WO2018220144A1 - Procede de determination d'un coefficient de raideur pour un dispositif d'amortissement pendulaire d'un groupe motopropulseur de vehicule - Google Patents

Procede de determination d'un coefficient de raideur pour un dispositif d'amortissement pendulaire d'un groupe motopropulseur de vehicule Download PDF

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Hervé MAHE
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/14—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers
    • F16F15/1407—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
    • F16F15/145—Masses mounted with play with respect to driving means thus enabling free movement over a limited range

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle engine power unit with a pendulum damping device.
  • the invention applies in particular to so-called “passenger” vehicles.
  • the invention can still be applied to so-called “industrial” vehicles, the latter being for example heavy goods vehicles, public transport vehicles, or agricultural vehicles.
  • the pendulum damping device can be integrated with a torsion damping system of a clutch capable of selectively connecting the heat engine to the gearbox, in order to filter the torsional oscillations due to the acyclisms of the engine.
  • a damping system is for example a double damping flywheel.
  • the pendular damping device may be integrated with a clutch friction disk, a gearbox, robotized or not, or a hydrodynamic torque converter.
  • Such a pendular damping device conventionally implements a support and one or more pendular bodies movable relative to this support, the displacement relative to the support of the pendular bodies being guided by rolling members cooperating on the one hand with tracks bearing solidarity of the support, and secondly with integral rolling tracks pendular bodies.
  • Each pendulum body comprises for example two pendular masses interconnected by one or more connecting members.
  • the support of the pendular damping device is generally fixed to an element of the propellant group, for example on a flange, by fastening means which are for example rivets.
  • the object of the invention is to meet this need and it achieves this, according to one of its aspects, by means of a method for determining the value of the stiffness of the fixing of the support of a device of pendulum damping to a vehicle engine power unit component, this pendulum damping device for damping a torsional oscillation propagating in the moto-propulsion unit, and comprising at least one movable pendular body relative to the support,
  • this pendular damping device being associated with a moment of dynamic inertia equal to the ratio between the torque associated with the torsional oscillation applied to the device of pendular damping and the time second derivative of the angle of rotation about the axis of rotation of the component of a point of the support of the pendular damping device relative to its rest position,
  • the value of this stiffness is determined so that the absolute value of said product is less than the predefined absolute value.
  • the invention is based on the observation that the value of the stiffness of the attachment of the support of the pendulum damping device to the powertrain component can be used to influence the efficiency of this pendulum damping device.
  • the amplitude of the disturbances applied to the pendular damping device is reduced and therefore its efficiency is improved as well as the value of the dynamic moment of inertia associated with the pendular damping device.
  • upstream and downstream are assessed according to the direction of transmission of torque from the engine to the wheels of the powertrain, and
  • the rest position of a point of the pendulum damping device is the one in which is this point in the absence of torsional oscillations from the acyclisms of the engine.
  • the value of the stiffness (ki) of the attachment is chosen so that the following equation is verified:
  • - a being a safety factor, being in particular between 1, 5 and 2, for example equal to 2
  • Fixing the support of the pendulum damping device to the powertrain component can be implemented by means of a plurality of fastening elements, for example fasteners identical to each other, and k; then corresponds to the stiffness of the single fastener modeling all these elements.
  • the support of the device can be implemented by means of a plurality of fastening elements, for example fasteners identical to each other, and k; then corresponds to the stiffness of the single fastener modeling all these elements.
  • the pendulum damping is then distinct from the powertrain component. n 'being formed in one part with all or part of this component.
  • the fasteners are preferably distinct from each other.
  • Each of these fasteners is for example a rivet.
  • the value of the desired stiffness is for example obtained by acting on the shape of the rivet, for example its thickness and / or its height.
  • a constant value is chosen, for example, for the speed of rotation of the support of the pendular damping device, this constant value being chosen in the range [2000 rpm; 3000 rpm].
  • This range advantageously comprises the main resonant frequency of the powertrain.
  • the component may comprise at least one stage damping using modern a re elastic return members, and stiffness (k 2) mentioned above may in this case be the sum of the stiffness of the damping stage and the stiffness of transmission shafts of the assembly brought back to the crankshaft.
  • the damping stage may comprise several resilient return members arranged in parallel, in which case the stiffness of the aforementioned damping stage is that of the single elastic return member modeling these elastic return members in parallel.
  • resilient return is implemented for example two springs in parallel, one of these two springs being disposed within the other.
  • the component is for example a friction clutch disc, and the fastener may connect the support of the pendulum damping device to a flange disposed downstream of this stage damping. If necessary, this flange can cooperate directly with the springs of the damping stage, forming all or part of the output of this damping stage.
  • this flange may be distinct from a part forming in all or part the output of this stage
  • the fastener may connect the support of the pendulum damping device to a hub arranged downstream of this stage damping.
  • This hub may include splines for mounting on a gearbox shaft.
  • the aforementioned damping stage may be unique.
  • the latter may comprise: the aforementioned damping stage, then being called
  • the support of the pendular damping device can be fixed downstream of the main damper and upstream of the pre-damper.
  • the component is a friction clutch driven plate comprising a main damper and a pre-damper which is arranged downstream of the main damper
  • the device support of pendulum damping can be set downstream of the predamper.
  • the component may be other than a friction clutch disk, being for example a double damping flywheel, a hydrodynamic torque converter, a flywheel integral with the crankshaft, a double clutch dry or wet, a simple wet clutch, or a hybrid powertrain component.
  • a friction clutch disk being for example a double damping flywheel, a hydrodynamic torque converter, a flywheel integral with the crankshaft, a double clutch dry or wet, a simple wet clutch, or a hybrid powertrain component.
