FR3051869A1 - Dispositif de transmission de couple, notamment pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de transmission de couple, notamment pour véhicule automobile, comportant des moyens de transmission du couple destinés à être montés entre un élément d'entrée de couple (E) et un élément de sortie de couple (S), tel par exemple qu'un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, lesdits moyens de transmission de couple étant aptes à pivoter autour d'un axe et comportant : - un organe intermédiaire (19) présentant une masse mf apte à générer un moment d'inertie If, par rapport à l'axe, - des premiers moyens élastiques (15) présentant une première constante de raideur en torsion Kf1, montés entre l'élément d'entrée de couple (E) et l'organe intermédiaire (19), - des seconds moyens élastiques présentant une seconde constante de raideur en torsion Kf2, montés entre l'organe intermédiaire (19) et l'élément de sortie de couple (S), - un support (33) dont la masse ms est apte à générer un moment d'inertie Is par rapport à l'axe, le support (33) étant relié à l'organe intermédiaire (19) par des troisièmes moyens élastiques présentant une constante de raideur en torsion Kc, - une masse pendulaire (37) dont la masse mp est apte à générer un moment d'inertie Ip, par rapport à l'axe,

Description

Dispositif de transmission de couple, notamment pour véhicule automobile
La présente invention concerne un dispositif de transmission de couple, notamment pour véhicule automobile.
La demande de brevet FR 2 986 593 divulgue un dispositif de transmission de couple comportant un double volant amortisseur comprenant un volant primaire fixé à l’extrémité d’un vilebrequin d’un moteur thermique, un volant secondaire et des organes élastiques montés entre le volant primaire et le volant secondaire. Le dispositif comporte en outre des masses pendulaires montées de façon mobile en périphérie radialement externe d’un support, la périphérie radialement interne du support étant fixée au volant secondaire.
Le volant secondaire est destiné à former un plateau de réaction d’un mécanisme d’embrayage comportant un disque de friction couplé à un arbre d’entrée d’une boîte de vitesses, et un plateau de pression actionné par un diaphragme et mobile entre une position embrayée dans laquelle il serre le disque de friction sur une surface radiale du volant secondaire, et une position débrayée dans laquelle il libère le disque de friction.
En fonctionnement et en position embrayée du mécanisme d’embrayage, le couple issu du vilebrequin est transmis à l’arbre d’entrée de la boîte de vitesse, par l’intermédiaire du dispositif de transmission de couple.
Les organes élastiques et les masses pendulaires forment des moyens d’amortissement permettant de filtrer les vibrations dues aux acyclismes de rotation du moteur. En effet, un moteur thermique présente des acyclismes du fait des explosions se succédant dans les cylindres du moteur, ces acyclismes variant notamment en fonction du nombre de cylindres.
Les moyens d’amortissement ont alors pour fonction de filtrer les vibrations engendrées par les acyclismes, à au moins une fréquence déterminée, et interviennent avant la transmission du couple moteur à la boîte de vitesses. A défaut, des vibrations pénétrant dans la boîte de vitesses y provoqueraient en fonctionnement des chocs, bruits ou nuisances sonores particulièrement indésirables, ainsi qu’un endommagement prématuré de la boîte de vitesses.
Le mouvement des masses pendulaires par rapport au support permet de générer un couple résistant de filtration s’opposant au couple oscillant du moteur.
