FR3059749A1 - Dispositif d'amortissement pendulaire - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'amortissement pendulaire (1), comprenant : - un support (2) mobile en rotation autour d'un axe (X), - au moins un corps pendulaire (3) mobile par rapport au support (2), le déplacement de ce corps pendulaire (3) étant guidé par au moins un organe de roulement (11) coopérant d'une part avec au moins une première piste de roulement (12) solidaire du support (2) et avec au moins une deuxième piste de roulement (13) solidaire du corps pendulaire (3), la forme des première (12) et deuxième (13) pistes de roulement étant déterminées de manière à ce que, pour un parcours prédéterminé du centre de gravité (Gp) du corps pendulaire (3), l'angle (β1, β2) entre : - la normale au contact entre l'organe de roulement (11) et la première piste de roulement (12), et - la normale au contact entre l'organe de roulement (11) et la deuxième piste de roulement (13) conserve, tout le long du parcours de l'organe de roulement (11) le long des première (12) et deuxième (13) pistes de roulement, une valeur inférieure à une valeur seuil pour laquelle se produit le glissement de l'organe de roulement (11).
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
059 749
61974
COURBEVOIE ©IntCI8: F16 F15/14 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
| ©) Date de dépôt : 06.12.16. | © Demandeur(s) : VALEO EMBRAYAGES Société par |
| (30) Priorité : | actions simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : RENAULT ALEXANDRE, THOMAS | |
| OLIVIER et MAHE HERVE. | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 08.06.18 Bulletin 18/23. | |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ® Titulaire(s) : VALEO EMBRAYAGES Société par |
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| ©) Demande(s) d’extension : | (© Mandataire(s) : VALEO EMBRAYAGES Société par |
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(04, DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT PENDULAIRE.
FR 3 059 749 - A1
Dispositif d'amortissement pendulaire (1), comprenant:
- un support (2) mobile en rotation autour d'un axe (X),
- au moins un corps pendulaire (3) mobile par rapport au support (2), le déplacement de ce corps pendulaire (3) étant guidé par au moins un organe de roulement (11) coopérant d'une part avec au moins une première piste de roulement (12) solidaire du support (2) et avec au moins une deuxième piste de roulement (13) solidaire du corps pendulaire (3), la forme des première (12) et deuxième (13) pistes de roulement étant déterminées de manière à ce que, pour un parcours prédéterminé du centre de gravité (Gp) du corps pendulaire (3), l'angle (β1, β2) entre:
- la normale au contact entre l'organe de roulement (11 ) et la première piste de roulement (12), et
- la normale au contact entre l'organe de roulement (11 ) et la deuxième piste de roulement (13) conserve, tout le long du parcours de l'organe de roulement (11) le long des première (12) et deuxième (13) pistes de roulement, une valeur inférieure à une valeur seuil pour laquelle se produit le glissement de l'organe de roulement (11).
Dispositif d’amortissement pendulaire
La présente invention concerne un dispositif d’amortissement pendulaire, notamment pour un système de transmission de véhicule automobile.
Dans une telle application, le dispositif d’amortissement pendulaire peut être intégré à un système d’amortissement de torsion d’un embrayage apte à relier sélectivement le moteur thermique à la boîte de vitesses, afin de filtrer les vibrations dues aux acyclismes du moteur. Un tel système d’amortissement de torsion est par exemple un double volant amortisseur.
En variante, dans une telle application, le dispositif d’amortissement pendulaire peut être intégré à un disque de friction de l’embrayage ou à un convertisseur de couple hydrodynamique ou à un volant solidaire du vilebrequin ou à un double embrayage à sec ou humide ou à un simple embrayage humide ou à un groupe motopropulseur hybride.
Le dispositif d’amortissement pendulaire comprend de façon connue des corps pendulaires mobiles par rapport à un support, le mouvement par rapport au support d’un corps pendulaire étant guidé par au moins un organe de roulement tel qu’un rouleau, roulant d’une part sur une piste de roulement solidaire du support, et d’autre part sur une piste de roulement solidaire du corps pendulaire. Un glissement peut se produire entre l’organe de roulement et l’une et/ou l’autre de ces pistes de roulement. Du fait de ce glissement, des problèmes de bruit et de performances de filtrage insuffisantes peuvent se poser.
Il existe un besoin pour améliorer encore les dispositifs d’amortissement pendulaires existant, notamment pour remédier aux inconvénients précités.
L’invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un dispositif d’amortissement pendulaire, comprenant :
- un support mobile en rotation autour d’un axe,
- au moins un corps pendulaire mobile par rapport au support, le déplacement de ce corps pendulaire étant guidé par au moins un organe de roulement coopérant d’une part avec au moins une première piste de roulement solidaire du support et avec au moins une deuxième piste de roulement solidaire du corps pendulaire, la forme des première et deuxième pistes de roulement étant déterminées de manière à ce que, pour un parcours prédéterminé du centre de gravité du corps pendulaire, l’angle entre :
- la normale au contact entre l’organe de roulement et la première piste de roulement, et
- la normale au contact entre l’organe de roulement et la deuxième piste de roulement conserve, tout le long du parcours de l’organe de roulement le long des première et deuxième pistes de roulement, une valeur inférieure à une valeur seuil pour laquelle se produit le glissement de l’organe de roulement sur chaque piste de roulement.
Cet angle peut rester constant, par exemple rester nul.
En variante, que la valeur de cette angle reste constante ou non, cette valeur peut rester inférieure à la valeur seuil, qui est par exemple de l’ordre de 2°.
Le cas échéant, la forme des première et deuxième pistes de roulement peut aussi être déterminée lorsque la vitesse du déplacement par rapport au support du centre de gravité du corps pendulaire est prédéterminée. Autrement dit, deux éléments de départ au moins peuvent être alors posés, à savoir le parcours du centre de gravité du corps pendulaire et la vitesse du déplacement par rapport au support de ce centre de gravité.
