FR2570785A1 - Amortisseur de vibrations de torsion - Google Patents

Abstract

AMORTISSEUR DE VIBRATIONS DE TORSION D'UN ARBRE, DU TYPE COMPORTANT UNE BAGUE INERTIELLE EXTERIEURE 6 RACCORDEE CONCENTRIQUEMENT A UN MOYEU ANNULAIRE 2 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE PARTIE ELASTIQUE 3, 4, 5. SUIVANT L'INVENTION, CETTE PARTIE ELASTIQUE COMPREND AU MOINS DEUX ELEMENTS ELASTIQUES 3, 5 SEPARES PAR UNE BAGUE INERTIELLE INTERIEURE 4. APPLICATION : NOTAMMENT AUX VILEBREQUINS DE MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.

Description

Amortisseur de vibrations de torsion.

La présente invention se rapporte aux amortisseurs de vibrations de torsion du type comportant une bague inertielle extérieure, raccordée à un moyeu annulaire par l'intermédiaire d'une partie annulaire essentiellement en matériau élastomère.

Elle s'applique plus particulièrement à l'amortissement des vibrations de torsion se manifestant dans un attelage mobile d'un moteur à combustion interne.

Les vibrations de torsion peuvent être assimilés aux torsions alternatives du vilebrequin d'un moteur à combustion interne superposées à la rotation unidirectionnelle principale du vilebrequin. Ces vibrations sont susceptibles d'entraîner'la défaillance du vilebrequin d'une part, et celle d'autres organes du moteur d'autre part, notamment lorsque l'une des fréquences de résonance du vilebrequin coincide avec la fréquence d'allumage particulière du moteur ou avec une harmonique particulière de cette fréquence.

Aux différents régimes de fonctionnement du moteur, plusieurs harmoniques du couple du moteur excitent successivement le vilebrequin.

A un régime donné quelconque du moteur, des harmoniques de torsion de divers ordres sont présentes avec une amplitude plus ou moins importante.

I1 est courant d'utiliser une matière élastomère éventuellement comprimée pour absorber une partie de l'énergie vibratoire de torsion transmise au vilebrequin par l'action des pistons et convertie en chaleur dans cette matière.

I1 est aussi connu d'effectuer un amortissement par fluide visqueux des vibrations de torsion, soit seul soit en combinaison avec l'amortissement par une matière élastomère de ces vibrations de torsion.

La résistance au cisaillement du fluide visqueux et I'hystérésis de la matiere élastomère permettent d'absorber les vibrations torsionnelles du vilebrequin. L'introduction d'un amortisseur dans un système vibratoire dédouble la courbe de réponse de celui-ci dont l'amplitude peut s' avérer encore trop importante du fait des limites géométriques de l'amortisseur et des caractéristiques physiques de l'élastomère.

L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un amortisseur de vibrations de torsion du type précite dans lequel, suivant une de ses particularités, la partie élastique intermédiaire comprend au moins deux éléments élastiques séparés par une bague inertielle intérieure.

Suivant une autre particularité de l'invention, au moins un de ces éléments élastiques présente un contour circulaire ou polygonal.

Un contour polygonal autorise une sollicitation en compression de ltélément élastique permettant de limiter au mieux le débattement angulaire relatif du moyeu et de la bague inertielle tout en disposant d'une couple important possible entre ces derniers.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préférentiel donné à titre d'exemple nullement limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1, 2 et 3 représentent trois courbes de réponse d'un attelage mobile d'un moteur respectivement sans amortisseur de vibrations de torsion, avec un amortisseur conventionnel et avec un amortisseur conforme à l'invention.

- et la figure 4 représente une vue en coupe axiale d'un amortisseur conforme à l'invention.

