EP2935937A1 - Element de transmission amortisseur de vibrations de torsion - Google Patents

Element de transmission amortisseur de vibrations de torsion

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Publication number
EP2935937A1
EP2935937A1 EP13808124.5A EP13808124A EP2935937A1 EP 2935937 A1 EP2935937 A1 EP 2935937A1 EP 13808124 A EP13808124 A EP 13808124A EP 2935937 A1 EP2935937 A1 EP 2935937A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmission element
pulley
seismic mass
shaft
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13808124.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe MERCKX
Xavier DESCOTTES
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP2935937A1 publication Critical patent/EP2935937A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
    • F16F15/1407—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
    • F16F15/1414—Masses driven by elastic elements
    • F16F15/1435—Elastomeric springs, i.e. made of plastic or rubber
    • F16F15/1442—Elastomeric springs, i.e. made of plastic or rubber with a single mass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/36—Pulleys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/36—Pulleys
    • F16H2055/366—Pulleys with means providing resilience or vibration damping

Definitions

  • the present invention relates to a torsion vibration damping transmission element between a driving shaft and a driven shaft, this element for limiting the vibrational excitation of the drive shaft transmitted to the driven shaft and to reduce the dynamic forces passing through the motion transmission element between the two shafts subjected to a rotational movement.
  • transmission element is meant any mechanical element, for example pulley or pinion, ensuring the transmission in a complete kinematic chain, this transmission element may or may not be part of one of the leading or driven shafts.
  • the present invention finds a particularly advantageous but non-limiting application in the field of motor vehicles between a drive shaft and a driven shaft for better mechanical strength of the two shafts and enhanced acoustic and vibration benefits.
  • the rotating drive shaft may be a crankshaft of a heat engine and the shaft drives a balancer shaft or a drive shaft of mechanical accessories, including a camshaft.
  • the present invention can also be applied, without limitation, to the connection between two intake and exhaust cam shafts, between two balancing shafts or between two shafts. gearbox.
  • Such mechanical coupling systems by meshing are very sensitive to vibratory excitations of the drive shaft in particular torsional vibrations from the drive shaft.
  • Inter-tooth shocks driving shaft with driven shaft where appropriate with a transmission element interposed between them, locally create areas highly mechanically stressed and generate mechanical dirty noises that may become unacceptable for the operation of an engine in a vehicle automotive for example or other mechanical uses.
  • clearance play systems for example a spring system with a pinion or damping systems, for example a mechanical friction system or by use of elastomers providing decoupling and damping.
  • FR-A-2 744 780 discloses a pulley comprising a hub that can be wedged on a shaft and a rim arranged for a driving contact with a belt, in which the rim is mounted to rotate around a central hub portion being connected to a peripheral hub portion by an elastomeric element acting as a decoupling element.
  • the decoupling element can be made by a spring or a set of springs.
  • An embodiment in this document shows an elastomeric decoupling element.
  • the decoupling element comprises an elastomer ring and the hub of the pulley is surrounded by a seismic element connected to said hub by an elastomeric damping element ensuring torsional vibration damping, the rim being connected to said seismic element by via the elastomer ring.
  • the elastomeric ring is disposed between the lower part of the seismic element and the driving surface of the pulley.
  • the seismic element described in this document because of its position, does not have sufficient inertia to reduce the dynamic torque transmitted by the pulley.
  • the position of the elastomeric ring between the lower part of the seismic element and the driving surface of the pulley does not make it possible to limit the acyclisms transmitted to the pulley.
  • the problem underlying the invention is, in a mechanical system comprising a driving shaft and a driven shaft a transmission element being interposed between the two shafts, to provide for this transmission element a shock absorber of torsion vibrations from the drive shaft and to reduce the excitation source of vibratory stresses at the coupling of the transmission element coupling the driven shaft with the driving shaft.
  • a transmission element interposed between a driving shaft and a driven shaft transmitting the rotary movement of the shaft leading to the driven shaft, characterized in that the transmission element is provided with a seismic mass composed of two parts, an elastomeric element being interposed between the two parts, the seismic mass being calculated to increase the inertia value of the transmission element without seismic mass by a factor between 2 and 5.
  • the usual design of the seismic mass leads to an inertial value of the seismic mass about 1, 5 times smaller than the minimum value whose definition is given below.
