WO2007116193A1 - Limiteur de couple - Google Patents

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torque limiter
support plate
flexible
flywheel
friction
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Marcel Blond
Jean-Pierre Giroire
Michel Graton
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Valeo Embrayages SAS
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    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/1201—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon for damping of axial or radial, i.e. non-torsional vibrations

Definitions

  • the present invention relates to a torque limiter.
  • Torque limiters intended to be interposed between a driving shaft and a driven shaft, are known from the prior art: such limiters are used in particular in the automotive field, and make it possible, for example, to limit the torque transmitted by an internal combustion engine to a non-disengageable transmission such as an automatic transmission or a continuously variable transmission (frequently referred to as "CVT").
  • CVT continuously variable transmission
  • these torque limiters comprise a friction pinch between two support plates under the effect of elastic means, this pinch being calibrated so that when the torque exerted by the driving shaft exceeds a predetermined threshold, friction can slip between the two support plates and thus dissipate by friction the excess torque exerted by the driving shaft, thus avoiding the ruin of the bodies located downstream of the driven shaft.
  • the torque limiter acts as a fuse between the driving and driven shafts.
  • a particular type of torque limiter is the flexible flywheel torque limiter: the presence of a flexible flywheel makes it possible to absorb the jerks in axial translation and in nutation transmitted by the driving shaft, in particular when this shaft is driven by an internal combustion engine.
  • the object of the present invention is to propose a particularly simple arrangement for such a torque limiter, making it possible to reduce both the cost of manufacture and the bulk.
  • This object of the invention is achieved with a torque limiter, of the type comprising a flexible flywheel fixed relative to a driving shaft, a first support plate fixed relative to said flywheel, a second axially movable and fixed support plate in rotation with respect to said flexible flywheel, a friction interposed between said first and second support plates and intended to drive a driven shaft, and resilient means able to exert an axial force on said second support plate so as to grip said friction between said first and second support plates, limiter in which said elastic means are interposed between said flexible wheel and said second support plate.
  • said elastic means comprise a spring washer of the Belleville type, mounted prestressed between said flexible flywheel and said second support plate, said second support plate has a substantially greater axial thickness than said first support plate;
  • said first support plate is formed in a cover of said limiter
  • said torque limiter further comprises means for damping acyclisms, whose input cooperates with said friction and the output is able to cooperate with said driven shaft,
  • said torque limiter comprises a plate contiguous to said flexible flywheel, for distributing the forces of fixing means of said flexible flywheel on said driving shaft;
  • said torque limiter comprises captive fastening means for fixing said flexible flywheel on said driving shaft, and orifices allowing access to these fastening means
  • said first and second support plates are connected to each other by a plurality of tongues permitting relative axial displacement of these two plates, and preventing the rotation of these two plates relative to one another.
  • FIG. 1 is a partly broken front view of the torque limiter according to the invention
  • FIG. is a sectional view along the line H-II of Figure 1 of the limiter according to the invention, when mounted on a crankshaft and disposed within a fixed bell
  • Figure 3 is a partial view of the torque limiter according to the invention, taken in the direction of the arrow III of FIG.
  • the torque limiter 1 according to the invention comprises a metal plate 3 forming a flexible flywheel intended to be fixed on a driving shaft 5 such as an internal combustion engine crankshaft.
  • Fastening means such as hollow-panel screws 7i are used to secure the flexible flywheel 3 to the crankshaft 5.
  • a rigid cover 11 having an annular portion 13 forming a first support plate. Faced with this first support plate are the friction linings 15
  • a second support plate 19 of substantially annular shape, having an axial thickness preferably greater than the first support plate 13.
  • the second support plate 19 is fixedly mounted in rotation relative to the cover 11 and the flexible flywheel 3, and axially movable relative to these two bodies. This free movement in translation and locked in rotation is obtained by means of a plurality of resilient tongues 21a, 21b, 21c distributed evenly around the limiter (see Figures 1 and 3).
