La présente invention concerne le domaine des alliages cuivreux .

La présente invention trouvera son application principalement dans le domaine des pièces destinées à être utilisées dans l'industrie automobile.

Ces pièces consistent plus particulièrement en des éléments de boites de vitesses, qui sont régulièrement soumises à des contraintes mécaniques importantes .

Par exemple, les éléments de boites de vitesses qui peuvent être fabriqués à partir du présent alliage consistent en particulier, mais non limitativement, en des fourchettes de boites de vitesses.

Ainsi, l'invention concerne plus particulièrement un alliage à base de cuivre pour la fabrication de pièces de boites de vitesses, notamment des fourchettes, ledit alliage présentant une teneur très faible, voire nulle, en plomb.

Traditionnellement, il est connu de l'état de la technique, depuis les années 1970, un laiton, c'est-à-dire un alliage composé principalement de cuivre (Cu) et de zinc (Zn) , identifié sous la dénomination commerciale CuZn27Mn3A12 , ou plus simplement par CuZn27.

La composition de cet alliage a été spécifiquement développée en partenariat avec un constructeur automobile, pour ses bonnes caractéristiques mécaniques et surtout sa bonne résistance à l'usure. Cet alliage est utilisé pour la fabrication de fourchettes de boites de vitesses .

Cette composition, inchangée depuis son développement, est la suivante :

Cu Pb Sn Fe Ni Al Mn Si Zn

Mini 65,0 0,80 - 0,50 - 1,50 2,50 0,40 Solde

Maxi 67,0 1,20 0,30 1,00 0,30 2,00 3,00 0,60 Une composition particulière de l'alliage CuZn27Mn3A12 a été définie afin d' obtenir les caractéristiques mécaniques et la résistance à l'usure optimale grâce à la présence maîtrisée de composés intermétalliques Fe-Mn-Si. Cette composition est la suivante :

Les composés intermétalliques Fe-Mn-Si sont le résultat de la présence d' éléments d' addition au sein de cet alliage , comme le fer, (Fe) , le manganèse (Mn) et le silicium (Si) .

Plus spécifiquement, une partie des éléments d'addition va précipiter de sorte à former ces composés intermétalliques à base de Fe , Mn et de Si qui vont favoriser notamment la résistance à l'usure de l'alliage, particulièrement importante pour une application dans les fourchettes de boîtes de vitesses.

Dans les années 90, l'alliage CuZn27Mn3A12 a été normalisé à l'occasion de la création de la norme européenne EN1982 qui regroupe entre autres les normes française, anglaise et allemande. Les tolérances sur chaque élément ont été élargies à cette occasion.

L'appellation est CuZn32A12Mn2Fel-C suivant la norme NF EN1982 : 2008-07 présente la composition suivante :

II convient de noter que l'alliage CuZn27Mn3A12 en question comporte une teneur en plomb (Pb) inférieure à 1,5% en masse, par rapport à la masse totale dudit alliage. Toutefois, cette proportion est généralement supérieure à 0,80% en masse.

La présence de plomb dans l'alliage CuZn27Mn3A12 assure notamment une bonne usinabilité de ce dernier .

En effet, le plomb est présent dans la majorité des laitons essentiellement pour l'aptitude à l'usinage qu'il apporte à l'alliage. Il peut être présent en quantité importante, jusqu'à 4% en masse pour les nuances de décolletage.

Ce métal, pratiquement insoluble dans les laitons, se présente sous la forme de nodules ou de points noirs répartis uniformément dans la matrice de l'alliage. De tels points noirs sont notamment visibles et entourés sur la figure 1, mais uniquement sur la photographie représentant la structure micrographique d' éprouvettes obtenues à partir d'un alliage de l'état de la technique CuZn27Mn3A12 (noté CuZn27 sur ladite photographie) .

Ces nodules de plomb, appelés également précipités de Guinier et Preston, permettent de limiter la diffusion des contraintes au sein du matériau. Ce phénomène a pour effet de créer un durcissement du laiton .

Le plomb présente également un bas point de fusion, 327 °C.

