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Amortisseur de vibrations de torsion et son procédé de fabrication
La présente invention concerne un amortisseur de vibrations de torsion, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. Des amortisseurs de vibrations de torsion servent à amortir les vibrations torsionnelles, notamment dans des chaînes d'entraînement, et sont généralement constitués d'au moins une masse primaire et d'une masse secondaire qui sont montées à rotation relative. De plus, ces amortisseurs de vibrations de torsion présentent généralement des dispositifs d'amortissement, comme des éléments de friction ou un amortissement hydraulique, qui s'opposent au mouvement de rotation relative de la masse primaire et de la masse secondaire.
Selon la configuration concrète, des éléments élastiques ou analogues peuvent être en outre prévus, afin soit d'exercer une influence appropriée sur la caractéristique d'amortissement, soit de produire un rappel de la position de rotation relative de la masse primaire et de la masse secondaire en cas de charge nulle.
L'invention concerne notamment des amortisseurs de vibrations de torsion qui peuvent être utilisés dans une chaîne d'entraînement d'un véhicule automobile. Dans de tels amortisseurs de vibrations de torsion, une des deux masses, généralement la masse primaire, est reliée à l'entraînement du véhicule ou encore à un moteur thermique. Les forces d'entraînement sont transmises par l'intermédiaire de l'autre masse, donc généralement la masse secondaire. L'invention concerne notamment des amortisseurs de vibrations de torsion pour lesquels un accouplement, notamment un accouplement à friction, est prévu du côté mené. La masse menée notamment, par exemple la masse secondaire, peut ici faire partie de l'accouplement à friction.
La présente invention a pour but de fournir un amortisseur de vibrations de torsion qui soit d'une construction relativement simple, tout en pouvant être utilisé de façon fiable pendant une très longue durée. L'invention a également pour but de fournir un procédé pour sa fabrication.
Afin d'atteindre ce but, l'invention propose un amortisseur de vibrations de torsion qui est constitué d'au moins une masse primaire et d'une masse secondaire qui sont montées mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre au moyen d'au moins un palier lisse. Un tel palier
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lisse est d'une construction relativement simple et peut être monté relativement simplement lors de la fabrication de l'amortisseur.
De préférence, il est prévu au moins un palier lisse lubrifié à sec, supprimant ainsi une consommation imprévisible de lubrifiant pendant la durée de vie de l'amortisseur de vibrations de torsion. On peut ainsi considérablement augmenter la fiabilité de l'amortisseur.
L'utilisation d'un palier lisse lubrifié à sec permet en outre de renoncer à l'étape de lubrification lors de la fabrication de l'amortisseur.
Un tel palier lisse peut être réalisé d'une manière particulièrement simple s'il comprend au moins un sous-ensemble en matière plastique. Un tel sous-ensemble, constitué de matière plastique, peut ainsi être directement réalisé par injection ou encore par moulage par injection. D'une part, on peut injecter un tel sous-ensemble directement sur la masse primaire ou secondaire. D'autre part, on peut aussi réaliser un tel sous-ensemble sous forme de pièce séparée et, au cours d'une étape de positionnement, le positionner correctement sur la masse primaire ou secondaire.
Des matières plastiques autolubrifiants, tels que du téflon ou analogues, conviennent notamment ici.
Le palier lisse présentera des propriétés particulièrement constantes s'il comprend au moins un sous-ensemble entièrement en matière plastique injectée. Avec un tel agencement, on n'a pas à craindre de séparation des différentes phases de ce sous-ensemble pendant la durée de vie de l'amortisseur de vibrations de torsion.
Toutefois, selon les exigences d'épaisseur du sousensemble en matière plastique utilisé pour le palier lisse, ce sousensemble peut aussi présenter un assemblage métal-plastique, ce qui permet d'adapter la stabilité de ce sous-ensemble d'une manière appropriée. De plus, un tel sous-ensemble se distingue par une stabilité thermique extrêmement élevée.
De préférence, le palier lisse comprend au moins un coussinet à collet à profil en L. Un tel coussinet à collet est à même de fournir à la fois un palier radial et un palier axial actif dans une direction axiale. Un tel agencement permet ainsi de fournir avec un seul sousensemble deux des trois composantes de palier nécessaires.
Afin de recevoir les forces axiales agissant dans l'autre
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direction axiale, on peut utiliser par exemple une bague de palier s'étendant en direction radiale. D'autre part, le palier lisse peut aussi comprendre deux coussinets à collet à profil en L, les branches orientées radialement des coussinets à collet à profil en L servant respectivement de palier dans une des deux directions axiales.