  • an elastic washer 22 Belleville type washer, centered in this plate or in the flexible steering wheel 3.
  • This elastic washer 22 may comprise a chamfer, a radius or a striking on its outside diameter and on its inside diameter, in its bearing areas respectively on the plate 19 and on the flywheel 3, in order firstly to reduce the stresses and on the other hand to present an improved support on this plate and on this wheel.
  • This washer is prestressed in such a way as to permanently exert a calibrated pressure force on the second support plate 19, allowing the friction pads 17 to be clamped between this second support plate and the first support plate 13.
  • the friction 17 could be connected directly to a driven shaft, which itself may lead for example an automatic transmission or a continuous variable transmission.
  • the torque limiter according to the invention comprises, as is known per se, means for damping the acyclisms transmitted by the crankshaft 5.
  • damping means comprise two guide washers 23, 25 between which extends a damping web 27 itself integral with a hub 29 adapted to drive a driven shaft (not shown).
  • Both the guide rings 23 and 25 are provided in the web 27 with holes 33i for the passage of a screwing tool of the fastening means 17.
  • a single or multiple hysteresis system (variable hysteresis), known per se, is provided in the damping means.
  • This system comprises in particular a friction washer 36 having Ei notches and pins Ti uniformly distributed at its periphery.
  • the nipples Ti make it possible to connect the friction washer 36 to the guide washer 25.
  • the torque limiter 1 is disposed inside a protective bell 37 and disposed, if necessary, between an internal combustion engine and an automatic transmission or continuous variable (not shown).
  • an internal combustion engine As is known per se, the torque limiter 1 is disposed inside a protective bell 37 and disposed, if necessary, between an internal combustion engine and an automatic transmission or continuous variable (not shown).
  • the crankshaft 5, the flexible flywheel 3, the cover 11, the first support plate 13, the second support plate 19, the elastic washer 22 rotate continuously in one piece.
  • the friction linings 17 are held clamped between the first 13 and second 19 support plates.
  • the linings 15 of the friction 17 slide between the first 13 and second 19 bearing plates, so that a part of the torque is lost by friction, thereby limiting the torque effectively transmitted to the driven shaft, and to avoid damaging organs driven by this shaft.
  • the damping means comprising the two guide washers 23,
  • the damping web 27 and the plurality of springs 31a to 31d allow them to reduce the acyclisms transmitted by the crankshaft 5.
  • the flexible flywheel 3 makes it possible to absorb the jerks in axial translation and in nutation transmitted by the crankshaft 5. It will also be noted that the fact of providing a relatively large axial thickness for the second support plate 19 makes it possible to play this second support plate the role of a flywheel, and facilitate the dissipation of heat from the friction of the friction linings 17.
  • a thin support plate which can then be made of steel and made by cutting press.
  • the torque limiter according to the invention can be fully pre-assembled before being actually mounted on the crankshaft 5: this modular character greatly facilitates the integration of this torque limiter in a manufacturing process.
  • this modular character greatly facilitates the integration of this torque limiter in a manufacturing process.
  • a fluted tool is provided capable of coming into engagement with the hub 29.
  • the elastic washer 22 could be replaced by cutouts (for example in the form of tabs) made directly in the flexible steering wheel.

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Abstract

Ce limiteur de couple (1) est du type comprenant un volant flexible (3) fixe par rapport à un arbre menant, un premier plateau d'appui (13) fixe par rapport audit volant (3), un deuxième plateau d'appui (19) mobile axialement et fixe en rotation par rapport audit volant flexible (3), une friction (17) interposée entre lesdits premier (13) et deuxième (19) plateaux d'appui et destinée à entraîner un arbre mené, et des moyens élastiques (22) aptes à exercer un effort axial sur ledit deuxième plateau d'appui (19) de manière à pincer ladite friction (17) entre lesdits premier (13) et deuxième (19) plateaux d'appui. Lesdits moyens élastiques (22) sont interposés entre ledit volant flexible (3) et ledit deuxième plateau d'appui (19).