Toutes ces particularités du plomb permettent une fragmentation des copeaux, des vitesses d'usinage élevées (en décolletage notamment) , ne nécessitant pas de lubrifiant (usinage à sec) et tout en limitant l'usure des outils de coupe. Suivant la composition particulière du CuZn27, la teneur en plomb (Pb) a été définie à 0,90 % en masse afin d'assurer la bonne usinabilité du laiton .

On connaît également, du document de brevet CN 101705388, un laiton pour bagues de synchronisation d'automobiles dont la composition, en pourcentages massique, est la suivante : Cu : 59 à 65%, Al : 1,7 à 3,7%, Mn : 2,2 à 3,8%, Si : 0,5 à 1,3%, Cr : 0,07% à 0,27%, Ni : 0,2 à 0,6%, Fe <0,6%, Pb<0,18%, Zn en pourcentage restant et impuretés < 0,05%.

Toutefois, la proportion de plomb reste encore sensiblement élevée et la présence de chrome n'est pas souhaitée dans le présent alliage.

En outre, suite à une évolution de la réglementation européenne en vigueur dans le domaine des VHU (Véhicules Hors d'Usage), et notamment suite à l'éventuelle suppression de l'exemption 3 de l'annexe II de la Directive 2000/53CE, la présence de plomb dans les alliages cuivreux serait bientôt proscrite. La présence de plomb s'avère en effet dangereuse pour la santé et pour l'environnement.

En conséquence, pour répondre à cette évolution, il convient de proposer un alliage duquel le plomb a été éliminé . Toutefois, la principale difficulté d'une telle opération réside dans le fait que les pièces, obtenues à partir de cet alliage sans plomb, doivent présenter des caractéristiques mécaniques similaires à celles obtenues avec l'alliage traditionnel.

Il existe déjà des laitons sans plomb, notamment au silicium comme l'alliage CuZnl6Si4-C. Toutefois, un tel alliage ne présente pas les mêmes caractéristiques mécaniques que l'alliage traditionnel CuZn27Mn3A12. En outre, le comportement à l'usure de l'alliage CuZnl6Si4-C ne permet pas de répondre aux cahiers des charges des constructeurs automobiles, en particulier pour l'application des fourchettes de boites de vitesses .

Il est aussi connu de l'état de la technique de remplacer le plomb par du bismuth (Bi) et/ou par de l'antimoine (Sb) dans certains laitons .

Cependant, ces éléments présentent l'inconvénient de ne pas être compatibles avec la coulée sous pression, car ils fragilisent le métal à chaud.

L'invention offre la possibilité de pallier les divers inconvénients de l'état de la technique en proposant un alliage ne comportant pas de plomb, ou dans une proportion substantiellement diminuée, par rapport à l'alliage CuZn27Mn3A12 traditionnellement utilisé, ledit alliage conservant par ailleurs des caractéristiques satisfaisantes.

Plus précisément, il a été mis en évidence, de manière surprenante, que la proportion de plomb, retrouvée dans un alliage traditionnel, pouvait être remplacée par d'autres éléments, en l'occurrence par du cuivre et/ou par du zinc, et ce sans altérer les caractéristiques mécaniques de l'alliage, certaines de ces caractéristiques étant, de manière plus surprenante encore, améliorées par les modifications effectuées. A cet effet, la présente invention concerne un alliage à base de cuivre désigné par la formule générale Cu _a Zn _b PbO , ledit alliage étant caractérisé en ce que sa composition chimique consiste, en pourcentage en masse par rapport à la masse totale dudit alliage, en une proportion a de cuivre (Cu) comprise entre 64,0 et 68,0%, une proportion b de zinc (Zn) comprise entre 23,0% et 32,0%, ledit alliage comportant en outre une proportion d'étain (Sn) inférieure à 0,50%, une proportion de fer (Fe) comprise entre 0,4 et 1,2%, une proportion de nickel (Ni) inférieure à 0,50%, une proportion d'aluminium (Al) comprise entre 1,5% et 2,3%, une proportion de manganèse (Mn) comprise entre 2,5% et 3,3% et une proportion de silicium (Si) inférieure à 1,0%.

L'alliage Cu _a Zn _b Pb0 selon l'invention est également caractérisé par le fait qu'il comporte une proportion de plomb inférieure ou égale à 0,10%.

