FR2705749A1 - Device for damping out torsional vibration in a power transmission chain - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT DES VIBRATIONS DE
TORSION DANS UNE CHAINE DE TRANSMISSION DE
PUISSANCE
La présente invention se rapporte au domaine technique des transmissions. Plus précisément, elle a pour objet l'intégration, dans la chaîne de transmission de puissance d'un véhicule automobile, d'un organe atténuant les vibrations dues au travail en torsion de celle-ci.VIBRATION DAMPING DEVICE
TORSION IN A TRANSMISSION CHAIN
POWER
The present invention relates to the technical field of transmissions. More specifically, it relates to the integration, in the power transmission chain of a motor vehicle, of a member attenuating the vibrations due to the torsional work thereof.
Le cycle de combustion périodique d'un moteur à pistons engendre, dans la chaîne de transmission d'un véhicule automobile, des vibrations en torsion. Ces vibrations, dont l'origine est I'excitation acyclique de la chaîne cinématique par le moteur, sont amplifiées par les résonances en torsion de celle-ci Elles se traduisent, pour les occupants du véhicule, par l'apparition de bruits désagréables, tels que le "graillonnement" de la boîte de vitesses, à certains régimes de rotation du moteur, ou sous certaines conditions de charge du véhicule.The periodic combustion cycle of a piston engine generates torsional vibrations in the transmission chain of a motor vehicle. These vibrations, whose origin is the acyclic excitation of the kinematic chain by the engine, are amplified by the torsional resonances of the latter. They are reflected, for the occupants of the vehicle, by the appearance of unpleasant noises, such as the "gritting" of the gearbox, at certain engine rotation speeds, or under certain vehicle load conditions.
Par la publication FR 2 601 099, on connaît un système amortisseur de torsion comprenant deux parties de disque extérieures fixées entre elles à distance axiale l'une de autre, entre lesquelles est disposée une partie de disque intérieure. Les parties de disques extérieures présentent des fenêtres dans lesquelles sont logés des ressorts de compression hélicoïdaux. Les ressorts sont sollicités élastiquement lors de la rotation relative des deux parties de disque extérieures.The publication FR 2 601 099 discloses a torsional damping system comprising two external disc parts fixed to each other at an axial distance from one another, between which an internal disc part is disposed. The outer disc parts have windows in which helical compression springs are housed. The springs are elastically stressed during the relative rotation of the two outer disc parts.
Celles-ci sont respectivement liées au moteur et à la boîte de vitesses, tout en étant accouplées élastiquement par les ressorts. Un un tel dispositif filtre certaines vibrations du moteur. Cependant le dimensionnement et la raideur des ressorts utilisés ne permettent pas de filtrer toutes les oscillations transmises. En particulier, le problème du "graillonnement" de la transmission au ralenti n'est pas supprimé, car les ressorts, suffisamment raides pour transmettre le couple moteur sans risque de rupture, ne sont pas en mesure de filtrer les oscillations correspondantes.These are respectively linked to the engine and the gearbox, while being elastically coupled by the springs. Such a device filters certain vibrations of the engine. However, the dimensioning and the stiffness of the springs used do not allow all the transmitted oscillations to be filtered. In particular, the problem of "grinding" of the transmission at idle is not eliminated, because the springs, stiff enough to transmit the engine torque without risk of breakage, are not able to filter the corresponding oscillations.
Les constructeurs ont donc mis au point d'autres systèmes d'amortissement des oscillations dans une chaîne cinématique de transmission, dont le "double volant amortisseur" (DIVA) appelé également "volant bimasse". La publication FR 2 670 856 décrit un dispositif de ce type, placé entre le moteur et la transmission. Ce dispositif comporte deux masses, accouplées respectivement au moteur et à l'embrayage, reliées entre elles par un système ressortamortisseur. Le "volant bimasse" assure un amortissement satisfaisant des oscillations, grâce à une nouvelle répartition des masses d'inertie de la transmission, de part et d'autre du ressort. Son intégration entraîne toutefois une modification importante de celle-ci, supprimant le montage traditionnel de l'embrayage sur le volant moteur.Manufacturers have therefore developed other systems for damping oscillations in a kinematic transmission chain, including the "double damping flywheel" (DIVA) also called "dual mass flywheel". The publication FR 2 670 856 describes a device of this type, placed between the engine and the transmission. This device comprises two masses, coupled respectively to the engine and to the clutch, connected together by a spring-shock absorber system. The "dual mass flywheel" provides satisfactory damping of oscillations, thanks to a new distribution of the inertia masses of the transmission, on either side of the spring. Its integration, however, involves a significant modification thereof, eliminating the traditional mounting of the clutch on the flywheel.