Il a été constaté que, dans certains modes de fonctionnement, l’ensemble des éléments du dispositif peuvent engendrer, au niveau de l’arbre d’entrée de la boîte de vitesses, des chocs dans la plage de fonctionnement du moteur, c’est-à-dire pour des vitesses de rotation du moteur comprises entre 200 et 7000 tours par minute. Il convient de limiter autant que possible de tels chocs, afin d’améliorer le confort de l’utilisateur et éviter une dégradation prématurée du dispositif de transmission ou de la boîte de vitesses. L’invention a notamment pour but d’apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème, étant précisé que le problème peut aussi se poser sur des dispositifs de transmission ne comportant pas de double volant amortisseur pourvu d’un volant primaire couplé en rotation à l’élément d’entrée de couple, un volant secondaire formant l’organe intermédiaire et des organes élastiques montés entre les volants primaire et secondaire et formant au moins en partie les premiers moyens élastiques cités ci-après ; mais par exemple sur des dispositifs tels que des convertisseurs de couple hydrodynamique avec support de masses pendulaire fixé entre deux étages d’organes élastiques ou sur des disques d’embrayage à friction avec support de masses pendulaires fixé sur l’arbre d’entrée d’une boîte de vitesses. L’invention propose un dispositif de transmission de couple notamment pour véhicule automobile, destiné à être monté entre un élément d’entrée de couple, tel par exemple qu’un vilebrequin d’un moteur, et un élément de sortie de couple, tel par exemple qu’un arbre d’entrée d’une boîte de vitesses, et comportant : - un organe intermédiaire apte à pivoter autour d’un axe de rotation X et présentant une masse mf apte à générer un moment d’inertie If par rapport à l’axe X, - des premiers moyens élastiques présentant une première constante de raideur en torsion Kfi, et aptes à être montés entre l’élément d’entrée de couple et l’organe intermédiaire, - des seconds moyens élastiques présentant une seconde constante de raideur en torsion Kf2, et aptes à être montés entre l’organe intermédiaire et l’élément de sortie de couple, et - un dispositif d’amortissement pendulaire comprenant : - un support dont la masse ms est apte à générer un moment d’inertie Is par rapport à l’axe X, le support étant relié à l’organe intermédiaire par des troisièmes moyens élastiques présentant une constante de raideur en torsion Kc, et - au moins une masse pendulaire dont la masse mp est apte à générer un moment d’inertie Ip, par rapport à l’axe X, la constante de raideur en torsion Kc ayant une valeur choisie pour que la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support de ce dispositif d’amortissement pendulaire supérieure à une plage de vitesses prédéfinie pour ce support.
On choisit par exemple pour Kc une valeur comprise entre 250 et 5000 Nm/°.
La fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire peut ainsi correspondre à une vitesse du support du dispositif d’amortissement pendulaire supérieure à la plage de vitesses [600 tr/min, 7000 tr/min], notamment supérieure à la plage de vitesses [600 tr/min, 3000 tr/min], notamment supérieure à la plage de vitesses [800 tr/min, 2000 tr/min],
La fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire correspond par exemple à une vitesse du support du dispositif d’amortissement pendulaire qui serait atteinte si le moteur thermique tournait à une vitesse supérieure à sa vitesse maximale, cette vitesse maximale étant par exemple la vitesse au rupteur. L’invention permet ainsi d’éviter que le pic de résonance du à la résonance du dispositif d’amortissement pendulaire n’occasionne de perturbations dans la plage de vitesses prédéfinie. La raideur Kc ainsi déterminée permet de limiter les vibrations du dispositif d’amortissement pendulaire, en particulier dans la plage de fonctionnement normal du moteur. En d’autres termes, la raideur Kc est ajustée de façon à ce que la fréquence propre des vibrations générées par le dispositif d’amortissement pendulaire soit située au-delà de la plage de vitesses prédéfinie, notamment au-delà de la vitesse maximale de rotation du support du dispositif d’amortissement pendulaire.
La valeur de cette constante de raideur en torsion Kc peut être calculée à l’aide d’une équation impliquant un coefficient de sécurité. Le coefficient de sécurité peut avoir une valeur donnant une valeur pour la constante de raideur en torsion Kc telle que la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support du dispositif d’amortissement pendulaire qui serait atteinte lorsque le moteur thermique tourne à une vitesse supérieure à sa vitesse maximale, cette vitesse maximale étant notamment comprise entre 4500 tr/min et 7000 tr/min. La vitesse maximale du moteur thermique est par exemple la vitesse au rupteur.
En variante, le coefficient de sécurité peut avoir une valeur donnant une valeur pour la constante de raideur en torsion Kc telle que la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support du dispositif d’amortissement pendulaire atteinte lorsque le moteur thermique tourne à une vitesse inférieure à sa vitesse maximale, cette vitesse maximale étant notamment sa vitesse au rupteur, mais à une vitesse à laquelle le dispositif d’amortissement pendulaire n’agit pas sur la filtration des vibrations dues aux acyclismes de rotation du moteur, ces dernières étant déjà filtrées par certains au moins des moyens élastiques précités.
Le dispositif peut encore comprendre l’élément d’entrée de couple précité, et la constante de raideur en torsion Kc peut être calculée à l’aide de l’équation : où :
a est le coefficient de sécurité précité, a étant inférieur ou égal à 2, n est l’ordre d’excitation du moteur,
Qe est la vitesse de rotation de l’élément d’entrée de couple correspondant à la vitesse maximale du moteur thermique, notamment à la vitesse au rupteur, en rad/s,
Is est le moment d’inertie du support du dispositif d’amortissement pendulaire, par rapport à l’axe X, en kg.m^,
Ip est le moment d’inertie de la masse pendulaire du dispositif d’amortissement pendulaire, par rapport à l’axe X, en kg.m^.