  • the aforementioned assembly may comprise, in addition to the component, the gearbox, the propulsion shaft, and the differential.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a method of manufacturing an assembly comprising:
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a vehicle powertrain, comprising a component movable in rotation about an axis and a pendular damping device comprising a support fixed to the component, the stiffness of the fixing the support to the component being determined according to the method above.
  • the pendulum damping device comprises for example several pendulous bodies, for example a number between two and eight, including three or six pendulous bodies. All these pendular bodies may succeed one another circumferentially.
  • the device may thus comprise a plurality of planes perpendicular to the axis of rotation in each of which all the pendular bodies are arranged.
  • the support of the pendulum damping device may be unique and it may be made in one piece.
  • Each pendulum body can include:
  • first and a second pendular masses axially spaced relative to one another and movable relative to the support, the first pendular mass being disposed axially on a first side of the support, and the second pendular mass being arranged axially on a second side of the support, and
  • At least one connecting member of the first and second pendular masses matching said masses at least one connecting member of the first and second pendular masses matching said masses.
  • the device may comprise at least one rolling member cooperating on the one hand with a running track secured to the support, and on the other hand with at least one running track integral with the pendulum body, for guiding the displacement of the pendular body relative to to the support.
  • the rolling member may cooperate with the running track secured to the support and with the running track secured to the pendulum body only via its outer surface.
  • the same portion of this outer surface can cooperate alternately with the running track secured to the support and with the running track integral with the pendulum body when the running member moves.
  • the connecting member may be arranged in a window formed in the support.
  • the running track secured to the pendulum body may be defined by the connecting member.
  • the rolling member cooperates on the one hand with the support, and on the other hand with the connecting member, to guide the displacement of the pendular body relative to the support.
  • a single window formed in the support accommodates a portion of the connecting member and has an edge, a portion of which defines the rolling track secured to the support.
  • Each running gear can only be stressed in compression between the raceways mentioned above.
  • the bearing track secured to the support and the running track secured to the pendulum body and cooperating with the same rolling member may be at least partially radially facing, that is to say that there are plans perpendicular to the axis of rotation in which these runways both extend.
  • the pendular body can define two distinct raceways, a raceway being defined in the first pendulum mass and a raceway being defined in the second pendulum mass.
  • the first and the second pendulum mass have for example a cavity receiving the rolling member and a portion of the edge of this cavity forms the corresponding raceway.
  • the portion of the rolling member arranged axially between the first and the second pendulum mass is received in a cavity of the support, this cavity being distinct from the window in which the connecting member is received.
  • the running gear can then successively include:
  • Each pendulum body may be provided with one or more abutment damping members, making it possible to reduce the impacts between the pendulum body and the support at the end of a displacement of the pendulum body from the rest position and / or case of radial drop of the pendulum body, for example when stopping the engine of the vehicle.
  • each pendulum body comprises two connecting members, each connecting member cooperates with a rolling member, and each connecting member is associated with a stop damping member.
  • Each abutment damping member may have elastic properties for damping shocks related to the coming into contact of the pendulum body and the support.
  • Each abutment damping member is for example made of elastomer or rubber.
  • each running member is for example a roll of circular section in a plane perpendicular to the axis of rotation of the support.
  • the axial ends of the roll may be devoid of a thin annular flange.
  • the roller is for example made of steel.
  • the roll may be hollow or full.
  • the shape of the rolling tracks may be such that the pendulum bodies are only displaced relative to the support in translation about a fictitious axis parallel to the axis of rotation of the component.
  • the shape of the rolling tracks may be such that the pendulum bodies are displaced relative to the support at a time:
  • the power train engine may include two, three, four, five or six cylinders or more.
  • the component can be a double damping flywheel, a torque converter
  • hydrodynamic a flywheel integral with the crankshaft, a double clutch dry or wet, a simple wet clutch, a hybrid powertrain component, or a friction disc.
  • FIG. 1 schematically represents a portion of a vehicle powertrain comprising a component movable in rotation about an axis and a pendular damping device
  • FIGS. 2 and 3 show two examples of a detail of FIG. 1, the component being a friction clutch disk, and
  • FIG. 4 is a graph illustrating the influence of the stiffness value of the fixing of the support of the pendular damping device to the friction clutch disc on the behavior of this pendulum damping device.
  • Figure 1 shows schematically a portion of a powertrain 1 of the vehicle.
  • This powertrain 1 comprises inter alia a component 2 movable in rotation around an axis X, a frame 3 and a stiffness k 2 .
  • the powertrain 1 comprises, in a known manner, a propulsion engine of the vehicle, the latter comprising for example two, three or four cylinders, as well as a crankshaft and all the parts rigidly coupled to the crankshaft. .
  • the frame 3 corresponds in the examples considered to the inertia of the drive wheels of the vehicle and the inertia of the vehicle.
  • the powertrain 1 further comprises a pendulum damping device 4 comprising a support 5 fixed on the component 2 and pendular bodies 6 movable relative to the support 5. Fixing the support 5 of the pendular damping device 4 on the component 2 is made according to a stiffness ki.
  • each pendulum body 6 may comprise two pendular masses, each pendulum mass extending axially facing one side of the support 5, and two connecting members solidarisant the two pendular masses of a pendulum body 6.
  • the organs linkage belonging to the same pendulum body 6, also called “spacers”, are in the example considered angularly offset.
  • the pendulum damping device 4 further comprises rolling members guiding the displacement of the pendular bodies 6 relative to the support 5.
  • the rolling members here are rollers having a circular cross section.
  • the movement relative to the support 5 of each pendulum body 6 is for example guided by two rolling members.