La présente invention a pour but d'augmenter I'amortissement des oscillations générées dans une transmission par les acyclismes du moteur, sans modifier la chaîne cinématique de celle-ci. Elle propose à cet effet un dispositif d'amortissement peu encombrant, et adaptable sur toutes les transmissions.The object of the present invention is to increase the damping of the oscillations generated in a transmission by the acyclisms of the engine, without modifying the kinematic chain thereof. To this end, it offers a space-saving damping device, which can be adapted to all transmissions.
L'invention concerne un dispositif d'amortissement des vibrations dans une chaîne de transmission de puissance comportant un moteur à combustion interne assurant le déplacement d'un véhicule par l'intermédiaire d'un embrayage et d'une boîte de vitesses. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il présente un élément d'inertie entraîné en rotation par la boîte de vitesses.The invention relates to a device for damping vibrations in a power transmission chain comprising an internal combustion engine ensuring the movement of a vehicle by means of a clutch and a gearbox. This device is characterized in that it has an inertia element driven in rotation by the gearbox.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'inertie est un batteur en torsion, monté sur un arbre de la boîte de vitesses.According to one embodiment of the invention, the inertia element is a torsional beater, mounted on a shaft of the gearbox.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'inertie est placé à ltextérieur du carter de la boîte de vitesses. According to one embodiment of the invention, the inertia element is placed inside the casing of the gearbox.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le batteur en torsion est monté sur l'arbre primaire de la boîte de vitesses.According to one embodiment of the invention, the torsional beater is mounted on the primary shaft of the gearbox.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le batteur en torsion est fixé sur une extrémité de l'arbre, dépassant à l'extérieur du carter.According to one embodiment of the invention, the torsional beater is fixed to one end of the shaft, protruding outside the casing.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le batteur en torsion est fixé sur un embout rapporté sur une extrémité de l'arbre, et dépassant à l'extérieur du carter.According to one embodiment of the invention, the torsional beater is fixed to an end piece attached to one end of the shaft, and protruding outside the casing.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le batteur en torsion présente une partie centrale et une partie annulaire métalliques, réunies par une bague en matériau élastique.According to one embodiment of the invention, the torsional beater has a central part and an annular metal part, joined by a ring of elastic material.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le batteur en torsion est fixé par une vis, sur l'extrémité de l'arbre.According to one embodiment of the invention, the torsional beater is fixed by a screw, on the end of the shaft.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le batteur en torsion est fixé par une vis sur l'embout rapporté à l'extrémité de l'arbre.According to an embodiment of the invention, the torsional beater is fixed by a screw to the end piece attached to the end of the shaft.
Selon un mode de réalisation de I'invention, la vis est engagée au travers d'une rondelle retenue contre le batteur.According to one embodiment of the invention, the screw is engaged through a washer retained against the mixer.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 situe l'implantation d'un embrayage conventionnel dans
un groupe moto-propulseur, - la figure 2 situe l'implantation d'un volant bimasse dans le même
groupe moto-propulseur, - la figure 3 se rapporte au dispositif de l'invention, - la figure 4 représente ce dispositif, et - la figure 5 illustre graphiquement le résultat obtenu grâce à celui
ci sur un véhicule automobile,
Sur les figures 1, 2 et 3, on a représenté schématiquement un moteur 1, identifiable grâce à ses pistons 2 et à son vilebrequin 3.The invention will be better understood on reading the following description of a particular embodiment thereof, in conjunction with the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows the location of a conventional clutch in
a powertrain, - Figure 2 shows the location of a dual mass flywheel in the same
powertrain, - Figure 3 relates to the device of the invention, - Figure 4 shows this device, and - Figure 5 illustrates graphically the result obtained by that
this on a motor vehicle,
In FIGS. 1, 2 and 3, a motor 1 has been shown diagrammatically, identifiable by its pistons 2 and its crankshaft 3.
