FR3132340A3

FR3132340A3 - Amortisseur de vibrations de torsion multi-disques

Info

Publication number: FR3132340A3
Application number: FR2200841A
Authority: FR
Inventors: Hervé Varin
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2022-01-31
Publication date: 2023-08-04

Abstract

TITRE : AMORTISSEUR DE VIBRATIONS DE TORSION MULTI-DISQUES Amortisseur (100) de vibrations de torsion d’un vilebrequin, ledit amortisseur comprenant : un moyeu (10) centré autour d’un axe longitudinal (X),un disque masse-ressort (20) monté sur le moyeu, perpendiculairement audit axe, le disque masse-ressort (20) comportant au moins deux fentes (21), chacune comprenant deux portions radiales (21A) et une portion de liaison (21B) reliant lesdites portions radiales, de sorte à définir, au sein du disque concerné, au moins deux masselottes (22) chacune montée sur des portions ressort (23) s’étendant radialement et situées de part et d’autre de la masselotte ; un premier et un deuxième disque latéral (30A, 30B), chacun monté sur le moyeu, perpendiculairement audit axe, les disques latéraux étant montés de part et d’autre du disque masse-ressort de sorte à définir un jeu non nul (J1, J2) entre chaque disque latéral et le disque masse-ressort. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

AMORTISSEUR DE VIBRATIONS DE TORSION MULTI-DISQUES

Domaine technique de l’invention

La présente invention concerne un amortisseur de vibrations de torsion d’un vilebrequin de moteur à combustion interne, en particulier dans le secteur automobile, maritime, des machines industrielles, agricoles ou autres.

Arrière-plan technologique

De manière générale, il est connu qu’un moteur thermique est équipé d’un vilebrequin qui permet l’entraînement d’une courroie d’accessoires qui actionne différents accessoires du moteur ou autres équipements par l’intermédiaire d’une poulie. Le vilebrequin, actionné par les pistons du moteur, fonctionne par à-coups ce qui génère des vibrations de torsion pouvant être source de bruit et/ou entraîner un risque de rupture de celui-ci.

Pour amortir ces vibrations de torsion générées par le vilebrequin, il est couramment utilisé une poulie intégrant une fonction d’amortisseur, cette fonction étant généralement remplie soit par un batteur soit par un amortisseur visqueux.

Les amortisseurs dits batteurs comprennent généralement un anneau en caoutchouc ou élastomère, emmanché ou surmoulé, qui relie le moyeu à un anneau d’inertie. Le système masse-ressort ainsi formé est dimensionné pour entrer en résonnance à la fréquence propre de torsion du vilebrequin tandis que l’inertie de l’anneau génère un couple en opposition de phase du vilebrequin et dissipe de l’énergie via l’amortissement de l’anneau en caoutchouc ou élastomère.

Les amortisseurs dits visqueux comprennent, eux, un disque d’inertie noyé dans un fluide visqueux, généralement de l’huile silicone, dont la viscosité est élevée. Le cisaillement de l’huile silicone entre le disque d’inertie et le moyeu génère alors un frottement visqueux qui va amortir le mode de torsion du vilebrequin.

Ces solutions existent depuis longtemps.

Toutefois, ces dernières années, on a vu apparaître des moteurs thermiques avec trois cylindres. De tels moteurs ont besoin d’un balourd statique que ne permettent pas d’obtenir, par exemple, les solutions de type amortisseur visqueux.

Et ces dernières années également, on a vu apparaître une forte tendance des constructeurs à électrifier les accessoires, abandonnant de fait l’actionnement des accessoires par une courroie alors que l’objet premier des solutions de type batteur ou visqueux était bien de former une poulie apte à assurer l’entrainement d’une courroie d’accessoires et d’y intégrer en plus une fonction d’amortissement pour gérer les vibrations de torsion du vilebrequin. Aussi, certains moteurs actuels, dont les accessoires sont électrifiés, conservent la poulie d’accessoires pour sa seule fonction d’amortissement. Ceci maintient toutefois un encombrement à l’extérieur du carter moteur qui était justifié par la présence de la courroie d’accessoires, mais qui peut être remis en question aujourd’hui.

On cherche donc à améliorer les solutions actuelles, en particulier pour améliorer leur efficacité d’amortissement avec les nouvelles contraintes moteur précitées.

Il existe des solutions hybrides associant un amortissement de type batteur à un amortissement de type visqueux. C’est par exemple le cas dans le document US-A-3 462 136.