  • the component 2 is a friction clutch disk.
  • This clutch disk comprises, in known manner, a lining support 10 bearing friction linings 1 1.
  • This lining support 10 is here riveted on a guide washer 9 which forms the inlet of a damping stage comprising in the example described a plurality of resilient return members 12 connected in parallel.
  • Another guide washer 13 axially spaced from the guide washer 9 carrying the lining support 11 is provided.
  • the clutch disc 2 further comprises an output hub 15 which rotates about an axis X.
  • This hub here comprises splines for attachment to a gearbox input shaft.
  • the outlet hub 15 and the outlet flange 14 may be rigidly coupled.
  • a pre-damper may be present in the clutch disc of FIGS. 2 and 3, in which case this pre-damper is functionally interposed between the output flange 14 and the output hub 15.
  • the support 5 of the pendular damping device 4 is fixed on the output flange 14 of the damping stage via rivets 17.
  • this support 5 has in the plane of the figure a U shape so that the pendulum bodies 6 are at a distance from the axis X substantially equal to that between each rivet 17 and this axis X.
  • the support 5 can extend radially outwardly from the rivet 17.
  • the support 5 of the pendular damping device 4 is fixed on the output hub 15 of the clutch disc 2 via rivets 17.
  • the fastening elements 17 for securing the support 5 of the pendular damping device to the component can be modeled by a single stiffness fixing element ki.
  • the invention consists in choosing the value of this stiffness ki so as to improve the operation of the pendular damping device 4, as will be described now.
  • - a is a safety factor, being in particular between 1.5 and 2, for example equal to 2 - 1 2 denotes the moment of inertia of the assembly formed by the friction clutch disk, the box of velocity, and of the differential, this moment being calculated with respect to the X axis at a radial point at which the single fastening element modeling all the fastening elements 17 of the support 5 of the pendular damping device 4 to the disk is arranged.
  • ⁇ is the angle of rotation about the X axis of a point of the support of the pendular damping device 4, this angle being measured with respect to the position occupied by this point in the absence of oscillation of torsion transiting in the powertrain still called "rest position",
  • the torque passing through the stiffness k i that is to say the torque transmitted by all the rivets 17 of the examples of FIGS. 2 and 3, when a torsion oscillation propagates in the powertrain, is equal to k t x ⁇ 2 - ⁇ ), - ⁇ ⁇ - ⁇ ⁇ _ ⁇ 2 ⁇ 1 + 1 ⁇ - ⁇ 2 ⁇ - ⁇ ⁇
  • FIG. 4 represents, along a curve 30, the evolution of the product of I dyn and k t x ⁇ 2 -)) when the engaged gear ratio is the first ratio.
  • Curve 40 differs from curve 30 only in that the engaged gear ratio is the sixth gear, because of this ratio difference, the values of and of k 2 differ from curve 30 to curve 40.
  • the curve 30 is obtained with the following values for the various aforementioned parameters:
  • the curve 40 is obtained with the following values for the various aforementioned parameters:
  • a predefined absolute value is defined which is a maximum value and the values of the stiffness k i are determined so that this absolute value remains lower than the maximum value thus defined.
  • the damping stage of FIGS. 2 and 3 may be other.
  • the opposite is possible, namely a single input element axially disposed between two output elements.

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Abstract

Procédé de détermination de la valeur de la raideur de la fixation du support (5) d'un dispositif d'amortissement pendulaire (4) à un composant (2) de groupe motopropulseur (1) de véhicule, ce dispositif d'amortissement pendulaire (4) visant à amortir une oscillation de torsion se propageant dans le groupe motopropulseur (1), et comprenant au moins un corps pendulaire (6) mobile par rapport au support (5), ce dispositif d'amortissement pendulaire (4) étant associé à un moment d'inertie dynamique égal au rapport entre le couple associé à l'oscillation de torsion appliqué sur le dispositif d'amortissement pendulaire (4) et la dérivée seconde temporelle de l'angle de rotation autour de l'axe de rotation (X) du composant (2) d'un point du support (5) du dispositif d'amortissement pendulaire (4) par rapport à sa position de repos, procédé dans lequel: - on détermine une valeur absolue prédéfinie pour le produit : - de la valeur du couple transmis à travers la fixation du support (5) du dispositif d'amortissement pendulaire (4) au composant (2) lorsqu'une oscillation de torsion est appliquée sur le dispositif d'amortissement pendulaire (4), et - de la valeur de ce moment d'inertie dynamique, et - on détermine la valeur de cette raideur de manière à ce que la valeur absolue dudit produit soit inférieure à la valeur absolue prédéfinie.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION D'UN COEFFICIENT DE RAIDEUR POUR UN DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT PENDULAIRE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR DE VEHICULE
La présente invention concerne un groupe motopropuiseur de véhicule avec un dispositif d'amortissement pendulaire.
L'invention s'applique notamment aux véhicules dits « passagers ». L'invention peut encore s'appliquer aux véhicules dits « industriels », ces derniers étant par exemple des poids lourds, des véhicules de transport en commun, ou des véhicules agricoles.
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 oscillations de torsion dues aux acyclismes du moteur. Un tel système d'amortissement 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, à une boîte de vitesses, robotisée ou non, ou à un convertisseur de couple hydrodynamique.
Un tel dispositif d'amortissement pendulaire met classiquement en œuvre un support et un ou plusieurs corps pendulaires mobiles par rapport à ce support, le déplacement par rapport au support des corps pendulaires étant guidé par des organes de roulement coopérant d'une part avec des pistes de roulement solidaires du support, et d'autre part avec des pistes de roulement solidaires des corps pendulaires. Chaque corps pendulaire comprend par exemple deux masses pendulaires reliées entre elles par un ou plusieurs organes de liaison.
