Les véhicules électriques passent à la vitesse supérieure

La transmission n'est probablement pas ce qui vous vient à l'esprit lorsque vous pensez à un véhicule électrique. Pourtant, pour les fabricants de véhicules électriques, c'est un facteur crucial pour réduire la taille du moteur tout en optimisant les performances. Un outil d'écroutage Sandvik est essentiel dans ce processus.

Les véhicules électriques (VE) sont aujourd'hui omniprésents, les consommateurs renonçant au moteur à combustion interne, bruyant et polluant. Les fabricants de VE se livrent une concurrence féroce pour proposer les meilleures solutions en termes de conception, d'efficacité, d'autonomie, de confort et de fabricabilité.

"C'est comme les premiers jours du smartphone", déclare Mats Wennmo, Global Automotive Transmission Manager, Sandvik Coromant, "Tous les acteurs clés parcourent le monde pour trouver les techniques de fabrication les meilleures et les moins chères. Toutes les anciennes méthodes ont été abandonnées.

Thomas Åberg and Mats Wennmo, Sandvik Coromant, know how to kick into high gear

Les VE ont un châssis modifié pour accueillir les batteries et un groupe motopropulseur spécialisé. Le moteur à combustion interne est remplacé par des moteurs électriques (généralement deux), un grand nombre de batteries, de l'électronique de puissance et une transmission. Les VE pèsent souvent plus lourd que les voitures ordinaires, de sorte que le poids des composants est un obstacle majeur à surmonter lors de leur production en série. Sur un véhicule électrique, la chaîne cinématique ressemble aux rouages d'une montre suisse.

Les moteurs des véhicules électriques se font petits

Sur les véhicules standard, la transmission est une boîte de vitesses robuste, remplie d'huile, dotée de plusieurs engrenages et d'un mécanisme d'embrayage qui transforme le régime du moteur (ou nombre de tours par minute, mesure du nombre de fois que le vilebrequin d'un moteur effectue une rotation complète en une minute) en la force nécessaire pour déplacer et accélérer la voiture.

Sur la plupart des VE, ce processus est réduit à un moteur électrique intégré, à un onduleur et à une unité d'entraînement de la transmission, qui se trouve normalement sur chaque paire de roues avant et arrière. Bien que les VE aient un régime plus élevé et constant, l'unité de transmission doit trouver un rapport d'engrenage équilibré permettant une accélération et une vitesse adéquates. La transmission des VE doit être petite, compacte et silencieuse.

"La transmission est probablement le secret le mieux gardé d'un véhicule électrique, explique M. Wennmo, car c'est le seul moyen de réduire la taille du moteur tout en optimisant le couple et le nombre de tours par minute. Et tous les fabricants sont très discrets sur la façon dont ils y parviennent.

L'outil d'écrêtage Sandvik

Wennmo explique que les défis techniques particuliers de la production de masse des VE - coût, vitesse, compacité - se répercutent jusqu'au processus de fabrication des engrenages simples d'une transmission de VE.

De nos jours, la meilleure façon de fabriquer un engrenage est de recourir à un processus appelé "skiving", une méthode d'usinage qui utilise des broches et des outils hautement synchronisés pour tailler les dents de l'engrenage à des vitesses incroyablement élevées avec des tolérances de l'ordre du micron. Breveté en 1910, le skiving n'est devenu viable pour la fabrication d'engrenages internes tels que ceux des transmissions automobiles qu'en 2007, grâce aux progrès réalisés dans le développement de machines-outils et la conception de logiciels. Le skiving est souvent assimilé à une combinaison de taillage et de façonnage, deux procédés utilisés dans le monde du fraisage pour fabriquer des engrenages. Contrairement au façonnage, qui consiste à appliquer un outil de coupe sur une surface métallique statique, le taillage et le processus plus avancé de l'écroûtage effectuent ce moment de coupe entre la fraise-mère et l'ébauche de l'engrenage pendant qu'ils tournent continuellement l'un entre l'autre, ce qui ressemble à s'y méprendre à deux engrenages s'engrenant l'un dans l'autre.

Elias Häggström, Director of Leax Group, says electric vehicles' transmissions increase performance and decrease costs.

"Nous parlons souvent de micro-géométries lorsque nous discutons des outils que nous utilisons pour usiner les engrenages et les transmissions", explique Elias Häggström, directeur des technologies des engrenages chez Leax Group à Köping, en Suède, un fabricant de composants avancés et de solutions mécaniques pour l'industrie lourde, y compris les véhicules électriques. Son entreprise exploite dix machines de débardage dans ses neuf usines à travers le monde.

Selon M. Häggström, "les configurations des engrenages des boîtes de vitesses ou des transmissions sont des paramètres bien connus dans la conception des automobiles. Ce qui est différent aujourd'hui avec les VE, c'est que les tolérances et les pièces mobiles doivent être réglées avec une grande précision pour réduire le poids total, augmenter les performances et réduire les coûts.

"Mais le véritable casse-tête quotidien est le bruit, les vibrations et les fréquences", poursuit-il, "un VE est totalement silencieux. Dans un véhicule à carburant, tout le bruit supplémentaire produit par les composants tels que la transmission et les engrenages est couvert par le bruit du moteur, de sorte que le bruit est rarement un problème. Le bruit est donc rarement un problème. Il n'est vraiment pas souhaitable que les engrenages émettent des gémissements, comme c'est le cas sur une voiture normale.

Une seule installation d'usinage

C'est là que l'expertise et l'outil d'écroutage Sandvik entrent en jeu - un seul dispositif d'usinage avec une CoroMill® 178 pour produire des couronnes, des arbres, des engrenages intérieurs et extérieurs et des cannelures par rapport aux méthodes plus traditionnelles, le brochage et le façonnage, pour tailler les engrenages. Les avantages sont la rapidité, le coût et la qualité pour les fabricants de voitures électriques, leurs fournisseurs et le consommateur final.

"Nous sommes toujours à la recherche des derniers microns", déclare M. Häggström.