US-A-3 462 136 propose un dispositif d’amortissement de vibrations de torsion d’un vilebrequin utilisant des disques présentant chacun des doigts à fonction de ressort. Ces doigts sont reliés à une unique masse d’inertie mobile dans la chambre. Les disques et la masse mobile baignent dans un fluide visqueux. Avec un tel dispositif, un amortissement visqueux est essentiellement obtenu par les oscillations de la masse battante dans la chambre. On constate que l’amortissement visqueux est tout de même limité avec ce type de conception.

Un objectif de l’invention est donc d’améliorer les solutions actuelles.

Il est donc proposé un amortisseur de vibrations de torsion d’un vilebrequin, l’amortisseur comprenant :

un moyeu centré autour d’un axe longitudinal,
un disque masse-ressort monté sur le moyeu, perpendiculairement à l’axe longitudinal,

le disque masse-ressort comportant au moins deux fentes, chacune des fentes comprenant deux portions radiales, s’étendant radialement, et une portion de liaison reliant les portions radiales, de sorte à définir, au sein du disque concerné, au moins deux masselottes chacune montée sur des portions ressort s’étendant radialement et situées de part et d’autre de la masselotte ;

un premier disque latéral monté sur le moyeu, perpendiculairement à l’axe longitudinal,
un deuxième disque latéral monté sur le moyeu, perpendiculairement à l’axe longitudinal,

les disques latéraux étant montés de part et d’autre du disque masse-ressort de sorte à définir un jeu non nul entre chaque disque latéral et le disque masse-ressort.

Ainsi, grâce à l’invention, on s’assure d’une amélioration de l’amortissement. En effet, les masselottes, assimilables à des masses battantes, vibrent à une fréquence propre déterminée pour être en opposition de phase avec la fréquence des vibrations en torsion, et éventuellement de certaines de ses harmoniques, du vilebrequin. En utilisation, un fluide visqueux, par exemple de l’huile, est prévu pour s’insérer dans les jeux entre le disque masse-ressort et le disque latéral. De la sorte, le déplacement des masselottes vibrantes génère un cisaillement avec le fluide visqueux, permettant un amortissement visqueux. Cet amortissement visqueux est en outre plus important que ceux offerts par l’art antérieur grâce notamment à la conception multidisques de l’invention, c’est-à-dire par l’alternance des disques latéraux et du disque masse-ressort, qui offre une plus grande surface d’échange avec le fluide visqueux.

L’amortisseur, selon l’invention, peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes avec les autres ou en combinaison les unes avec les autres :

le disque masse-ressort comprend au moins deux masselottes partageant les mêmes portions ressort ;
le disque masse-ressort comporte en outre au moins deux interstices s’étendant radialement et agencés de sorte que chaque masselotte soit montée sur des portions ressort propres ;
la portion de liaison de chaque fente s’étend de manière circonférentielle autour du moyeu, au voisinage d’une périphérie interne du disque masse-ressort concerné ;
la portion de liaison de chaque fente s’étend de manière circonférentielle autour du moyeu, formant une portion circonférentielle, la portion circonférentielle d’au moins une fente ayant une largeur, prise radialement, différente de celle d’autres portions circonférentielles ;
le disque masse-ressort est en un matériau métallique ou en un alliage métallique ;
le matériau présente une limite mécanique comprise entre 1100 MPa et 2000 MPa ;
chaque disque latéral est en un matériau plastique, métallique ou alliage métallique ;
l’amortisseur comprend au moins un deuxième disque masse-ressort et au moins un troisième disque latéral, tous deux montés sur le moyeu perpendiculairement à l’axe longitudinal, de sorte que l’au moins un deuxième disque masse-ressort et l’au moins un troisième disque latéral soient compris entre le premier disque latéral et le deuxième disque latéral ;
les disques masse-ressort sont identiques ;
au moins un des disques masse-ressort est différent des autres disques masse-ressort ;
chaque disque latéral comporte au moins un passage traversant axialement ledit disque latéral ;
l’amortisseur se présente sous la forme d’un boîtier étanche, muni de parois latérales formées par le premier disque latéral et le deuxième disque latéral, et comportant un fluide visqueux, par exemple une huile silicone, remplissant le jeu entre chaque disque latéral et le disque masse-ressort.

L’invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant un carter contenant un fluide visqueux, un vilebrequin et un amortisseur tel que décrit précédemment, l’amortisseur étant monté sur le vilebrequin à l’intérieur du carter.