If est le moment d’inertie de l’organe intermédiaire, par rapport à l’axe X, en kg.m^, « Gain » est le gain du dispositif d’amortissement pendulaire, ce gain étant calculé lorsque ce dispositif d’amortissement pendulaire est monté sur un banc et fixé à la sortie d’un étage d’amortissement formé par des organes élastiques, le gain étant alors calculé comme suit : Gain = 20loq-—
Iz étant le moment d’inertie du composant formé par la sortie de l’étage d’amortissement et par le support du dispositif d’amortissement pendulaire, ce moment d’inertie étant calculé par rapport à l’axe de rotation du banc, et exprimé en kg.m^, K étant la constante de raideur en torsion de l’étage d’amortissement, Θζ désignant la rotation autour de l’axe de rotation du banc du support du dispositif d’amortissement pendulaire, et 0y désignant la rotation autour de l’axe de rotation du banc de l’entrée de l’étage d’amortissement.
Lorsque le coefficient de sécurité a est inférieur ou égal à 1, le dispositif peut comporter en outre des moyens de frottement montés entre l’organe intermédiaire et le support du dispositif d’amortissement pendulaire, de façon à générer un couple d’hystérésis lors de la rotation relative de l’organe intermédiaire par rapport au support. L’ordre d’excitation du moteur est généralement égal au nombre de cylindres du moteur divisé par 2. Dans le cas d'un moteur thermique à quatre cylindres et d'un cycle à quatre temps par exemple, l’ordre d’excitation de ce moteur est égal à 2.
Les moyens élastiques précités, notamment les troisièmes moyens élastiques, peuvent être formés par des éléments distincts de l’organe intermédiaire et du support du dispositif d’amortissement pendulaire. En variante, les moyens élastiques précités peuvent être formés, intégralement ou en partie, par des zones élastiquement déformables de l’organe intermédiaire et/ou du support du dispositif d’amortissement pendulaire. C’est ainsi notamment que les troisièmes moyens élastiques peuvent être formés par le support du dispositif d’amortissement pendulaire, celui-ci étant par exemple formé d’une tôle fine ayant des zones élastiquement déformable et présentant une constante de raideur en torsion Κς.
Par ailleurs, dans le cas où l<a<2, le dispositif ne comporte pas nécessairement de moyens de frottement montés entre l’organe intermédiaire et le support du dispositif d’amortissement pendulaire, de façon à générer un couple d’hystérésis lors de la rotation relative de l’organe intermédiaire par rapport au support.
En effet, dans le cas où l<a<2, la valeur Κς est avantageusement ajustée de façon à ce que la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support du dispositif d’amortissement pendulaire qui serait atteinte lorsque le moteur thermique tourne à une vitesse au-dessus de sa vitesse maximale, notamment la vitesse au rupteur. Le pic de vibrations associé à cette résonance ne se produit alors jamais, et il n’est alors pas nécessaire de prévoir de tels moyens de frottement.
De préférence, a est compris entre 1,4 et 2, de façon à ce que la vitesse du support du dispositif d’amortissement pendulaire soit suffisamment éloignée de la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire.
Dans le cas où a est inférieur ou égal à 1, la valeur de la constante de raideur en torsion Kc ne permet pas que la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support du dispositif d’amortissement pendulaire qui ne serait atteinte que lorsque le moteur thermique tourne à une vitesse au-delà de sa vitesse maximale, mais cette fréquence de résonance est atteinte pour une vitesse du moteur thermique susceptible d’être atteinte mais pour laquelle le dispositif d’amortissement pendulaire n’agit pas sur la filtration les vibrations dues aux acyclismes de rotation du moteur, ces dernières étant déjà filtrées par certains au moins des moyens élastiques précités. La présence dans ce cas des moyens de frottement montés entre l’organe intermédiaire et le support permet que le pic de vibrations associé à cette fréquence de résonance, qui est susceptible d’être atteinte lors du fonctionnement du moteur thermique, n’occasionne que des vibrations réduites.
Selon une forme de réalisation de l’invention, indépendamment de la valeur de a, le dispositif comprend des moyens de frottement montés entre l’organe intermédiaire et le support de façon à générer un couple d’hystérésis entre l’organe intermédiaire et le support.
En d’autres termes, dans cette forme de réalisation, le dispositif comporte de tels moyens de frottement, aussi bien pour une valeur de a comprise entre 1 et 2, que pour une valeur de a inférieure ou égale à 1.
Le dispositif de transmission de couple peut comporter un double volant amortisseur comprenant un volant primaire couplé en rotation à l’élément d’entrée de couple, un volant secondaire formant l’organe intermédiaire, et des organes élastiques montés entre le volant primaire et le volant secondaire et formant au moins en partie les premiers moyens élastiques.