Le support du dispositif d'amortissement pendulaire est généralement fixé sur un élément du groupe motopropuiseur, par exemple sur un flasque, par des moyens de fixation qui sont par exemple des rivets.
Il est par ailleurs connu, notamment de la demande FR 3 009 040, de prévoir un support de dispositif d'amortissement pendulaire réalisé d'une seule pièce avec une rondelle d'un amortisseur de disque d'embrayage à friction.
Il existe un besoin pour améliorer encore les dispositifs d'amortissement pendulaire, notamment pour améliorer leur efficacité.
L'invention a pour objet de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un procédé de détermination de la valeur de la raideur de la fixation du support d'un dispositif d'amortissement pendulaire à un composant de groupe motopropuiseur de véhicule, ce dispositif d'amortissement pendulaire visant à amortir une oscillation de torsion se propageant dans le groupe motopropuiseur, et comprenant au moins un corps pendulaire mobile par rapport au support,
ce dispositif d'amortissement pendulaire étant associé à un moment d'inertie dynamique égal au rapport entre le couple associé à l'oscillation de torsion appliquée sur le dispositif d'amortissement pendulaire et la dérivée seconde temporelle de l'angle de rotation autour de l'axe de rotation du composant d'un point du support du dispositif d'amortissement pendulaire par rapport à sa position de repos,
procédé dans lequel:
- on détermine une valeur absolue prédéfinie pour le produit :
- de la valeur du couple transmis à travers la fixation du support du dispositif
d'amortissement pendulaire au composant lorsqu'une oscil lation de torsion est appl iquée sur le dispositif d'amortissement pendulaire, et
- de la valeur de ce moment d'inertie dynamique, et
- on détermine la valeur de cette raideur de manière à ce que la valeur absolue dudit produit soit inférieure à la valeur absolue prédéfinie.
L'invention repose sur la constatation que la valeur de la raideur de la fixation du support du dispositif d'amortissement pendulaire au composant du groupe motopropulseur peut être util isée pour agir sur l'efficacité de ce dispositif d'amortissement pendulaire. En choisissant pour cette raideur des valeurs selon l'invention, on réduit l'amplitude des perturbations appliquées au dispositif d'amortissement pendulaire et on améliore donc son efficacité ainsi que la valeur du moment d'inertie dynamique associé au dispositif d'amortissement pendulaire.
Au sens de la présente demande :
- « axialement » signifie « parallèlement à l'axe de rotation du composant»,
- « radialement » signifie « le long d'un axe appartenant à un plan orthogonal à l'axe de rotation du composant et coupant cet axe de rotation»,
- « angulairement » ou « circonférentiellement » signifie « autour de l'axe de rotation du composant»,
- « 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,
- « en amont » et « en aval » s'apprécient selon le sens de transmission du couple depuis le moteur thermique vers les roues du groupe motopropulseur, et
- la position de repos d'un point du dispositif d'amortissement pendulaire est celle dans laquelle est ce point en l'absence d'oscillations de torsion provenant des acyclismes du moteur thermique.
Selon un exemple de mise en œuvre de l'invention, on choisit la valeur de la raideur (ki) de la fixation de manière à ce que l'équation suivante soit vérifiée :
Figure imgf000005_0001
- Ii désignant le moment d'inertie du support du d i s p os i t i f d ' a m o rt i ss e m e n t pendulaire par rapport à l 'axe de rotation du composant,
- ω étant le produit de l'ordre d'excitation du moteur thermique du groupe motopropulseur et de la vitesse de rotation du vilebrequin de ce groupe motopropulseur,
- a étant un coefficient de sécurité, étant notamment compris entre 1 ,5 et 2, par exemple égal à 2
- désignant le moment d'inertie de l'ensemble formé par le composant et par la partie du groupe motopropulseur en aval du composant, ce moment étant calculé au niveau de la fixation du support du dispositif d'amortissement pendulaire au composant et par rapport à l'axe de rotation du composant,
- k.> désignant la raideur de l'ensemble précité.
La fixation du support du dispositif d'amortissement pendulaire au composant du groupe motopropulseur peut être mise en œuvre au moyen d'une pluralité d'éléments de fixation, par exemple des éléments de fixation identiques entre eux, et k ; correspond alors à la raideur de l'élément de fixation unique modélisant tous ces éléments. Le support du dispositif
d'amortissement pendulaire est alors distinct du composant du groupe motopropulseur. n'étant pas réalisé d'une seule pièce avec tout ou partie de ce composant.
Les éléments de fixation sont de préférence distincts les uns des autres.
Chacun de ces éléments de fixation est par exemple un rivet. La valeur de la raideur souhaitée est par exemple obtenue en agissant sur la forme du rivet, par exemple son épaisseur et/ou sa hauteur.
Lors de la détermination de la valeur de la raideur, on choisit par exemple pour la vitesse de rotation du support du dispositif d'amortissement pendulaire une valeur constante, cette valeur constante étant choisie dans la plage [2000 tr min ; 3000 tr/min]. Cette plage comprend avantageusement la fréquence de résonance principale du groupe motopropulseur.
