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Un allègement important des différentiels chez JTEKT Torsen

Sirris travaille avec JTEKT Torsen à l'optimisation de ses produits par une meilleure maîtrise des matériaux et de leur topologie.


JTEKT Torsen, dans le Hainaut, est spécialisé dans la fabrication des différentiels automobiles qui équipent de nombreuses marques. Ces produits sont en acier et en fonte. Compte tenu du durcissement des réglementations en matière d'émissions de CO2 qui pèsent sur le secteur automobile, la firme cherche à réduire le poids de ses produits sans en augmenter les coûts.

 

Comme les différentiels ont déjà fait l'objet d'optimisations au fil du temps, surtout au niveau de leurs formes et de leur compacité, JTEKT a fait appel à Sirris pour rechercher des solutions du côté des matériaux, les différentiels actuels étant fabriqués en acier et en fonte. L'objectif est ambitieux : 50% d'allègement sans perte de performances techniques, en parallèle avec une réduction des coûts de production d’au moins 25%.

 

Sirris a modélisé d'abord le différentiel et s'est livré à des simulations numériques multiples à partir des forces s'exerçant sur le produit en service telles que définies par JTEKT et en tenant compte de la fabricabilité des composants.

 

Il s'est avéré rapidement que les polymères injectés ne résisteraient pas aux contraintes mécaniques imposées et que les composites thermoplastiques subiraient des délaminations inacceptables.

 

Par contre, Sirris a mis en évidence que le boîtier métallique (housing) pouvait être allégé sans perte de propriétés. Une optimisation de la géométrie et un travail sur le design a permis d'atteindre une réduction de poids de 25%.

 

La fonte dans la nouvelle configuration n'est plus tout-à-fait un très bon choix, mais en la remplaçant par de l'acier coulé, la résistance mécanique est assurée avec un coefficient de sécurité suffisant et on peut compter sur un gain de poids supplémentaire.

 

Aujourd'hui, des moules en sable sont fabriqués par impression 3D en Allemagne. Une petite série de pièces y sera coulée. Ces boîtiers seront ensuite testés sur les bancs d'essai de JTEKT.


Un calcul économique sur les coûts de fabrication indique déjà que les gains pourraient être substantiels.

Sirris s'attaquera ensuite à l'allègement d'autres composants comme les pignons et engrenages mais il y a peu de gains à en attendre. Par contre, le couvercle (cap) du différentiel peut faire l'objet d'améliorations. Ainsi, par exemple, cette pièce est actuellement visée. Un assemblage soudé sera sans doute plus léger. Il sera aussi moins encombrant, ce qui devrait dégager de l'espace pour revoir des géométries qui pourraient ainsi être évidées.

 

JTEKT a trouvé chez Sirris au cours de ce projet CWality, financé par la Région Wallonne) des experts qui portent un œil neuf sur des produits déjà bien optimisés et qui maîtrisent des moyens de calcul sophistiqués. Cette maîtrise a permis d'apporter à la firme une meilleure compréhension des phénomènes qui se produisent dans ses différentiels, et notamment l'importance de la plasticité des matériaux qui était peu ou pas prise en compte jusqu'ici.

 

A l'issue de ce projet, JTEKT Torsen espère pouvoir proposer aux constructeurs automobiles une solution à forte valeur ajoutée et gagner de nouveaux clients et de nouvelles parts de marché.