Au lieu d'utiliser deux coussinets à collet à profil en L, on peut aussi utiliser un coussinet pourvu de deux collets, ces deux collets servant de préférence à recevoir les forces axiales.
De tels coussinets à collet à profil en L peuvent être par exemple directement fabriqués par injection. Le collet est ainsi directement formé. Selon le choix de la matière plastique utilisée, notamment en cas d'utilisation d'un assemblage métal-plastique, le collet peut être aussi formé par un processus de déformation ultérieur. Pour la fabrication, il est alors avantageux qu'un tel collet soit formé avant la fixation en position du coussinet à collet correspondant sur la masse primaire ou secondaire.
Si l'on utilise pour l'amortisseur de vibrations de torsion un coussinet pourvu de deux collets, on peut alors prévoir, pour un sousensemble à utiliser comme coussinet et donc doté d'un collet préalablement formé, une partie dépassante qui est dimensionnée de façon à pouvoir former à partir d'elle un second collet lorsque le sousensemble est adéquatement positionné sur la masse primaire ou secondaire. Un tel second collet peut être par exemple réalisé par un processus de mise en forme.
Lors de la fabrication de l'amortisseur de vibrations de torsion, il faut noter qu'on doit d'abord positionner le sous-ensemble à utiliser comme palier lisse soit sur la masse primaire, soit sur la masse secondaire, avant d'assembler à rotation relative la masse primaire et la masse secondaire. Selon le cas d'application concret, il peut être ici avantageux que ce sous-ensemble soit fixé en position sur la masse primaire ou secondaire, après avoir été adéquatement positionné. Cette fixation en position garantit que le sous-ensemble servant de palier lisse est fixement assemblé à la masse primaire ou secondaire, et donc que, conformément au mouvement de rotation entre la masse primaire ou secondaire, il se trouve en contact à rotation avec l'autre de ces deux masses.
Avec un tel agencement, la face de glissement du palier lisse
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est donc définie avec précision.
Une telle fixation en position peut être assurée, par exemple, par un pressage sur la masse primaire ou secondaire du sousensemble servant de palier lisse.
Afin de pouvoir faire face de façon simple à une sollicitation thermique du palier lisse, au moins un corps de palier du palier lisse peut présenter au moins une fente. Une telle fente peut, par exemple, s'étendre axialement et pointer en direction radiale. Une telle fente convient ainsi pour des régions s'étendant radialement du corps de palier qui font le tour de la circonférence, comme par exemple le collet décrit plus haut. Une telle fente permet en outre de réaliser directement la mise en forme qui doit éventuellement être utilisée pendant la fabrication de l'amortisseur de vibrations de torsion. On peut également prévoir une fente s'étendant radialement et pointant en direction axiale.
Une telle fente peut être prévue dans des régions du genre coussinet du corps de palier, donc dans des régions s'étendant axialement autour de l'axe principal de l'amortisseur de vibrations de torsion. Une telle fente permet une dilatation thermique du corps de palier en direction circonférentielle, de sorte que le diamètre du palier ne se modifie pas sous l'influence de la chaleur, ou ne se modifie que de façon insignifiante. De tettes fentes peuvent aussi traverser totalement le corps de palier correspondant, de sorte que ce dernier est formé de deux sous-ensembles séparés.
Dans le présent contexte, l'expression s'étendant désigne la direction de la fente selon laquelle cette dernière traverse le corps de palier respectif dans la direction de l'épaisseur du corps de palier, tandis que le terme direction désigne la direction le long de laquelle s'étend la fente sur la surface du corps de palier.
De plus, au moins un corps de palier du palier lisse peut présenter une fente pointant en direction circonférentielle qui, selon la forme du corps de palier-direction de développement radiale ou axiales'étend axialement ou radialement.
Afin que le palier lisse selon l'invention soit réalisé avec une précision suffisante même en cas de fabrication relativement imprécise, ou encore grevée de tolérances relativement importantes, de la masse primaire, de la masse secondaire ou encore d'au moins un des sousensembles du palier lisse, il est avantageux qu'au moins une face de
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glissement du palier lisse soit calibrée. Cette rectification sert à définir avec précision le diamètre de glissement au moins d'un sous-ensemble du palier lisse, ce diamètre défini de glissement étant ainsi, de préférence, adapté à un diamètre de glissement existant d'un autre sousensemble. Le sous-ensemble ainsi adapté peut être prévu, par exemple, sur la masse secondaire ou sur la masse primaire.