Les moyens élastiques peuvent être formés par des ressorts hélicoïdaux de compression, par exemple des ressorts courbes s’étendant circonférentiellement ou des ressorts droits.
Le dispositif de transmission de couple peut comporter un mécanisme d’embrayage comprenant un disque de friction, un plateau de pression actionné par un diaphragme et mobile entre une position embrayée dans laquelle il serre le disque de friction sur au moins une partie du volant secondaire, et une position débrayée dans laquelle il libère le disque de friction, le disque de friction étant couplé en rotation à l’élément de sortie de couple, les seconds moyens élastiques étant formés au moins en partie par le disque de friction.
Le disque de friction peut comporter une tôle support en périphérie radialement externe de laquelle sont montées des garnitures de friction, la périphérie radialement interne de la tôle support étant couplée à un moyeu, lui-même couplé à l’élément de sortie de couple, par exemple à l’arbre d’entrée de la boîte de vitesses. La tôle support peut être apte à se déformer élastiquement et former alors au moins une partie des seconds moyens élastiques.
Les moyens de frottement peuvent comporter au moins une languette fixée à l’organe intermédiaire ou respectivement au support du dispositif d’amortissement pendulaire, et apte à être maintenue élastiquement en appui sur une surface de frottement de ce support, ou respectivement de l’organe intermédiaire, de manière à générer un couple d’hystérésis lors de la rotation relative du support par rapport à l’organe intermédiaire.
La languette peut comporter une première extrémité, radialement interne, fixée à l’organe intermédiaire, par exemple par soudage, et une seconde extrémité, radialement externe, en appui sur une surface radiale du support du dispositif d’amortissement pendulaire.
Une telle forme de réalisation est peu complexe et peu onéreuse.
Le support du dispositif d’amortissement pendulaire peut s’étendre radialement, la masse pendulaire comportant deux parties situées axialement de part et d’autre du support et fixées l’une à l’autre.
En variante, le support du dispositif d’amortissement pendulaire peut comporter deux parties s’étendant radialement et fixes l’une par rapport à l’autre, la masse pendulaire étant montée axialement entre les deux parties radiales du support.
Le dispositif d’amortissement pendulaire comprend par exemple une pluralité de masses pendulaires se succédant circonférentiellement autour de l’axe de rotation.
La solution générique de l’invention peut donc s’appliquer dans un nombre important de cas de figures.
Dans tout ce qui précédé, une fois la valeur de la constante de raideur en torsion Kc déterminée de manière analytique pour traiter le problème du à la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire, une telle valeur de la constante de raideur en torsion Κς peut être physiquement obtenue : soit par des organes de rappel élastique, soit par une tôle déformable. Dans ce dernier cas, des découpes peuvent être ménagées dans cette tôle et la taille et/ou le nombre et/ou la forme de ces découpes sont choisies pour que cette tôle fournisse la valeur de constante de raideur en torsion Kc que l’on a déterminée préalablement. L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue éclatée, en perspective, d’une partie d’un dispositif de transmission de couple selon une forme de réalisation de l’invention, - la figure 2 est une vue en coupe de la partie du dispositif de la figure 1 une fois axialement assemblée, suivant la ligne Π-Π, - la figure 3 est une vue schématique du dispositif de transmission de couple selon l’invention, - la figure 4 est un diagramme illustrant la variation de l’amplitude A des vibrations générées lors de l’utilisation du dispositif, en fonction du régime N du moteur, dans le cas où a est compris entre 1 et 2, - la figure 5 est une vue en coupe d’une partie d’un dispositif selon l’invention et illustrant en particulier les moyens de frottement, - la figure 6 est un diagramme illustrant la variation de l’amplitude A des vibrations générées lors de l’utilisation du dispositif, en fonction du régime N du moteur, dans le cas où a est inférieur à 1, le dispositif étant équipé de moyens de frottement aptes à générer un couple d’hystérésis..
Les figures 1 et 2 représentent selon une première forme de réalisation de l’invention, un double volant amortisseur d’axe X.
Les termes « axial », « radial » et « circonférentiel » sont définis par référence à l’axe X du double volant amortisseur.
Celui-ci comporte un volant primaire 1 comprenant un moyeu central 2, appelé moyeu primaire 2, comprenant ime partie tubulaire cylindrique 3 à partir de laquelle une partie radiale 4 s’étend radialement vers l’extérieur. La partie radiale 4 du moyeu primaire 2 est fixée à l’extrémité d’un vilebrequin 5 (figure 2) d’un moteur à combustion interne, par l’intermédiaire de vis 6. Cette partie radiale 4 est également fixée à la périphérie radialement interne d’une tôle annulaire 7, flexible axialement ou non. Cette tôle 7 comporte des trous 8 en partie médiane, dont la fonction sera décrite plus loin.
