuse, le rapport de la longueur du grand axe D sur la longueur du petit axe d est compris entre 1.2 et 1.5, et de façon encore plus avantageuse est égal à 1.47. Le perçage 14 de lubrification est disposé sur l’arbre 10 de boite de vitesse de sorte que son grand axe D s’étende parallèlement à un axe longitudinal dudit arbre 10. Dans le cas où l’arbre 10 de boite de vitesse possèderait plusieurs perçages 14 de lubrification, ceux-ci seraient préférentiellement orientés sur ledit arbre 10 de sorte que leurs grands axes D soient parallèles à un axe longitudinal de cet arbre 10. Grâce à la forme particulière de la section transversale de ces perçages de lubrification 14, on observe une diminution de la contrainte de flexion s’exerçant sur lesdits perçages 14. Pour ce premier mode de réalisation préféré d’un arbre 10 de boite de vitesse selon l’invention, on obtient un gain en durabilité de l’ordre de 20%, par rapport à des perçages de section transversale circulaire. En se référant aux figures 5 et 6, un deuxième mode de réalisation préféré 20 d’un arbre de boite de vitesse selon l’invention, comprend au moins un perçage de lubrification 24 dont la section transversale a une forme oblongue. Une telle section transversale est délimitée par deux bords rectilignes 25, 26 parallèles et par deux bords 27, 28 semi-circulaires joignant lesdits deux bords rectilignes 25, 26. Cette section transversale est classiquement définie par un grand axe D’ joignant les sommets des deux bords semi-circulaires 27, 28 et par un petit axe d’ joignant les deux bords rectilignes 25, 26, en étant perpendiculaire à ceux-ci. Lesdits deux axes d’, D’ sont perpendiculaires et passent par le centre de la section transversale. Ils définissent deux axes de symétrie de la section transversale. De façon avantageuse, le rapport de la longueur du grand axe D’sur la longueur du petit axe d’est compris entre 1.2 et 1.5, et de façon encore plus avantageuse est égal à 1.47. Le perçage 24 de lubrification est disposé sur l’arbre 20 de boite de vitesse de sorte que son grand axe D’ s’étende parallèlement à un axe longitudinal dudit arbre 20. Dans le cas où l’arbre 20 de boite de vitesse possèderait plusieurs perçages 24 de lubrification, ceux-ci seraient orientés sur ledit arbre 20 de sorte que leurs grands axes D’soient parallèles à un axe longitudinal de cet arbre 20. Grâce à la forme particulière de la section transversale de ces perçages de lubrification 24, on observe une diminution de la contrainte de flexion qui s’exerce sur lesdits perçages 24. Pour ce deuxième mode de réalisation préféré d’un arbre 20 de boite de vitesse selon l’invention, on obtient un gain en durabilité de 16% par rapport à des perçages de section transversale circulaire. Un arbre 1, 10, 20 selon l’invention peut par exemple constituer un arbre primaire ou un arbre secondaire d’une boite de vitesse. Arbre (1, 10, 20) de boite de vitesse comprenant au moins un perçage (3, 4, 24, 14) de lubrification, destiné à acheminer de l’huile depuis l’intérieur dudit arbre (1, 10, 20) vers un élément extérieur coopérant avec l’arbre (1, 10, 20), caractérisé en ce que le perçage de lubrification (14, 24) présente une section transversale allongée et fermée. Arbre de boite de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale du perçage (14, 24) est défini par un grand axe (D, D’) matérialisant sa plus grande longueur et par un petit axe (d, d’) matérialisant sa plus grande largeur, et en ce que lesdits deux axes sont perpendiculaires et passent par le centre de ladite section transversale. Arbre de boite de vitesse selon la revendication 2, caractérisé en ce que le perçage (14, 24) est disposé sur l’arbre (10, 20), de sorte que le grand axe (D, D’) de sa section transversale s’étende parallèlement à un axe longitudinal de l’arbre (10, 20). Arbre de boite de vitesse selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la section transversale du perçage (14) a une forme elliptique. Arbre de boite de vitesse selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport de la longueur dudit grand axe (D) sur la longueur dudit petit axe (d) est compris entre 1.2 et 1.5. Arbre de boite de vitesse selon la revendication 5, caractérisé en ce que le rapport est égal à 1.47. Arbre de boite de vitesse selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la section transversale du perçage (24) a une forme oblongue, caractérisée par deux bords rectilignes (25, 26) parallèles et par deux bords semi-circulaires (27, 28) joignant lesdits deux bords rectilignes (25, 26). Arbre de boite de vitesse selon la revendication 7, caractérisé en ce que le petit axe (d’) joint les deux bords rectilignes (25, 26) en étant perpendiculaire à ceux-ci et le grand axe (D’) joint les sommets des deux bords semi-circulaires (27, 28) en étant parallèle auxdits deux bords rectilignes (25, 26), et en ce que le rapport de la longueur dudit grand axe (D’) sur la longueur dudit petit (d’) axe est compris entre 1.2 et 1.5. Arbre de boite de vitesse selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend deux perçages (14, 24) disposés le long dudit arbre (10, 20), de sorte que leurs grands axes (D, D’) soient parfaitement alignés l’un sur l’autre. Arbre de boite de vitesse selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il constitue un arbre secondaire de ladite boite de vitesse.