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Protection des composants du groupe motopropulseur : En quoi la ventilation s’est-elle améliorée ?

Les nouveaux évents à flexibles et à vis de Donaldson gardent les lubrifiants de transmission propres

Par Dustin Waller, Ingénieur de projet R&D, Donaldson Integrated Venting Solutions

La transmission est un muscle du véhicule. Lors du fonctionnement normal, les composants tels que les essieux, les transmissions et les boîtiers de transfert de puissance sont soumis à changements rapides de pression différentielle qui peuvent contraindre les joints ou les joints d’étanchéité dans leurs boîtiers de protection. Ces boîtiers doivent avoir un moyen d’échanger l’air avec l’environnement tout en empêchant l’infiltration d’eau, de saleté et de débris pouvant nuire aux lubrifiants et éroder des pièces métalliques essentielles.

La fonction de la ventilation du groupe motopropulseur est double : protéger contre les contaminants tout en égalisant la pression de l’air à l’intérieur et autour des boîtiers scellés. La ventilation est conçue pour aider à prolonger la durée de vie de la transmission.

Illustration 1 : Des évents doivent entourer les composants de la transmission afin de protéger les lubrifiants des engrenages d’une éventuelle contamination tout en égalisant la pression à l’intérieur et autour des boîtiers scellés.

La technologie de ventilation s’est considérablement améliorée ces dernières années. Les nouvelles membranes de ventilation innovantes développées spécialement pour les groupes motopropulseurs par Donaldson Company ont été conçues pour assurer des avantages importants :

  • des tailles standard compactes qui réduisent le travail, le temps et la complexité d’installation ;  
  • un préfiltre coalescent à l’huile pour améliorer la performance de l’évent et sa durée de vie ;
  • de multiples options de fixation pour s’adapter à un grand nombre d’exigences de fabrication ; et
  • une technologie centrale qui peut être modifiée pour des applications personnalisées.

Chaque amélioration et ses avantages sont développés ici.

Le défi de la pression différentielle

Il est avant tout important d’examiner en quoi la pression différentielle est une menace constante pour les transmissions. À l’intérieur d’un boîtier scellé, autour d’un essieu ou d’un boîtier de transfert, le volume d’air se dilate et se contracte en fonction des variations de température, et ce plusieurs fois par jour pour un véhicule commun. Quand les gens démarrent leur voiture pour se rendre au travail le matin alors qu’il fait froid, par exemple, la friction dans la transmission chauffe rapidement et dilate l’air dans les composants scellés. Inversement, si les véhicules chauffés roulent par temps froid, l’air chauffé se refroidit rapidement et se contracte (Illustration 1).

Avec une force suffisante, la pression différentielle peut déformer le boîtier et endommager les joints, faire entrer des contaminants ou causer des fuites de fluides indésirables. Bien qu’en théorie une simple ouverture dans le boîtier suffise à relâcher la pression, la membrane de ventilation offre une barrière protectrice qui permet au boîtier du composant de « respirer ».

Conception conventionnelle de l’évent

Durant des décennies, la principale méthode de ventilation du groupe motopropulseur consistait à enfiler un reniflard pour évent tubulaire en caoutchouc ou en plastique dans le composant vers un niveau situé au-dessus la ligne de passage à gué et à le refermer avec une soupape amovible. Le tube à demi fermé fonctionnait comme un tuba et permettait à l’air d’entrer et de sortir. 

Les principaux inconvénients de cette solution étaient la longueur du tube et son installation complexe. Cela demandait l’utilisation de clips, de colliers, de faisceaux de câbles, d’éléments de cadres et de tubes de 3 m/10 pieds de long ou plus, le routage prenait énormément de temps et d’énergie durant la fabrication et le service. Son installation correcte peut s’avérer complexe et difficile à normaliser entre différents modèles de véhicules. Si l’évent du tube n’est pas bien fermé, un condensat d’huile peut se déposer à la sortie et sur les surfaces environnantes, ce qui produit les égouttements indésirables que l’on peut voir sur le sol des garages et des parkings. 

Illustration 2 : Les évents du groupe motopropulseur à attache directe Donaldson existent à flexible et à vis.
Évents simples à attache directe 

Une nouvelle alternative aux reniflards tubulaires destinée à la ventilation du groupe motopropulseur se démocratise : l’évent à attache directe. Donaldson a dévoilé deux nouveaux évents du groupe motopropulseur (PTV) qui s’intègrent directement au composant de transmission : le PTV à flexible, qui s’installe à l’extrémité du tube ou flexible de l’évent, et le PTV à vis, qui se visse dans un composant du groupe motopropulseur pour plus de discrétion. 

Les évents ressemblent à de simples embouts en plastique, mais à l’intérieur se trouve une membrane ePTFE sophistiquée conçue pour filtrer la poussière, les débris et les contaminants liquides (Illustration 3). La membrane de ventilation respecte les indices de protection contre les infiltrations d’eau IP69K. Grâce à leurs propriétés hydrofuges, les évents Donaldson aident à protéger les groupes motopropulseurs contre les infiltrations d’eau si le véhicule dépasse la ligne de passage à gué lors du fonctionnement.

Illustration 3 : Dans les tests sur 161 000 km (100 000 miles), l’évent du groupe motopropulseur n’a montré aucun dommage et a surpassé les normes de test en matière de débit d’air, de pénétration des contaminants et de blocage d’huile de la membrane.