Description

Limiteur de couple
La présente invention se rapporte à un limiteur de couple. On connaît de la technique antérieure des limiteurs de couples, destinés à être interposés entre un arbre menant et un arbre mené : de tels limiteurs sont utilisés notamment dans le domaine automobile, et permettent par exemple de limiter le couple transmis par un moteur à explosion à une transmission non débrayable telle qu'une transmission automatique ou une transmission variable continue (fréquemment désignée par « CVT »). Classiquement, ces limiteurs de couple comprennent une friction pincée entre deux plateaux d'appui sous l'effet de moyens élastiques, ce pincement étant taré de manière que lorsque le couple exercé par l'arbre menant dépasse un seuil prédéterminé, la friction puisse glisser entre les deux plateaux d'appui et dissiper ainsi par frottement l'excédent de couple exercé par l'arbre menant, évitant de la sorte la ruine des organes situés en aval de l'arbre mené.
En d'autres termes, le limiteur de couple joue un rôle de fusible entre les arbres menant et mené.
Un type particulier de limiteur de couple est le limiteur de couple à volant flexible : la présence d'un volant flexible permet d'absorber les à-coups en translation axiale et en nutation transmis par l'arbre menant, en particulier lorsque cet arbre est entraîné par un moteur à explosion.
La présente invention a pour but de proposer un agencement particulièrement simple pour un tel limiteur de couple, permettant d'en réduire tant le coût de fabrication que l'encombrement. On atteint ce but de l'invention avec un limiteur de couple, du type comprenant un volant flexible fixe par rapport à un arbre menant, un premier plateau d'appui fixe par rapport audit volant, un deuxième plateau d'appui mobile axialement et fixe en rotation par rapport audit volant flexible, une friction interposée entre lesdits premier et deuxième plateaux d'appui et destinée à entraîner un arbre mené, et des moyens élastiques aptes à exercer un effort axial sur ledit deuxième plateau d'appui de manière à pincer ladite friction entre lesdits premier et deuxième plateaux d'appui, limiteur dans lequel lesdits moyens élastiques sont interposés entre ledit volant flexible et ledit deuxième plateau d'appui.
Grâce au fait que les moyens élastiques prennent appui sur le volant flexible, on peut s'affranchir de toute une série de pièces intermédiaires qui jusqu'à présent compliquaient la fabrication des limiteurs de couple à volant flexible, et en augmentaient l'encombrement notamment axial.
On peut de la sorte obtenir un limiteur de couple réalisé avec un nombre de pièces minimal, ce qui le rend économique et peu encombrant. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du limiteur de couple selon l'invention :
- lesdits moyens élastiques comprennent un rondelle élastique du type Belleville, montée précontrainte entre ledit volant flexible et ledit deuxième plateau d'appui, - ledit deuxième plateau d'appui présente une épaisseur axiale sensiblement plus importante que ledit premier plateau d'appui,
- ledit premier plateau d'appui est formé dans un couvercle dudit limiteur,
- ledit limiteur de couple comprend en outre des moyens d'amortissement des acyclismes, dont l'entrée coopère avec ladite friction et la sortie est apte à coopérer avec ledit arbre mené,
- ledit limiteur de couple comprend une plaque accolée audit volant flexible, pour répartir les efforts de moyens de fixation dudit volant flexible sur ledit arbre menant,
- ledit limiteur de couple comprend des moyens de fixation prisonniers pour fixer ledit volant flexible sur ledit arbre menant, et des orifices permettant d'accéder à ces moyens de fixation,
- lesdits orifices traversent lesdits moyens d'amortissement,
- lesdits premier et deuxième plateaux d'appui sont reliés entre eux par une pluralité de languettes autorisant un déplacement relatif axial de ces deux plateaux, et interdisant la rotation de ces deux plateaux l'un par rapport à l'autre.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la planche de dessins ci-annexée, dans laquelle : la figure 1 est une vue de face partiellement arrachée du limiteur de couple selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne H-Il de la figure 1 du limiteur selon l'invention, lorsqu'il est monté sur un vilebrequin et disposé à l'intérieur d'une cloche fixe, et la figure 3 est une vue partielle du limiteur de couple selon l'invention, prise selon la direction de la flèche III de la figure 1. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le limiteur de couple 1 selon l'invention comprend une plaque métallique 3 formant volant flexible, destinée à être fixée sur un arbre menant 5 tel qu'un vilebrequin de moteur à combustion interne.