L’invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant un carter, un vilebrequin et un amortisseur selon tel que décrit précédemment, l’amortisseur étant monté sur le vilebrequin à l’extérieur du carter.

Brève description des figures

L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

La représente une vue schématique en perspective et en coupe de l’amortisseur selon l’invention ;

La représente une vue schématique en perspective d’un détail de l’amortisseur de la , en particulier un disque latéral et un disque masse-ressort ;

La représente une vue schématique en coupe transversale de l’amortisseur de la ;

La représente une vue schématique en coupe transversale de l’amortisseur selon l’invention, en particulier lorsqu’il comprend des disques supplémentaires ;

La représente une vue schématique d’une forme de réalisation d’un disque masse-ressort selon l’invention, en particulier un disque masse-ressort mono-masse ;

La représente une vue schématique d’une forme de réalisation d’un disque masse-ressort selon l’invention, en particulier avec trois masselottes identiques ;

La représente une vue schématique d’une forme de réalisation d’un disque masse-ressort selon l’invention, en particulier avec trois masselottes dont l’une diffère des deux autres ;

La représente une vue schématique d’une forme de réalisation d’un disque masse-ressort selon l’invention, en particulier avec trois masselottes différentes ;

La représente une vue schématique partielle d’un disque masse-ressort et en particulier d’une masselotte du disque masse-ressort de la ;

La représente une vue schématique de la masselotte de la en déplacement lors de la fréquence de résonnance, en particulier dans un sens donné ;

La représente une vue schématique de la masselotte de la en déplacement lors de la fréquence de résonnance, en particulier dans un sens contraire à celui de la ;

La représente une vue schématique en perspective et en coupe d’une autre forme de réalisation de l’amortisseur selon l’invention ;

La représente une vue schématique en coupe transversale de l’amortisseur selon la ;

La représente une vue schématique en perspective d’un amortisseur selon l’invention monté sur l’arbre d’un vilebrequin à l’intérieur d’un carter ;

La représente une vue schématique en perspective d’un amortisseur selon la monté sur l’arbre d’un vilebrequin à l’extérieur d’un carter.

Description détaillée de l’invention

Dans ce qui suit, il est fait référence à un amortisseur de vibrations destiné à être monté sur l’arbre d’un vilebrequin en vue d’atténuer les vibrations de torsion de ce même vilebrequin.

Il est également fait référence à des disques. On entend par disque un objet sensiblement plan dont la forme est sensiblement circulaire ou annulaire. Il est également entendu qu’un disque est de faible épaisseur.

On s’intéresse à présent aux à 3 qui présentent un amortisseur 100 de vibrations comprenant un moyeu 10 centré autour d’un axe longitudinal X, un disque masse-ressort 20 monté sur le moyeu 10, perpendiculairement à l’axe longitudinal X, un premier disque latéral 30A et un deuxième disque latéral 30B, tous deux montés sur le moyeu 10, perpendiculairement à l’axe longitudinal X. Ce disque masse-ressort 20 est situé entre les deux disques latéraux 30A, 30B, autrement dit, le disque masse-ressort 20 et les disques latéraux 30A, 30B sont alternativement agencés sur le moyeu 10. En outre, le disque masse-ressort 20 et les disques latéraux 30A, 30B sont montés de sorte à définir un jeu J1, J2 non nul entre chaque disque latéral 30A, 30B et le disque masse-ressort 20, permettant, en utilisation, la présence d’un fluide visqueux dans ce jeu J1, J2.

Les disques latéraux 30A, 30B ont un diamètre sensiblement égal au diamètre du disque masse-ressort 20. Chaque disque latéral 30A, 30B peut être plein ou avantageusement comporter au moins un passage 32 configuré pour permettre le passage du fluide visqueux entre le disque masse-ressort 20 et chaque disque latéral 30A, 30B. Le passage 32 peut traverser axialement chaque disque latéral 30A, 30B, et peut s’étendre circonférentiellement par rapport à l’axe longitudinal X.

Avantageusement, chaque disque latéral 30A, 30B peut avoir un épaulement 36 au niveau de sa périphérie interne 35. Cet épaulement 36 est conçu pour avoir une épaisseur sensiblement supérieure à celle du disque intercalaire 30 de sorte que le disque masse-ressort 20, une fois monté sur le moyeu 10, vient en butée contre cet épaulement 36 pour créer un jeu J1, J2 non nul entre le disque masse-ressort 20 et chacun des disques latéraux 30A, 30B, jeu J1, J2 dans lequel le fluide visqueux peut s’insérer. La dimension de cet épaulement 36 permet en outre de faire varier la dimension du jeu J1, J2 entre les disques.