Le composant peut comprendre au moins un étage d 'amortissement mettant en œuv re des organes de rappel élastique, et la raideur (k2) précitée peut dans ce cas être la somme de la raideur de cet étage d'amortissement et de la raideur des arbres de transmission de l'ensemble ramenée au vilebrequin. L'étage d'amortissement peut comprendre plusieurs organes de rappel élastique disposés en parallèle, auquel cas la raideur de l'étage d'amortissement précité est celle de l'organe de rappel élastique unique modélisant ces organes de rappel élastique en parallèle Chaque organe de rappel élastique met par exemple en œuvre deux ressorts en parallèle, l'un de ces deux ressorts étant disposé à l'intérieur de l'autre. Le composant est par exemple un disque d'embrayage à friction, et la fixation peut relier le support du dispositif d'amortissement pendulaire à un flasque disposé en aval de cet étage d'amortissement. Le cas échéant, ce flasque peut coopérer directement avec les ressorts de l'étage d'amortissement, formant tout ou partie de la sortie de cet étage d'amortissement. En variante, ce flasque peut être distinct d'une pièce formant en tout ou partie la sortie de cet étage
d'amortissement.
En variante, et toujours lorsque le composant est un disque d'embrayage à friction, la fixation peut relier le support du dispositif d'amortissement pendulaire à un moyeu disposé en aval de cet étage d'amortissement. Ce moyeu peut comprendre des cannelures permettant son montage sur un arbre de boite de vitesses.
Lorsque le composant est un disque d'embrayage à friction, l'étage d'amortissement précité peut être unique. En variante, mais toujours lorsque le composant est un disque d'embrayage à friction, ce dernier peut comprendre : l'étage d'amortissement précité, étant alors appelé
« amortisseur principal », et un étage d'amortissement additionnel, appelé « pré-amortisseur », et disposé en aval de l'amortisseur principal. Selon cette variante, le support du dispositif d'amortissement pendulaire peut être fixé en aval de l'amortisseur principal et en amont du préamortisseur. Dans une autre variante dans laquelle le composant est un disque d'embrayage à friction comprenant un amortisseur principal et un pré-amortisseur qui est disposé en aval de l 'amortisseur principal, le support du dispositif d'amortissement pendulaire peut être fixé en aval du pré-amortisseur.
Le composant peut encore être autre qu'un disque d'embrayage à friction, 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, ou un composant de groupe motopropulseur hybride.
L'ensemble précité peut comprendre, en plus du composant, la boîte de vitesses, l'arbre de propulsion, et le différentiel.
Le procédé qui vient d'être décrit peut, en tout ou partie, être effectué à l'aide d'un système informatique.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de fabrication d'un ensemble comprenant :
- un composant pour groupe motopropulseur de véhicule, et
- un dispositif d'amortissement pendulaire, le dispositif d'amortissement pendulaire comprenant un support fixé au composant à l'aide d'une pluralité d'éléments de fixation, la raideur de la fixation du support au composant étant déterminée selon le procédé ci-dessus. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un groupe motopropulseur de véhicule, comprenant un composant mobile en rotation autour d'un axe et un dispositif d'amortissement pendulaire comprenant un support fixé au composant, la raideur de la fixation du support au composant étant déterminée selon le procédé ci-dessus.
Tout ou partie des caractéristiques décrites en lien avec le procédé s'applique encore au groupe motopropulseur.
Dans tout ce qui précède, le dispositif d'amortissement pendulaire comprend par exemple plusieurs corps pendulaires, par exemple un nombre compris entre deux et huit, notamment trois ou six corps pendulaires. Tous ces corps pendulaires peuvent se succéder circonférentiellement. Le dispositif peut ainsi comprendre une pluralité de plans perpendiculaires à l'axe de rotation dans chacun desquels tous les corps pendulaires sont disposés.
Le support du dispositif d'amortissement pendulaire peut être unique et il peut être réalisé d'une seule pièce.
Chaque corps pendulaire peut comprendre :
- une première et une deuxième masses pendulaires espacées axialement l'une par rapport à l'autre et mobiles par rapport au support, la première masse pendulaire étant disposée axialement d'un premier côté du support, et la deuxième masse pendulaire étant disposée axialement d'un deuxième côté du support, et
- au moins un organe de liaison de la première et de la deuxième masses pendulaires appariant lesdites masses.
Le dispositif peut comprendre au moins un organe de roulement coopérant d'une part avec une piste de roulement solidaire du support, et d'autre part avec au moins une piste de roulement solidaire du corps pendulaire, pour guider le déplacement du corps pendulaire par rapport au support.
L'organe de roulement peut coopérer avec la piste de roulement solidaire du support et avec la piste de roulement solidaire du corps pendulaire uniquement via sa surface extérieure. Ainsi, une même portion de cette surface extérieure peut coopérer alternativement avec la piste de roulement solidaire du support et avec la piste de roulement solidaire du corps pendulaire lorsque l'organe de roulement se déplace.
L'organe de liaison peut être disposé dans une fenêtre ménagée dans le support.
La piste de roulement solidaire du corps pendulaire peut être définie par l'organe de liaison. Autrement dit, l'organe de roulement coopère d'une part avec le support, et d'autre part avec l'organe de liaison, pour guider le déplacement du corps pendulaire par rapport au support. Selon cet exemple, une seule et même fenêtre ménagée dans le support accueille une partie de l'organe de liaison et présente un bord dont une partie définit la piste de roulement solidaire du support. Chaque organe de roulement peut être uniquement sollicité en compression entre les pistes de roulement mentionnées ci-dessus. La piste de roulement solidaire du support et la piste de roulement solidaire du corps pendulaire et 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.
Selon une variante, le corps pendulaire peut définir deux pistes de roulement distinctes, une piste de roulement étant définie dans la première masse pendulaire et une piste de roulement étant définie dans la deuxième masse pendulaire. La première et la deuxième masse pendulaire présentent par exemple une cavité recevant l'organe de roulement et une partie du bord de cette cavité forme la piste de roulement correspondante. La portion de l'organe de roulement disposée axialement entre la première et la deuxième masse pendulaire est reçue dans une cavité du support, cette cavité étant distincte de la fenêtre dans laquelle l'organe de liaison est reçu.