On peut également définir d'une manière correspondante le diamètre de glissement d'un sous-ensemble en matière plastique ou encore d'un sous-ensemble lubrifié à sec du palier lisse.
La rectification de la face de glissement peut s'effectuer par exemple au moyen d'un mandrin qui, au cours d'une étape de travail, calibre l'ensemble de la face de glissement de la façon souhaitée. De plus, on peut aussi effectuer le calibrage au moyen d'une rectification, notamment d'une rectification par enlèvement de matière, par exemple par usinage au tour.
Le processus de calibrage peut s'effectuer avant ou après une fixation en position ou encore un rabattement du palier lisse. Si le processus de calibrage s'effectue avant le rabattement ou la fixation en position, on peut alors prévoir à la suite du calibrage une protection ou encore un mandrin très précisément dimensionné pour la pièce calibrée, de sorte que cette pièce est moins affectée par le processus consécutif de rabattement ou de fixation en position. On peut ainsi minimiser notamment des effets élastiques qui peuvent apparaître lors d'un rabattement. D'autre part, le calibrage sera plus précis s'il ne s'effectue qu'après les autres opérations d'usinage, notamment après une fixation en position ou un rabattement. En cas d'exigences très sévères de précision, on peut aussi effectuer le calibrage à la fois avant et après ces autres opérations.
Le palier lisse pourra être réalisé de façon constante avec une sollicitation relativement faible pendant une très grande durée de vie s'il est disposé le plus possible radialement à l'extérieur, du moins radialement à l'extérieur des moyens de fixation par lesquels la masse primaire est assemblée à un entraînement. Une telle disposition permet, d'une manière étonnante, d'utiliser pour le palier lisse des matériaux relativement économiques, de sorte que les coûts pour le palier lisse restent dans des limites raisonnables malgré la consommation
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globalement accrue de matériau du fait des faces circonférentielles respectives relativement grandes.
D'autre part, les propriétés de marche à vide de l'amortisseur de vibrations de torsion selon l'invention peuvent être améliorées si le palier lisse se trouve radialement à l'intérieur des moyens de fixation par lesquels la masse primaire est assemblée à un entraînement. Avec une telle disposition, la superficie totale des surfaces glissant l'une sur l'autre est très faible, de sorte que la friction superficielle correspondante est également faible. C'est notamment important pour des processus de marche à vide, tels qu'ils apparaissent lorsque l'accouplement est ouvert, car avec de tels agencements, des forces relativement faibles agissent sur le palier et la friction superficielle existante a une influence importante sur les propriétés de l'amortisseur de vibrations de torsion.
Il est particulièrement avantageux que le palier lisse présente deux paliers partiels, un premier palier partiel étant disposé radialement à l'intérieur des moyens de fixation et un second palier partiel radialement à l'extérieur des moyens de fixation. Avec un tel agencement, on peut optimiser à dessein des problématiques contradictoires pour les paliers partiels respectifs. On peut ainsi fournir un palier dont le montage est relativement simple du fait des sousensembles séparés, la marge d'abaissement des coûts de fabrication augmentant alors d'une façon inattendue.
On peut ainsi, par exemple, fabriquer les deux paliers partiels à partir d'une unique ébauche en forme de disque, puisque ces paliers présentent des diamètres différents. En d'autres termes, le résidu situé à l'intérieur qui est produit lors de la fabrication du sous-ensemble radialement extérieur par un processus de découpage ou analogue peut être utilisé pour fabriquer le sous-ensemble radialement intérieur. Cette réduction de la consommation de matériau permet d'effectuer des économies.
De préférence, le palier partiel radialement intérieur comprend un palier radial. Un tel palier radial n'est soumis, du fait de l'agencement essentiellement symétrique en rotation de l'amortisseur de vibrations de torsion, qu'à de relativement faibles forces orientées radialement, de sorte que la pression superficielle relativement élevée en
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cet endroit n'a pas d'importance. Cet agencement permet cependant une friction totale relativement faible du fait des petites faces de glissement, de sorte que les propriétés de marche à vide de l'amortisseur de vibrations de torsion en sont favorablement influencées.