  • the usual sizing is done in order to ensure the durability of the crankshaft. From this point of view, the choice of the invention corresponds to an oversizing of the seismic mass, if only durability was considered. Indeed, the idea is not only to dampen the torsional vibrations of the hub of the crankshaft pulley torsional vibration damping (also called AVT pulley) attached to the crankshaft but to add a function of reducing contact forces by dimensioning the seismic mass in a particular way.
  • the transmission element may for example be part of the driving shaft or the driven shaft or be independent of the driving and driven shafts.
  • the elastomeric element is in the form of a ring, the parts of the seismic mass being superimposed on one another forming an inner portion and an outer portion.
  • At least the outer portion of the seismic mass projects laterally from the transmission element.
  • the transmission element is a pinion.
  • the transmission element is a pulley having a hub connecting it to the driving shaft and comprising at least one flange having an outer portion forming a plate carrying at least one external path for receiving a means of belt or chain type drive, the seismic mass being disposed at the end of the pulley opposite to that having the hub, the inner and outer portions being in the form of a respective ring.
  • two flanges are provided, each with an external path for receiving a respective drive means of the belt or chain type.
  • a second elastomer disposed in at least one external path.
  • the present invention also relates to a transmission assembly comprising a drive shaft and a driven shaft, characterized in that such a transmission element is interposed between the drive shaft and the driven shaft.
  • the driving shaft is the crankshaft of a heat engine, the transmission element being a crankshaft pulley, a drive means of the belt or chain type connecting the pulley to an element integral with the shaft. conducted.
  • the assembly has a flywheel and the inertia value seismic mass of the seismic mass of the pulley is calculated according to the following formula: ## EQU1 ##
  • rotating assembly is the inertia value of the set off the flywheel and is at least greater than the ratio of the number of cylinders of the engine that multiplies 2/3.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a longitudinal central section of the crankshaft, one end of which is connected to a crankshaft pulley according to the state of the art
  • FIG. 2 is an enlarged schematic representation with respect to FIG. 1 showing a section of a pulley according to the state of the art
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation of a half section of a pulley according to an embodiment of the present invention, this pulley having an elastomer element and a seismic mass.
  • transmission element a pulley connected to one end of the crankshaft, the crankshaft illustrating a driving shaft.
  • the transmission element can be any other being interposed between a drive shaft and a driven shaft.
  • a pulley 1a is connected to the end 2a of a crankshaft 2 vis-à-vis its hub 3 through the opening of the facade 4 of casing.
  • the end of the hub 3 of the pulley 1a is inserted inside the corresponding end 2a of the crankshaft 2 to be secured to said end 2a, this by any means, for example screw and thread, forging, riveting or other.
  • crankshaft 2 At its end 2a facing the pulley 1a, the crankshaft 2 can be maintained by the last bearing 1 1 crankshaft of a series of crankshaft bearings internal to the housing, the last bearing 1 1 of crankshaft being closest to the crankshaft end 2a of the bearings of the series.
  • the last bearing 1 1 crankshaft can be associated with a second bearing for the support of the hub 3 of the pulley 1a but this is not mandatory.
  • the pulley 1 may be closer to the crankshaft than shown in FIG.
  • the hub 3 may take a smaller shape than that shown in Figure 1 being in the form of a rod.
  • the crankshaft 2, at its end 2a can carry at least one drive element of at least one camshaft for the opening or closing of the valves of the associated engine.
  • the pulleys 1, 1a illustrating a transmission element comprise a first hollow central portion 3a for receiving the hub referenced 3 in Figure 1 connecting them to the crankshaft.
  • the pulleys 1, 1a have a first flange 7 or flange and a second flange 8.
  • the first flange 7 has an outer portion forming a first plate extending between the two flanges 7 and 8 and the second flange 8 has an outer portion forming a second plate extending for the pulley 1 a of the state of the art to the end of the pulley opposite to that carrying the hub referenced 3 in FIG. 1, the plates being substantially perpendicular to the flanges 7 and 8. It is also possible to provide pulleys 1 and 1a only a tray and a flange.
  • Each first and second plate respectively carries a first or second path 5, 6 external receiving or rim of a respective drive means of the belt or chain type, these paths 5, 6 having ribs cooperating with the means of associated training.
  • the drive means of the belt or chain type passing through a path 5, 6 respectively can transmit the rotational movement of the pulley 1, 1a to one or more accessory receiving members such as an alternator, a pump to water, an air conditioning compressor and / or a hydraulic power steering compressor.
  • the belt-type drive means or chain passing through the second path 6 farthest from the crankshaft which is wider than the first path 5 drives an alternator, an alternator-starter or an electric machine.