Des moyens de fixation telles que des vis à pan creux 7i sont employés pour fixer le volant flexible 3 sur le vilebrequin 5.
De préférence, on prévoit de doubler le volant flexible 3 d'une plaque de répartition d'effort 9 dans sa zone de fixation sur le vilebrequin 5.
Sur le volant flexible 3 est fixé un couvercle rigide 11 comportant une partie annulaire 13 formant un premier plateau d'appui. Face à ce premier plateau d'appui se trouvent les garnitures 15 d'une friction
17.
De l'autre côté des garnitures 15 se trouve un deuxième plateau d'appui 19 de forme sensiblement annulaire, présentant une épaisseur axiale de préférence plus importante que le premier plateau d'appui 13. Le deuxième plateau d'appui 19 est monté fixe en rotation par rapport au couvercle 11 et au volant flexible 3, et mobile axialement par rapport à ces deux organes. Ce mouvement libre en translation et bloqué en rotation est obtenu au moyen d'une pluralité de languettes élastiques 21a, 21 b, 21c, réparties de manière régulière autour du limiteur (voir figures 1 et 3). Entre le volant flexible 3 et le deuxième plateau d'appui 19 se trouve une rondelle élastique 22, du type rondelle Belleville, centrée dans ce plateau ou dans le volant flexible 3.
Cette rondelle élastique 22 peut comprendre un chanfrein, un rayon ou une frappe sur son diamètre extérieur et sur son diamètre intérieur, dans ses zones d'appui respectivement sur le plateau 19 et sur le volant 3, pour d'une part diminuer les contraintes et d'autre part présenter un appui amélioré sur ce plateau et sur ce volant.
Cette rondelle est précontrainte de manière à exercer en permanence un effort de pression calibré sur le deuxième plateau d'appui 19, permettant le pincement des garnitures 15 de la friction 17 entre ce deuxième plateau d'appui et le premier plateau d'appui 13.
Dans une variante simplifiée et non représentée, Ia friction 17 pourrait être reliée directement à un arbre mené, susceptible lui-même d'entraîner par exemple une transmission automatique ou une transmission variable continue. Dans la variante représentée, le limiteur de couple selon l'invention comprend, comme cela est connu en soi, des moyens permettant d'amortir les acyclismes transmis par le vilebrequin 5.
Ces moyens d'amortissement comprennent deux rondelles de guidage 23, 25 entre lesquelles s'étend un voile d'amortissement 27 lui-même solidaire d'un moyeu 29 apte à entraîner un arbre mené (non représenté).
Entre les deux rondelles de guidage 23 et 25 sont disposés une pluralité de ressorts ou groupe de ressorts 31a à 31 d, coopérant avec le voile d'amortissement 27. La rondelle de guidage 25 est elle-même solidaire de la friction 15.
On prévoit, tant dans les deux rondelles de guidage 23, 25 que dans le voile 27, des orifices 33i permettant le passage d'un outil de vissage des moyens de fixation 17.
On notera que l'on peut avantageusement prévoir que les têtes 35i des moyens de fixations 7i soient trop grosses pour passer dans les orifices 33i de sorte que l'on peut considérer que ces moyens de fixation 7i sont en fait prisonniers à l'intérieur du limiteur de couple selon l'invention.