De manière avantageuse, la proportion a de cuivre (Cu) est comprise entre 65,0 et 67,0%, la proportion b de zinc (Zn) comprise entre 25,5% et 29,5%, la proportion d'étain (Sn) est comprise entre 0,20 et 0,30%, la proportion de fer (Fe) est comprise entre 0,6 et 1,0%, la proportion de nickel (Ni) est comprise entre 0,20 et 0,30%, la proportion d'aluminium (Al) est comprise entre 1,6 et 2,0%, la proportion de manganèse (Mn) est comprise entre 2,6 et 3,0%, la proportion de silicium (Si) est comprise entre 0,40 et 0,60%, et ledit alliage comporte une proportion de plomb (Pb) inférieure ou égale à 0,08%.

Plus avantageusement encore, la proportion en plomb (Pb) de l'alliage est inférieure ou égale à 0,05%.

De manière spécifique, l'alliage à base de cuivre de l'invention comporte 65,75% de cuivre, 27,75% de zinc, 0,25% d'étain, 0,80% de fer, 0,25% de nickel, 1,80% d'aluminium, 2,80% de manganèse, 0,55% de silicium et 0,05% de plomb.

La présente invention concerne également une pièce mécanique fabriquée à partir de l'alliage à base de cuivre selon l'invention. Ladite pièce mécanique consiste préférentiellement en un élément de boite de vitesse de véhicule soumis à des contraintes mécaniques .

Plus précisément encore, cette pièce mécanique peut consister préférentiellement en une fourchette de boite de vitesses de véhicule comportant un fût destiné à être traversé par un arbre sur lequel sera montée la fourchette, ledit fût étant relié à deux branches au moyen d'une toile, lesdites branches formant ensemble un demi-cercle comprenant intérieurement deux patins aptes à coopérer avec un baladeur de la boite de vitesse .

L'invention est encore relative à un procédé de fabrication d'une telle pièce mécanique, ledit procédé comprenant une étape dans laquelle on coule l'alliage Cu _a Zn _b PbO sous pression dans des moules métalliques ou encore une étape dans laquelle on coule l'alliage Cu _a Zn _b PbO par gravité dans des moules métalliques.

Avantageusement, on coule l'alliage Cu _a Zn _b PbO à une température comprise entre 1000 et 1050 °C.

Selon une autre particularité de l'invention, on obtient ladite pièce par usinage.

De manière intéressante, l'étape d'usinage est effectuée avec micropulvérisation de lubrifiant.

La présente invention comporte de nombreux avantages .

En particulier, l'alliage selon l'invention incorpore une quantité de plomb sensiblement réduite, voire nulle, par rapport aux alliages conventionnels existant dans l'état de la technique, qui eux comportent généralement 0,90% de plomb en masse, cette proportion pouvant aller jusqu'à 1,20%.

En effet, par comparaison, la proportion de plomb dans l'alliage selon l'invention est typiquement comprise entre 0 et 0,10% en masse par rapport à la masse totale de l'alliage.

En conséquence, un tel alliage est particulièrement intéressant, car il permet de résoudre les problématiques liées à l'évolution de la réglementation européenne relative aux VHU, celle-ci interdisant à terme la présence de plomb dans les VHU en question. En outre, malgré l'absence de plomb dans l'alliage, celui- ci, de par sa composition particulière, conserve tout de même des caractéristiques mécaniques qui sont au moins comparables à celles des alliages traditionnels.

De manière surprenante, certaines caractéristiques mécaniques du présent alliage ont été mesurées comme étant supérieures à celles des alliages de l'état de la technique.

De ce fait, cet alliage est particulièrement intéressant pour la fabrication de pièces destinées à l'industrie automobile, et notamment de pièces qui sont soumises à des contraintes mécaniques spécifiques, par exemple des contraintes de résistance à l'usure, de déformation plastique de la matière (ou matage) , etc., comme les fourchettes de boites de vitesses.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles :

- La figure 1 est une photographie représentant la structure micrographique d' éprouvettes obtenues à partir d'un alliage de l'état de la technique CuZn27Mn3A12 (noté CuZn27 sur la photographie) et d'un alliage selon l'invention (noté CuZn27PbO sur la photographie) selon un grossissement X500 pour les deux images du haut Al et Bl et un grossissement supérieur pour les deux images du bas A2 et B2 ;

Les figures 2 à 11 illustrent de manière schématique différentes vues en perspective d'une fourchette de boite de vitesses qui peut être fabriquée à partir de l'alliage selon la présente invention.