  • at least one elastomeric ring 12 may be disposed under the second path 6 in the second flange 8. It may be even for the first path 5 although not illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • the pulley 1 illustrating the transmission element carries a seismic mass 9, 9a and at least one elastomeric element 10 advantageously in the form of a ring.
  • the seismic mass 9, 9a is in two parts, the elastomeric element 10 in the form of a ring being interposed between the two parts of the mass.
  • the seismic mass 9, 9a is calculated to increase the inertia value of the transmission element 1 without seismic mass 9, 9a by a factor of between 2 and 5.
  • the seismic mass 9, 9a may be disposed in the pulley 1 after the second plate of the second flange 8 carrying the outer path 6 for the drive means of the belt or chain type.
  • the seismic mass 9, 9a therefore forms the end of the pulley opposite to that facing the crankshaft.
  • An outermost part 9a of the seismic mass 9, 9a is superimposed above the other part 9a. At least this superimposed portion 9a can protrude laterally from the pulley 1.
  • the two parts of the seismic mass 9, 9a are advantageously in the form of a respective ring, the rings being concentric and the ring formed by the outermost part 9a of the mass 9, 9a surrounding the formed ring. by the other part 9, the innermost.
  • the torsional vibration damper is advantageously positioned axially in an area of high angular amplitude and the torsional vibration damper is keyed on the critical frequencies in terms of mechanical stress, mainly shocks.
  • crankshaft acting as a driving shaft a crankshaft pulley torsional vibration damping or AVT, shown in Figures 1 and 2 under the reference 1a is commonly used to ensure the mechanical strength of the Crankshaft at high speeds.
  • this pulley AVT is resized and strongly modified to widen its field of effectiveness and reduce the acyclic couples transmitted to the meshing system of the driven shaft, not shown in the figures.
  • a double torsional vibration damper consisting of a stage to limit the oscillations of torsional vibrations of the crankshaft at high speeds, this stage being dedicated to the mechanical strength and a stage to limit the twisting oscillations of the meshing of the secondary shaft, that is to say the reduction of shocks and mechanical noise.
  • An AVT pulley of the state of the art referenced 1 to Figures 1 and 2 has the main role of breaking the first mode of torsion of the crankshaft.
  • This AVT pulley is dimensioned to dampen only the torsional vibrations of the elements of the mechanical assembly such as the flywheel, the crankshaft, the pulley or pulleys related to the distribution drives and accessories and other elements fixed on the crankshaft.
  • a torsional vibration is a magnitude of length. It is measured in angular displacement or its time derivatives that are angular velocities and accelerations. These angular displacements induce deformation stresses in the crankshaft which, if they are too large, will damage the transmission assembly, or even go until it breaks. This first mode can cause the break in mechanical fatigue of the crankshaft and generates dirty noises.
  • the drumming power of the pulley according to the present invention and referenced 1 in Figure 3 is used to reduce the excitation source of the grit generating mechanism at the coupling with the led tree.
  • Increasing the inertia by a factor of 2 to 5 due to the addition of the mass of inertia 9, 9a and the adjusted setting of the pulley 1 makes it possible to reduce the dynamic torque passing between the driving shafts and conducted.
  • the inertia of the pulley 1 according to the present invention multiplied by a factor ranging from 2 to 5 by the presence of the mass of inertia 9, 9a is, reduces the normal contact force when a denture shock.
  • the torsional stiffness of the elastomer 10 between the two parts of the mass of inertia 9, 9a can be advantageously also specifically predetermined in order to reduce this contact force while maintaining the torsional vibration damping function of the pulley original.
  • the value of the rotational inertia of the rotating transmission assembly, out of the ring of the pulley 1 and out of the flywheel can be used for the determining the value of the seismic mass 9, 9a to be taken into account for the pulley 1 according to the present invention according to the following formula:
  • Such a pulley with mass of inertia and elastomer associated with the mass of inertia reduces the noise of shot, hammering and siren meshing of the balancer shaft.
  • crankshaft pulley can also be applied to other types of transmission elements between a drive shaft and a driven shaft, for example gears, the transmission then being direct between the driving shaft. and driven shaft by not requiring a drive means of the belt or chain type as in the case of a pulley.

