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Les fluides de boîtes de vitesses automatiques pour transmissions modernes
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Les fluides de boîtes de vitesses automatiques pour transmissions modernes

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Pour réduire la consommation de carburant des véhicules, toutes les Transmissions Automatiques (AT) ont maintenant un embrayage « lock-up » qui permet de contourner le convertisseur de couple, et l’engagement en douceur de cet embrayage est essentiel afin d’éliminer les saccades  L’interaction entre le Fluide de Transmissions Automatiques (ATF) et les matériaux de friction de ces embrayages est au cœur de l’apparition ou de l’atténuation de ces saccades. Comme l’explique Bill Abraham, directeur des technologies de transmissions à Lubrizol : « Nous avons besoin de maintenir une capacité de couple élevée, mais tout en évitant les saccades lors des changements de vitesse. Si le liquide n’est pas conçu spécifiquement pour le convertisseur de couple à embrayage « lock-up », le conducteur peut ressentir des saccades ou vibrations lorsque la boîte de vitesses opère un changement de rapport. Dans les huit dernières années, les fabricants de transmissions ont fait évoluer les matériaux des convertisseurs de couple passant de l’utilisation de traitements thermiques à base de cellulose à un matériau plus stable thermiquement composé de polymères d’aramide, de fibres de carbone, et / ou des particules de graphite. Les fabricants ajustent également les propriétés des matériaux tels que leur porosité, leur épaisseur et leur gaufrage afin de maximiser l’efficacité de l’embrayage et du convertisseur de couple. »

Tendance à augmenter le nombre de rapports

Un autre changement majeur, et peut-être l’amélioration la plus visible dans la mesure où le client est concerné, est l’augmentation spectaculaire du nombre de rapports. Toujours dans le but d’améliorer le rendement énergétique et le confort, le nombre typique de vitesses d’une transmission est passé de cinq en 1990 à sept ou huit. ZF est maintenant sur ​​le point de présenter sa nouvelle transmission à neuf vitesses pour applications à traction avant et le coréen Hyundai a récemment confirmé qu’il lancera une boîte à dix vitesses. Inévitablement, dit Abraham, parallèlement à la sophistication de la mécanique interne des transmissions automatiques, les matériaux de friction de la transmission sont eux aussi devenus sophistiqués. « Prenez une nouvelle transmission à huit ou neuf rapports. Tout d’abord, les constructeurs mettent un focus important sur l’intégrité des matériaux et sur le design du fluide de transmission. Par conséquent, les matériaux de frottement du convertisseur de couple seront plus avancés et assez différents de ceux d’il y a huit ans ou plus, ainsi que ceux des deux ou trois premiers disques d’embrayage, qui doivent faire face à des niveaux plus élevés d’énergie que par le passé. Ces matériaux d’embrayage, comme les nouveaux matériaux du convertisseur de couple, seront plus stables thermiquement et plus coûteux », explique Abraham.Transmission automatique ZF à 9 rapports

Étant donné que « les fabricants de transmission ont besoin de garder le contrôle sur le prix de leurs produits, il est facile de voir pourquoi une boîte automatique moderne contient une telle variété de matériaux de friction différents, chacun exigeant un lot spécifique de caractéristiques du fluide de transmission. Les boîtes automatiques à huit rapports actuelles, par exemple, utilisent quatre ou cinq différents types de matériaux de friction, plusieurs d’entre eux composés de graphite tissé et de matériaux en fibre de carbone qui nécessitent une approche totalement différente en ce qui concerne la composition du liquide de transmission concerné.

Les fabricants de transmission optent désormais pour des fluides à viscosité réduite pour réduire le barbotage et les pertes par pompage, tout en passant plus de puissance et de couple à travers les transmissions, le tout en conservant ou améliorant le comportement vibratoire et la durabilité des engrenages, des roulements et des joints.

Un unique fluide de transmission automatique

Cette gamme complète d’exigences doit être délivrée par un seul fluide qui doit durer sur une distance en km à 6 chiffres, soulignant ainsi le défi à relever par le formulateur du fluide. « Les anciens fluides utilisés par les transmissions d’avant 2004 ne sont tout simplement pas adaptés aux nouvelles transmissions; ils n’ont pas été conçus en prenant en compte toutes les frictions des nouveaux matériaux présents », dit Abraham. « Lorsque vous concevez un fluide de transmission automatique pour ces nouvelles transmissions complexes, vous devez faire en sorte que le fluide puisse fournir une bonne protection sur l’ensemble des matériaux présents et pas seulement un ou deux d’entre eux. Vous devez avoir une bonne chimie pour le faire. »

D’autres facteurs, tels que la compatibilité chimique avec les joints d’étanchéité, les corps de vannes et électrovannes, doivent être considérés comme faisant partie de l’équation de la formulation. Les performances anti-usure doivent également être optimisées en raison des vitesses plus élevées des rapports de boîtes six, sept et huit vitesses ainsi que leurs engrenages planétaires. Les performances d’usure des engrenages et des roulements doivent également être bonnes, dit Abraham. « Les roulements à aiguilles sont souvent un problème lors de la chute de viscosité du fluide, cette chute signifie une baisse des pertes par barbotage et une meilleure efficacité, mais ce gain signifie que vous commencez à dégrader la durabilité du fluide. Alors vous avez besoin de produits chimiques additifs appropriés pour compenser cette perte. »

Les transmissions à variation continue (CVT) constituent un ensemble unique de différents défis par rapport aux transmissions automatiques, exemple: exiger une plus grande résistance au cisaillement et maintenir la quantité appropriée de frottement métal-métal tout en améliorant les performances vibratoires. Les transmissions à double embrayage (DCT) dissipent encore plus d’énergie à travers l’embrayage principal de rapports impairs que le convertisseur de couple d’une boîte automatique, ce qui contraint encore plus le fluide de transmission. Ces deux types de transmission ainsi que la transmission automatique présentée plus haut nécessitent la plus récente avancée pour la technologie des fluides de transmission afin que l’équipement soit durable.

Source : Lubrizol
L’avis de Romain :

Les exigences sur les fluides de transmission sont de plus en plus strictes. Je me demande comment les compromis sont faits lors de la formulation du liquide de transmission? Sont-ils les mêmes que pour la formulation de lubrifiants moteur?

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