Une masse d’inertie primaire 9 de forme annulaire est fixée à la périphérie radialement externe de la tôle annulaire 7.
La masse d’inertie primaire 9 comporte une partie 10 (figure 2) s’étendant radialement et dont la périphérie radialement externe est prolongée vers l’avant (AV) par un rebord cylindrique 11. La face avant de la partie radiale 10 comporte deux éléments en saillie 12 (figure 1) diamétralement opposés, destinées à former des faces d’appui.
Le bord libre du rebord cylindrique 11 est fixé, par exemple par soudage, à la périphérie radialement externe d’une autre tôle annulaire 13, plus particulièrement à la face radiale arriére (AR) de cette tôle 13. Une couronne dentée 14, destinée à engrener avec une courroie de démarreur, est fixée sur la face avant de la tôle 13.
La tôle 13 comporte deux éléments 13a en saillie axialement vers l’arrière, diamétralement opposés, disposés en regard des éléments en saillie 12 de la masse d’inertie primaire et formant chacun deux faces d’appui.
La masse d’inertie primaire 9 et la tôle annulaire 13 délimitent un espace interne, destiné à être rempli de graisse et servant au logement d’organes élastiques courbes 15.
Ces organes élastiques 15 sont des ressorts de compression hélicoïdaux, montés dans l’espace interne précité. Plus particulièrement, lors du montage, les extrémités 16, 17 des organes élastiques courbes 15 viennent en appui contre les faces d’appui définies par les organes en saillie 12, 13a. La masse d’inertie primaire 9 et la tôle annulaire 13 forment ainsi des rondelles de guidage.
Des goulottes incurvées 18 en portion de cylindre sont montées entre la paroi interne du rebord cylindrique 11 et les organes élastiques 15, ces goulottes 18 servant à l’appui des organes élastiques 15 lorsque ceux-ci se déforment par centrifugation en fonctiormement.
Un volant d’inertie secondaire 19 est axialement centré et guidé en rotation autour de l’axe X sur le volant d’inertie primaire 1.
Le volant d’inertie secondaire 19 comporte une masse d’inertie dite secondaire 20, comportant en son centre un alésage 21 servant au montage et au centrage de la masse d’inertie secondaire 20 sur la partie cylindrique 3 du moyeu primaire 2, par l’intermédiaire d’un roulement à billes 22 (figure 2).
La masse d’inertie secondaire 20 comporte des trous 23 (figure 1) servant au passage d’un outil de vissage ou de dévissage des vis de fixation 6 du volant primaire 1 sur l’extrémité du vilebrequin 5, et des trous 24 servant au montage de rivets 25. Ces rivets 25 permettent notamment de fixer un voile annulaire 26 à la seconde masse d’inertie 20.
Le voile annulaire 26 comporte une partie annulaire à partir de laquelle deux pattes diamétralement opposées 28 s’étendent radialement vers l’extérieur.
Chaque patte 28 comporte deux faces 29 opposées d’appui des organes élastiques, situées radialement à l’extérieur. Les faces 29 d’appui des organes élastiques 15 forment un angle l’une par rapport à l’autre et divergent l’une de l’autre vers l’extérieur. En fonctionnement, lorsqu’un couple est transmis du volant primaire 1 au volant secondaire 19, les organes élastiques 15 prerment appui, à une première extrémité 16 ou 17, contre les faces d’appui 12, 13a du volant primaire 1, et à une seconde extrémité 17 ou 16 contre les faces d’appui 29 des pattes 28 du voile annulaire 26, appartenant au volant secondaire 19.
Les organes élastiques 15 permettent d’amortir et d’absorber les vibrations et les acyclismes de rotation du moteur, comme cela est connu en soi.
Deux butées 31 diamétralement opposées s’étendent en outre radialement vers l’extérieur depuis le voile annulaire 26.
Un dispositif d’amortissement pendulaire est prévu. Ce dernier comprend dans l’exemple des figures 1 et 2 deux supports 33 se présentant chacun sous la forme d’une tôle annulaire. Les supports 33 sont montés de part et d’autre du voile annulaire 26.
Chaque support 33 comporte une partie radialement interne 34, destinée à être fixée au voile annulaire 26, au support opposé 33 et à la masse d’inertie secondaire 20, par l’intermédiaire des rivets 25. D’autres rivets 35 servent à la fixation du sous-ensemble constitué des supports 33 et du voile annulaire 26 (figure 2).