La présente invention concerne un alliage à base de cuivre .

De manière générale, ledit alliage peut être désigné par la formule Cu _a Zn _b PbO .

L'alliage selon l'invention comporte avantageusement au moins du cuivre (Cu) , du zinc (Zn) , de l'étain (Sn) , du fer

(Fe) , du nickel (Ni), de l'aluminium (Al), du manganèse (Mn) , du silicium (Si) . En outre, ledit alliage est particulier en ce qu'il comporte une proportion extrêmement faible, voire quasi-nulle, en élément plomb (Pb) .

Cela permet notamment de répondre aux critères mis en place par les autorités européennes, en matière de réduction des quantités de plomb, du fait de la dangerosité de cet élément en particulier pour la santé humaine .

Plus particulièrement, l'alliage Cu _a Zn _b PbO selon l'invention présente une composition chimique consistant, en pourcentage en masse par rapport à la masse totale dudit alliage, en :

- une proportion a de cuivre (Cu) comprise entre 64 , 0 et 68,0% ;

- une proportion b de zinc (Zn) comprise entre 23,0% et 32,0%;

- une proportion d'étain (Sn) inférieure à 0,50%;

- une proportion de fer (Fe) comprise entre 0,4 et 1,2%; une proportion de nickel (Ni) inférieure à 0,50%; une proportion d'aluminium (Al) comprise entre 1,5% et 2,3% ;

- une proportion de manganèse (Mn) comprise entre 2,5% et 3,3% et,

- une proportion de silicium (Si) inférieure à 1,0%,

- une proportion de plomb inférieure ou égale à 0,10%. De manière avantageuse :

- la proportion a de cuivre (Cu) est comprise entre 65,0 et 67,0% ;

- la proportion b de zinc (Zn) est comprise entre 25,5% et 29,5% ;

- la proportion d'étain est comprise entre 0,20 et 0,30%,

- la proportion de fer est comprise entre 0,6 et 1,0%,

- la proportion de nickel est comprise entre 0,20 et 0,30%,

- la proportion d'aluminium est comprise entre 1,6 et 2,0%,

- la proportion de manganèse est comprise entre 2,6 et - la proportion de silicium est comprise entre 0,40 et 0,60%,

ledit alliage comporte une proportion de plomb (Pb) inférieure ou égale à 0,08%, celle-ci étant encore plus avantageusement inférieure ou égale à 0,05%.

L'association des constituants listés ci-dessus, dans les proportions indiquées, permet de minimiser l'impact des modifications apportées à l'alliage traditionnel sur la structure microscopique de ce dernier, et, en conséquence, sur les caractéristiques mécaniques de ce dernier.

En effet, malgré les changements dans la composition par rapport à l'alliage traditionnel, l'alliage selon l'invention montre toujours la présence de composés intermétalliques entre au moins une partie de certains éléments d'addition, comme le fer, le manganèse, ou encore le silicium.

Ce sont donc les éléments d' addition susmentionnés qui sont en partie responsables de la formation desdits composés intermétalliques. Toutefois, tout changement, même minime, dans la composition globale de l'alliage, est susceptible de remettre en cause la formation de ces composés, et en conséquence les caractéristiques techniques de l'alliage.

Les composés intermétalliques en question sont visibles et entourés par un cercle, notamment sur la photographie en haut à gauche Al de la figure 1 représentant la structure microscopique de l'alliage de l'état de la technique (noté CuZn27) .

Ces mêmes composés intermétalliques sont retrouvés sur l'autre photographie en haut à droite Bl, qui illustre la structure micrographique d' éprouvettes obtenues à partir de l'alliage selon l'invention (noté CuZn27PbO) .

On note également, sur cette même photographie après un agrandissement réalisé par un logiciel de grossissement d' image numérique, visible en B2 , l'absence de points noirs représentatifs de la présence de plomb pour l'alliage selon l'invention. L'alliage selon l'invention est donc exempt de nodules de plomb, contrairement à l'alliage de l'état de la technique (CuZn27) tel qu'illustré sur la photographie A2 en bas à gauche de la figure 1.