Selon cette variante, l'organe de roulement peut alors comprendre successivement :
- une portion disposée dans une cavité de la première masse pendulaire et coopérant avec la piste de roulement formée par une partie du bord de cette cavité,
- une portion disposée dans une cavité du support et coopérant avec la piste de roulement formée par une partie du bord de cette cavité, et
- une portion disposée dans une cavité de la deuxième masse pendulaire et coopérant avec la piste de roulement formée par une partie du bord de cette cavité.
Chaque corps pendulaire peut être muni d'un ou plusieurs organes d'amortissement de butée, permettant de réduire les chocs entre le corps pendulaire et le support à l'issue d'un déplacement du corps pendulaire depuis la position de repos et/ou en cas de chute radiale du corps pendulaire, par exemple lors de l'arrêt du moteur thermique du véhicule.
Dans un exemple particulier de mise en œuvre de l'invention, chaque corps pendulaire comprend deux organes de liaison, chaque organe de liaison coopère avec un organe de roulement, et chaque organe de liaison est associé à un organe d'amortissement de butée.
Chaque organe d'amortissement de butée peut présenter des propriétés élastiques permettant l'amortissement des chocs liés à la venue en contact du corps pendulaire et du support. Chaque organe d'amortissement de butée est par exemple réalisé en élastomère ou en caoutchouc.
Dans tout ce qui précède, chaque organe de roulement est par exemple un rouleau de section circulaire dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du support. Les extrémités axiales du rouleau peuvent être dépourvues de rebord annulaire fin. Le rouleau est par exemple réalisé en acier. Le rouleau peut être creux ou plein. Dans tout ce qui précède, la forme des pistes de roulement peut être telle que les corps pendulaires soient uniquement déplacés par rapport au support en translation autour d'un axe fictif parallèle à l'axe de rotation du composant.
En variante, la forme des pistes de roulement peut être telle que les corps pendulaires soient déplacés par rapport au support à la fois :
- en translation autour d'un axe fictif parallèle à l'axe de rotation du composant et,
- également en rotation autour du centre de gravité dudit corps pendulaire, un tel mouvement étant encore appelé « mouvement combiné ».
Le moteur thermique du groupe motopropulseur peut comprendre deux, trois, quatre, cinq ou six cylindres, voire plus.
Le composant peut être 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.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 représente de façon schématique une partie d'un groupe motopropulseur de véhicule, comprenant un composant mobile en rotation autour d'un axe et un dispositif d'amortissement pendulaire,
- les figures 2 et 3 représentent deux exemples d'un détail de la figure 1, le composant étant un disque d'embrayage à friction, et
- la figure 4 est un graphe illustrant l'influence de la valeur de la raideur de la fixation du support du dispositif d'amortissement pendulaire au disque d'embrayage à friction sur le comportement de ce dispositif d'amortissement pendulaire.
La figure 1 représente de façon schématique une partie d'un groupe motopropulseur 1 de véhicule. Ce groupe motopropulseur 1 comprend entre autres un composant 2 mobile en rotation autour d'un axe X, un bâti 3 et une raideur k2.
Bien que non représentés sur la figure 1 , le groupe motopropulseur 1 comprend de façon connue un moteur thermique de propulsion du véhicule, ce dernier comprenant par exemple deux, trois ou quatre cylindres, ainsi qu'un vilebrequin et toutes les pièces rigidement couplées au vilebrequin.
Le bâti 3 correspond dans les exemples considérés à l'inertie des roues motrices du véhicule et ainsi qu'à l'inertie du véhicule.
Le groupe motopropulseur 1 comprend encore un dispositif d'amortissement pendulaire 4 comprenant un support 5 fixé sur le composant 2 et des corps pendulaires 6 mobiles par rapport au support 5. La fixation du support 5 du dispositif d'amortissement pendulaire 4 sur le composant 2 se fait selon une raideur ki.
De façon connue, chaque corps pendulaire 6 peut comprendre deux masses pendulaires, chaque masse pendulaire s'étendant axialement en regard d'un côté du support 5, et deux organes de liaison solidarisant les deux masses pendulaires d'un corps pendulaire 6. Les organes de liaison appartenant à un même corps pendulaire 6, encore appelés « entretoises », sont dans l'exemple considéré décalés angulairement.
Le dispositif d'amortissement pendulaire 4 comprend encore des organes de roulement guidant le déplacement des corps pendulaires 6 par rapport au support 5. Les organes de roulement sont ici des rouleaux présentant une section transversale circulaire. Le mouvement par rapport au support 5 de chaque corps pendulaire 6 est par exemple guidé par deux organes de roulement.
Dans les exemples des figures 2 et 3, le composant 2 est un disque d'embrayage à friction.
Ce disque d'embrayage comprend de façon connue un support de garnitures 10, portant des garnitures de friction 1 1. Ce support de garnitures 10 est ici riveté sur une rondelle de guidage 9 qui forme l'entrée d'un étage d'amortissement comprenant dans l'exemple décrit une pluralité d'organes de rappel élastique 12 montés en parallèle.
Une autre rondelle de guidage 13, axialement espacée de la rondelle de guidage 9 portant le support de garnitures 1 1 , est prévue.
Axialement disposé entre les deux rondelles de guidage 1 1 et 13, un flasque de sortie 14 pour l'étage d'amortissement est prévu.