Les PTV Donaldson réduisent la longueur du flexible de ventilation de pas moins de 3 m à 5 cm (10 pieds à 2 pouces) ou moins, ce qui simplifie le routage pendant l’installation. Le PTV à flexible est compatible avec les connecteurs de tube d’évent conventionnels, donc aucune modification n’est nécessaire. Le PTV à vis filetée, quant à lui, s’attache directement au boîtier et supprime complètement le petit tube de l’évent. 

Les évents du groupe motopropulseur à flexible et à vis de Donaldson sont de conception durable destinée au secteur automobile (Illustration 3), avec des embouts sécurisés qui garantissent un assemblage rapide et sécurisé. Cette conception permet une installation normalisée sur plusieurs modèles de véhicules. Suite aux feedbacks des utilisateurs, les évents normalisés réduisent les erreurs potentielles pendant le montage, en comparaison avec les tubes conventionnels et appuient les principes de fabrication allégée.

L’importance des préfiltres protecteurs de membranes

Pour fonctionner de manière optimale, la membrane de l’évent du groupe motopropulseur doit être exempte de tout résidu huileux. L’exposition intensive de la ventilation aux lubrifiants est le risque principal, cela peut causer la création d’un film huileux qui réduira sa perméabilité. Pour cette raison, il est important de concevoir un préfiltre coalescent dans l’évent afin de protéger la membrane principale contre l’encrassement de l’huile. 

D’autres fabricants d’évents ont utilisé un média filtrant absorbant pour ce préfiltre coalescent. Donaldson a une approche fondamentalement différente en utilisant notre média Synteq™ oléophobe exclusif. Le média filtrant absorbant est connu pour absorber l’huile et saturer, alors que le média Synteq repousse l’huile et, de fait, respecte les indices d’oléophobicité de jusqu’à 8, conformément à l’AATCC 188-1992** (Illustration 4).  

En piégeant au maximum l’excès d’huile au stade de coalescence et en le reversant dans le composant du groupe motopropulseur, le média préfiltre exclusif de Donaldson soutient les performances élevées et la durée de vie des membranes de ventilation. Synteq est la même technologie présente dans les filtres à lubrifiant Blue® de Donaldson destinés au secteur des moteurs de véhicules lourds. Donaldson compte plus de 100 ans d’expérience dans la filtration exigeante des véhicules. 

Effet de l’absorption d’huile dans le temps

Illustration 4 : Dans une comparaison entre le média oléophobe Synteq (gauche) et un média absorbant traditionnel, le média absorbant est saturé après 45 minutes et a gagné 2,08 g de masse. Le média oléophobe Synteq de Donaldson a gagné 0,07 g en absorbant 30 fois moins d’huile sur la même période.
Conception et intégration personnalisées

Les besoins en ventilation du groupe motopropulseur ne sont jamais exactement les mêmes. Afin d’être plus polyvalent, Donaldson est le premier fabricant à offrir deux différents types d’évents à attache directe : le PTV à flexible, qui est relié au tube ou flexible de l’évent, et le PTV à vis, qui est fileté dans le composant du groupe motopropulseur. Tous deux peuvent s’intégrer tels quels dans la plupart des configurations de groupe motopropulseur.

En outre, Donaldson modifie régulièrement la technologie de base de ses évents pour des applications personnalisées, récemment à destination de FEO leaders du secteur automobile et hors route. Différentes options de membrane à perméabilité et niveaux de protection contre l’eau variables peuvent être personnalisés, ainsi que la taille et la couleur du boîtier, et les méthodes d’intégration. Les ingénieurs et chefs de projet de l’entreprise travaillent main dans la main pour répondre aux besoins très précis des clients et collaborent étroitement avec les équipes des FEO tout au long du processus de conception, de test et d’implantation. 

Illustration 5 : La membrane de ventilation laminée ePTFE et le préfiltre coalescent Synteq des évents du groupe motopropulseur Donaldson sont évalués à oléo 7 min conformément aux standards AATCC en matière de résistance contre le mouillage d’hydrocarbure.
Conclusion

La ventilation du groupe motopropulseur est cruciale pour la performance et la fiabilité d’un véhicule. Les évents aident à protéger les composants des environnements difficiles et modèrent les changements de pression qui peuvent contraindre les joints ou les joints d’étanchéité. Un préfiltre coalescent oléophobe robuste a un impact direct sur la durée de vie et la performance de la membrane de ventilation principale (Illustration 5).

Un évent du groupe motopropulseur avancé est disponible chez Donaldson, leader reconnu sur le marché des lubrifiants et de la filtration des véhicules. Les évents sont disponibles au format à attache directe compact et peuvent être modifiés pour répondre à aux applications personnalisées.

Il est important de travailler avec un partenaire spécialisé dans la filtration qui peut assurer l’intégration homogène d’une technologie de ventilation avancée dans la conception d’un système de groupe motopropulseur afin de gérer les coûts de fabrication et la performance d’un groupe motopropulseur sur le long terme.

Vous avez d'autres questions sur nos solutions de ventilation intégrées?

* Marquage de protection contre les infiltrations, publié par la Commission électrotechnique internationale (CEI)
** Association américaine des chimistes et des coloristes du textile (AATCC)
Dustin Waller est Ingénieur en développement produit dans l’équipe Integrated Venting Solutions de Donaldson Company. Waller est titulaire d’un BSME (Licence en génie mécanique) de l’Université du Minnesota Twin Cities et travaille depuis 5 ans pour le groupe Integrated Venting Solutions de Donaldson, pour les marchés de la ventilation automobile, de l’électronique mobile, médicale, des capteurs et de la télécommunication.
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