Les inventeurs ont constaté de manière surprenante, en réalisant des tests comparatifs selon le procédé de coulée sous pression, que certaines caractéristiques mécaniques étaient comparables entre l'alliage traditionnel contenant du plomb et l'alliage selon l'invention ayant une teneur sensiblement réduite, voire quasi nulle, de plomb.

De manière concrète, la caractérisation des matériaux métalliques est représentée par quatre grandeurs qui sont :

la résistance à la traction Rm qui définit la limite à la rupture, exprimée en MPa ;

la limite d'élasticité Rp 0,2%, exprimée en MPa, et qui caractérise le domaine conventionnel de réversibilité ; - l'allongement à rupture A, exprimé en %, qui mesure la capacité d'un matériau à s'allonger sous charge avant rupture ;

le module de Young, E, ou module d'élasticité longitudinal, exprimé généralement en GPa.

La caractérisation des matériaux métalliques peut également être représentée par la dureté desdits matériaux, qui est définie par la résistance qu'oppose une surface de l'échantillon à la pénétration d'un poinçon, par exemple une bille en acier trempé (dureté Brinell) ou une pyramide en diamant (dureté Vickers) . S'il y résiste bien, le matériau est dit dur, sinon il est dit mou. La dureté se mesure sur différentes échelles selon le type de matériau considéré .

Les résultats des tests ont montré que la limite élastique à 0,2% et le module de Young de l'alliage selon l'invention et de l'alliage traditionnel, contenant du plomb, étaient tout à fait comparables, selon le procédé de coulée sous pression.

Pour d'autres caractéristiques, comme la résistance à la traction (Rm) ou l'allongement à la rupture (A%) , les inventeurs ont pu mettre en évidence que celles-ci étaient sensiblement améliorées avec la composition d'alliage Cu _a Zn _b PbO selon 1 ' invention .

Plus précisément, les essais comparatifs effectués sur les alliages ont permis de montré que la résistance à la traction (Km) de l'alliage selon l'invention est augmentée d'environ 20% par rapport à l'alliage connu et utilisé dans l'état de la technique .

L'amélioration est encore plus significative en ce qui concerne l'allongement à la rupture, qui est amélioré de plus de 200% dans l'alliage selon l'invention.

Avantageusement, la composition de l'alliage selon l'invention consiste en : entre 65,0 et 67,0% de cuivre, entre 25,5 et 29,5% de zinc, entre 0,20 et 0,30% d'étain, entre 0,6 et 1,0% de fer, entre 0,20 et 0,30% de nickel, entre 1,6 et 2,0% d'aluminium, entre 2,6 et 3,0% de manganèse, entre 0,40 et 0,60% de silicium et 0,05% maxi de plomb.

De manière toute préférentielle, l'alliage selon l'invention consiste en 65,75% de cuivre, 27,75% de zinc, 0,25% d'étain, 0,80% de fer, 0,25% de nickel, 1,80% d'aluminium, 2,80% de manganèse, 0,55% de silicium et 0,05% de plomb. En effet, les résultats qui ont été obtenus ont permis de montrer qu'un alliage présentant de telles proportions des différents constituants était le mieux adapté en termes de caractéristiques mécaniques .

Les résultats des tests, menés pour évaluer et comparer les caractéristiques mécaniques du présent alliage sans plomb avec celles de l'alliage connu comportant du plomb, sont détaillés dans l'exemple ci-dessous.

De par ses caractéristiques mécaniques particulièrement intéressantes, l'alliage Cu _a Zn _b Pb0 selon l'invention peut notamment être utilisé dans la fabrication de diverses pièces.

Ainsi, la présente invention concerne également une pièce mécanique en alliage à base de cuivre Cu _a Zn _b Pb0 selon 1 ' invention .

Préférentiellement, ledit alliage composant ladite pièce mécanique présente une résistance à la traction (Rm) supérieure ou égale à 580 MPa et un allongement à la rupture (A%) supérieur ou égal à 10%.

En outre, ledit alliage présente également, de manière intéressante, une limite élastique (Rp 0,2%) supérieure ou égale à 380 MPa, un module de Young supérieur ou égal à 90 GPa et une dureté HRB supérieure à 80 HRB.