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Abstract

La présente invention se rapporte à un élément de transmission amortisseur de vibrations de torsion entre un arbre menant et un arbre mené, cet élément permettant de limiter l'excitation vibratoire de l'arbre menant transmise à l'arbre mené et de diminuer les efforts dynamiques passant dans l'élément de transmission de mouvement entre les deux arbres soumis à un mouvement de rotation. L'élément de transmission (1) est intercalé entre un arbre menant et un arbre mené transmettant le mouvement rotatif de l'arbre menant à l'arbre mené et est muni d'une masse sismique (9, 9a) composée de deux parties, un élément élastomère (10) étant intercalé entre les deux parties, la masse sismique (9, 9a) étant calculée pour augmenter la valeur d'inertie de l'élément de transmission (1) sans masse sismique (9, 9a) d'un facteur compris entre 2 et 5.

Description

ELEMENT DE TRANSMISSION AMORTISSEUR DE VIBRATIONS DE TORSION
[0001 ] La présente invention se rapporte à un élément de transmission amortisseur de vibrations de torsion entre un arbre menant et un arbre mené, cet élément permettant de limiter l'excitation vibratoire de l'arbre menant transmise à l'arbre mené et de diminuer les efforts dynamiques passant dans l'élément de transmission de mouvement entre les deux arbres soumis à un mouvement de rotation. Par élément de transmission, on entend tout élément mécanique, par exemple poulie ou pignon, assurant la transmission dans une chaîne cinématique complète, cet élément de transmission pouvant faire partie ou non d'un des arbres menant ou mené.
[0002] La présente invention trouve une application particulièrement avantageuse mais non limitative dans le domaine des véhicules automobiles entre un arbre menant et un arbre mené pour une meilleure tenue mécanique des deux arbres et des prestations acoustiques et vibratoires améliorés. Par exemple, l'arbre menant tournant peut être un vilebrequin d'un moteur thermique et l'arbre mené un arbre d'équilibrage ou un arbre d'entraînement d'accessoires mécaniques, notamment un arbre à cames.
[0003] Dans le domaine automobile, la présente invention peut aussi s'appliquer, sans que cela soit limitatif, à la liaison entre deux arbres à cames d'admission et d'échappement, entre deux arbres d'équilibrage ou entre deux arbres de boîte de vitesses.
[0004] Dans ce qui va suivre, il va être pris comme application de l'invention l'entraînement d'un arbre mené par un arbre menant illustré par un vilebrequin, ceci n'étant que purement illustratif. Ainsi, dans certains moteurs thermiques à combustion interne, il est prévu pour réaliser l'entraînement d'un arbre secondaire, par exemple un arbre d'équilibrage, un arbre d'entraînement d'accessoires secondaires du type pompe, générateur électrique ou alternateur, un système d'engrènement par pignons.
[0005] De tels systèmes de couplage mécanique par engrènement sont très sensibles aux excitations vibratoires de l'arbre menant en particulier aux vibrations de torsion provenant de cet arbre menant. Les chocs inter-dentures arbre menant avec arbre mené, le cas échéant avec un élément de transmission intercalé entre eux, créent localement des zones fortement sollicitées mécaniquement et génèrent des bruits sales mécaniques qui peuvent devenir inacceptables pour le fonctionnement d'un moteur dans un véhicule automobile par exemple ou d'autres utilisations mécaniques. [0006] Il existe, pour réduire ou éliminer ces chocs mécaniques, des systèmes de rattrapage de jeu, par exemple un système à ressort avec un contre-pignon ou des systèmes d'amortissement, par exemple un système à friction mécanique ou par utilisation d'élastomères assurant un découplage et un amortissement. Ces systèmes sont fortement sollicités et très sensibles au niveau d'excitation de l'arbre menant d'une part, et à la forme et au niveau du couple résistant de l'arbre mené d'autre part.
[0007] Ces systèmes de rattrapage de jeu ont des limites. Pour certaines utilisations sévères, les couples acycliques des arbres sont très élevés : les systèmes de rattrapage de jeu ou d'amortissement traditionnels ne sont alors plus efficaces ou deviennent complexes et coûteux. Les couples de pré-charge des systèmes à rattrapage de jeu deviennent importants, ce qui entraîne des pertes par frottement importantes et des bruits de sirène d'engrènement, dus à une très grande excitation de la denture des pignons.
[0008] Le document FR-A-2 744 780 divulgue une poulie comprenant un moyeu susceptible d'être calé sur un arbre et une jante agencée pour un contact d'entraînement avec une courroie, dans laquelle la jante est montée mobile en rotation autour d'une partie centrale de moyeu en étant reliée à une partie périphérique de moyeu par un élément en élastomère faisant office d'élément de découplage. Il est à noter que l'élément de découplage peut être réalisé par un ressort ou un ensemble de ressorts. Un mode de réalisation dans ce document montre un élément de découplage en élastomère. L'élément de découplage comprend une bague en élastomère et le moyeu de la poulie est entouré d'un élément sismique relié audit moyeu par un élément d'amortissement en élastomère assurant un amortissement des vibrations en torsion, la jante étant reliée audit élément sismique par l'intermédiaire de la bague en élastomère. La bague en élastomère est disposée entre la partie inférieure de l'élément sismique et la surface d'entraînement de la poulie.