Un système d'hystérésis simple ou multiple (hystérésis variable), connu en soi, est prévu dans les moyens d'amortissement. Ce système comprend en particulier une rondelle de frottement 36, présentant des échancrures Ei et des tétons Ti régulièrement répartis à sa périphérie.
Les tétons Ti permettent de relier la rondelle de frottement 36 à la rondelle de guidage 25.
La disposition des échancrures Ei et des tétons Ti permet de ne pas obstruer les orifices 33i, de manière à laisser passer un outil de vissage.
Comme cela est connu en soi, le limiteur de couple 1 est disposé à l'intérieur d'une cloche de protection 37 puis disposé, le cas échéant, entre un moteur à combustion interne et une transmission automatique ou variable continue (non représentés). Le mode de fonctionnement et les avantages du limiteur du couple selon l'invention résultent directement de la description qui précède.
Le vilebrequin 5, le volant flexible 3, le couvercle 11 , le premier plateau d'appui 13, le deuxième plateau d'appui 19, la rondelle élastique 22 tournent en permanence d'un seul tenant. Tant que le couple transmis par Ie vilebrequin 5 est inférieur à une valeur prédéterminée imposée par le calibrage de la rondelle élastique, les garnitures 15 de la friction 17 sont maintenues pincées entre les premier 13 et deuxième 19 plateaux d'appui. Lorsque le couple transmis par le vilebrequin 5 dépasse ladite valeur prédéterminée, les garnitures 15 de la friction 17 glissent entre les premier 13 et deuxième 19 plateaux d'appui, de sorte qu'une partie du couple est perdue par frottement, permettant ainsi de limiter le couple effectivement transmis à l'arbre mené, et d'éviter d'endommager des organes entraînés par cet arbre. Les moyens d'amortissement comprenant les deux rondelles de guidage 23,
25, le voile d'amortissement 27 et la pluralité de ressorts 31a à 31 d permettent quant à eux de réduire les acyclismes transmis par le vilebrequin 5.
On notera que le volant flexible 3 permet d'absorber les à-coups en translation axiale et en nutation transmis par le vilebrequin 5. On notera également que le fait de prévoir une épaisseur axiale relativement importante pour le deuxième plateau d'appui 19 permet de faire jouer à ce deuxième plateau d'appui le rôle d'un volant d'inertie, ainsi que de faciliter la dissipation de la chaleur provenant du frottement des garnitures 15 de la friction 17.
Dans le cas où le besoin d'inertie est faible, on peut en variante utiliser un plateau d'appui mince, qui peut alors être en acier et réalisé par découpe de presse.
On notera que le fait de rendre les moyens de fixation 7i prisonniers du limiteur de couple permet de transporter ce limiteur de couple sans que l'on risque de perdre ces moyens de fixation.
La présence des orifices 33i permet d'actionner ces moyens de fixation en vue de leur coopération avec le vilebrequin 5 malgré le fait qu'ils soient prisonniers.
Grâce à ces caractéristiques, le limiteur de couple selon l'invention peut être entièrement pré-assemblé avant d'être effectivement monté sur le vilebrequin 5 : ce caractère modulaire facilite considérablement l'intégration de ce limiteur de couple dans un processus de fabrication. On notera que pour démonter le limiteur de couple du vilebrequin 5, il peut être nécessaire de faire pivoter la friction 17 et ses moyens d'amortissement associés, de manière à amener les orifices 33i en face des moyens de fixation 35i : pour ce faire, on prévoit un outil cannelé apte à venir en prise avec le moyeu 29.
Ceci est impératif dans le cas où le couvercle 11 est fixé de manière inamovible (par exemple par rivets) sur le voile flexible 3. En revanche, lorsque ce couvercle est fixé sur le voile flexible par des moyens amovibles tels que des vis/écrous, comme cela est représenté, on peut accéder aux moyens de fixation 35i en désolidarisant le couvercle 11 du voile flexible 3.