De manière préférentielle, la pièce mécanique en alliage à base de cuivre selon l'invention est un élément de boite de vitesses qui est susceptible d' être soumis à des contraintes mécaniques importantes.

L'élément de boite de vitesse en question peut consister avantageusement en une fourchette de boite de vitesses.

Une telle fourchette 1 est représentée sur les figures 2 à 11 ci-jointes.

De manière générale, une fourchette de boite de vitesses 1 sert à mettre en rapport deux pignons de taille différente.

Une fourchette de boite de vitesses 1 , visible sur la figure 2 , comporte généralement un fût 2 destiné à être traversé par une tige, ou axe 11, qui porte ladite fourchette 1, l'axe 11 étant visible sur la figure 4.

Ladite fourchette 1 est destinée à coopérer avec une gorge d'un baladeur coaxial à l'arbre primaire ou à un arbre secondaire de la boite de vitesses .

La coopération entre la fourchette 1 et le baladeur se fait au moyen de deux branches 3, 4 formant ensemble sensiblement un demi-cercle comme représenté sur la figure 2 , lesdites deux branches ou bras 3, 4 étant reliées au fût 2 au moyen d'une toile ou plateau 5 et étant terminées chacune par un patin 31 , 41.

II est également envisageable que ladite fourchette 1 comporte, de manière optionnelle, un troisième patin 51. Ce patin 51, lorsqu'il est présent, supplée aux efforts de passage en soulageant les deux branches 3, 4.

Les patins 31, 41 viennent en coopération avec le baladeur, et plus particulièrement la gorge dudit baladeur, eux-mêmes associés à des pignons mobiles sur l'arbre. Dans un autre exemple de réalisation, représenté sur la figure 3, les patins sont en forme de gorge, et sont alors dénommés patins gorgés 32, 42, et c'est alors le baladeur qui vient à l'intérieur desdits patins 32, 42.

Lesdites branches 3, 4 peuvent avantageusement être pourvues de nervures afin de renforcer la fourchette 1.

Dans un mode de réalisation particulier, représenté sur la figure 4 jointe, la fourchette de boite de vitesses 1 comporte un évidement 10, ménagé dans le plateau 5, et ce dans l'optique d'améliorer le passage de l'huile et de gagner en masse.

La fourchette de boite de vitesses 1 est mobile en translation sur la tige 11 et parallèlement à l'arbre.

En d'autres termes, ladite tige 11, assemblée dans le fût 2 de la fourchette 1, permet de garantir le guidage de ladite fourchette 1 en translation.

La fourchette 1 peut également, dans un exemple de réalisation particulier, être montée libre sur la tige 11. Dans ce cas de figure précis , des éléments de guidage 12 , représentés sur la figure 5, sont assemblés à chaque extrémité du fût 2 de la fourchette 1.

Cela permet de diminuer le frottement entre la fourchette 1 et la tige 11, afin d'augmenter le rendement.

Plus particulièrement, ladite fourchette 1 est entraînée en translation par l'intermédiaire d'une crosse 6 se terminant par un crabot 8 susceptible de venir en prise avec un doigt de commande non représenté sur les figures. La crosse 6 transmet l'effort de passage du doigt de commande sur le baladeur, via les patins 31, 41, et éventuellement 51, ou via les patins gorgés 32, 42.

Ladite fourchette 1 peut, dans un exemple de réalisation particulier, être reliée à la crosse 6 représentée sur la figure 2, au moyen, préférentiellement, de rivets 7 et goupilles coopérant avec un support crosse 9.

La crosse 6 peut par exemple s'étendre selon une direction sensiblement parallèle au fût 2. Dans un exemple de réalisation différent, représenté sur la figure 6, la crosse 6 fait partie intégrante de la fourchette 1.

Il existe de nombreux autres exemples de fourchettes de boite de vitesses 1, représentés sur les figures 7 et suivantes :

une fourchette 1 comprenant un fût 20 dans le plan des patins 31, 41, sur la figure 7 ;

- une fourchette 1 avec un double fût 21 et un système de billage intégré 13, sur la figure 8 ;

- une fourchette 1 avec un fût en U 22 permettant une rotation de ladite fourchette 1 sur l'axe sur la figure 9 ;

une fourchette 1 avec un fût 23 en deux parties sur la figure 10 ;

- une fourchette 1 basculante par l'intermédiaire de deux tourillons 14 sur la figure 11.