[0009] L'élément sismique décrit dans ce document, de par sa position, ne présente pas une inertie suffisante permettant de diminuer le couple dynamique transmis par la poulie. La position de la bague en élastomère entre la partie inférieure de l'élément sismique et la surface d'entraînement de la poulie ne permet pas de limiter les acyclismes transmis à la poulie.
[0010] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est, dans un système mécanique comprenant un arbre menant et un arbre mené un élément de transmission étant intercalé entre les deux arbres, de prévoir pour cet élément de transmission un amortisseur des vibrations de torsion issues de l'arbre menant ainsi que de diminuer la source d'excitation de sollicitations vibratoires au niveau du couplage de l'élément de transmission couplant l'arbre mené avec l'arbre menant.
[001 1 ] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un élément de transmission intercalé entre un arbre menant et un arbre mené transmettant le mouvement rotatif de l'arbre menant à l'arbre mené, caractérisé en ce que l'élément de transmission est muni d'une masse sismique composée de deux parties, un élément élastomère étant intercalé entre les deux parties, la masse sismique étant calculée pour augmenter la valeur d'inertie de l'élément de transmission sans masse sismique d'un facteur compris entre 2 et 5.
[0012] Le dimensionnement usuel de la masse sismique amène à une valeur d'inertie de la masse sismique environ 1 ,5 fois plus petite que la valeur minimale dont la définition est donnée plus loin. Le dimensionnement habituel est réalisé dans le but d'assurer la durabilité du vilebrequin. De ce point de vue, le choix de l'invention correspond à un surdimensionnement de la masse sismique, si seule la durabilité était considérée. En effet, l'idée n'est pas seulement d'amortir les vibrations de torsion du moyeu de la poulie de vilebrequin à amortissement de vibrations de torsion (appelée également poulie AVT) fixée sur le vilebrequin mais d'ajouter une fonction de réduction des efforts de contact en dimensionnant la masse sismique de façon particulière.
[0013] Il convient de noter que le mot intercalé doit être pris dans un sens large. L'élément de transmission peut par exemple faire partie de l'arbre menant ou de l'arbre mené ou être indépendant des arbres menant et mené.
[0014] Avantageusement, l'élément élastomère est sous forme d'un anneau, les parties de la masse sismique étant superposées l'une à l'autre en formant une partie interne et une partie externe.
[0015] Avantageusement, au moins la partie externe de la masse sismique fait saillie latéralement de l'élément de transmission.
[0016] Avantageusement, l'élément de transmission est un pignon.
[0017] Avantageusement, l'élément de transmission est une poulie présentant un moyeu la reliant à l'arbre menant et comprenant au moins un flasque présentant une portion extérieure formant un plateau portant au moins un chemin externe de réception d'un moyen d'entraînement du type courroie ou chaîne, la masse sismique étant disposée à l'extrémité de la poulie opposée à celle présentant le moyeu, les parties interne et externe étant sous la forme d'un anneau respectif. [0018] Avantageusement, il est prévu deux flasques, chacun avec un chemin externe de réception d'un moyen d'entraînement respectif du type courroie ou chaîne.
[0019] Avantageusement, il est prévu un second élastomère disposé sous au moins un chemin externe.
[0020] La présente invention concerne aussi un ensemble de transmission comprenant un arbre menant et un arbre mené, caractérisé en ce qu'un tel élément de transmission est intercalé entre l'arbre menant et l'arbre mené.
[0021 ] Avantageusement, l'arbre menant est le vilebrequin d'un moteur thermique, l'élément de transmission étant une poulie de vilebrequin, un moyen d'entraînement du type courroie ou chaîne reliant la poulie à un élément solidaire de l'arbre mené.
[0022] Avantageusement, l'ensemble présente un volant moteur et la valeur d'inertie Imasse sismique de la masse sismique de la poulie est calculée selon la formule suivante : f ■ ■ f i l V f?
1 masse nsmiq e ½%s¾m©.-# Èo È Λ **
Où l'ensemble tournant est la valeur d'inertie de l'ensemble hors volant moteur et a est au moins supérieur au rapport du nombre de cylindres du moteur que multiplie 2/3.