Au sens de la présente demande :
- « axialement » signifie « parallèlement à l’axe de rotation»,
- « radialement » signifie « le long d’un axe appartenant à un plan orthogonal à l’axe de rotation et coupant cet axe de rotation»,
- « angulairement » ou « circonférentiellement » signifie « autour de l’axe de rotation»,
- « orthoradialement » signifie « perpendiculairement à une direction radiale »,
- « solidaire » signifie « rigidement couplé »,
- l’ordre d’excitation d’un moteur thermique est égal au nombre d’explosions de ce moteur par tour de vilebrequin, et
- la position de repos d’un corps pendulaire est celle dans laquelle ce corps pendulaire est centrifugé sans être soumis à des oscillations de torsion provenant des acyclismes du moteur thermique.
La première piste de roulement et la deuxième piste de roulement peuvent avoir des formes permettant que le déplacement du corps pendulaire par rapport au support soit uniquement un déplacement en translation autour d’un axe fictif parallèle à l’axe de rotation du support. Autrement dit, aucune rotation du corps pendulaire autour de son centre de gravité ne se produit alors.
En variante, la première piste de roulement et la deuxième piste de roulement peuvent avoir des formes permettant que le déplacement du corps pendulaire par rapport au support combine :
- un déplacement en translation autour d’un axe fictif parallèle à l’axe de rotation du support et,
- une rotation autour du centre de gravité du corps pendulaire.
Un tel mouvement est encore appelé « mouvement combiné ».
Le dispositif peut comprendre un unique support et le corps pendulaire peut comprendre: une première masse pendulaire disposée axialement d’un premier côté du support, et une deuxième masse pendulaire disposée axialement d’un deuxième côté du support, la première masse pendulaire et la deuxième masse pendulaire étant solidarisées entre elles par au moins un organe de liaison.
Dans un tel cas, l’organe de roulement peut coopérer avec une unique deuxième piste de roulement, cette deuxième piste de roulement étant définie par l’organe de liaison, et une même portion de l’organe de roulement roule alors sur la première piste de roulement et sur la deuxième piste de roulement. Chaque organe de roulement peut alors être uniquement sollicité en compression entre les première et deuxième pistes de roulement mentionnées ci-dessus. Ces première et deuxième pistes de roulement coopérant avec un même organe de roulement peuvent être au moins en partie radialement en regard, c’est-à-dire qu’il existe des plans perpendiculaires à l’axe de rotation dans lesquels ces pistes de roulement s’étendent toutes les deux.
Toujours dans un tel cas, deux organes de roulement peuvent être prévus pour guider le déplacement par rapport au support du corps pendulaire, une portion de l’un de ces organes de roulement roulant sur une première piste de roulement définie par le support et sur une deuxième piste de roulement définie par un organe de liaison du corps pendulaire, cette portion présentant un premier diamètre, et une portion de l’autre de ces organes de roulement roulant sur une autre première piste de roulement définie par le support et sur une autre deuxième piste de roulement définie par un autre organe de liaison du corps pendulaire, cette portion de l’autre de ces organes de roulement ayant :
- un diamètre égal au premier diamètre, ou
- un deuxième diamètre, différent du premier diamètre.
Autrement dit, le roulement sur les première et deuxième pistes de roulement peut s’effectuer via des portions de même diamètre, d’un organe de roulement à l’autre, ou via des portions de diamètre différent, d’un organe de roulement à l’autre.
L’organe de roulement présentant une portion de plus grand diamètre peut être celui disposé du côté du premier déplacement du corps pendulaire depuis sa position de repos. Plus précisément, lorsque la filtration d’un acyclisme conduit à un premier déplacement du corps pendulaire depuis sa position de repos dans une direction, cet organe de roulement de portion de plus grand diamètre peut être celui disposé dans cette direction lorsque Ton observe le corps pendulaire dans sa position de repos.
Chaque organe de roulement peut être reçu dans une fenêtre du support recevant déjà un organe de liaison et ne recevant aucun autre organe de roulement. Cette fenêtre est par exemple définie par un contour fermé dont une portion définit la première piste de roulement solidaire du support qui coopère avec cet organe de roulement.
Toujours lorsque le dispositif comprend un unique support et lorsque le corps pendulaire comprend: une première masse pendulaire disposée axialement d’un premier côté du support, et une deuxième masse pendulaire disposée axialement d’un deuxième côté du support, la première masse pendulaire et la deuxième masse pendulaire étant solidarisées entre elles par au moins un organe de liaison, et selon une variante de ce qui vient d’être décrit:
- un organe de roulement coopère cette fois avec deux deuxièmes pistes de roulement, une de ces deuxièmes pistes de roulement étant définie par une partie du contour d’une ouverture ménagée dans la première masse pendulaire et l’autre de ces deuxièmes pistes de roulement étant définie par une partie du contour d’une ouverture ménagée dans la deuxième masse pendulaire, et
- l’organe de roulement présente: une première portion roulant sur la première piste de roulement et deux deuxièmes portions, roulant chacune sur une deuxième piste de roulement, ces deuxièmes portions de l’organe de roulement encadrant axialement la première portion.
Selon cette variante, deux organes de roulement distincts peuvent guider le déplacement du corps pendulaire, la première portion de l’un de ces deux organes de roulement ayant un premier diamètre et la première portion de l’autre de ces deux organes de roulement ayant :
- un diamètre égal au premier diamètre, ou
- un deuxième diamètre, différent du premier diamètre.
Similairement, la deuxième portion de l’un de ces deux organes de roulement peut avoir un troisième diamètre et la deuxième portion de l’autre de ces deux organes de roulement peut avoir :
- un diamètre égal au troisième diamètre, ou
- un quatrième diamètre, différent du troisième diamètre.
Autrement dit, le roulement sur les premières, respectivement deuxièmes, pistes de roulement peut s’effectuer via un même diamètre, d’un organe de roulement à l’autre, ou via des diamètres différents d’un organe de roulement à l’autre.