Une fourchette de boite de vitesses 1 , du fait du rôle important qu'elle joue dans une boite de vitesses, doit présenter un certain nombre de critères, notamment une bonne résistance mécanique, en particulier à l'usure. En outre, une telle fourchette 1 est également soumise à des contraintes de contact glissant avec le baladeur.

En conséquence, il est particulièrement intéressant que l'alliage de la fourchette de boite de vitesses confère à cette dernière des caractéristiques mécaniques optimales.

La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une pièce mécanique, notamment un élément de boite de vitesse, ce dernier consistant en particulier en une fourchette de boite de vitesses 1 telle que décrite précédemment.

Le procédé en question comporte avantageusement une étape dans laquelle l'alliage selon l'invention est coulé sous pression dans des moules métalliques, de sorte à obtenir ladite pièce mécanique.

Le procédé en question comporte également une étape dans laquelle l'alliage selon l'invention est coulé par gravité dans des moules métalliques, de sorte à obtenir ladite pièce mécanique .

Au cours du procédé de fabrication des pièces mécaniques, et notamment des fourchettes 1, la santé desdites pièces a été vérifiée au moyen de coupes dans les pièces. Celles-ci ont permis de mettre en évidence que l'élimination du plomb n'altère pas la cohésion de la structure de l'alliage, donc n'altère pas la santé de la pièce coulée sous pression.

Dans un mode de réalisation avantageux, la coulée, sous pression comme par gravité, est effectuée à une température comprise entre 1000 et 1050 °C, en fonction de la température de fusion de l'alliage Cu _a Zn _b Pb0 selon l'invention.

En comparaison, la coulée de l'alliage traditionnel CuZn27Mn3A12 de série doit être effectuée à une température comprise entre 950 et 1000°C.

En effet, les modifications de la composition massique qui ont été effectuées pour aboutir à l'alliage à teneur réduite en plomb selon l'invention ont entraîné un changement dans la température de fusion dudit alliage, par rapport à celle de l'alliage de série.

De manière toute préférentielle, la pièce mécanique, notamment la fourchette de boîte de vitesse 1 est obtenue par usinage , notamment alésage du fût 2 , perçage du support crosse 9 pour obtenir les passages de rivets et goupilles, fraisage du diamètre inter patins 31, 41, fraisage de la surface du support de crosse 9, etc.

De manière avantageuse, l'usinage de la fourchette de boîte de vitesses 1, par exemple, visible sur les figures 2 à 11 peut nécessiter le recours à un système de lubrification de la coupe comme par exemple la micropulvérisation qui permet d' éviter une surchauffe des outils de coupe pouvant aboutir à une destruction prématurée de ces derniers .

Certains usinages, notamment l'alésage du fût 2 et le perçage du support crosse 9 ont nécessité une modification des zones coupantes de l'outil permettant l'usinage, afin d'améliorer la coupe, de diminuer la surchauffe de l'outil et d'avoir une bonne évacuation des copeaux.

En effet, les copeaux issus de l'alésage du fût 2 de l'alliage selon l'invention à teneur réduite en plomb sont différents de l'alliage traditionnel de série ; en particulier, l'élément plomb contenu dans ce dernier n'est pas miscible au laiton, et se présente sous forme de nodules et fragmente les copeaux au moment du passage de l'outil coupant.

Les tests en laboratoire ont permis de montrer l'intérêt d'un mode de réalisation particulier de l'alliage selon l'invention, en détaillant certaines de ces caractéristiques mécaniques et en les comparant à celles de l'alliage traditionnel CuZn27Mn3A12 ou CuZn27. Exemple 1 : Détermination des caractéristiques mécaniques de l'alliage Cu _a Zn _b PbO et résultats comparatifs

Les caractéristiques mécaniques d' un alliage coulé sous pression selon l'invention ont été mesurées et comparées à celles d'un alliage traditionnel coulé sous pression de l'état de la technique.

La teneur en plomb présente dans les alliages selon l'invention est considérablement réduite par rapport à celle de

1 ' alliage traditionnel .

Les caractéristiques mécaniques qui ont été testées sont la résistance à la traction (Rm) , la limite élastique à 0,2% (Rp

0,2%), l'allongement (A%) , le module de Young (E) et la dureté

HRB .