[0023] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une coupe médiane longitudinale du vilebrequin dont l'une des extrémités est raccordée à une poulie de vilebrequin conforme à l'état de la technique,
- la figure 2 est une représentation schématique agrandie par rapport à la figure 1 montrant une coupe d'une poulie selon l'état de la technique,
- la figure 3 est une représentation schématique d'une demi-coupe d'une poulie selon une forme de réalisation de la présente invention, cette poulie présentant un élément élastomère et une masse sismique.
[0024] Dans ce qui va suivre, il va être pris comme élément de transmission une poulie reliée à une extrémité du vilebrequin, le vilebrequin illustrant un arbre menant. Ceci n'est pas limitatif et l'élément de transmission peut être tout autre en étant intercalé entre un arbre menant et un arbre mené.
[0025] Comme il est visible à la figure 1 , une poulie 1 a est raccordée à l'extrémité 2a d'un vilebrequin 2 en vis-à-vis par son moyeu 3 traversant l'ouverture de la façade 4 de carter. L'extrémité du moyeu 3 de la poulie 1 a est insérée à l'intérieur de l'extrémité correspondante 2a du vilebrequin 2 pour être solidarisée avec ladite extrémité 2a, ceci par un moyen quelconque, par exemple vis et filetage, forgeage, rivetage ou autre.
[0026] Au niveau de son extrémité 2a orientée vers la poulie 1 a, le vilebrequin 2 peut être maintenu par le dernier palier 1 1 de vilebrequin d'une série de paliers de vilebrequin internes au carter, le dernier palier 1 1 de vilebrequin étant le plus proche de l'extrémité 2a de vilebrequin des paliers de la série. Le dernier palier 1 1 de vilebrequin peut être associé à un second palier pour le support du moyeu 3 de la poulie 1 a mais ceci n'est pas obligatoire.
[0027] De nombreuses autres formes de réalisation d'un tel ensemble poulie et vilebrequin sont aussi possibles. Par exemple, la poulie 1 a peut être plus proche du vilebrequin que montré à la figure 1 . De plus, le moyeu 3 peut prendre une forme moins large que celle montrée à la figure 1 en étant sous la forme d'une tige. D'autre part, le vilebrequin 2, au niveau de son extrémité 2a peut porter au moins un élément d'entraînement d'au moins un arbre à cames pour l'ouverture ou la fermeture des soupapes du moteur associé.
[0028] En se référant aux figures 2 et 3, la figure 2 montrant une poulie 1 a selon l'état de la technique comme montré à la figure 1 et la figure 3 montrant une poulie 1 selon la présente invention, les poulies 1 a et 1 respectives des figures 2 et 3 ont ensemble des caractéristiques communes.
[0029] A ces figures, les poulies 1 , 1 a illustrant un élément de transmission comportent une première partie centrale creuse 3a de réception du moyeu référencé 3 à la figure 1 les reliant au vilebrequin. Les poulies 1 , 1 a présentent un premier flasque 7 ou rebord et un second flasque 8. Le premier flasque 7 présente une portion externe formant un premier plateau s'étendant entre les deux flasques 7 et 8 et le second flasque 8 présente une portion externe formant un second plateau s'étendant pour la poulie 1 a de l'état de la technique jusqu'à l'extrémité de la poulie opposée à celle portant le moyeu référencé 3 à la figure 1 , les plateaux étant sensiblement perpendiculaires aux flasques 7 et 8. Il est aussi possible de ne munir les poulies 1 et 1 a que d'un plateau et d'un flasque.
[0030] Chaque premier et second plateau porte respectivement un premier ou second chemin 5, 6 externe de réception ou jante d'un moyen d'entraînement respectif du type courroie ou chaîne, ces chemins 5, 6 présentant des nervures coopérant avec le moyen d'entraînement associé. Les moyens d'entraînement du type courroie ou chaîne passant par un chemin 5, 6 respectif peuvent transmettre le mouvement de rotation de la poulie 1 , 1 a à un ou plusieurs organes récepteurs accessoires tels qu'un alternateur, une pompe à eau, un compresseur de climatisation et/ou un compresseur hydraulique de direction assistée.