L’un des organes de roulement présente par exemple une première portion de diamètre supérieur à celui de la première portion de l’autre organe de roulement, et ce même organe de roulement présente également une deuxième portion de diamètre supérieur à celui de l’autre organe de roulement.
Cet organe de roulement de diamètre supérieur au niveau de ses première et/ou deuxièmes portions peut être celui disposé du côté du premier déplacement du corps pendulaire depuis sa position de repos. Plus précisément, lorsque la filtration d’un acyclisme conduit à un premier déplacement du corps pendulaire depuis sa position de repos dans une direction, cet organe de roulement peut être celui disposé dans cette direction lorsque l’on observe le corps pendulaire dans sa position de repos.
Selon cette variante, chaque organe de liaison est un rivet ou regroupe plusieurs rivets, et cet organe de liaison est reçu dans une fenêtre du support, tandis que l’organe de roulement est reçu dans une ouverture du support, distincte d’une fenêtre recevant un organe de liaison.
Toujours selon cette variante, lorsque deux organes de roulement guident le déplacement du corps pendulaire par rapport au support, chaque organe de roulement coopère avec une première piste de roulement dédiée à cet organe de roulement et avec deux deuxièmes pistes de roulement dédiées à cet organe de roulement.
Le dispositif d’amortissement pendulaire peut encore être autre qu’un dispositif à support unique, comprenant par exemple deux supports axialement décalés et solidaires entre eux, le corps pendulaire comprenant au moins une masse pendulaire disposée axialement entre les deux supports. Le corps pendulaire comprend par exemple plusieurs masses pendulaires solidarisées entre elles. Toutes ces masses pendulaires d’un même corps pendulaire peuvent être disposées axialement entre les deux supports. En variante seule(s) certaine(s) masse(s) pendulaire(s) du corps pendulaire s’étend(ent) axialement entre les deux supports, d’autre(s) masse(s) pendulaire(s) de ce corps pendulaire s’étendant axialement au-delà de l’un ou de l’autre des supports. L’organe de roulement peut alors coopérer avec deux premières pistes de roulement, chacune étant solidaire d’un support respectif, et avec une seule deuxième piste de roulement solidaire de la masse pendulaire. Chaque première piste de roulement est par exemple définie par une partie du contour d’une ouverture ménagée dans un support respectif et la deuxième piste de roulement est définie par une partie du contour d’une ouverture ménagée dans la masse pendulaire. Deux organes de roulement peuvent guider le mouvement d’un même corps pendulaire et des portions de même diamètre ou de diamètres différents d’un organe de roulement à l’autre peuvent être prévues, similairement à ce qui a été décrit plus haut.
Dans tout ce qui précède, chaque organe de roulement peut coopérer avec la ou les pistes de roulement solidaires du support et avec la ou les pistes de roulement solidaires du corps pendulaire uniquement via sa surface extérieure. Chaque organe de roulement est par exemple un rouleau réalisé en acier. Le rouleau peut être creux ou plein.
Le dispositif comprend par exemple un nombre de corps pendulaires compris entre deux et huit, notamment trois, quatre, cinq ou six corps pendulaires.
Tous ces corps pendulaires peuvent se succéder circonférentiellement. Le dispositif peut ainsi comprendre une pluralité de plans perpendiculaires à Taxe de rotation dans chacun desquels tous les corps pendulaires sont disposés.
Dans tout ce qui précède, le support peut être réalisé d’une seule pièce, étant par exemple entièrement métallique.
Dans tout ce qui précède, dans le dispositif d’amortissement pendulaire, toutes les premières pistes de roulement solidaires du support peuvent avoir exactement la même forme entre elles et/ou toutes les deuxièmes pistes de roulement solidaires du corps pendulaires peuvent avoir exactement la même forme entre elles.
Tous les corps pendulaires peuvent être accordés à une même valeur d’ordre, ou encore à des valeurs d’ordre différentes, d’un corps pendulaire à l’autre.
Les formes des première(s) et deuxième(s) pistes de roulement sur lesquelles roulent un organe de roulement peuvent être déterminées comme suit, pour un corps pendulaire dont le déplacement par rapport au support est guidé par exactement deux organes de roulement, à savoir un premier organe de roulement et un deuxième organe de roulement, chaque organe de roulement coopérant avec une seule première piste de roulement définie par un bord du support et avec une seule deuxième piste de roulement définie par un bord d’un organe de liaison:
- on calcule dans un repère lié au support : la vitesse de glissement du premier organe de roulement sur la première piste de roulement avec laquelle il coopère,
- on calcule dans ce même repère : la vitesse de glissement de ce premier organe de roulement sur la deuxième piste de roulement avec laquelle il coopère,
- on calcule dans ce même repère : la vitesse de glissement du deuxième organe de roulement sur la première piste de roulement avec laquelle il coopère,
- on calcule dans ce même repère : la vitesse de glissement du deuxième organe de roulement sur la deuxième piste de roulement avec laquelle il coopère.
Chacune de ces équations fait intervenir des coordonnées du déplacement du centre de gravité du corps pendulaire dont le parcours est prédéterminé, et le cas échéant la vitesse du centre de gravité lors de ce déplacement.
On obtient alors un système de quatre équations vectorielles que l’on projette sur les deux axes du repère qui définissent un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du support.
On peut alors résoudre ce système en imposant comme condition que chacune des huit équations ainsi obtenues soit nulle, pour traduire le non-glissement de ces deux organes de roulement sur les pistes sur lesquelles ces organes de roulement roulent.
La résolution de ces équations permet d’obtenir, pour le parcours prédéterminé du centre de gravité du corps pendulaire, le cas échéant pour la vitesse de ce centre de gravité, et pour que la condition de non-glissement de chaque organe de roulement soit satisfaite, les coordonnées du déplacement du centre de chaque organe de roulement ainsi que la vitesse de rotation de chaque organe de roulement et l’évolution de la position sur chaque organe de roulement du point de contact avec chaque piste de roulement. Connaissant ces données, on peut alors déterminer les coordonnées du bord du support définissant la première piste de roulement et les coordonnées du bord de l’organe de liaison définissant la deuxième piste de roulement.