En outre, la dimension du jeu J1, J2 entre les disques est adaptée à la nature du fluide visqueux choisi, lors de l’utilisation de l’amortisseur.

Chaque disque latéral 30A, 30B peut être en un matériau plastique. Ce matériau peut être en polyamide ou en polyamide chargé de fibres de verre, par exemple de type PA66 GF 30.

L’usage d’un matériau plastique présente l’intérêt d’alléger l’amortisseur 100 tout en garantissant une stabilité dans le temps des disques latéraux 30A, 30B. En effet, les matériaux plastiques sont moins sensibles aux conditions de températures et environnementales, à savoir le contact avec un fluide visqueux comme de l’huile moteur, qui règnent dans ou à proximité du carter d’un moteur. Au contraire des matériaux élastomères ou caoutchouc qui peuvent se détériorer plus rapidement dans des conditions similaires.

Alternativement, les disques latéraux 30 peuvent également être en un matériau métallique ou alliage métallique. Ce matériau peut par exemple être un acier.

En variante, non représentée ici, l’amortisseur 100 peut comprendre au moins une cale, montée sur le moyeu 10, perpendiculairement à l’axe X. Chaque cale peut être située entre un disque latéral 30A, 30B et le disque masse-ressort 20 de sorte que le disque masse-ressort 20, une fois monté sur le moyeu 10, vient en butée contre cette cale pour créer un jeu J1, J2 non nul entre un des disques latéraux 30A, 30B et le disque masse-ressort 20. Jeu J1, J2 dans lequel, le fluide visqueux peut s’insérer. On comprend que le diamètre de cette cale est inférieur aux diamètres respectifs des disques. Cette cale permet en outre de faire varier le jeu J1, J2 entre les disques.

Avantageusement, les disques latéraux 30A, 30B et le disque masse-ressort 20 peuvent être montés à force sur le moyeu 10. De la sorte, les disques, une fois montés sur le moyeu 10, sont bloqués en rotation par rapport à celui-ci. Avantageusement, le moyeu 10 comporte des plats d’ancrage 12 répartis autour de l’axe longitudinal X. Ces plats d’ancrages 12 sont complémentaires à la fois d’une périphérie interne 25 du disque masse-ressort 20 et d’une périphérie interne 35 des disques latéraux 30A, 30B.

Le disque masse-ressort 20 comporte au moins deux fentes 21 agencées de sorte à définir, au sein du disque masse-ressort 20 concerné, au moins deux masselottes 22, chacune montée sur des portions ressort 23 situées de part et d’autre de la masselotte 22 et s’étendant radialement.

Chaque fente 21 comprend deux portions radiales 21A, s’étendant radialement, et une portion de liaison 21B, reliant les deux portions radiales 21A entre elles. Chaque portion radiale 21A s’étend depuis la périphérie interne 25 du disque masse-ressort 20 concerné, c’est-à-dire à proximité du moyeu 10, en direction de la périphérie externe 24 du disque masse-ressort 20. La portion de liaison 21B est avantageusement située au niveau de la périphérie interne 25 du disque masse-ressort 20A, 20B, soit à proximité du moyeu 10. Avantageusement, la portion de liaison 21B s’étend de manière circonférentielle autour du moyeu 10.

En utilisation, le disque masse-ressort 20 et les disques latéraux 30A, 30B sont destinés à être en contact avec un fluide visqueux. Lorsque l’amortisseur 100, monté sur l’arbre d’un vilebrequin, perçoit les vibrations de torsion générées par le vilebrequin, les masselottes 22 du disque masse-ressort 20, dont les fréquences propres sont calées sur la fréquence de torsion du vilebrequin à contrer, oscillent par rapport aux portions ressort 23 de sorte à cisailler le fluide visqueux situé entre le disque masse-ressort 20 et les disques latéraux 30A, 30B. Ce cisaillement génère alors un amortissement visqueux. On comprend que c’est la surface d’échange avec le fluide visqueux entre le disque masse-ressort 20 et les disques latéraux 30A, 30B qui permet cet amortissement.

Les figures 1 et 3 montrent en particulier un motif essentiel au fonctionnement de l’invention, c’est-à-dire un disque masse-ressort 20 entre deux disques latéraux 30A, 30B.

