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L'embrayage Warner Electric : un pas en avant dans la technologie des transmissions hybrides

Au fur et à mesure que les combustibles fossiles s'épuisent, les ingénieurs travaillent d'arrachepied pour perfectionner d'autres systèmes de transmission. Alors que les systèmes entièrement électriques laissent toujours fortement à désirer, les conceptions hybrides ont par contre le vent en poupe depuis quelques années : on les retrouve désormais dans les trains, les bateaux, les équipements agricoles et même dans les « hypercars » de dernière génération. Warner Electric a conçu un embrayage électromagnétique E220 personnalisé qui transmet un couple et une puissance élevés ainsi qu'une haute vitesse, entre un moteur diesel et un système de transmission électrique lorsque les batteries commencent à s'épuiser.

Warner Electric, qui fait partie du groupe de marques de transmission de puissance Altra Industrial Motion, est en mesure d'offrir à ses clients des services d'ingénierie et de conception de tout premier ordre. Dernièrement, un fabricant de systèmes de transmission de puissance pour locomotives a demandé aux ingénieurs de Warner de concevoir un embrayage dédié devant être intégré dans une nouvelle transmission hybride ; un défi que ceux-ci se sont empressés d'accepter.

La nature de l'application était telle que l'embrayage devait répondre à un ensemble de paramètres très stricts. Tout d'abord, celui-ci devait pouvoir résister à des vitesses hautes (jusqu'à 3 000 tours/minute) et à un couple élevé (jusqu'à 5 000 Nm) pour une durée de vie de plus de 50 000 heures sans entretien. Ensuite, l'embrayage devait être sans entretien car, étant logé dans un carter de transmission, son accès était quasi impossible. Enfin, le carter supposait également que l'embrayage serait exposé à des températures de fonctionnement extrêmes et devrait fonctionner de manière fiable à des températures ambiantes comprises entre -40 °C et 100 °C.

Experts des applications industrielles lourdes, les ingénieurs de Warner ont pu utiliser la gamme E220 standard d'embrayages électromagnétiques robustes comme point de départ. Cette gamme d'embrayages à appel de courant, sans jeu angulaire est conçue pour des applications intégrées et convient particulièrement aux transmissions hybrides où aucun couple résiduel ne peut être transmis lorsque l'embrayage est débrayé.

Toutefois, les niveaux de performance spécifique de l'application sous-entendaient la nécessité de créer une conception personnalisée. Christophe Gendron, concepteur pour Warner Electric, l'explique :

E220 Clutch

La gamme E220 de Warner Electric se décline en plusieurs dimensions standard, bien qu'il soit possible d'adapter celles-ci à la plupart des applications.

« La transmission faisait partie d'un "environnement embarqué", c'est-à-dire une application dans laquelle le système lui-même se déplace, par ex. un train, un bateau, un camion, etc. Cela limite intrinsèquement l'encombrement et le poids disponibles pour le système. Dans ce cas, au moment de la conception de l'embrayage, le moteur diesel avait déjà été spécifié et le positionnement du composant, décidé. Nous avons donc dû modifier notre embrayage suivant l'emplacement disponible et la bonne plage de couples à transmettre au moteur. »

« Le système de transmission en lui-même représentait une innovation totale pour l'industrie des locomotives ; nous avons en effet eu la chance de partir de zéro pour notre conception. Ceci est le genre de défi que tout concepteur apprécie. Nous avons collaboré étroitement avec le client : rencontres sur site dans son usine, tenue de conférences téléphoniques et échange de plan CAO pour nous assurer de livrer une solution qui réponde aux spécifications requises et représente un atout pour la conception globale de la transmission. »

Ici, l'embrayage a été spécialement adapté pour relier un moteur diesel à un système d'entraînement électrique lorsque les batteries commencent à s'épuiser. Une tolérance de ± 30 % de la tension d'alimentation de l'embrayage a été prise en compte et un système de stabilisation a été mis en place pour éviter tout embrayage imprévu. Des roulements étanches et une surface de friction de composition spéciale ont également été prévus pour garantir la longévité sans entretien.

Christophe poursuit : « S'il est vrai qu'il s'agissait plutôt d'une application nouvelle, l'approche que nous avons adoptée dans la conception s'inscrivait par contre dans nos pratiques standard. Nous offrons en effet régulièrement des services de personnalisation à nos clients dans de nombreux secteurs différents. Outre le fait de répondre aux critères de performance de l'application, nous avons également pris en compte l'environnement dans lequel l'embrayage allait être utilisé et y avons ajouté des éléments comme une protection supplémentaire contre la corrosion pour veiller à ce que le système supporte tous les défis environnementaux prévisibles. »

La gamme E220 de Warner Electric se décline en plusieurs dimensions standard, bien qu'il soit possible d'adapter celles-ci à la plupart des applications. Warner Electric fait partie d'Altra Industrial Motion, un fournisseur mondial de premier plan de systèmes de transmission industriels, ayant des centres d'ingénierie aux quatre coins du monde. En utilisant cette plate-forme mondiale, Warner Electric peut offrir à ses clients, d'une part, son expertise dans l'ingénierie de solutions d'embrayage, quel que soit le secteur, et d'autre part, des services d'assistance en montage et entretien à l'échelle locale.