Dans le cas où le déplacement du corps pendulaire par rapport au support est uniquement un déplacement en translation autour d’un axe fictif parallèle à l’axe de rotation du support, chaque première et deuxième piste de roulement peut être une épicycloïde alors que le centre de gravité de ce corps pendulaire parcourt aussi une épicycloïde.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un composant pour système de transmission d’un véhicule automobile, le composant étant notamment un double volant amortisseur, un convertisseur de couple hydrodynamique, un volant solidaire du vilebrequin, un double embrayage à sec ou humide, un simple embrayage humide, un composant de groupe motopropulseur, ou un disque de friction, comprenant un dispositif d’amortissement pendulaire défini ci-dessus.
Le support du dispositif d’amortissement pendulaire peut alors être l’un parmi :
- un voile du composant,
- une rondelle de guidage du composant,
- une rondelle de phasage du composant, ou
- un support distinct dudit voile, de ladite rondelle de guidage et de ladite rondelle de phasage.
Dans le cas où le dispositif est intégré à un volant solidaire du vilebrequin, le support peut être solidaire de ce volant.
L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de réalisation d’un dispositif d’amortissement pendulaire comprenant un support mobile en rotation autour d’un axe et au moins un corps pendulaire dont le déplacement par rapport à ce support est guidé par au moins un organe de roulement coopérant avec au moins une première piste de roulement solidaire du support et avec au moins une deuxième piste de roulement solidaire du corps pendulaire, le procédé comprenant :
- une étape lors de laquelle on détermine le parcours du centre de gravité de ce corps pendulaire,
- le cas échéant une étape lors de laquelle on détermine la vitesse du centre de gravité de ce corps pendulaire lors de ce parcours, et
- une étape lors de laquelle on détermine, à partir du parcours du centre de gravité ainsi déterminé et le cas échéant de la vitesse de ce centre de gravité, la forme de la première et de la deuxième piste de roulement de manière à ce que l’angle formé entre :
- la normale au contact de l’organe de roulement avec la première piste de roulement, et
- la normale au contact de l’organe de roulement avec la deuxième piste de roulement, conserve, tout le long du parcours de l’organe de roulement le long des première et deuxième pistes de roulement, une valeur inférieure à une valeur seuil pour laquelle se produit le glissement de l’organe de roulement sur lesdites pistes de roulement.
Le procédé comprend par exemple deux conditions de départ, à savoir le parcours du centre de gravité du corps pendulaire et la vitesse du déplacement par rapport au support de ce centre de gravité.
Tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus s’applique à cet autre aspect de l’invention. En particulier, le procédé peut comprendre l’étape selon laquelle, dans le cas d’un corps pendulaire dont le déplacement par rapport au support est guidé par exactement deux organes de roulement, à savoir un premier organe de roulement et un deuxième organe de roulement, chaque organe de roulement coopérant avec une seule première piste de roulement définie par un bord du support et avec une seule deuxième piste de roulement définie par un bord d’un organe de liaison:
- on calcule, en fonction de coordonnées du déplacement du centre de gravité du corps pendulaire, et le cas échéant de la vitesse de ce centre de gravité lors de ce parcours, dans un repère hé au support : la vitesse de glissement du premier organe de roulement sur la première piste de roulement avec laquelle il coopère,
- on calcule, en fonction des coordonnées du déplacement du centre de gravité du corps pendulaire, et le cas échéant de la vitesse de ce centre de gravité lors de ce parcours, dans ce même repère : la vitesse de glissement de ce premier organe de roulement sur la deuxième piste de roulement avec laquelle il coopère,
- on calcule, en fonction des coordonnées du déplacement du centre de gravité du corps pendulaire, et le cas échéant de la vitesse de ce centre de gravité lors de ce parcours, dans ce même repère : la vitesse de glissement du deuxième organe de roulement sur la première piste de roulement avec laquelle il coopère,
- on calcule, en fonction des coordonnées du déplacement du centre de gravité du corps pendulaire, et le cas échéant de la vitesse de ce centre de gravité lors de ce parcours, dans ce même repère : la vitesse de glissement du deuxième organe de roulement sur la deuxième piste de roulement avec laquelle il coopère.
Le procédé peut comprendre une étape de projection du système de quatre équations vectorielles ainsi obtenu sur les deux axes du repère qui définissent un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du support.
Le procédé peut encore comprendre une étape de résolution de ce système de huit équations en imposant comme condition que chacune de ces équations soit nulle, pour traduire le nonglissement des organes de roulement sur les pistes sur lesquelles ces organes de roulement roulent, de manière à obtenir, pour le parcours prédéterminé du centre de gravité du corps pendulaire, et le cas échéant la vitesse prédéterminée de ce centre de gravité lors de parcours, les coordonnées du déplacement du centre de chaque organe de roulement, ainsi que la vitesse de rotation de chaque organe de roulement et l’évolution de la position sur chaque organe de roulement du point de contact avec chaque piste de roulement.
Le procédé peut également comprendre une étape de détermination, sur la base des données ainsi obtenues, des coordonnées du bord du support définissant la première piste de roulement et les coordonnées du bord de l’organe de liaison définissant la deuxième piste de roulement.
Tout ou partie des étapes précitées peut être effectuée à l’aide d’un ordinateur.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de mise en œuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 représente de façon partielle un dispositif d’amortissement pendulaire à support unique,
- la figure 2 représente un détail du dispositif de la figure 1,
- la figure 3 représente, de façon similaire à la figure 1, une variante de dispositif d’amortissement pendulaire à support unique,
- la figure 4 représente de façon schématique la façon dont deux organes de roulement guident le déplacement d’un corps pendulaire, et
- la figure 5 permet d’introduire les paramètres des équations du mouvement de ces deux organes de roulement.