L'embrayage 4, placé entre le moteur 1 et la boîte de vitesses 5 est monté sur un volant 6, 6", et présente un disque de friction 7. Sur les figures 1 et 3, l'embrayage 4 est monté de façon conventionnelle sur un volant unique 6, solidaire du vilebrequin 3. Le disque de friction 7 est monté sur un moyeu amortisseur 8 à ressorts 9. En revanche, la figure 2 fait apparaître un volant primaire 6' et un volant secondaire 6". Ce volant bimasse 6', 6" est disposé de part et d'autre du moyeu amortisseur 8, I'embrayage 4 étant solidaire du volant secondaire 6". La transmission illustrée par la figure 1 dispose donc d'un dispositif d'amortissement d'oscillations classique, intégré à l'embrayage 4, tandis que celle de la figure 2 est pourvue d'un volant bimasse 6', 7, 6". Enfin sur la figure 3, on retrouve le dispositif d'amortissement conventionnel de la figure 1, mais on voit apparaître un élément 11, tel qu'un batteur en torsion, situé hors de la boîte de vitesses 5, à l'extrémité de l'arbre primaire 10 de celle-ci.The clutch 4, placed between the engine 1 and the gearbox 5 is mounted on a flywheel 6, 6 ", and has a friction disc 7. In FIGS. 1 and 3, the clutch 4 is mounted in a conventional manner on a single flywheel 6, integral with the crankshaft 3. The friction disc 7 is mounted on a damping hub 8 with springs 9. On the other hand, FIG. 2 shows a primary flywheel 6 'and a secondary flywheel 6 ". This dual mass flywheel 6 ′, 6 "is arranged on either side of the damping hub 8, the clutch 4 being integral with the secondary flywheel 6". The transmission illustrated in Figure 1 therefore has a conventional oscillation damping device, integrated into the clutch 4, while that of Figure 2 is provided with a dual mass flywheel 6 ', 7, 6 ". Finally in FIG. 3, we find the conventional damping device of FIG. 1, but we see an element 11 appear, such as a torsional beater, located outside of the gearbox 5, at the end of the 'primary tree 10 thereof.
Le batteur en torsion ll faisant l'objet de la figure 4 est donc situé hors du carter 12 de la boîte 5, à l'extrémité de l'arbre primaire 10 de celle-ci. Ce batteur 11, présente une partie centrale 13 et une partie annulaire 14 métalliques, réunies par une bague en matériau élastique 15. Il est maintenu au moyen d'une vis de fixation 16 introduite au travers d'une rondelle 17, contre un embout 18 rapporté sur l'extrémité de l'arbre 10. L'embout rapporté 18 n'est pas indispensable, car on peut envisager de monter directement le batteur Il sur l'extrémité de l'arbre 10, cette extrémité dépassant alors elle-même hors du carter 12, ce qui revient à intégrer L'embout 18 dans l'arbre 10. Sur cette figure apparaissent également le roulement conique 19 assurant le maintien et la rotation de l'arbre 10 au travers du carter 12, ainsi qu'une bague d'étanchéité à lèvres 20 à armature métallique 21, disposée entre l'arbre 10 et une bague de rapport 22 contre le carter 12. La bague 20 est appliquée contre l'arbre 10 par un ressort 23.The torsional beater ll forming the subject of FIG. 4 is therefore located outside the casing 12 of the box 5, at the end of the primary shaft 10 of the latter. This beater 11 has a central part 13 and an annular part 14 made of metal, joined by a ring made of elastic material 15. It is held by means of a fixing screw 16 introduced through a washer 17, against a nozzle 18 attached to the end of the shaft 10. The attached endpiece 18 is not essential, since it is possible to envisage mounting the mixer II directly on the end of the shaft 10, this end then protruding itself out of the housing 12, which amounts to integrating the end piece 18 in the shaft 10. In this figure also appear the tapered bearing 19 ensuring the maintenance and rotation of the shaft 10 through the housing 12, as well as a ring lip seal 20 with metal frame 21, disposed between the shaft 10 and a report ring 22 against the casing 12. The ring 20 is applied against the shaft 10 by a spring 23.