Le disque d'embrayage 2 comprend encore un moyeu de sortie 15 qui tourne en rotation autour d'un axe X. Ce moyeu comprend ici des cannelures pour sa fixation sur un arbre d'entrée de boîte de vitesses.
Le moyeu de sortie 15 et le flasque de sortie 14 peuvent être rigidement couplés. En variante, un pré-amortisseur peut être présent dans le disque d'embrayage des figures 2 et 3, auquel cas ce pré-amortisseur est interposé fonctionnellement parlant entre le flasque de sortie 14 et le moyeu de sortie 15.
Dans l'exemple de la figure 2, le support 5 du dispositif d'amortissement pendulaire 4 est fixé sur le flasque de sortie 14 de l'étage d'amortissement via des rivets 17. Dans cet exemple, ce support 5 présente dans le plan de la figure une forme de U de manière à ce que les corps pendulaires 6 soient à une distance de l'axe X sensiblement égale à celle entre chaque rivet 17 et cet axe X. Néanmoins, selon des variantes non représentées, le support 5 peut s'étendre radialement vers l'extérieur depuis le rivet 17.
Dans l'exemple de la figure 3, le support 5 du dispositif d'amortissement pendulaire 4 est fixé sur le moyeu de sortie 15 du disque d'embrayage 2 via des rivets 17. Selon l'un ou l'autre des exemples précités, les éléments de fixation 17 permettant de solidariser le support 5 du dispositif d'amortissement pendulaire au composant peuvent être modélisés par un unique élément de fixation de raideur ki.
L'invention consiste à choisir la valeur de cette raideur ki de manière à améliorer le fonctionnement du dispositif d'amortissement pendulaire 4, comme cela va être décrit à présent.
On va introduire ou rappeler les paramètres utilisés dans la mise en équation du comportement du groupe motopropulseur lorsque qu'une oscillation de torsion s'y propage:
- k2 modélise la raideur de l'étage d'amortissement du disque d'embrayage à friction 2 et celle des arbres de transmission disposés en aval de la boîte de vitesses du groupe motopropulseur 1 ,
- Ii désigne le moment d'inertie du support du dispositif d'amortissement pendulaire par rapport à l'axe X,
- ω est le produit de l'ordre d'excitation du moteur thermique du groupe motopropulseur et de la vitesse de rotation du vilebrequin de ce groupe motopropulseur,
- a est un coefficient de sécurité, étant notamment compris entre 1,5 et 2, par exemple égal à 2 - 12 désigne le moment d'inertie de l'ensemble formé par le disque d'embrayage à friction, de la boîte de vitesses, et du différentiel, ce moment étant calculé par rapport à l'axe X en un point radial auquel est disposé l'unique élément de fixation modelisant tous les éléments de fixation 17 du support 5 du dispositif d'amortissement pendulaire 4 au disque d'embrayage 2,
- θι est l'angle de rotation autour de l'axe X d'un point du support du dispositif d'amortissement pendulaire 4, cet angle étant mesuré par rapport à la position qu'occupe ce point en l'absence d'oscillation de torsion transitant dans le groupe motopropulseur encore appelée « position de repos »,
- Θ2 est l'angle de rotation autour de l'axe X d'un point du moyeu du disque d'embrayage à friction, cet angle étant mesuré par rapport à la position qu'occupe ce point en l'absence d'oscillation de torsion transitant dans le groupe motopropulseur, encore appelée « position de repos »,
- C est le couple associé à une oscillation de torsion qui est appliqué sur le dispositif
d'amortissement pendulaire 4, et
- T est le couple associé à une oscillation de torsion qui est appliqué sur le disque d'embrayage à friction 2.
On obtient les équations suivantes :
I& = A1( 2 ~ I) + C Puis en passant dans le domaine fréquentiel, on obtient :
Figure imgf000012_0001
En résolvant le système linéaire, on peut exprimer l'inertie dynamique Idyn du dispositif d'amortissement pendulaire 4, cette dernière étant définie comme le rapport entre les grandeurs C
Figure imgf000012_0002
En considérant le cou le T, on peut obtenir le système d'équations ci-dessous
Figure imgf000012_0003
Le couple passant au travers de la raideur ki, c'est-à-dire le couple transmis par tous les rivets 17 des exemples des figures 2 et 3, lorsqu'une oscillation de torsion se propage dans le groupe motopropulseur, est égal à kt x θ2— ^) , - Θ^ -Τ ^ _ Λω2^ 1 + 1^ - Ι2ω - ^\
La figure 4 représente, selon une courbe 30 l'évolution du produit de Idyn et de kt x θ2— ^) lorsque le rapport de boîte de vitesses engagé est le premier rapport. La courbe 40 diffère de la courbe 30 seulement en ce que le rapport de boîte engagé est le sixième rapport, du fait de cette différence de rapport, les valeurs de et de k2 diffèrent de la courbe 30 à la courbe 40.
Dans l'exemple considéré, la courbe 30 est obtenue avec les valeurs suivantes pour les différents paramètres précités :
- k2 = 23Nm/°
- Ii = 2gm2
- ω = 2*2000tr/min = 419rd/s
- = 0.005kgm2
- T = lNm.
Toujours dans l'exemple considéré, la courbe 40 est obtenue avec les valeurs suivantes pour les différents paramètres précités :
- k2 = 63Nm/°
- Ii = 2gm2
- ω = 2*2000tr/min = 419rd/s
- 12 = 0.07kgm2
- T = lNm Ces courbes 30 et 40 montrent ainsi que pour des valeurs de la raideur ki supérieures à une valeur donnée, le produit représenté en ordonnée prend une valeur absolue inférieure à une autre valeur donnée.