On a représenté sur la figure 1 un exemple de dispositif d'amortissement pendulaire 1.
Le dispositif 1 est notamment apte à équiper un système de transmission de véhicule automobile, étant par exemple intégré à un composant non représenté d’un tel système de transmission, ce composant étant par exemple un double volant amortisseur, un convertisseur de couple hydrodynamique, un volant solidaire du vilebrequin, un double embrayage à sec ou humide, un simple embrayage humide, un composant de groupe motopropulseur hybride, ou un disque de friction d’embrayage.
Ce composant peut faire partie d’un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile, cette dernière comprenant un moteur thermique notamment à trois ou quatre cylindres.
Sur les figures 1 et 2, le dispositif 1 est au repos, c’est-à-dire qu’il ne filtre pas les oscillations de torsion transmises par la chaîne de propulsion du fait des acyclismes du moteur thermique.
De manière connue, un tel composant peut comprendre un amortisseur de torsion présentant au moins un élément d'entrée, au moins un élément de sortie, et des organes de rappel élastique à action circonférentielle qui sont interposés entre lesdits éléments d'entrée et de sortie. Au sens de la présente demande, les termes « entrée » et « sortie » sont définis par rapport au sens de transmission du couple depuis le moteur thermique du véhicule vers les roues de ce dernier.
ίο
Le dispositif 1 comprend dans l’exemple considéré:
- un support 2 apte à se déplacer en rotation autour d’un axe X, et
- une pluralité de corps pendulaires 3 mobiles par rapport au support 2.
Dans l’exemple de la figure 1, six corps pendulaires 3 sont prévus, étant répartis de façon uniforme sur le pourtour de l’axe X.
Le support 2 du dispositif d'amortissement 1 peut être constitué par :
- un élément d'entrée de l’amortisseur de torsion,
- un élément de sortie ou un élément de phasage intermédiaire disposé entre deux séries de ressort de l’amortisseur, ou
- un élément hé en rotation à un des éléments précités et distinct de ces derniers, étant alors par exemple un support propre au dispositif 1.
Le support 2 est notamment une rondelle de guidage ou une rondelle de phasage.
Le support 2 peut encore être autre, tel qu’un flasque.
Dans l’exemple considéré, le support 2 présente globalement une forme d'anneau comportant deux côtés opposés 4 qui sont ici des faces planes.
Comme on peut le deviner sur la figure 1, chaque corps pendulaire 3 comprend dans l’exemple considéré :
- deux masses pendulaires 5, chaque masse pendulaire 5 s’étendant axialement en regard d’un côté 4 du support 2, et
- deux organes de liaison 6 solidarisant les deux masses pendulaires 5.
Les organes de liaison 6, encore appelés « entretoises », sont dans l’exemple considéré décalés angulairement.
Dans l’exemple des figures 1 et 2, chaque extrémité d’un organe de liaison 6 est emmanchée en force dans une ouverture 17 ménagée dans une des masses pendulaires 5 du corps pendulaire 3, de manière à solidariser entre elles ces deux masses pendulaires 5.
Chaque organe de liaison 6 s’étend en partie dans une fenêtre 9 ménagée dans le support. Dans l’exemple considéré, la fenêtre 9 définit un espace vide à l’intérieur du support, cette fenêtre étant délimitée par un contour fermé 10.
Le dispositif 1 comprend encore dans l’exemple considéré des organes de roulement 11 guidant le déplacement des corps pendulaires 3 par rapport au support 2. Dans l’exemple décrit, le mouvement par rapport au support 2 de chaque corps pendulaire 3 est guidé par deux organes de roulement 11, chacun d’entre eux coopérant dans l’exemple des figures 1 et 2 avec l’un des organes de liaison 6 du corps pendulaire 3. Les organes de roulement 11 sont ici des rouleaux, comme on le verra par la suite. Dans l’exemple des figures 1 et 2, chaque rouleau conserve un diamètre sensiblement constant sur toute sa longueur. Dans une variante non représentée, le diamètre du rouleau diffère d’un organe de roulement 11 du corps pendulaire 3 à l’autre. L’un des organes de roulement 6 est par exemple un rouleau dont le diamètre est égal à 10 mm, tandis que l’autre organe de roulement 6 est un rouleau dont le diamètre est égal à 7 mm.
Comme on peut le voir sur la figure 2, le dispositif 1 peut également comprendre des organes d’amortissement de butée 25 aptes à venir simultanément en contact avec un organe de liaison 6 et avec le support 2 dans certaines positions relatives du support 2 et des masses pendulaires 3, telles que les positions de venue en butée à l’issue d’un déplacement depuis la position de repos pour filtrer une oscillation de torsion. Chaque organe d’amortissement de butée 25 est ici solidaire d’un corps pendulaire 3, étant monté sur chaque corps pendulaire 3 et disposé de manière à s’interposer radialement entre un organe de liaison 6 de ce corps pendulaire 3 et le contour 10 de l’ouverture 9.
Comme on peut le voir sur la figure 2, sur laquelle chaque corps pendulaire 3 est au repos, chaque organe de roulement 11 coopère avec une seule première piste de roulement 12 solidaire du support 2, et avec une seule deuxième piste de roulement 13 solidaire du corps pendulaire 3 pour guider le déplacement du corps pendulaire en translation autour d’un axe fictif parallèle à l’axe de rotation X du support 2 et, le cas échéant, également en rotation autour du centre de gravité dudit corps pendulaire 3.
Dans l’exemple considéré, chaque deuxième piste de roulement 13 est formée par une portion du bord radialement extérieur d’un organe de liaison 6.
Chaque première piste de roulement 12 est définie par une partie du contour d’une fenêtre 9 ménagée dans le support 2 et recevant l’un des organes de liaison 6.
Chaque première piste de roulement 12 est ainsi disposée radialement en regard d’une deuxième piste de roulement 13, de sorte qu’une même surface de roulement d’un organe de roulement 11 roule alternativement sur la première piste de roulement 12 et sur la deuxième piste de roulement 13. La surface de roulement de l’organe de roulement est ici un cylindre de rayon constant.
