Brevet FR3142394A1 — publié le 20240531

L’invention concerne une boîte de vitesses mécanique à lignes d’arbres parallèles, comportant : - un premier carter et un deuxième carter disposés en vis-à-vis l’un de l’autre de manière à délimiter un espace dans lequel sont logées les lignes d’arbres, - au moins une barre de rigidification disposée dans ledit espace, la barre de rigidification comportant une première extrémité fixée au premier carter et une deuxième extrémité fixée au deuxième carter de manière à joindre les premier et deuxième carters l’un à l’autre. Figure pour l’abrégé : Figure 1 Boîte de vitesses mécanique à lignes d’arbres parallèles La présente invention concerne de manière générale les boîtes de vitesses, et plus particulièrement une boîte de vitesses mécanique à lignes d’arbres parallèles, un véhicule comprenant ladite boîte de vitesses et un procédé de montage de ladite boîte de vitesses. Arrière-plan technologique Une problématique fréquemment rencontrée lors du développement d’une boîte de vitesses est la mise en biais des paliers et des dentures de pignonnerie, c’est-à-dire leurs désalignements par rapport à leurs plans de fonctionnement. De manière à limiter cette mise en biais, il est aujourd’hui connu d’appliquer une correction denture et/ou de rigidifier les carters de la boîte de vitesses. La correction denture consiste à ajouter une correction maitrisée à l’usinage au niveau des dentures de pignonnerie ayant un profil hélicoïdal. Cependant, cette correction denture que l’on peut appliquer à l’usinage est limitée par des contraintes techniques, à savoir une valeur de correction maximale applicable par largeur de denture. La rigidification des carters de la boîte de vitesses est généralement réalisée par leur nervurage et/ou par l’augmentation de leur épaisseur. Cependant, lorsque l’on augmente encore le couple moteur, la raideur des carters apportée par leur nervurage et/ou l’accroissement de leur épaisseur n’est plus suffisante. De même, lorsque les carters de la boîte de vitesses sont reliés non seulement à un moteur thermique, mais également à un moteur électrique, comme cela est le cas dans les véhicules hybrides, la présence du moteur électrique provoque une flexion supplémentaire des carters de par son poids, et la raideur des carters apportée par leur nervurage et/ou l’accroissement de leur épaisseur n’est également plus suffisante. Il est alors nécessaire d’ajouter encore de la raideur aux carters pour absorber la mise en biais supplémentaire. Par ailleurs, l’application d’une correction denture et/ou la rigidification des carters de la boîte de vitesses afin de limiter la mise en biais nécessite la mise en œuvre d’un long processus d’optimisation. Un but de la présente invention est d’améliorer les boîtes de vitesses existantes, et notamment d’augmenter encore la rigidité des carters des boîtes de vitesses afin de limiter encore voire empêcher la torsion desdits carters et la mise en biais associée, en particulier lorsque l’on augmente encore le couple moteur ou lorsque les boîtes de vitesses sont reliées non seulement à un moteur thermique, mais également à un moteur électrique, comme cela est le cas dans les véhicules hybrides. Premier objet de l’invention A cette fin, un premier objet de l’invention est une boîte de vitesses mécanique à lignes d’arbres parallèles, comportant : - un premier carter et un deuxième carter disposés en vis-à-vis l’un de l’autre de manière à délimiter un espace dans lequel sont logées les lignes d’arbres, - au moins une barre de rigidification disposée dans ledit espace, la barre de rigidification comportant une première extrémité fixée au premier carter et une deuxième extrémité fixée au deuxième carter de manière à joindre les premier et deuxième carters l’un à l’autre. La présence d’une telle barre de rigidification peut permettre de rigidifier les premier et deuxième carters de la boîte de vitesses, et donc de limiter voire empêcher la torsion desdits carters et la mise en biais