Les trous 8 formés dans la tôle 7 du volant d’inertie primaire 1 sont ménagés en regard des rivets 25 et permettent le passage d’un outil de rivetage.
Le dispositif d’amortissement pendulaire comprend encore dans l’exemple décrit quatre masses pendulaires 37. Chaque support 33 comporte une partie radialement externe 36 au niveau de laquelle sont montées les quatre masses pendulaires 37, autour du voile annulaire 26. Plus particulièrement, chaque masse pendulaire 37 est montée circonférentiellement entre une patte 28 et une butée 31.
La partie radialement externe 36 de chaque support 33 comporte quatre paires de trous oblongs en forme d’arc 38, dont la concavité est tournée radialement vers l’intérieur. Chaque paire de trous oblongs 38 est destinée au montage d’une masse 37. Les trous oblongs 38 de l’un des supports 33 sont disposés en regard des trous oblongs 38 de l’autre support 33.
Chaque masse pendulaire 37 a une forme générale en arc et présente deux trous oblongs 39 en forme d’arc de cercle, dont la concavité est tournée vers l’extérieur. Des rouleaux de guidage 40 sont montés avec jeu dans les trous oblongs 39 en forme d’arc des masses 37 et des supports 33.
En fonctionnement, les masses 37 peuvent ainsi être animées d’un mouvement pendulaire autour de l’axe X, par rapport aux supports 33, comme cela est connu en soi.
Par ailleurs, le volant secondaire 19, en particulier la masse d’inertie secondaire 20, forme un plateau de réaction d’un mécanisme d’embrayage, non représenté, appartenant également au dispositif de transmission de couple. Ledit mécanisme d’embrayage comporte classiquement un disque de friction destiné à être couplé à un arbre d’entrée d’une boîte de vitesses, et un plateau de pression actionné par un diaphragme et mobile entre une position embrayée dans laquelle il serre le disque de friction sur une surface radiale du volant secondaire, et une position débrayée dans laquelle il libère le disque de friction.
Le disque de friction comporte un support en périphérie radialement externe duquel sont montées des garnitures de friction, la périphérie radialement interne étant couplée à un moyeu, lui-même couplé à un arbre d’entrée de la boîte de vitesses. Le support du disque de friction est par exemple formé par une tôle annulaire apte à se déformer élastiquement.
En fonctionnement et en position embrayée du mécanisme d’embrayage, le couple issu du vilebrequin 5 est transmis à l’arbre d’entrée de la boîte de vitesse, par l’intermédiaire du dispositif de transmission de couple, lorsque le mécanisme d’embrayage est en position embrayée.
La figure 3 est une représentation schématique d’un dispositif de transmission de couple conforme à l’invention. Cette représentation indique que : - le volant primaire 1 et le vilebrequin 5 peuvent former un élément d’entrée de couple E, couplé au volant secondaire 19 par l’intermédiaire des organes élastiques 15 dont la constante de raideur équivalente en torsion est référencée Kn, - le volant secondaire 19 peut être couplé en rotation à l’arbre d’entrée d’une boîte de vitesse, ledit arbre formant un élément de sortie de couple S, par l’intermédiaire de moyens dont la raideur équivalente en torsion est référencée Kf2. Ces moyens sont par exemple formés par la tôle support, élastiquement déformable, du disque de fiction, - les supports 33 du dispositif d’amortissement pendulaire peuvent être considérés comme reliés rigidement ou comme appartenant à un même élément support dont la masse est référencée mj, qui est apte à générer un moment d’inertie L par rapport à l’axe X, et dont la constante de raideur en torsion est référencée Κς, - les masses pendulaires 37 présentent une masse équivalente mp qui est apte à générer un moment d’inertie Ip, par rapport à l’axe X.
Par ailleurs, le volant secondaire 19 est apte à générer un moment d’inertie If par rapport à l’axe X.
Selon un exemple particulier de mise en œuvre de l’invention, le support est conçu de façon à ce que la constante de raideur en torsion Kc vérifie la relation suivante : où :
a est un coefficient de sécurité, ici choisi inférieur à 2, η est l’ordre d’excitation du moteur,
Qe est la vitesse de rotation du vilebrequin correspondant à la vitesse au rupteur, cette vitesse étant exprimée en rad/s,
Is est le moment d’inertie du support, par rapport à l’axe X, en kg.m^,
Ip est le moment d’inertie de la masse pendulaire, par rapport à l’axe X, en kg.m^, « Gain » est le gain du dispositif d’amortissement pendulaire, ce gain étant calculé lorsque ce dispositif d’amortissement pendulaire est monté sur un banc et fixé à la sortie d’un étage d’amortissement formé par des organes élastiques, le gain étant alors calculé comme suit :
Iz étant le moment d’inertie du composant formé par la sortie de l’étage d’amortissement et par le support du dispositif d’amortissement pendulaire, ce moment d’inertie étant calculé par rapport à l’axe de rotation du banc, et exprimé en kg.m^, K étant la constante de raideur en torsion de l’étage d’amortissement, Θζ désignant la rotation autour de l’axe de rotation du banc du support du dispositif d’amortissement pendulaire, et 0y désignant la rotation autour de l’axe de rotation du banc de l’entrée de l’étage d’amortissement.