Dans d’autres formes de réalisation, l’amortisseur 100 peut par exemple comprendre au moins un deuxième disque masse-ressort 20’ et au moins un troisième disque latéral 30C, comme représenté par exemple sur la . Dans une telle configuration, les disques masse-ressort 20, 20’ et les disques latéraux 30A, 30B, 30C sont alternativement agencés sur le moyeu 10. On comprend que ces disques supplémentaires sont également montés perpendiculairement à l’axe longitudinal X. On comprend également qu’il y a un jeu non nul entre chaque disque latéral 30A, 30B, 30C et chaque disque masse-ressort 20, 20’. En outre, les disques sont agencés de sorte que le deuxième disque masse-ressort 20’ et le troisième disque latéral 30C soient compris entre le premier disque latéral 30A et le deuxième disque latéral 30B. Autrement dit, les disques latéraux 30A, 30B sont respectivement situés aux extrémités de l’ensemble ainsi formé.

Dans le cas d’une pluralité de disques masse-ressort 20, 20’, tous les disques masse-ressort 20, 20’ peuvent être identiques. En variante, au moins un des disques masse-ressort 20, 20’ est différent des autres disques masse-ressort 20, 20’. On comprend également que tous les disques masse-ressort 20, 20’ peuvent être différents les uns des autres. Avoir des disques masse-ressort 20, 20’ différents présente l’avantage de pouvoir amortir des fréquences de vibrations à différents régimes moteur ou à différentes harmoniques.

Avantageusement, le disque masse-ressort 20 peut être en un matériau métallique ou en un alliage métallique. Ce matériau peut être un acier trempé à haute teneur en carbone, par exemple de type XC75. Il est préféré un acier dont la limite mécanique, notée Rm, est comprise entre 1100 MPa (Mégapascal) et 2000 MPa. De la sorte, le disque masse-ressort 20 en métal ou en alliage métallique présente l’avantage d’avoir une densité élevée, nécessaire pour contrer les vibrations du vilebrequin.

Dans l’exemple des figures 1 à 4, le disque masse-ressort 20 présente au moins un axe de symétrie et comporte deux fentes 21 définissant deux masselottes 22. Cet exemple n’est pas limitatif et un disque masse-ressort 20 peut prendre différentes formes dont certaines sont illustrées, de façon non limitative, par les figures 5A à 5D.

Dans l’exemple de la , le disque masse-ressort 20 comporte deux fentes 21 et deux masselottes 22. Dans le cas particulier présenté ici, les portions ressorts 23 sont partagées entre les deux masselottes 22 de sorte que les deux masselottes 22 soient solidaires l’une de l’autre. Autrement dit, les deux masselottes 22 sont jumelées et forment une mono-masse qui oscille autour de l’axe X. Il est entendu qu’un disque masse-ressort 20 avec une mono-masse peut être obtenu avec un nombre de fentes supérieur à deux et un nombre de masselottes supérieur à deux.

Une alternative, visible sur la , présente un disque masse-ressort 20 avec deux fentes 21 et deux masselottes 22. Avantageusement, le disque masse-ressort 20 comporte en outre deux interstices 28 s’étendant radialement et agencés de sorte que chaque masselotte 22 soit montée sur des portions ressort 23 propres. Autrement dit, les portions ressorts 23 ne sont pas partagées entre deux masselottes 22.

Dans l’exemple de la , le disque masse-ressort 20 comporte trois fentes 21 de sorte à définir, au sein du disque concerné, trois masselottes 22 équiréparties autour de l’axe longitudinal X. Les masselottes 22 sont avantageusement séparées les unes des autres par un interstice 28 de sorte que les masselottes 22 soient désolidarisées les unes des autres. Autrement dit, les portions ressorts 23 ne sont pas partagées entre deux masselottes 22. Dans cette forme de réalisation, les masselottes 22 peuvent se déplacer, en utilisation, circonférentiellement par rapport à l’axe longitudinal X, comme illustré sur les figures 6A à 6C et décrit ci-après.

Dans le cas illustré à la , les trois masselottes 22 sont identiques. Les masselottes 22 peuvent être différentes comme montré sur les figures 5C et 5D et décrit ci-après.