associée. Pour les raisons mentionnées plus haut, cela est particulièrement avantageux lorsque le couple moteur est élevé ou lorsque la boite de vitesses est reliée d’une part à un moteur thermique et d’autre part à un moteur électrique, comme cela est le cas dans les véhicules hybrides. La boîte de vitesses selon le premier objet de l’invention peut être plus simple à fabriquer en comparaison des boîtes de vitesses de l’art antérieur dans la mesure où le recours à une correction denture et/ou à un nervurage des carters et/ou à un accroissement de l’épaisseur des carters peut devenir limité voire inutile. Lorsque la boîte de vitesses selon le premier objet de l’invention est intégrée au sein d’un véhicule, elle peut permettre de réduire encore le bruit et les vibrations, et donc améliorer le NVH (pour « Noise, Vibration, and Harshness »), dudit véhicule. De préférence, la barre de rigidification s’étend parallèlement aux lignes d’arbres. Le premier carter et le deuxième carter peuvent présenter chacun une paroi plane. Dans la présente description, on entend par « paroi plane », une paroi s’inscrivant dans un même plan ou dans plusieurs plans parallèles adjacents. Lesdites parois planes des premier et deuxième carters sont de préférence parallèles l’une par rapport à l’autre. L’espace dans lequel sont logées les lignes d’arbres est de préférence situé entre lesdites parois planes des premier et deuxième carters. La barre de rigidification peut être fixée à la paroi plane du premier carter par l’intermédiaire de sa première extrémité et à la paroi plane du deuxième carter par l’intermédiaire de sa deuxième extrémité de manière à joindre les parois planes des premier et deuxième carters l’une à l’autre. La barre de rigidification est de préférence perpendiculaire aux parois planes des premier et deuxième carters. La boîte de vitesses peut comporter une rondelle de calage interposée entre la première extrémité de la barre de rigidification et le premier carter, notamment entre la première extrémité de la barre de rigidification et la paroi plane du premier carter. La rondelle de calage est une rondelle calibrée ayant pour rôle de limiter voire éliminer le jeu entre la première extrémité de la barre de rigidification et le premier carter, notamment entre la première extrémité de la barre de rigidification et la paroi plane du premier carter. La rondelle de calage est de préférence une rondelle métallique. Son épaisseur peut aller de 0,8 mm ± 12,5 µm à 2,2 mm ± 12,5 µm, mieux de 1,0 mm ± 12,5 µm à 2,0 mm ± 12,5 µm, encore mieux de 1,2 mm ± 12,5 µm à 1,8 mm ± 12,5 µm. La boîte de vitesses peut comporter des vis de fixation et la barre de rigidification peut comporter un trou taraudé à chacune de ses première et deuxième extrémités. La barre de rigidification est de préférence fixée aux premier et deuxième carters, notamment aux parois planes des premier et deuxième carters, par l’intermédiaire des vis de fixation qui viennent s’engager dans chacun des trous taraudés de la barre de rigidification. Les vis de fixation sont par exemple des vis M8 à tête hexagonale. Les trous taraudés sont de préférence orientés dans le sens de la longueur de la barre de rigidification. La boîte de vitesses peut comporter des rondelles d’étanchéité interposées entre les têtes des vis de fixation et les premier et deuxième carters, notamment entre les têtes des vis de fixation et les paroi planes des premier et deuxième carters. Les rondelles d’étanchéité ont pour rôle d’assurer une fixation étanche de la barre de rigidification aux premier et deuxième carters, notamment aux parois planes des premier et deuxième carters. En effet, l’espace dans lequel sont logées les lignes d’arbres et dans lequel est disposé la barre de rigidification comporte une huile de lubrification telle qu’une huile de transmission. Il est donc nécessaire d’assurer l’étanchéité de cet espace afin d’éviter toute fuite d’huile en dehors de cet espace. Les rondelles d’étanchéité sont de préférence des rondelles