On notera en outre que le fait de prévoir que les orifices 33i soient plus petits que les têtes 35i des moyens de fixation 7i permet de limiter la taille des zones sans matière du voile 27, et ainsi de renforcer sa tenue mécanique.
Le fait que la rondelle élastique 22 soit interposée entre le volant flexible 3 et le deuxième plateau d'appui 19, sans aucune pièce intermédiaire supplémentaire, constitue un agencement très simple, peut coûteux et peut encombrant notamment axialement.
Un tel agencement n'avait jusqu'à ce jour jamais été envisagé, car on pensait, à tort, qu'il était exclu que la rondelle élastique 22 prenne appui sur un organe présentant une certaine souplesse telle que le volant flexible 3.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, fourni à titre illustratif et non limitatif.
C'est ainsi par exemple que l'on pourrait remplacer la rondelle élastique 22 par des découpes (par exemple sous forme de languettes) réalisées directement dans le volant flexible.
Ceci permettrait de supprimer la rondelle élastique 22 et ainsi d'économiser une pièce.

Claims

REVENDICATIONS
1. Limiteur de couple (1 ), du type comprenant un volant flexible (3) fixe par rapport à un arbre menant, un premier plateau d'appui (13) fixe par rapport audit volant (3), un deuxième plateau d'appui (19) mobile axialement et fixe en rotation par rapport audit volant flexible (3), une friction (17) interposée entre lesdits premier (13) et deuxième (19) plateaux d'appui et destinée à entraîner un arbre mené, et des moyens élastiques (22) aptes à exercer un effort axial sur ledit deuxième plateau d'appui (19) de manière à pincer ladite friction (17) entre lesdits premier (13) et deuxième (19) plateaux d'appui, limiteur dans lequel lesdits moyens élastiques (22) sont interposés entre ledit volant flexible (3) et ledit deuxième plateau d'appui (19).
2. Limiteur de couple (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel lesdits moyens élastiques comprennent un rondelle élastique (22) du type Belleville, montée précontrainte entre ledit volant flexible (3) et ledit deuxième plateau d'appui (19).
3. Limiteur de couple (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel lesdits moyens élastiques sont découpés dans ledit volant flexible.
4. Limiteur de couple (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit deuxième plateau d'appui (19) présente une épaisseur axiale sensiblement plus importante que ledit premier plateau d'appui (13).
5. Limiteur de couple (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit deuxième plateau d'appui (19) est en acier mince.
6. Limiteur de couple (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit premier plateau d'appui (13) est formé dans un couvercle (11 ) dudit limiteur (1 ).
7. Limiteur de couple (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens d'amortissement des acyclismes (23,
25, 27, 31a à 31 d), dont l'entrée coopère avec ladite friction (17) et la sortie est apte à coopérer avec ledit arbre mené.
8. Limiteur de couple (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une plaque (9) accolée audit volant flexible (3), pour répartir les efforts de moyens de fixation dudit volant flexible (3) sur ledit arbre menant.
9. Limiteur de couple (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens de fixation (7i) prisonniers pour fixer ledit volant flexible (3) sur ledit arbre menant, et des orifices (33i) permettant d'accéder à ces moyens de fixation.
10. Limiteur de couple (1 ) selon les revendications 7 et 9, dans lequel lesdits orifices (33i) traversent lesdits moyens d'amortissement (23, 25, 27).
11. Limiteur de couple (1) selon la revendication 10, dans lequel lesdits moyens d'amortissement comprennent au moins une rondelle de frottement (36) comportant des échancrures (Ei) et des tétons de fixation (Ti) disposés de manière à ne pas obstruer lesdits orifices (33i).
12. Limiteur de couple (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits premier (13) et deuxième (19) plateaux d'appui sont reliés entre eux par une pluralité de languettes (21a à 21c) autorisant un déplacement relatif axial de ces deux plateaux, et interdisant la rotation de ces deux plateaux l'un par rapport à l'autre.
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