Comme cela est illustré à la figure 4, si l’on choisit a tel que 1 < a < 2, alors la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire donnant naissance à un pic de vibrations de grande amplitude A correspond à un régime moteur NO qui est supérieur à la vitesse maximale Nmax du moteur thermique, celle-ci étant par exemple la vitesse au rupteur qui est de préférence comprise entre 4500 et 7000 tr/min par exemple. En d’autres termes, le pic de vibrations n’est jamais atteint lors de l’utilisation du véhicule en fonctionnement nominal et on garantit ainsi un niveau limité de vibrations dans ce mode de fonctionnement.
Si l’on choisit a tel que 0,5< a < 1, alors le pic de vibrations est atteint pour un régime moteur NO compris entre un régime moteur dit utile et référencé Nutile (figure 6) et le régime maximal du moteur Nmax qui est défini comme précédemment. La plage de vitesse [Nutile, Nmax] correspond à la plage de vitesses du moteur dans laquelle le dispositif d’amortissement pendulaire ne filtre plus d’oscillations de torsion car ces dernières sont déjà filtrées par les organes élastiques 15.
En d’autres termes, le pic de vibrations peut être atteint dans certains cas de fonctionnement extrêmes, proches du régime maximal du moteur. Afin de limiter les vibrations dans un tel cas, le dispositif de transmission selon l’invention peut comporter des moyens de frottement montés entre le volant secondaire 19 et le(s) support(s) 33 de façon à générer un couple d’hystérésis résistant lors de la rotation relative du volant secondaire 19 par rapport au(x) support(s) 33.
La figure 5 illustre de tels moyens de frottement, pour une forme de réalisation dans laquelle, à la différence du cas de la figure 1, le dispositif comporte un unique support 33 s’étendant radialement, chaque masse 37 comportant deux parties 37a, 37b situées axialement de part et d’autre du support 33 et fixées entre elles par des entretoises 41. Les masses 37 sont, comme précédemment, montées de façon pendulaire sur le support 33.
Dans la forme de réalisation illustrée à la figure 5, les moyens de frottement comportent au moins une languette 42 s’étendant radialement, comportant une extrémité radialement interne 43 fixée au volant secondaire 19, par exemple par soudage, et une extrémité radialement externe 44 en appui sur une surface de frottement radiale 45 du support 33.
Bien entendu, le dispositif illustré à la figure 1 peut aussi être pourvu de moyens de frottement, se présentant, par exemple, sous la forme d’au moins une languette en appui contre au moins l’un des supports latéraux 33.
De tels moyens de frottement permettent d’atténuer fortement le pic de vibrations, représenté en pointillé à la figure 6. La variation de l’amplitude A des vibrations en fonction du régime moteur N dans le cas de la forme de réalisation représentée à la figure 5 est illustrée en trait fort sur la figure 6. On constate ainsi que de tels moyens de frottement permettent d’éviter d’importantes vibrations en fonctionnement, même lorsque le régime moteur N est supérieur au régime utile Nutile.