métalliques comportant en leur centre une partie polymère. Cette dernière permet d’assurer une fixation étanche lors du serrage des vis de fixation. La barre de rigidification peut être réalisée dans un matériau à base d’acier ou d’aluminium, de préférence dans un matériau à base d’aluminium. Par exemple, la barre de rigidification est réalisée en alliage d’aluminium, tel que AlSi9Cu3(Fe). De préférence, la barre de rigidification est réalisée dans un matériau similaire à celui des premier et deuxième carters. La barre de rigidification peut présenter un diamètre allant de 10 mm à 30 mm, mieux allant de 15 mm à 25 mm. Par exemple, la barre de rigidification présente un diamètre de 20 mm. La barre de rigidification peut présenter une longueur allant de 65 mm à 215 mm, mieux allant de 90 mm à 190 mm, encore mieux allant de 100 mm à 180 mm. Par exemple, la barre de rigidification présente une longueur de 113,5 mm ou 164,5 mm. La boîte de vitesses peut comporter entre une et cinq barres de rigidification, de préférence entre une et trois barres de rigidification. Par exemple, la boîte de vitesses comporte trois barres de rigidification. Lorsque la boîte de vitesses comporte plusieurs barres de rigidification, ces dernières peuvent être identiques ou non. Elles peuvent par exemple être différentes en termes de longueur. La boîte de vitesses selon le premier objet de l’invention est particulièrement avantageuse dans la mesure où, un certain nombre de paramètres peuvent être ajustés en fonction de l’architecture de la boîte de vitesse et en fonction du degré de rigidité souhaité au niveau des premier et deuxième carters, tels que le nombre de barres de rigidification, leur positionnement par rapport aux lignes d’arbres, leur diamètre, leur longueur, leur matériau, etc. La boîte de vitesses peut être une boite de vitesses pour véhicules comportant un moteur thermique et/ou un moteur électrique. En particulier, la boîte de vitesses est une boite de vitesses pour véhicules comportant un moteur thermique et un moteur électrique (encore appelés véhicules hybrides). Dans le cas où la boîte de vitesses est une boite de vitesses pour véhicules hybrides, le premier carter de la boîte de vitesses est de préférence relié au moteur électrique du véhicule et le deuxième carter de la boîte de vitesses est de préférence relié au moteur thermique du véhicule. Dans le cas où la boîte de vitesses est une boite de vitesses pour véhicules hybrides, la boîte de vitesse peut comporter trois lignes d’arbres parallèles, à savoir : - une ligne primaire : cette ligne comporte deux arbres coaxiaux, à savoir un premier arbre primaire connecté au moteur thermique du véhicule et un deuxième arbre primaire connecté au moteur électrique du véhicule ; - une ligne secondaire : cette ligne relie la ligne primaire et une ligne différentielle, la ligne différentielle transmettant le couple de rotation aux roues du véhicule ; et - une ligne de couplage : cette ligne permet de transmettre le couple de rotation entre la ligne primaire et un arbre rotor d’un moteur électrique additionnel du véhicule. Dans ce cas, la boîte de vitesse peut comporter deux ou trois barres de rigidification. Lorsqu’elle comporte deux barres de rigidification, ces dernières sont de préférence localisées, d’une part autour de la ligne de couplage, et d’autre part autour de la ligne secondaire. Les deux barres de rigidification sont de préférence différentes. La barre de rigidification localisée autour de la ligne de couplage présente par exemple une longueur de 164,5 mm et un diamètre de 20 mm, alors que la barre de rigidification localisée autour de la ligne secondaire présente par exemple une longueur de 113,5 mm et un diamètre de 20 mm. Lorsqu’elle comporte trois barres de rigidification, l’une est localisée autour de la ligne de couplage, l’une est localisée autour de la ligne secondaire et l’une est localisée autour de la ligne primaire. Les barres de rigidification localisées autour des lignes primaire et de