Ces caractéristiques mécaniques ont été mesurées à température ambiante, et ont été obtenues à partir de plusieurs lots de 30 éprouvettes plates moulées sous pression.

La géométrie de l'éprouvette est représentative des épaisseurs couramment coulées sous pression et respecte le rapport entre la longueur initiale lo et la section initiale So : lo = 5.65A/SO. Plus précisément, les essais ont été menés sur des compositions A à C de l'alliage CuZn27PbO selon l'invention comprises dans les proportions récapitulées dans le tableau 1 ci-dessous :

Tableau 1 : Proportions minimales et maximales en % massique par rapport à la masse totale de l'alliage des différents composants de l'alliage selon l'invention composition A comprend

- 65% de Cu

- 0,20 % de Sn

- 0,6 % de Fe

- 0,20 % de Ni

- 1,6 % de Al

- 2,6 % de Mn

- 0,40% de Si

composition B comprend

- 67 % de Cu

- 0,05 % de Pb

- 0,30 % de Sn

- 1,0 % de Fe

- 0,30 % de Ni

- 2,0 % de Al

- 3,0 % de Mn

- 0,6 % de Si

composition C comprend

- 65,75 % de Cu

- 27,75 % de Zn

- 0,25 % de Sn

0,80 de Fe

0,25 de Ni

1,80 d'Al

2,80 de Mn

0,55 de Si

0,05 de Pb Les résultats obtenus sont récapitulés dans le tableau ci- dessous .

Tableau 2 : Caractéristiques mécaniques moyennes obtenues à partir de plusieurs compositions A à C pour l'alliage selon 1 ' invention .

En comparaison, l'alliage CuZn27Mn3A12 contenant du plomb présente une résistance à la traction de 488 MPa, une limite élastique à 0,2% de 372 MPa, un allongement de 4,7%, un module de Young de 110 GPa et une dureté HRB de l'ordre de 81 (±7) .

Par conséquent, il est notable que l'alliage selon l'invention CuZn27PbO donne des résultats, en termes de caractéristiques mécaniques, supérieurs ou au moins égaux en comparaison à l'alliage connu CuZn27Mn3A12.

Plus précisément, le module de Young E et la dureté HRB sont similaires entre le présent alliage et l'alliage traditionnel .

En outre, l'alliage selon l'invention à teneur réduite en plomb montre une résistance à la traction Rm améliorée de plus de 20% en comparaison à la résistance à la traction Rm de l'alliage de série. De même, l'alliage selon l'invention, à teneur réduite en plomb, montre une limite élastique Rp 0,2% améliorée de 5% en comparaison avec la limite élastique Rp 0,2% de l'alliage de série.

En ce qui concerne à présent l'allongement A% , celui-ci est amélioré de plus de 200% avec l'alliage selon l'invention, ce qui est particulièrement intéressant.

Outre les essais dont les résultats sont présentés ci- dessus, des tests comparatifs ont été menés en condition d'utilisation sur une fourchette lè e/2 ^ème de boites de vitesses en suivant un cahier des charges d'un constructeur. Ces tests, effectués sur banc d'essai, consistent à simuler le passage de la fourchette iè e/2 ^ème dans son environnement (huile, température) , et suivant une vitesse de rotation, un effort d'engagement de rapport, et un nombre de cycles donnés par le cahier des charges du constructeur.

Les résultats de ces tests ont permis de mettre en évidence que la résistance à l'usure de l'alliage Cu _a Zn _b PbO selon 1 ' invention , comprenant une teneur en plomb réduite , voire nulle, était tout à fait similaire à la résistance à l'usure de l'alliage de l'état de la technique noté CuZn27Mn3A12 ou CuZn27.

L'ensemble des résultats corroborent le fait que l'alliage Cu _a Zn _b PbO selon l'invention est particulièrement intéressant, et notamment pour une application particulière dans la fabrication de fourchettes de boites de vitesses.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés et décrits précédemment qui peuvent présenter des variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En particulier, l'alliage Cu _a Zn _b PbO selon l'invention peut être utilisé pour toute application nécessitant un alliage sans plomb ayant des caractéristiques mécaniques satisfaisantes .