La figure 5 illustre le gain obtenu sur un véhicule, grâce au montage d'un batteur en torsion, tel que décrit sur la figure 4, dans des conditions de pleine charge moteur. La courbe A, relative à l'excitation du moteur entre 1000 et 2500 tours/minutes traduit l'acyclisme en torsion correspondant à la seconde harmonique de rotation d'un moteur à quatre cylindres. La courbe B représente la réponse de la boîte de vitesses à cette excitation, en l'absence de batteur en torsion, et la courbe C représente la réponse correspondante d'une boîte de vitesses équipée, conformément à l'invention, d'un batteur en torsion en extrémité de son arbre primaire. Les courbes B et C mettent en évidence un amortissement des oscillations particulièrement efficace entre 1500 et 2000 tours/minute. L'exemple illustré par la figure 5 a une valeur purement indicative et ne limite en aucune mesure la portée de l'invention.FIG. 5 illustrates the gain obtained on a vehicle, thanks to the mounting of a torsional beater, as described in FIG. 4, under conditions of full engine load. Curve A, relating to the excitation of the engine between 1000 and 2500 revolutions / minutes, translates the torsional acyclism corresponding to the second harmonic of rotation of a four-cylinder engine. Curve B represents the response of the gearbox to this excitation, in the absence of a torsional beater, and curve C represents the corresponding response of a gearbox equipped, in accordance with the invention, with a beater in torsion at the end of its primary shaft. Curves B and C show a particularly effective damping of oscillations between 1500 and 2000 revolutions / minute. The example illustrated in FIG. 5 is purely indicative and in no way limits the scope of the invention.
En effet, sans sortir du cadre de celle-ci, il est possible de monter le batteur, à l'extrémité d'un arbre secondaire de la boîte de vitesses, ou à Itintérieur du carter Par ailleurs, la plage de fréquence sur laquelle les oscillations sont amorties dépend également des caractéristiques élastiques du batteur et de son rayon, qui déterminent sa fréquence propre de vibrations.Without departing from its scope, it is possible to mount the beater, at the end of a secondary shaft of the gearbox, or inside the casing. Furthermore, the frequency range over which the oscillations are damped also depends on the elastic characteristics of the drummer and its radius, which determine its natural frequency of vibrations.
Sans pour autant limiter le cadre de l'invention à celles-ci, on peut dégager trois applications privilégiées du dispositif d'amortissement proposé par l'invention: - la suppression des problèmes de graillonnement en pleine charge
("pied dedans") apparaissant lors des reprises à bas régimes,
principalement entre 1500 et 2000 tours/minutes, - l'élimination des vibrations pouvant se développer à faible charge
et à bas régime, notamment entre 1000 et 1500 tours/minutes, et - la réduction des "bruits de point mort", lorsque le moteur tourne
au ralenti, véhicule arrêté.Without limiting the scope of the invention to these, it is possible to identify three preferred applications of the damping device proposed by the invention: - the elimination of the problems of grinding at full load
("foot in") appearing during revivals at low revs,
mainly between 1500 and 2000 rpm, - elimination of vibrations which can develop at low load
and at low speed, in particular between 1000 and 1500 revolutions / minute, and - the reduction of "neutral noise", when the engine is running
at idle, vehicle stopped.
En conclusion, l'implantation d'un batteur de torsion sur un arbre de la boîte de vitesses, notamment de son arbre primaire, assure à celui-ci, pour une même inertie, une efficacité supérieure aux dispositifs d'amortissement connus. In conclusion, the implantation of a torsion thresher on a shaft of the gearbox, in particular of its primary shaft, assures the latter, for the same inertia, an efficiency greater than the known damping devices.
Claims (1)
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FR9306416A FR2705749B1 (en) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | Device for damping torsional vibrations in a power transmission chain. |
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