On observe encore, sur la figure 2, que des pièces d’interposition 30, encore appelées « patin » sont prévues. Un ou plusieurs patins 30 sont par exemple portés de manière fixe par chaque masse pendulaire 5.
Le déplacement de chaque corps pendulaire 5 s’effectue depuis la position de repos des figures et 2 vers des positions de butée qui encadrent circonférentiellement la position de repos.
Pour un corps pendulaire 3 donné, la forme de chacune des premières pistes de roulement 12 et des deuxièmes pistes de roulement 13 permettant de guider le déplacement par rapport au support de ce corps pendulaire 3 est déterminée de manière à ce que :
- pour le premier organe de roulement 11 de centre A, l’angle βι entre la normale au contact en un point Lo entre cet organe de roulement 11 et la première piste de roulement 12, et la normale au contact en un point IPi entre cet organe de roulement 11 et la deuxième piste de roulement 13 reste inférieur à un angle pour lequel se produit le glissement de cet organe de roulement 11 sur ces pistes de roulement 12 et 13, et
- pour le deuxième organe de roulement 11 de centre B, l’angle β2 entre la normale au contact en un point I2o entre cet organe de roulement 11 et la première piste de roulement 12, et la normale au contact en un point IP2 entre cet organe de roulement 11 et la deuxième piste de roulement 13 reste inférieur à un angleangle pour lequel se produit le glissement de cet organe de roulement 11 sur ces pistes de roulement 12 et 13.
Pour obtenir ces formes de pistes de roulement 12 et 13, on peut procéder comme suit.
On commence lors d’une première étape à choisir un parcours pour le centre de gravité GP du corps pendulaire, ce parcours étant encore qualifié de « prédéterminé ». Dans un repère orthonormé de centre O et d’axes xo, yo et z0, fixe par rapport au support 2, on associe au parcours de ce centre de gravité GP deux variables Rg(S) et φ, Rg(S) désignant la distance entre le centre O de ce repère et ce centre de gravité GP en fonction de l’abscisse curviligne S (en mètres) que ce centre de gravité parcourt depuis sa position lorsque le corps pendulaire 3 est dans la position de repos. S désigne la vitesse de ce centre de gravité GP lors de ce parcours prédéterminé.
Le repère orthonormé est défini comme suit :
- O est le centre du support 2,
- x désigne la coordonnée selon l’axe xo dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation X,
- y désigne la coordonnée selon l’axe yo dans ce même plan,
- z désigne la coordonnée selon l’axe z0, perpendiculaire audit plan.
Dans ce repère orthonormé, la coordonnée, pour une abscisse curviligne S donnée, du centre de gravité GP est
Xcm = Rg(£) X cos(çj) et Ycm = RgÇS~) X sin (φ)
En considérant que chaque organe de roulement 11 est un cylindre de même rayon r, et en posant que les coordonnées initiales :
- du premier organe de roulement 11 dans le repère précité sont (-Xro, -Υιο, θ),
- du deuxième organe de roulement 11 dans le repère précité sont (ΧΛ, Yro, 0)
En introduisant les variables suivantes :
- φι : position sur le premier organe de roulement 11 du point de contact IPi avec la deuxième piste de roulement,
- φ2 : position sur le deuxième organe de roulement 11 du point de contact IP2 avec la deuxième piste de roulement,
- θι : angle correspondant à la rotation du premier organe de roulement 11 autour de l’axe z0,
- θ2 : angle correspondant à la rotation du deuxième organe de roulement 11 autour de l’axe z0,
- ΧΓι : coordonnée selon l’axe xo du déplacement du centre A du premier organe de roulement 11,
- Yri : coordonnée selon l’axe yo du déplacement du centre A du premier organe de roulement 11,
- Xr2 : coordonnée selon l’axe xo du déplacement du centre B du deuxième organe de roulement 11,
- Yr2 : coordonnée selon l’axe yo du déplacement du centre B du deuxième organe de roulement
11.
On calcule ensuite la vitesse de glissement de chaque organe de roulement 11 sur les pistes de roulement 12 et 13 correspondantes. Autrement dit, on s’intéresse au glissement en les points suivants de la figure 4 : Ιχ0, IP1, I20, Ip2. En exprimant que ce glissement est nul pour tous ces points, on obtient les équations ci-dessous :
Ces équations font intervenir les bases orthonormées suivantes :
- (u, w, z0) qui paramètre en coordonnées polaires la position du centre de gravité Gp dans le repère (x0, y0, z0)
- (vb vu, z0) qui paramètre en coordonnées polaires la position sur le premier organe de roulement 11 de centre A du point Eo dans le repère (xo, yo, z0),
- (v2, v22, z0) qui paramètre en coordonnées polaires la position sur le deuxième organe de roulement 11 de centre B du point I20 dans le repère (xo, yo, z0),
- (xi, vi, z0) qui paramètre en coordonnées polaires la position sur le premier organe de roulement 11 de centre A du point IPi dans le repère (xo, yo, z0),
- (x2, y2, zo) qui paramètre en coordonnées polaires la position sur le deuxième organe de 25 roulement 11 de centre B du point IP2 dans le repère (xo, yo, z0).