Dans l’exemple de la , le disque masse-ressort 20 comporte deux masselottes 22 identiques et une troisième masselotte 22’, différente des deux autres masselottes 22. La troisième masselotte 22’ présente une fente 21’ avec une portion de liaison 21B’ dont la largeur, prise radialement, est différente comparée à la largeur, prise radialement, des portions circonférentielles 21B des fentes 21 des deux autres masselottes 22. Dans le cas illustré par la , la largeur, prise radialement, de la portion de liaison 21B’ de la fente 21’ de la troisième masselotte 22’ est supérieure à la largeur, prise radialement, des portions circonférentielles 21B des fentes 21 des masselottes 22. En variante, non représentée ici, la largeur, prise radialement, de la portion de liaison 21B’ de la fente 21’ de la troisième masselotte 22’ peut être inférieure à la largeur, prise radialement, des portions circonférentielles 21B des fentes 21’ des masselottes 22. On comprend que dans l’exemple de la , la répartition de la masse du disque masse-ressort 20 est non symétrique.

L’exemple de la est similaire à celui de la . Toutefois, dans cet exemple, le disque masse-ressort 20 comporte trois masselottes 22, 22’, 22’’, toutes différentes. Dans le présent exemple, les fentes 21, 21’, 21’’ présentent chacune une portion de liaison 21B, 21B’, 21B’’ dont la largeur, prise radialement, est différente.

Une dissymétrie du disque masse-ressort 20, c’est-à-dire avec une répartition de masse non symétrique, avec notamment des masselottes 22, 22’, 22’’ différentes permet d’avoir sur un même disque masse-ressort 20 des masselottes 22, 22’, 22’’ avec des fréquences de résonnance différentes. En utilisation, un tel disque masse-ressort 20 permettrait l’amortissement de différentes fréquences de vibrations. La dissymétrie du disque masse-ressort 20 peut générer un effet de balourd.

Cet effet de balourd peut être recherché pour certaines applications avec un moteur trois cylindres. En revanche, l’effet de balourd peut être contré par l’ajout d’un second disque dissymétrique, positionné en opposition du premier disque dissymétrique. Une paire de disques masse-ressort 20 dissymétriques sera de préférence utilisée.

Aussi, un disque masse-ressort 20 peut être tel que décrit précédemment ou être une combinaison, non représentée, des différentes caractéristiques décrites.

Il est préféré un disque masse-ressort 20 avec un nombre de masselottes 22 compris entre deux et trois. Avec un nombre plus élevé de masselottes 22, des complications peuvent survenir selon les applications recherchées.

Il est à présent fait référence aux figures 6A à 6C qui illustrent un exemple de déplacement d’une masselotte 22 lorsqu’elle entre en résonnance.

La montre la masselotte 22 dans un état dit de repos, lorsque celle-ci n’est soumise à aucune vibration. Dans cet état, l’écartement d d’une première portion radiale 21A de la fente 21 est égal à l’écartement d’ d’une seconde portion radiale 21A’.

Lorsque des vibrations sont générées et perçues par la masselotte 22, notamment à sa fréquence de résonnance, celle-ci se déplace de manière circonférentielle par rapport à l’axe longitudinal X en oscillant entre les portions ressort 23, comme illustré sur les figures 6B et 6C.

Ainsi, dans une première direction donnée (flèche F1), montrée par la , le corps de la masselotte 22 se rapproche de la portion ressort 23 et l’écartement d de la première portion radiale 21A se réduit par rapport à son état dit de repos. À l’inverse, le corps de la masselotte 22 s’écarte de l’autre portion ressort 23 et l’écartement d’ de la seconde portion radiale 21A’ augmente par rapport à son état dit de repos de sorte que l’écartement d’ de la seconde portion radiale 21A’ soit supérieur à l’écartement d de la première portion radiale 21A.

Dans une deuxième direction (flèche F2), opposée à la première direction, et montrée par la , le corps de la masselotte 22 s’écarte de la portion ressort 23 et l’écartement d de la première portion radiale 21A augmente par rapport à son état dit de repos. À l’inverse, le corps de la masselotte 22 se rapproche de l’autre portion ressort 23 et l’écartement d’ de la seconde portion radiale 21A’ se réduit par rapport à son état dit de repos de sorte que l’écartement d’ de la seconde portion radiale 21A’ soit inférieur à l’écartement d de la première portion radiale 21A.

On comprend que la masselotte 22 va osciller entre les positions illustrées respectivement sur la et la .