couplage sont de préférence identiques. Elles présentent par exemple une longueur de 164,5 mm et un diamètre de 20 mm. La barre de rigidification localisée autour de la ligne secondaire est de préférence plus courte que celles localisées autour des lignes primaire et de couplage. Elle présente par exemple une longueur de 113,5 mm et un diamètre de 20 mm. Deuxième objet de l’invention Un deuxième objet de l’invention est un véhicule comprenant une boîte de vitesses selon le premier objet de l’invention telle que définie plus haut. Le véhicule peut être un véhicule comportant un moteur thermique et/ou un moteur électrique. En particulier, le véhicule est un véhicule comportant un moteur thermique et un moteur électrique (encore appelé véhicule hybride). Dans le cas où le véhicule est un véhicule comportant un moteur thermique et un moteur électrique (encore appelé véhicule hybride), le moteur électrique du véhicule est de préférence relié au premier carter de la boîte de vitesses et le moteur thermique du véhicule est de préférence relié au deuxième carter de la boîte de vitesse. Dans le cas où le véhicule est un véhicule comportant un moteur thermique et un moteur électrique (encore appelé véhicule hybride), le véhicule peut comporter en outre un moteur électrique additionnel. Ce dernier peut avoir différentes fonctions, telles que par exemple fonctionner en mode générateur, démarrer le moteur thermique du véhicule (comme le font les alterno-démarreurs des voitures dotées d'un Stop And Start) et aider le moteur thermique du véhicule (fonction « boost »). Troisième objet de l’invention Un troisième objet de l’invention est un procédé de montage d’une boîte de vitesses selon le premier objet de l’invention telle que définie plus haut, comportant les étapes consistant à : - monter au moins une barre de rigidification entre les premier et deuxième carters, notamment entre les parois planes des premier et deuxième carters, - mesurer le jeu entre la première extrémité de la barre de rigidification et le premier carter, notamment entre la première extrémité de la barre de rigidification et la paroi plane du premier carter, - interposer une rondelle de calage entre la première extrémité de la barre de rigidification et le premier carter, notamment entre la première extrémité de la barre de rigidification et la paroi plane du premier carter, la rondelle de rigidification ayant une épaisseur égale au jeu mesuré à l’étape précédente, - fixer la barre de rigidification aux premier et deuxième carters, notamment aux parois planes des premier et deuxième carters, par serrage de vis de fixation engagées dans des trous taraudés ménagés dans la barre de rigidification au niveau de ses première et deuxième extrémités. Le procédé de montage selon le troisième objet de l’invention est simple à mettre en œuvre. Brève description des figures La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée. Sur les figures annexées : La représente une coupe longitudinale, schématique et partielle, d’un exemple de boîte de vitesses selon l’invention ; La représente une vue de détail de la ; La représente, de façon schématique et en perspective, un exemple de barre de rigidification selon l’invention; La représente une coupe longitudinale, schématique et en perspective, de la ; et La représente une vue éclatée et en perspective, schématique et partielle, d’un autre exemple de boîte de vitesses selon l‘invention. Description de mode(s) de réalisation On a représenté en un exemple de boîte de vitesses 1 mécanique à lignes d’arbres 2 parallèles selon l’invention. La boîte de vitesses 1 comporte un premier carter 3 et un deuxième carter 4 disposés en vis-à-vis l’un de l’autre de manière à délimiter un espace 5 dans lequel sont logées les lignes d’arbres 2. Cette espace 5 contient une huile de lubrification, telle qu’une huile de transmission, destinée à lubrifier les lignes d’arbres 2. La boîte de vitesses 1 comporte en outre deux barres de rigidification 6 disposées dans ledit espace 