En projetant les quatre équations vectorielles ci-dessus dans le repère orthonormé précité, on obtient le système algébro-différentiel de rang un à huit équations ci-dessous :
Λ rosi) -+ ύ|ν, - /,.· — rroMp, - A1,,u>s<pj r ri/ |cnsip. E ( ΐι/φ; E (/ )| - 0
Xsin ü + a|X, j - À/,, - rsintp, - Rtlsititpj + ri/ ]sintp, + sitiftp, * f/ î) ~ Q
S if· St !l
Sens H + «|/-r, ~~ /? - rcostp? — A/,ct)S(p| rtt/œsqç + cos(<p , + |/)| = 0
ÀsitiO > «[A',,*, I- λ’, > - rsinqq,. i?,j.siîi<pj i ri//in<p? t sii/qr I |/ ) f - - 0
A/, f rÔ|C»s(q)j f (/ ) — ()
Ÿ,,. f rU, siη(ψ, i (/')-()
A'r;; i rihaisCpq, i )/) ™ 0 / , î rÜ.siî/tp·. i [/) 0
La résolution de ces huit équations, le cas échéant après ajout de quatre autres équations pour construire un système différentiel, permet d’obtenir des expressions de q>i, φ2, θι, θ2, ΧΓι, Υη,
Xr2 et Yr2 en fonction du parcours prédéterminé du centre de gravité Gp du corps pendulaire 3 et de la vitesse lors de ce parcours du centre de gravité Gp.
On connaît ainsi, pour ce parcours prédéterminé, le déplacement du centre de chaque organe de roulement 11. On peut ainsi, par exemple par fermeture géométrique, déterminer la position de chaque point du bord formant la première piste de roulement 12 et la deuxième piste de roulement 13 pour le premier, respectivement deuxième, organe de roulement 11.
Par exemple, en ce qui concerne la deuxième piste de roulement 13 du premier organe de roulement 11 du corps pendulaire 3, on peut procéder comme suit :
/If/ E Π(i,, E Lp/f, j -t~ / j ,4 ~~ (I
En introduisant Xsi et Ysi comme étant respectivement les coordonnées du point de contact IPi dans le repère (xP, yP, z0) lié au corps pendulaire 3, on peut obtenir le système suivant:
À',E R., sll) (p A\ , l'iis (( — | siti «f + ! Mil Îp, - 0 /-,, - /-) — A/ costp E A/i sin« - /j cosu — r œs<p, = 0
On résout ce système en XSi et Ysi pour obtenir les paramètres de la deuxième piste de roulement 13 associée au déplacement du premier organe de roulement 11 du corps pendulaire, de sorte que l’on connaît alors la forme de cette deuxième piste de roulement 13.
On peut procéder de la même manière pour obtenir la forme :
- de la première piste de roulement 12 qui coopère avec ce premier organe de roulement,
- de la première piste de roulement 12 qui coopère avec le deuxième organe de roulement, et
- de la deuxième piste de roulement 13 qui coopère avec le deuxième organe de roulement.
Dans un premier exemple, on peut choisir comme parcours du centre de gravité pour un corps pendulaire 3 visant à filtrer l’ordre d’excitation d’un moteur thermique à quatre cylindres une épicycloïde. Ce corps pendulaire se déplace ici uniquement en translation.
Selon cet exemple, on choisit également dans le repère orthonormé précité :
- Rg(0), c’est-à-dire la valeur Rg(S) pour la position de repos du corps pendulaire, comme égale à 100 mm,
- Xro comme égal à 45 mm,
- Yro comme égal à 105 mm,
- r, c’est-à-dire le rayon de chaque organe de roulement 11, comme égal à 5 mm,
Selon ce premier exemple, les pistes de roulement 12 et 13 permettent d’obtenir une valeur nulle pour les angles βι et β2
Dans un deuxième exemple, on peut choisir comme parcours du centre de gravité pour un corps pendulaire 3 visant à fdtrer l’ordre d’excitation d’un moteur thermique à quatre cylindres une épicycloïde. Ce corps pendulaire se déplace en translation et en rotation autour de son centre de gravité selon un pourcentage de combinaison égal à 100, ce pourcentage de combinaison étant défini pour la position de repos du corps pendulaire à l’aide de l’expression suivante :
da — X7?P(O)X1OO a étant la valeur de l’angle de combinaison (en radians), ou rotation du corps pendulaire 3 autour de son centre de gravité Gp Selon ce deuxième exemple, les valeurs numériques pour les paramètres
Rg(0), Xro, Yro et r sont les mêmes que selon le premier exemple. Selon ce deuxième exemple, les pistes de roulement 12 et 13 permettent d’obtenir une valeur nulle pour les angles βι et β2
Dans un troisième exemple, on prédétermine le parcours du centre de gravité Gp lors du déplacement du corps pendulaire 3 de manière à ce que le carré de Rg(S) soit un polynôme d’ordre 6 en fonction de S, par exemple selon l’équation
X(s) = Rg(S)2 = R20 + n2S2 + -^S6 Kgo Kgo
L’angle de combinaison a s’exprime alors comme suit : a (S) = — S-^S3 ' D DJ Kgo Kgo
Dans ce troisième exemple, le corps pendulaire 3 vise encore à filtrer l’ordre d’excitation d’un moteur thermique à quatre cylindres.
Selon ce troisième exemple, on choisit également dans le repère orthonormé précité :
- Rg(0) comme égal à 100 mm,
- la coordonnée initiale selon l’axe xo comme égale à 30 mm pour le premier organe de roulement 11 et comme égale à 60 mm pour le deuxième organe de roulement 11,
- la coordonnée initiale selon l’axe yo comme égale à 105 mm pour le premier organe de roulement 11 et comme égale à 80 mm pour le deuxième organe de roulement 11,
- r, comme égal à 10 mm pour le premier organe de roulement, et comme égal à 2,5 mm pour le deuxième organe de roulement 11.
L’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.
Dans l’exemple de la figure 3 par exemple, chaque organe de liaison 6 est un rivet qui ne définit pas une deuxième piste de roulement 13. Ces rivets 6 sont reçus dans des fenêtres ménagées dans le support 2 qui sont distinctes des ouvertures recevant les organes de roulement 11, et chaque deuxième piste de roulement est formée par une partie du bord d’une ouverture ménagée dans une masse pendulaire 5 du corps pendulaire 3, de sorte que deux deuxièmes pistes de roulement 13 sont associées à un même organe de roulement 11.