Comme on le voit sur la figure 5, des trous sont ménagés dans le support 33 du dispositif d’amortissement pendulaire. Ces trous, par le choix de leur taille, leur nombre et leur forme, permettent que le support 33 présente la valeur de Kc vérifiant la relation ci-dessus.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de transmission de couple, notamment pour véhicule automobile, destiné à être monté entre un élément d’entrée de couple (E), tel par exemple qu’un vilebrequin (5) d’un moteur, et un élément de sortie de couple (S), tel par exemple qu’un arbre d’entrée d’une boîte de vitesses, et comportant : - un organe intermédiaire (19) apte à pivoter autour d’un axe X et présentant une masse mf apte à générer un moment d’inertie If, par rapport à l’axe X, - des premiers moyens élastiques présentant une première constante de raideur en torsion Kn, et aptes à être montés entre l’élément d’entrée de couple (E) et l’organe intermédiaire (19), - des seconds moyens élastiques présentant une seconde constante de raideur en torsion Kf2, et aptes à être montés entre l’organe intermédiaire (19) et l’élément de sortie de couple (S), et - un dispositif d’amortissement pendulaire comprenant : - un support (33) dont la masse ms est apte à générer un moment d’inertie 1$ par rapport à l’axe X, le support (33) étant relié à l’organe intermédiaire (19) par des troisièmes moyens élastiques présentant une constante de raideur en torsion Kc, et - au moins une masse pendulaire (37) dont la masse mp est apte à générer un moment d’inertie Ip, par rapport à l’axe X, la constante de raideur en torsion Κς ayant une valeur choisie pour que la fréquence de résonance du dispositif d’amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support (33) de ce dispositif d’amortissement pendulaire supérieure à une plage de vitesse prédéfinie pour ce support (33).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant l’élément d’entrée de couple (E), la constante de raideur en torsion Kc étant calculée à l’aide de l’équation :
    a étant un coefficient de sécurité, a étant notamment inférieur ou égal à 2, n étant =l’ordre d’excitation du moteur, Qe étant la vitesse de rotation de l’élément d’entrée de couple (E) correspondant à la vitesse maximale du moteur thermique, en rad/s. Is étant le moment d’inertie du support (33) du dispositif d’amortissement pendulaire, par rapport à l’axe X, en kg.m^, Ip étant le moment d’inertie de la masse pendulaire (37) du dispositif d’amortissement pendulaire, par rapport à l’axe X, en kg.m^, If est le moment d’inertie de l’organe intermédiaire (19), par rapport à l’axe X, en kg.m^ « Gain » est le gain du dispositif d’amortissement pendulaire, ce gain étant calculé lorsque ce dispositif d’amortissement pendulaire est monté sur un banc et fixé à la sortie d’un étage d’amortissement formé par des organes élastiques, le gain étant alors calculé comme suit :
    Iz étant le moment d’inertie du composant formé par la sortie de l’étage d’amortissement et par le support du dispositif d’amortissement pendulaire, ce moment d’inertie étant calculé par rapport à l’axe de rotation du banc, et exprimé en kg.rn^ K étant la constante de raideur en torsion de l’étage d’amortissement, Θζ désignant la rotation autour de l’axe de rotation du banc du support du dispositif d’amortissement pendulaire, et 0y désignant la rotation autour de l’axe de rotation du banc de l’entrée de l’étage d’amortissement.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comprenant des moyens de frottement (42, 45) montés entre l’organe intermédiaire (19) et le support (33) de façon à générer un couple d’hystérésis entre l’organe intermédiaire (19) et le support (33).
  4. 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, a étant inférieur ou égal à 1.
  5. 5. Dispositif de transmission de couple selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte un double volant amortisseur comportant un volant primaire (1) couplé en rotation à l’élément d’entrée de couple (5, E), un volant secondaire (19) formant l’organe intermédiaire, et des organes élastiques (15) montés entre le volant primaire (1) et le volant secondaire (19) et formant au moins en partie les premiers moyens élastiques.
  6. 6. Dispositif de transmission de couple selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comporte un mécanisme d’embrayage comprenant un disque de friction, un plateau de pression actiormé par un diaphragme et mobile entre une position embrayée dans laquelle il serre le disque de friction sur au moins une partie du volant secondaire (19), et une position débrayée dans laquelle il libère le disque de friction, le disque de friction étant couplé en rotation à l’élément de sortie de couple (S), les seconds moyens élastiques étant formés au moins en partie par le disque de friction.
  7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de frottement comportent au moins une languette (42) fixée à l’organe intermédiaire (19) ou respectivement au support (33) du dispositif d’amortissement pendulaire et apte à être maintenue élastiquement en appui sur une surface de frottement (45) de ce support (33), ou respectivement de l’organe intermédiaire (19), de manière à générer un couple d’hystérésis lors de la rotation relative du support (33) du dispositif d’amortissement pendulaire par rapport à l’organe intermédiaire (19).
  8. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la languette (42) comporte une première extrémité (43), radialement interne, fixée à l’organe intermédiaire (19), et une seconde extrémité (44), radialement externe, en appui sur une surface radiale (45) du support (33) du dispositif d’amortissement pendulaire.
  9. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support (33) du dispositif d’amortissement pendulaire s’étend radialement par rapport à l’axe (X), la masse pendulaire (37) comportant deux parties (37a, 37b) situées axialement de part et d’autre du support (33) et fixées l’une à l’autre.
  10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support (33) du dispositif d’amortissement pendulaire comporte deux parties s’étendant radialement par rapport à l’axe (X) et de façon fixe l’une par rapport à l’autre, la masse pendulaire (37) étant montée axialement entre les deux parties radiales du support (33).
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