[0031 ] Avantageusement, le moyen d'entraînement du type courroie ou chaîne passant par le second chemin 6 le plus éloigné du vilebrequin qui est plus large que le premier chemin 5 entraîne un alternateur, un alterno-démarreur ou une machine électrique. Comme montré uniquement à la figure 2 mais aussi applicable à la poulie 1 conforme à la présente invention montrée à la figure 3, au moins un anneau élastomère 12 peut être disposé sous le second chemin 6 dans le second flasque 8. Il peut en être de même pour le premier chemin 5 bien que non illustré aux figures 2 et 3.
[0032] Conformément à la présente invention, la poulie 1 illustrant l'élément de transmission porte une masse sismique 9, 9a et au moins un élément élastomère 10 avantageusement sous la forme d'un anneau. La masse sismique 9, 9a est en deux parties, l'élément élastomère 10 sous forme d'anneau étant intercalé entre les deux parties de la masse. La masse sismique 9, 9a est calculée pour augmenter la valeur d'inertie de l'élément de transmission 1 sans masse sismique 9, 9a d'un facteur compris entre 2 et 5.
[0033] La masse sismique 9, 9a peut être disposée dans la poulie 1 après le second plateau du second flasque 8 portant le chemin externe 6 pour le moyen d'entraînement du type courroie ou chaîne. La masse sismique 9, 9a forme donc l'extrémité de la poulie opposée à celle tournée vers le vilebrequin. Une partie 9a la plus externe de la masse sismique 9, 9a est superposée au-dessus de l'autre partie 9a. Au moins cette partie 9a superposée peut faire saillie latéralement de la poulie 1 .
[0034] Les deux parties de la masse sismique 9, 9a sont avantageusement sous forme d'un anneau respectif, les anneaux étant concentriques et l'anneau formé par la partie 9a la plus externe de la masse 9, 9a entourant l'anneau formé par l'autre partie 9, la plus interne.
[0035] Pour être efficace, l'amortisseur de vibrations de torsion est avantageusement positionné axialement dans une zone de forte amplitude angulaire et l'amortisseur de vibrations de torsion est calé sur les fréquences critiques en terme de sollicitations mécaniques, principalement les chocs.
[0036] Pour un moteur thermique, le vilebrequin faisant office d'arbre menant, une poulie de vilebrequin à amortissement de vibrations de torsion ou AVT, montrée aux figures 1 et 2 sous la référence 1 a est couramment utilisée pour assurer la tenue mécanique du vilebrequin à hauts régimes. Dans le cadre de la présente invention, cette poulie AVT est redimensionnée et fortement modifiée pour élargir son champ d'efficacité et réduire les couples acycliques transmis au système d'engrènement de l'arbre mené, non représenté aux figures.
[0037] Il peut être avantageux d'utiliser un amortisseur de vibrations de torsion double constitué d'un étage pour limiter les oscillations des vibrations de torsion du vilebrequin à hauts régimes, cet étage étant dédié à la tenue mécanique et un étage pour limiter les oscillations de torsion de l'engrènement de l'arbre secondaire, c'est-à-dire la réduction des chocs et des bruits mécaniques.
[0038] Une poulie AVT de l'état de la technique référencée 1 a aux figures 1 et 2 a pour principal rôle de casser le premier mode de torsion du vilebrequin. Cette poulie AVT est dimensionnée pour amortir seulement les vibrations de torsion des éléments de l'ensemble mécanique comme le volant moteur, le vilebrequin, la ou les poulies liées aux entraînements de distribution et d'accessoires et autres éléments fixés sur le vilebrequin.
[0039] Une vibration de torsion est une grandeur de longueur. Elle se mesure en déplacement angulaire ou ses dérivées temporelles que sont les vitesses et accélérations angulaires. Ces déplacements angulaires induisent des contraintes de déformation dans le vilebrequin qui, si elles sont trop importantes, endommageront l'ensemble de transmission, voire iront jusqu'à sa rupture. Ce premier mode peut occasionner la rupture en fatigue mécanique du vilebrequin et génère des bruits sales.
[0040] En plus de cette fonction de base qui est maintenue, le pouvoir batteur de la poulie selon la présente invention et référencée 1 à la figure 3 est utilisé pour diminuer la source d'excitation du mécanisme générateur de grenailles au niveau du couplage avec l'arbre mené. L'augmentation de l'inertie d'une facteur de 2 à 5 du fait de l'adjonction de la masse d'inertie 9, 9a et le calage ajusté de la poulie 1 permet de diminuer le couple dynamique passant entre les arbres menant et mené.