Les figures 7 et 8, qui montrent un amortisseur 200 selon l’invention, sont à présent prises en référence. Dans cette forme de réalisation, l’amortisseur 200 se présente sous la forme d’un boîtier étanche 40. Ce boîtier 40 est muni de parois latérales respectivement formées par le premier disque latéral 30A et le deuxième disque latéral 30B. Le boîtier comporte en outre un fluide visqueux remplissant le jeu J1, J2 entre chaque disque latéral 30A, 30B et le disque masse-ressort 20. Les figures 7 et 8 montrent en particulier le cas d’un amortisseur 200 comprenant des disques supplémentaires en plus du motif élémentaire décrit précédemment et montré sur les figures 1 et 3.

Avantageusement, le premier disque latéral 30A comporte un premier rebord annulaire 41 et le deuxième disque latéral 30B comporte un second rebord annulaire 42. Chacun de ces rebords annulaires 41, 42 est orienté vers le disque masse-ressort 20 et sont configurés pour coopérer entre eux de sorte à fermer de manière étanche le boîtier 40. On comprend que ce boîtier 40 comprend une chambre 50 étanche contenant un fluide visqueux. Il est entendu que le disque masse-ressort 20 est logé dans la chambre 50 étanche. On comprend aussi que, lorsqu’une pluralité de disques masse-ressort 20, 20’, 20’’ et une pluralité de disques latéraux 30A, 30B, 30C, 30D sont présents et alternativement agencés sur le moyeu 10, ces disques masse-ressort et disques latéraux sont compris entre le premier disque latéral 30A et le deuxième disque latéral 30B, formant les parois latérales du boîtier 40.

Dans une variante, non représentée, le boîtier 40 est fermé par un anneau, dont l’axe longitudinal se confond avec l’axe longitudinal X, monté autour des disques décrits précédemment.

L’invention concerne également un moteur à combustion interne comprenant, entre autres, un carter C, un vilebrequin V et un amortisseur 100, 200 tel que décrit précédemment.

La montre un amortisseur 100 monté sur l’arbre du vilebrequin V de sorte à être situé à l’intérieur du carter C du moteur. Le carter C du moteur contient une huile moteur qui est diffusée par projection à l’intérieur du carter C lorsque le moteur est en fonctionnement. L’huile peut alors être projetée sur l’amortisseur 100. L’huile pénètre alors entre le disque masse-ressort 20 et les disques latéraux 30A, 30B, notamment au niveau des périphéries 24, 34 respectives des disques. La pénétration de l’huile peut être améliorée lorsque chaque disque latéral 30A, 30B comprend au moins un passage 32. Les masselottes 22 entrant en résonnance avec les vibrations de torsion du vilebrequin se déplacent et assurent le cisaillement de l’huile présente dans les jeux J1, J2 entre les disques permettant ainsi l’amortissement des vibrations du vilebrequin.

Cet agencement présente l’avantage de diminuer l’encombrement tout en assurant un amortissement des vibrations de torsion du vilebrequin.

La montre un amortisseur 200 monté sur l’arbre du vilebrequin V de sorte à être situé à l’extérieur du carter C du moteur. Dans cette configuration, le fonctionnement de l’amortisseur est le même que celui décrit précédemment, à l’exception que le fluide visqueux est contenu dans la coque 40. L’utilisation de l’amortisseur 200 dans cette configuration présente l’avantage d’être compatible avec n’importe quel type de fluide visqueux, indépendamment de sa viscosité. Le fluide visqueux peut être une huile silicone.

En outre, l’amortisseur 200 peut, selon les besoins, être positionné à l’intérieur du carter C du moteur.

Il est entendu que l’amortisseur 100, 200 peut aussi être adapté pour un moteur hybride, combinant un moteur thermique et un moteur électrique.

Selon les applications visées, et pour donne quelques ordres de grandeur, la viscosité cinématique du fluide visqueux pourra être comprise entre 30000 mm²/s (millimètres carrés par seconde) et 200000 mm²/s.

Il apparaît clairement que l’amortisseur selon l’invention permet un réglage facile en fréquence propre et en énergie dissipée et renvoyée. En effet, l’amortissement des vibrations de torsion du vilebrequin dépend entre autres de la forme et du nombre des masselottes. Selon le dimensionnent choisi pour celles-ci, la fréquence de résonnance de chaque masselotte peut changer. En outre, l’amortissement dépend également du nombre de disques masse-ressort et latéraux présents. En effet, en augmentant le nombre de disques, la surface d’échange avec le fluide visqueux augmente, améliorant l’amortissement visqueux.

Un autre avantage est la modularité de l’amortisseur selon l’invention. En effet, différentes combinaisons peuvent être utilisées avec notamment plusieurs types de disques masse-ressort et de jeux entre les disques de sorte que l’amortisseur peut être adapté aux spécificités requises pour un vilebrequin donné.