De préférence, le second palier partiel, qui est disposé radialement à l'extérieur des moyens de fixation, comprend un palier axial destiné à recevoir des forces accélérant la masse primaire et la masse secondaire axialement en éloignement l'une de l'autre. De telles forces apparaissent dans une mesure accrue, pour des amortisseurs de vibrations de torsion utilisés conjointement avec des accouplements, uniquement à l'état désaccouplé. Mais dans cet état, une grande friction superficielle n'est que d'une importance secondaire, car la chaîne d'entraînement est brisée lorsque l'accouplement est ouvert. Lorsque l'accouplement est fermé, ce palier axial est déchargé, de sorte que sa friction superficielle relativement élevée, qui est toutefois globalement très faible du fait du déchargement, a des effets'néfastes insignifiants.
Du fait de la sollicitation globalement faible, ce palier peut être choisi, pour une même longévité, relativement économique.
Afin de garantir un montage fiable de la masse primaire et de la masse secondaire, un amortisseur de vibrations de torsion doit présenter en outre encore un palier axial, destiné à recevoir des forces accélérant la masse primaire et la masse secondaire axialement en rapprochement l'une de l'autre. Selon le bilan concret de forces, il peut être avantageux de disposer ce palier axial soit radialement à l'intérieur, soit radialement à l'extérieur des moyens de fixation.
La séparation du palier lisse en au moins deux paliers partiels, respectivement disposés radialement à l'extérieur ou à l'intérieur des moyens de fixation, permet en outre à l'amortisseur de vibrations de torsion selon l'invention d'être construit relativement étroit en direction axiale, car les paliers partiels peuvent être disposés radialement en chevauchement.
On comprendra que, dans le présent contexte, la masse primaire et/ou la masse secondaire peuvent aussi être constituées de plusieurs sous-ensembles. De plus, la présente invention n'est pas limitée à des amortisseurs de vibrations de torsion qui utilisent explicitement des masses d'inertie pour l'amortissement des vibrations
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torsionnelles. Au contraire, l'invention peut être appliquée à tous les amortisseurs de vibrations de torsion dans lesquels deux sousensembles montés à rotation relative interagissent pour amortir des vibrations torsionnelles.
D'autres caractéristiques, avantages et objectifs de la présente invention seront expliqués à l'aide de la description qui suit des dessins annexés, qui représentent à titre d'exemple trois amortisseurs de vibrations de torsion et dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'un premier amortisseur de vibrations de torsion, la figure 2a est une vue en coupe d'un deuxième amortisseur de vibrations de torsion, la figure 2b est une vue en coupe d'un mandrin de calibrage, et la figure 3 est une vue en coupe d'un troisième amortisseur de vibrations de torsion.
Les amortisseurs de vibrations de torsion représentés sur les figures comprennent chacun une masse primaire 1 et une masse secondaire 2, qui sont assemblées à rotation relative au moyen d'un palier lisse 3. La masse primaire 1 peut être assemblée à un entraînement, par exemple un moteur thermique de véhicule automobile, au moyen d'une vis 9 (représentée uniquement sur la figure 3) qui traverse la masse primaire 1 par un perçage 11 (référencé uniquement sur les figures 1 et 2a). Chacune des masses primaires 1 est pourvue d'une couronne de démarreur 12, qui peut être reliée fonctionnelle ment au démarreur d'un véhicule automobile.
Dans les exemples représentés de réalisation, la masse primaire 1 et la masse secondaire 2 sont reliées fonctionnellement au moyen d'un ensemble 13 de ressort et de piston pousseur, qui s'oppose tant élastiquement que par friction à la rotation relative des deux masses 1,2. L'espace comportant l'ensemble 13 est étanché vers l'extérieur par un arrangement de joint d'étanchéité 14.
Comme le montre schématiquement la figure 3, la masse secondaire 2 peut être assemblée à un carter 15 d'un accouplement, qui permet au choix de réaliser ou d'interrompre un chemin de force vers un disque de friction 16.
Les exemples de réalisation représentés sur les figures 1 et 2a présentent une masse primaire 1 qui comprend deux sous-ensembles
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partiels l'et 1", qui forment une coquille de support essentiellement en forme de U pour la masse secondaire 2.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, deux coussinets 4 et 5, qui présentent une section essentiellement à profil en L, sont disposés dans la coquille de support. Ce palier lisse présente ainsi une fente s'étendant radialement, pointant en direction circonférentielle, dans laquelle les coussinets 4 et 5 peuvent se dilater thermiquement. Dans cet exemple de réalisation de la figure 1, les coussinets 4 et 5 sont préalablement réalisés par injection de matière plastique, puis emmanchés sur la masse secondaire 2. On effectue ensuite une rectification par enlèvement de matière des faces de glissement des coussinets 4 et 5, de sorte que ces derniers peuvent être placés avec une tolérance appropriée entre les sous-ensembles l'et 1" de la masse primaire 1.