On définit alors pour la valeur absolue du produit entre Idyn ci-dessus et kt x θ2— ^) une valeur absolue prédéfinie qui est une valeur maximale et on cherche les valeurs de la raideur ki permettant que cette valeur absolue reste inférieure à la valeur maximale ainsi définie.
On cherche ainsi ki de manière à ce que
{ + k2 - I2(ù2) soit inférieur en valeur absolue à la valeur absolue prédéfinie.
On peut observer que, pour une valeur de T fixée, Τ . On peut alors imposer comme condition que la raideur ki ait une ≤ al, avec
Figure imgf000013_0001
a choisi égal à 2.
On en déduit que :
Figure imgf000013_0002
Dans le cas de la courbe 40, qui correspond au cas où le sixième rapport est engagé, cela revient à choisir ki supérieur à 300 Nm/°. Cette valeur de la raideur ki , obtenue pour le sixième rapport, peut être considérée comme acceptable pour tous les autres rapports et peut ainsi être finalement retenue pour la raideur ki modélisant les éléments de fixation 17.
L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.
En particulier, l'étage d'amortissement des figures 2 et 3 peut être autre. Au lieu de comprendre deux éléments d'entrée 9 et 13 entre lesquels est axialement disposé l'élément de sortie 14, l'inverse est possible, à savoir un seul élément d'entrée axialement disposé entre deux éléments de sortie.

Claims

Revendications
1. Procédé de détermination de la valeur de la raideur (1<¾) de la fixation du support (5) d'un dispositi f d'amortissement pendulaire (4) à un composant (2) de groupe motopropulseur (1) de véhicule,
ce dispositif d'amortissement pendulaire (4) visant à amortir une oscillation de torsion se propageant dans le groupe motopropulseur (1), et comprenant au moins un corps pendulaire (6) mobile par rapport au support (5),
ce dispositif d'amortissement pendulaire (4) étant associé à un moment d'inertie dynamique égal au rapport entre le couple associé à l'oscillation de torsion appliqué sur le dispositif
d'amortissement pendulaire (4) et la dérivée seconde temporelle de l'angle de rotation autour de l'axe de rotation (X) du composant (2) d'un point du support (5) du dispositif d'amortissement pendulaire (4) par rapport à sa position de repos,
procédé dans lequel:
- on détermine une valeur absolue prédéfinie pour le produit :
- de la valeur du couple transmis à travers la fixation du support (5) du dispositif d'amortissement pendulaire (4) au composant (2) lorsqu'une oscillation de torsion est appliquée sur le dispositif d'amortissement pendulaire (4), et
- de la valeur de ce moment d'inertie dynamique, et
- on détermine la valeur de cette raideur (¾) de manière à ce que la valeur absolue dudit produit soit inférieure à la valeur absolue prédéfinie
la fixation (5) du support du dispositif d'amortissement pendulaire au composant (2) du groupe motopropulseur étant mise en œuvre au moyen d'une pluralité d'éléments de fixation (17).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel on choisit la valeur de la raideur (ki) de la fixation de manière à ce que l 'équation suivante soit vérifiée :
Figure imgf000014_0001
Ii désignant le moment d'inertie du support (5) du dispositif d'amortissement pendulaire (4) par rapport à l'axe de rotation du composant (2),
ω étant le produit de l 'ordre d'excitation du moteur thermique du groupe motopropulseur (1) et de la vitesse de rotation du vilebrequin de ce groupe motopropulseur
a étant un coefficient de sécurité, notamment égal à 2.
h désignant le moment d'inertie de l'ensemble formé par le composant (2) et par la partie du groupe motopropulseur en aval du composant, dans le sens d'un couple se transmettant du moteur thermique du groupe motopropulseur vers les roues du véhicule, ce moment étant calculé au niveau de la fixation du support (5) du dispositif d'amortissement pendulaire (4) au composant (2) et par rapport à l'axe de rotation (X) du composant,
k2 désignant la raideur dudit ensemble.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel lors de la détermination de la valeur de la raideur (ki), on choisit pour la vitesse de rotation du support (5) du dispositif d'amortissement pendulaire
(4) une valeur constante, cette valeur constante étant choisie dans la plage [2000 tr min ; 3000 tr/min].
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le composant (2) comprend au moins un étage d'amortissement mettant en œuvre des organes de rappel élastique (12), et dans lequel la raideur (k2) de l'ensemble est la somme de la raideur de cet étage d'amortissement et de la raideur des arbres de transmission de l 'ensemble ramenée au vilebrequin.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le composant (2) est un disque d'embrayage à friction, et dans lequel la fixation relie le support (5) du dispositif d'amortissement pendulaire (4) à un flasque ( 14) disposé en aval de cet étage d'amortissement, dans le sens d'un couple se transmettant du moteur thermique du groupe motopropulseur vers les roues du véhicule.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les éléments de fixation (17) sont répartis autour de l'axe (X) du composant, étant notamment des rivets.
7. Procédé de fabrication d'un ensemble comprenant :
- un composant (2) pour groupe motopropulseur (1) de véhicule, et
- un dispositif d'amortissement pendulaire (4), le dispositif d'amortissement pendulaire (4) comprenant un support (5) fixé au composant (2) à l'aide d'une pluralité d'éléments de fixation (17),
la raideur (ki) de la fixation du support au composant étant déterminée selon le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. Groupe motopropulseur (1) de véhicule, comprenant un composant (2) et un dispositif d'amortissement pendulaire (4) comprenant un support (5) rel ié au composant (2) au moyen d'une plural ité d'éléments de fixation (17), la raideur (ki) de la fixation du support (5) au composant (2) étant déterminée selon le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
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