5. Chaque barre de rigidification 6 comporte une première extrémité 6a fixée au premier carter 3 et une deuxième extrémité 6b fixée au deuxième carter 4 de manière à joindre le premier carter 3 et le deuxième carter 4 l’un à l’autre. Chaque barre de rigidification 6 s’étend parallèlement aux lignes d’arbres 2. Le premier carter 3 présente une paroi plane 3a et le deuxième carter 4 présente une paroi plane 4a. On entend par « paroi plane », une paroi s’inscrivant dans un même plan, comme cela est le cas pour la paroi plane 4a du deuxième carter 4, ou une paroi s’inscrivant dans plusieurs plans parallèles adjacents, comme cela est le cas pour la paroi plane 3a du premier carter 3. La paroi plane 3a du premier carter 3 et la paroi plane 4a du deuxième carter 4 sont parallèles l’une par rapport à l’autre. L’espace 5 dans lequel sont logées les lignes d’arbres 2 et dans lequel sont disposées les barres de rigidification 6 est situé entre la paroi plane 3a du premier carter 3 et la paroi plane 4a du deuxième carter 4. Chaque barre de rigidification 6 est fixée à la paroi plane 3a du premier carter 3 par l’intermédiaire de sa première extrémité 6a et à la paroi plane 4a du deuxième carter 4 par l’intermédiaire de sa deuxième extrémité 6b de manière à joindre la paroi plane 3a du premier carter 3 à la paroi plane 4a du deuxième carter 4. Chaque barre de rigidification 6 s’étend perpendiculairement aux parois planes 3a, 3b des premier et deuxième carters 3, 4. Comme illustré aux figures 1 à 4, une rondelle de calage 7, de préférence métallique, est interposée entre la première extrémité 6a de chacune des barres de rigidification 6 et la paroi plane 3a du premier carter 3. L’épaisseur de la rondelle de calage 7 est généralement comprise entre 1,2 mm ± 12,5 µm et 1,8 mm ± 12,5 µm. Cette rondelle de calage 7 a pour rôle de limiter voire éliminer le jeu entre la première extrémité 6a de chacune des barres de rigidification 6 et la paroi plane 3a du premier carter 3. Comme illustré aux figures 1 à 4, chaque barre de rigidification 6 comporte un trou taraudé 8 à chacune de ses extrémités 6a, 6b, le trou taraudé 8 étant orienté dans le sens de la longueur de la barre de rigidification 6. Chaque barre de rigidification 6 est fixée aux parois planes 3a, 4a des premier et deuxième carters 3, 4 par l’intermédiaire de vis de fixation 9, qui traversent les parois planes 3a, 4a au niveau de bossages 10 présents dans les parois planes 3a, 4a, et qui viennent s’engager dans les trous taraudés 8. Les vis de fixation 9 sont par exemple des vis M8 à tête hexagonale. Comme illustré aux figures 1 à 4, des rondelles d’étanchéité 11, de préférence métallique avec en leur centre une partie polymère, sont interposées entre les têtes 9a des vis de fixation 9 et les paroi planes 3a, 4a. Ces rondelles d’étanchéité 11 ont pour rôle d’assurer une fixation étanche de la barre de rigidification 6 aux parois planes 3a, 4a et ainsi d’éviter toute fuite d’huile de lubrification en dehors de l’espace 5 lors du serrage des vis de fixation 9. Les barres de rigidification 6 sont réalisées dans un matériau similaire à celui du premier carter 3 et du deuxième carter 4, par exemple un alliage d’aluminium AlSi9Cu3(Fe). La boîte de vitesses 1 peut être une boîte de vitesse d’un véhicule hybride, c’est-à-dire un véhicule comportant un moteur thermique et un moteur électrique. Dans ce cas, le premier carter 3 est destiné à être connecté au moteur électrique du véhicule hybride et le deuxième carter 5 est destiné à être connecté au moteur thermique du véhicule hybride. Comme illustré à la , la boîte de vitesse peut comporter trois barres de rigidification 6. La boîte de vitesse illustré en comporte des lignes d’arbres 2 parallèles et un axe 20 pour le différentiel. Boîte de vitesses (1) mécanique à lignes d’arbres (2) parallèles, comportant : - un premier carter (3) et un deuxième carter (4) disposés en vis-à-vis l’un de l’autre de manière à délimiter un espace (5) dans lequel sont logées les lignes