Le système vibratoire constitué par un attelage mobile de moteur à combustion interne regroupant notamment un vilebrequin, des pistons, des bielles, un volant, un embrayage et une poulie de distribution, est sollicité sur sa première fréquence propre de torsion par les harmoniques du couple du moteur. la réponse d'un tel système sans amortisseur est illustrée à la figure 1. Cette figure montre que, plus le régime du moteur est élevé, plus les harmoniques excitatrices sont de rang faible et plus les amplitudes de l'excitation et de la réponse vibratoire a sont importantes malgré la limitation apportée par l'amortissement propre à l'attelage mobile. Le régime maximal du moteur conditionne donc la sollicitation dynamique du vilebrequin.

Dans le cas d'un moteur en ligne à nombre élevé de cylindres, par exemple 4, 5 et 6, ou pour lequel on a cherché à diminuer les pertes par frottement et donc la rigidité de torsion, le régime auquel l'harmonique de rang 6 du couple instantané excite le système vibratoire constitué par l'attelage mobile, se situe plus bas qu'avant modification, et le front de montée de la résonance excitée par ltharmonique de rang 4 se situe au niveau du régime maximal.

Dans ces conditions, il s'avère souvent nécessaire de munir le vilebrequin d'un amortisseur de vibrations de torsion lorsque leam- plitude des résonances devient trop élevée Cet amortisseur comporte généralement un moyeu d'entraînement 2, une bague extérieure de masse fl, et un élément élastique de rigidité K, l'ensemble masse X rigidité K constituant un batteur dymanique.

La présence de ce batteur dynamique modifie le système vibratoire précédent qui devient un système à deux modes dont la réponse est illustrée à la figure 2.

Toutes les résonances sont alors dédoublées (I et II), décalées en fréquence et d'amplitude à la résonance plus faible du fait de l'amor- tissement.

Cependant, l'amplitude de la résonance excitée par l'harmonique de rang 4I reste trop importante par rapport à une amplitude admissible A (niveau acceptable) et se situe, de plus, dans les régimes utilisables, ce qui entraîne des niveaux de contrainte inacceptables.

Pour y remédier, l'invention propose de placer un second batteur dynamique accordé sur l'harmonique de rang 4I du système vibratoire. La réponse devient alors celle illustrée à la figure 3.

les amplitudes sont ainsi réduites et le niveau des contraintes devient acceptable.

Un tel système vibratoire peut être réalisé en disposant deux amortisseurs en série, mais il est préférable de les réunir sur une même poulie afin de réduire la longueur du moteur.

Cet amortisseur se présente alors sous la forme d'une bague inertielle extérieure 6 raccordée concentriquement à un moyeu annulaire 2 par l'intermédiaire de deux éléments élastiques 3 et 5 séparés par une bague inertielle intérieure 4.

Pour ce mode de réalisation préférentiel illustré à la figure 4, le premier mode de vibrations correspond au déplacement de la masse (Ml + M2) sur la raideur Kl et le second mode, au celui de la masse M1 sur la raideur (Kl + K2).

Ce type de batteur dynamique à double fréquence permet ainsi d'admettre, dans les régimes utilisables, le front de montée de la réso nance excitée par ltharmonique derang 4 du couple instantané du moteur.

Ceci est particulièrement intéressant dans le cas de moteurs en ligne à nombre élevé de cylindres (4, 5, 6), ou dans le cas d'un moteur à faible rigidité de torsion obtenue notamment lors de la recherche d'une réduction de pertes par frottement.

Claims (3)

- REVENDICATIONS -*

1. Amortisseur de vibrations de torsion d'un arbre, du type comportant une bague inertielle extérieure (6) raccordée concentriquement à un moyeu annulaire (2) par l'intermédiaire d'une partie élastique (3, 4, 5), caractérisé en ce que cette partie élastique comprend au moins deux éléments élastiques (3,5) séparés par une bague inertielle intérieure (4).

2. Amortisseur de vibrations de torsion suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments élastiques (3,5) présente un contour circulaire.

3. Amortisseur de vibrations de torsion suivant la revendication

I ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments élastiques (3,5) présente un contour polygonal.