La forme de réalisation selon la figure 2a présente un coussinet 6 réalisé d'un seul tenant. Ce dernier comprend deux collets 7 et 8, qui assurent un guidage axial. Des fentes longitudinales, donc des fentes s'étendant axialement et pointant en direction radiale, sont prévues dans les collets 7 et 8. Le coussinet 6 est constitué d'un assemblage métal-plastique et est, lors du montage, initialement réalisé en tant que sous-ensemble en L, avec le seul collet 7. De plus, à cette étape de la fabrication, il est prévu une partie dépassante qui est dimensionnée de façon à pouvoir être fléchie pour former le second collet 8. Le coussinet 6 ainsi préparé est emboîté dans le perçage central de la masse secondaire 2, et ainsi adéquatement positionné.
En fléchissant la partie dépassante pour former le collet 8, le coussinet 6 est fixé en position sur la masse secondaire 2. Les fentes facilitent ici le fléchissement et empêchent la destruction du matériau. Dans cet exemple de réalisation, le côté intérieur radial du coussinet 6 est ensuite amené par enlèvement de matière à la dimension de la face d'appui du sous-ensemble l'qui est tournée radialement vers l'extérieur. On peut également entreprendre cette étape d'usinage par enlèvement de matière sur la face d'appui du sous-ensemble 1"qui est tournée radialement vers l'extérieur.
Selon un autre procédé de fabrication pour la forme de réalisation selon la figure 2a, on utilise pour le calibrage un mandrin 20
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représenté sur la figure 2b. Ce dernier est poussé dans la direction de la flèche à travers le coussinet 6. C'est d'abord une région d'application 23 qui traverse le coussinet 6, région qui présente une région partielle en forme d'enveloppe sphérique. La région d'application 23 garantit un guidage correct du mandrin 20. Tandis que le mandrin 20 continue à être poussé dans le coussinet 6, une région de calibrage 22 arrive ensuite en application, région qui présente un diamètre de calibrage et qui élargit le coussinet 6 au diamètre nominal. La longueur de la région de calibrage 22 est inférieure à 10%, de préférence inférieure à 8% ou encore à 5%, du diamètre de calibrage ou encore nominal.
Pour un diamètre nominal de 100 mm, la longueur de la région de calibrage 22 peut être par exemple de 2 mm. La région de calibrage 22 est suivie d'une région d'arrêt 21.
Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, tant la masse primaire 1 que la masse secondaire 2 sont respectivement constituées de deux sous-ensembles 1', 1"ou 2', 2". De plus, le palier lisse 3 est formé par deux paliers partiels 4,10. Dans cet exemple de réalisation, on utilise-comme expliqué ci-dessous-des épaisseurs de matériaux différentes. Mais on peut aussi envisager de fabriquer ces paliers partiels 4,10 à partir d'une unique ébauche.
Le palier partiel 4 se situe radialement à l'intérieur des vis de fixation 9 et est réalisé essentiellement à profil en L. Lors du montage, il est pressé dans le coude du sous-ensemble 1". Le palier partiel 10, qui s'oppose aux forces qui écartent axialement l'une de l'autre la masse primaire 1 et la masse secondaire 2, est injecté sur le sous-ensemble 1" et ainsi fixé en position sur ce dernier. Pour le montage, on pose maintenant d'abord le sous-ensemble 1" sur le sous-ensemble 2".
Ensuite, au cours d'une étape de mesurage, on détermine la position résultante des faces de glissement du sous-ensemble 2'par rapport au coussinet 4. Ensuite, au cours d'une étape de traitement par enlèvement de matière, on rectifie ces faces de glissement, par usinage au tour, de façon que lors de l'assemblage des sous-ensembles 2'et 2", le sousensemble 1"soit monté avec la tolérance nécessaire. Comme on peut immédiatement le constater, cette forme de réalisation est de construction relativement étroite, car des parties du palier 3, à savoir l'appui radial assuré par le coussinet du palier partiel 4, ainsi que le palier
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partiel 10 agissant axialement, sont disposées axialement à la même hauteur.