d’arbres (2), - au moins une barre de rigidification (6) disposée dans ledit espace (5), la barre de rigidification (6) comportant une première extrémité (6a) fixée au premier carter (3) et une deuxième extrémité (6b) fixée au deuxième carter (4) de manière à joindre les premier et deuxième carters (3, 4) l’un à l’autre. Boîte de vitesses (1) selon la revendication 1, le premier carter (3) et le deuxième carter (4) présentant chacun une paroi plane (3a, 4a), lesdites parois planes (3a, 4a) des premier et deuxième carters (3, 4) étant parallèles l’une par rapport à l’autre, l’espace (5) dans lequel sont logées les lignes d’arbres (2) étant situé entre lesdites parois planes (3a, 4a) des premier et deuxième carters (3, 4). Boîte de vitesses (1) selon la revendication 2, la barre de rigidification (6) étant fixée à la paroi plane (3a) du premier carter (3) par l’intermédiaire de sa première extrémité (6a) et à la paroi plane (4a) du deuxième carter (4) par l’intermédiaire de sa deuxième extrémité (6b) de manière à joindre les parois planes (3a, 4a) des premier et deuxième carters (3, 4) l’une à l’autre. Boîte de vitesses (1) selon la revendication 2 ou 3, la barre de rigidification (6) étant perpendiculaire aux parois planes (3a, 4a) des premier et deuxième carters (3, 4). Boîte de vitesses (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une rondelle de calage (7) interposée entre la première extrémité (6a) de la barre de rigidification (6) et le premier carter (3), notamment entre la première extrémité (6a) de la barre de rigidification (6) et la paroi plane (3a) du premier carter (3). Boîte de vitesses (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant des vis de fixation (9), la barre de rigidification (6) comportant un trou taraudé (8) à chacune de ses première et deuxième extrémités (6a, 6b) et étant fixée aux premier et deuxième carters (3, 4), notamment aux parois planes (3a, 4a) des premier et deuxième carters (3, 4), par l’intermédiaire des vis de fixation (9) qui viennent s’engager dans chacun des trous taraudés (8) de la barre de rigidification (6). Boîte de vitesses (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant entre une et cinq barres de rigidification (6), de préférence entre une et trois barres de rigidification (6). Boîte de vitesses (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour véhicules comportant un moteur thermique et un moteur électrique, le premier carter (3) de la boîte de vitesses (1) étant notamment relié au moteur électrique du véhicule et le deuxième carter (4) de la boîte de vitesses (1) étant notamment relié au moteur thermique du véhicule. Véhicule, notamment véhicule comportant un moteur thermique et un moteur électrique, comprenant une boîte de vitesses (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de montage d’une boîte de vitesses (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant les étapes consistant à : - monter au moins une barre de rigidification (6) entre les premier et deuxième carters (3, 4), notamment entre les parois planes (3a, 4a) des premier et deuxième carters (3, 4), - mesurer le jeu entre la première extrémité (6a) de la barre de rigidification (6) et le premier carter (3), notamment entre la première extrémité (6a) de la barre de rigidification (6) et la paroi plane (3a) du premier carter (3), - interposer une rondelle de calage (7) entre la première extrémité (6a) de la barre de rigidification (6) et le premier carter (3), notamment entre la première extrémité (6a) de la barre de rigidification (6) et la paroi plane (3a) du premier carter (3), la rondelle de calage (7) ayant une épaisseur égale au jeu mesuré à l’étape précédente, - fixer la barre de rigidification (6) aux premier et deuxième carters (3, 4), notamment aux parois planes (3a, 4a) des premier et deuxième carters (3, 4), par serrage de vis de fixation (9) engagées dans des trous taraudés (8) ménagés dans la barre de rigidification (6) au niveau de ses première et deuxième extrémités (6a, 6b).