Un autre avantage est l’utilisation de matériaux résistant aux conditions de températures et de milieu du moteur. L’usage préféré de disques métalliques permet entre autres à l’amortisseur selon l’invention de résister tant aux températures élevées qu’à un fluide visqueux.

Claims

Amortisseur (100, 200) de vibrations de torsion d’un vilebrequin (V), ledit amortisseur comprenant :
un moyeu (10) centré autour d’un axe longitudinal (X),

un disque masse-ressort (20) monté sur le moyeu, perpendiculairement à l’axe longitudinal,
le disque masse-ressort (20) comportant au moins deux fentes (21), chacune des fentes comprenant deux portions radiales (21A), s’étendant radialement, et une portion de liaison (21B) reliant lesdites portions radiales, de sorte à définir, au sein du disque concerné, au moins deux masselottes (22) chacune montée sur des portions ressort (23) s’étendant radialement et situées de part et d’autre de la masselotte ;
un premier disque latéral (30A) monté sur le moyeu, perpendiculairement à l’axe longitudinal,

un deuxième disque latéral (30B), également monté sur le moyeu, perpendiculairement à l’axe longitudinal,
les disques latéraux étant montés de part et d’autre du disque masse-ressort de sorte à définir un jeu non nul (J1, J2) entre chaque disque latéral et le disque masse-ressort.
Amortisseur (100, 200) selon la revendication 1, dans lequel le disque masse-ressort (20) comprend au moins deux masselottes (22) partageant les mêmes portions ressort (23).
Amortisseur (100, 200) selon la revendication 1, dans lequel le disque masse-ressort (20) comporte en outre au moins deux interstices (28) s’étendant radialement et agencés de sorte que chaque masselotte (22) soit montée sur des portions ressort (23) propres.
Amortisseur (100, 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la portion de liaison (21B) de chaque fente (21) s’étend de manière circonférentielle autour du moyeu, au voisinage d’une périphérie interne (25) du disque masse-ressort (20) concerné.
Amortisseur (100, 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la portion de liaison (21B, 21B’) de chaque fente (21, 21’) s’étend de manière circonférentielle autour du moyeu, formant une portion circonférentielle, la portion circonférentielle (21B’) d’au moins une fente (21’) ayant une largeur, prise radialement, différente de celle d’autres portions circonférentielles (21B).
Amortisseur (100, 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le disque masse-ressort (20) est en un matériau métallique ou en un alliage métallique.
Amortisseur (100, 200) selon la revendication 6, dans lequel le matériau présente une limite mécanique comprise entre 1100 MPa et 2000 MPa.
Amortisseur (100, 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel chaque disque latéral (30) est en un matériau plastique, métallique ou alliage métallique.
Amortisseur (100, 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant au moins un deuxième disque masse-ressort (20’) et au moins un troisième disque latéral (30C), tous deux montés sur le moyeu (10) perpendiculairement à l’axe longitudinal, de sorte que ledit au moins deuxième disque masse-ressort (20’) et ledit au moins troisième disque latéral (30C) soient compris entre le premier disque latéral (30A) et le deuxième disque latéral (30B).
Amortisseur (100, 200) selon la revendication 9, dans lequel les disques masse-ressort (20, 20’) sont identiques.
Amortisseur (100, 200) selon la revendication 9, dans lequel au moins un des disques masse-ressort (20, 20’) est différent des autres disques masse-ressort.
Amortisseur (100, 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel chaque disque latéral (30A, 30B) comporte au moins un passage (32) traversant axialement ledit disque latéral.
Amortisseur (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, se présentant sous la forme d’un boîtier étanche (40), muni de parois latérales formées par le premier disque latéral (30A) et le deuxième disque latéral (30B), et comportant un fluide visqueux, par exemple une huile silicone, remplissant le jeu (J1, J2) entre chaque disque latéral et le disque masse-ressort (20).
Moteur à combustion interne comprenant un carter (C) contenant un fluide visqueux, par exemple une huile, un vilebrequin (V) et un amortisseur (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, ledit amortisseur étant monté sur le vilebrequin à l’intérieur du carter.
Moteur à combustion interne comprenant un carter (C), un vilebrequin (V) et un amortisseur (200) selon la revendication 13, ledit amortisseur (200) étant monté sur le vilebrequin à l’extérieur dudit carter.