Claims (11)
- Revendications1. Dispositif d’amortissement pendulaire (1), comprenant :- un support (2) mobile en rotation autour d’un axe (X),- au moins un corps pendulaire (3) mobile par rapport au support (2), le déplacement de ce corps pendulaire (3) étant guidé par au moins un organe de roulement (11) coopérant d’une part avec au moins une première piste de roulement (12) solidaire du support (2) et avec au moins une deuxième piste de roulement (13) solidaire du corps pendulaire (3), la forme des première (12) et deuxième (13) pistes de roulement étant déterminées de manière à ce que, pour un parcours prédéterminé du centre de gravité (Gp) du corps pendulaire (3), l’angle (βι, β2) entre :- la normale au contact entre l’organe de roulement (11) et la première piste de roulement (12), et- la normale au contact entre l’organe de roulement (11) et la deuxième piste de roulement (13) conserve, tout le long du parcours de l’organe de roulement (11) le long des première (12) et deuxième (13) pistes de roulement, une valeur inférieure à une valeur seuil pour laquelle se produit le glissement de l’organe de roulement (11) sur les pistes de roulement (12, 13).
- 2. Dispositif selon la revendication 1, la première piste de roulement (12) et la deuxième piste de roulement (13) ayant des formes permettant que le déplacement du corps pendulaire (3) par rapport au support (2) soit uniquement un déplacement en translation autour d’un axe fictif parallèle à l’axe de rotation (X) du support.
- 3. Dispositif selon la revendication 1, la première piste de roulement (12) et la deuxième piste de roulement (13) ayant des formes permettant que le déplacement du corps pendulaire (3) par rapport au support (2) combine :- un déplacement en translation autour d’un axe fictif parallèle à l’axe de rotation (X) du support et,- une rotation autour du centre de gravité du corps pendulaire (3).
- 4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un unique support (2), et le corps pendulaire (3) comprenant : une première masse pendulaire (5) disposée axialement d’un premier côté du support (2) et une deuxième masse pendulaire (5) disposée axialement d’un deuxième côté du support, la première masse pendulaire et la deuxième masse pendulaire étant solidarisées entre elles par au moins un organe de liaison (6).
- 5. Dispositif selon la revendication 4, l’organe de roulement (11) coopérant avec une unique deuxième piste de roulement (12), cette deuxième piste de roulement étant définie par l’organe de liaison (6), et une même portion de l’organe de roulement (11) roulant sur la première piste de roulement (12) et sur la deuxième piste de roulement (13).
- 6. Dispositif selon la revendication 5, deux organes de roulement (11) distincts guidant le déplacement par rapport au support (2) du corps pendulaire (3), une portion de l’un de ces organes de roulement (11) roulant sur une première piste de roulement (12) définie par le support (2) et sur une deuxième piste de roulement (13) définie par un organe de liaison (6) du corps pendulaire (3), cette portion présentant un premier diamètre, et une portion de l’autre de ces organes de roulement roulant sur une autre première piste de roulement (12) définie par le support et sur une autre deuxième piste de roulement (13) définie par un autre organe de liaison du corps pendulaire, cette portion de l’autre de ces organes de roulement ayant :- un diamètre égal au premier diamètre, ou- un deuxième diamètre, différent du premier diamètre.
- 7. Dispositif selon la revendication 4, un organe de roulement coopérant avec deux deuxièmes pistes de roulement (12), une de ces deuxièmes pistes de roulement étant définie par une partie du contour d’une ouverture ménagée dans la première masse pendulaire et l’autre de ces deuxièmes pistes de roulement étant définie par une partie du contour d’une ouverture ménagée dans la deuxième masse pendulaire, l’organe de roulement ayant : une première portion roulant sur la première piste de roulement et deux deuxièmes portions, roulant chacune sur une deuxième piste de roulement, ces deuxièmes portions de l’organe de roulement encadrant axialement la première portion.
- 8. Dispositif selon la revendication 7, deux organes de roulement distincts guidant le déplacement du corps pendulaire, la première portion de l’un de ces deux organes de roulement ayant un premier diamètre et la première portion de l’autre de ces deux organes de roulement ayant :- un diamètre égal au premier diamètre, ou- un deuxième diamètre, différent du premier diamètre.
- 9. Dispositif selon Tune quelconque des revendications 1 à 3, comprenant deux supports (2) axialement décalés et solidaires entre eux, le corps pendulaire (3) comprenant au moins une masse pendulaire (5) disposée axialement entre les deux supports.
- 10. Dispositif selon Tune quelconque des revendications précédentes, l’angle (βι„ β2) entre :- la normale au contact entre l’organe de roulement (11) et la première piste de roulement (12), et- la normale au contact entre l’organe de roulement (11) et la deuxième piste de roulement (13) conservant une valeur constante, notamment une valeur nulle, tout le long du parcours de l’organe de roulement (11) le long des première (12) et deuxième (13) pistes de roulement.
- 11. Procédé de réalisation d’un dispositif d’amortissement pendulaire (1) comprenant un support (2) mobile en rotation autour d’un axe (X) et au moins un corps pendulaire (3) dont le déplacement par rapport à ce support (2) est guidé par au moins un organe de roulement (11) coopérant avec au moins une première piste de roulement (12) solidaire du support (2) et avec au moins une deuxième piste de roulement (13) solidaire du corps pendulaire (3), le procédé comprenant :- une étape lors de laquelle on détermine le parcours du centre de gravité (Gp) de ce corps 5 pendulaire (3), et- une étape lors de laquelle on détermine, à partir du parcours du centre de gravité ainsi déterminé, la forme de la première (12) et de la deuxième (13) piste de roulement de manière à ce que l’angle (βι, β2) formé entre :- la normale au contact de l’organe de roulement (11) avec la première piste de roulement (12), et10 - la normale au contact de l’organe de roulement (11) avec la deuxième piste de roulement (13), conserve, tout le long du parcours de l’organe de roulement (11) le long des première et deuxième pistes de roulement, une valeur inférieure à une valeur seuil pour laquelle se produit le glissement de l’organe de roulement.1/3 .22/3
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