[0041 ] L'inertie de la poulie 1 selon la présente invention, multipliée par un facteur variant de 2 à 5 par la présence de la masse d'inertie 9, 9a est, permet de réduire l'effort de contact normal lors d'un choc denture. La raideur en torsion de l'élastomère 10 entre les deux parties de la masse d'inertie 9, 9a peut être avantageusement aussi spécifiquement prédéterminée afin de diminuer cet effort de contact tout en gardant la fonction d'amortisseur de vibrations de torsion de la poulie d'origine. Il existe en effet une relation entre la diminution de la valeur d'effort et les valeurs d'inertie de la masse d'inertie 9, 9a et de raideur d'élastomère 10.
[0042] Ainsi, pour un moteur considéré, la valeur de l'inertie en rotation de l'ensemble de transmission tournant, hors anneau de la poulie 1 et hors volant moteur, peut servir à la détermination de la valeur de la masse sismique 9, 9a à prendre en compte pour la poulie 1 selon la présente invention selon la formule suivante :
Où a a pour valeur minimale le rapport du nombre de cylindres du moteur que multiplie 2/3 i 2
ou A¾mirs- de cylœdrss " 3
[0043] Une telle poulie avec masse d'inertie et élastomère associé à la masse d'inertie permet de réduire les bruits de grenaille, martèlement et sirène de l'engrènement de l'arbre d'équilibrage.
[0044] Les caractéristiques énoncées en association avec une poulie de vilebrequin peuvent aussi s'appliquer à d'autres types d'éléments de transmission entre un arbre menant et un arbre mené, par exemple des pignons, la transmission étant alors directe entre arbre menant et arbre mené en ne nécessitant pas un moyen d'entraînement du type courroie ou chaîne comme dans le cas d'une poulie.
[0045] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Elément de transmission (1 ) intercalé entre un arbre menant (2) et un arbre mené transmettant le mouvement rotatif de l'arbre menant (2) à l'arbre mené, caractérisé en ce que l'élément de transmission (1 ) est muni d'une masse sismique (9, 9a) composée de deux parties, un élément élastomère (10) étant intercalé entre les deux parties, la masse sismique (9, 9a) étant calculée pour augmenter la valeur d'inertie de l'élément de transmission (1 ) sans masse sismique (9, 9a) d'un facteur compris entre 2 et 5.
2. Élément de transmission (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel l'élément élastomère (10) est sous forme d'un anneau, les parties de la masse sismique (9, 9a) étant superposées l'une à l'autre en formant une partie interne (9) et une partie externe (9a).
3. Élément de transmission (1 ) selon la revendication 2, dans lequel au moins la partie externe (9a) de la masse sismique (9, 9a) fait saillie latéralement de l'élément de transmission (1 ).
4. Élément de transmission (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel est un pignon.
5. Élément de transmission (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, lequel est une poulie (1 ) présentant un moyeu (3) la reliant à l'arbre menant (2) et comprenant au moins un flasque (7, 8) présentant une portion extérieure formant un plateau portant un chemin externe (5, 6) de réception d'un moyen d'entraînement du type courroie ou chaîne, la masse sismique (9, 9a) étant disposée à l'extrémité de la poulie (1 ) opposée à celle présentant le moyeu (3), les parties interne (9) et externe (9a) étant sous la forme d'un anneau respectif.
6. Élément de transmission (1 ) selon la revendication 5, pour lequel il est prévu deux flasques (7, 8), chacun avec un chemin externe (5, 6) de réception d'un moyen d'entraînement respectif du type courroie ou chaîne.
7. Élément de transmission (1 ) selon la revendication 5 ou 6, pour lequel il est prévu un second élastomère (13) disposé sous au moins un chemin externe (5, 6).
8. Ensemble de transmission (1 ) comprenant un arbre menant (2) et un arbre mené, caractérisé en ce qu'un élément de transmission (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes est intercalé entre l'arbre menant (2) et l'arbre mené.
9. Ensemble de transmission (1 ) selon la revendication 8, pour lequel l'arbre menant est le vilebrequin (2) d'un moteur thermique, l'élément de transmission étant une poulie (1 ) de vilebrequin, un moyen d'entraînement du type courroie ou chaîne reliant la poulie (1 ) à un élément solidaire de l'arbre mené.
10. Ensemble de transmission (1 ) selon la revendication 9, lequel présente un volant moteur et pour lequel la valeur d'inertie de la masse sismique (9, 9a) de la poulie (1 ) est calculée selon la formule suivante : où lensemble tournant est la valeur d'inertie de l'ensemble hors volant moteur et a est au moins supérieur au rapport du nombre de cylindres du moteur que multiplie 2/3.
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