WO2019186000A1 - Procede de dimensionnement de moteur pour vehicule automobile - Google Patents

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WO2019186000A1
WO2019186000A1 PCT/FR2019/050315 FR2019050315W WO2019186000A1 WO 2019186000 A1 WO2019186000 A1 WO 2019186000A1 FR 2019050315 W FR2019050315 W FR 2019050315W WO 2019186000 A1 WO2019186000 A1 WO 2019186000A1
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WO
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inertia
flywheel
moment
output shaft
engine
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/050315
Other languages
English (en)
Inventor
Olivier BALENGHIEN
Pascal DE MEIRLEIRE
Sylvain Lefebvre
Original Assignee
Psa Automobiles Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Psa Automobiles Sa filed Critical Psa Automobiles Sa
Priority to EP19711150.3A priority Critical patent/EP3775614A1/fr
Publication of WO2019186000A1 publication Critical patent/WO2019186000A1/fr

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Classifications

    • 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 invention relates to the field of designing a vehicle engine assembly.
  • the invention relates to the reduction of noise when starting a combustion engine of a vehicle. More specifically, the invention relates to a method of dimensioning a damping flywheel for a combustion engine of a motor vehicle.
  • a motor vehicle combustion engine In low speed operation, a motor vehicle combustion engine generates parasitic vibrations in the drive train. Their amplitudes increase significantly on engines of small displacement, and for which a high torque is imposed at low speed.
  • the presence of a double damping flywheel equipped with pendulums makes it possible to stem the propagation of vibrations in the rest of the power train.
  • the pendulums of the coupling make it possible to filter the fundamental order or one of these harmonics, according to the dimensioning of the clocks of the coupling.
  • the pendulum system can be positioned on a single steering wheel or on the primary of a double damping flywheel generally designated by the acronym "DVA". Alternatively, the pendulum system can be positioned on the secondary of a DVA.
  • the device comprises a starting element which comprises a torsion damping mechanism with a damping mass.
  • the latter is movably mounted by a rod guided in a curved notch integral with the secondary portion of the torsion damping mechanism.
  • the object of the invention is to solve at least one of the technical problems posed by the prior art.
  • the invention poses the new technical problem of reducing the noise of pendulums of a damping flywheel for a vehicle engine, said noise being generated by the angular decelerations of damping flywheel during starting of said engine due to its compression times.
  • the invention also aims to reduce the click noise of a damping flywheel for a vehicle with a combustion engine.
  • the subject of the invention is a method of dimensioning an engine assembly for a motor vehicle, the engine assembly comprising: a damping flywheel with pendulums, and an explosion engine with an output shaft on which the damping flywheel is mounted, the motor assembly having a rotatable hitch at least partially formed by the output shaft and the damping flywheel, characterized in that the method comprises the following steps: (a) taking into account the geometry of the rotating coupling, and (b) calculating a minimum inertia of the rotating coupling in order to preserve its kinetic energy when starting the combustion engine.
  • the method may comprise one or more of the following characteristics, taken separately or according to all the possible technical combinations: -
  • the combustion engine comprises a displacement, and during the step (b) calculation, the minimum inertia is defined as greater than or equal to the product of the engine displacement multiplied by the total mass of the pendulums, multiplied by a coefficient greater than or equal to 0.15.
  • the damping flywheel comprises main springs, the pendulums being disposed outside said main springs.
  • the main springs are arranged at the periphery of the coupling.
  • the damping flywheel is a double damping flywheel with a primary flywheel mounted on the output shaft of the engine, and a secondary flywheel on which the pendulums are mounted, the primary flywheel and the secondary flywheel each having a moment of inertia.
  • the method further comprises a step (c) defining a project inertia of the rotating coupling of the engine assembly being dimensioned, the project inertia comprising the sum of: a total inertia of a facade of accessories ; total inertia of a distribution facade; a moment of inertia of a water pump; a moment of inertia of balancing shaft; an inertia of a group including: the output shaft, an oil pump, a pulley, and a set of rods and pistons mounted on the output shaft; and a coupling member inertia; the method further comprising a step (d) comparing the project inertia defined in step (c) definition and the minimum inertia calculated in step (b) calculation.
  • the damping flywheel is a double damping flywheel with a primary flywheel mounted on the output shaft of the engine, and a secondary flywheel on which the pendulums are mounted, the primary flywheel and the secondary flywheel each having a moment of inertia
  • the method further comprises a step (c) defining a project inertia of the rotating coupling of the engine assembly being dimensioned, the project inertia comprising the sum of: a total inertia of a facade of accessories ; total inertia of a distribution facade; a moment of inertia of a water pump; a moment of inertia of balancing shaft; an inertia of a group including: the output shaft, an oil pump, a pulley, and a set of rods and pistons mounted on the output shaft; and a coupling member inertia; the method further comprising a step (d) comparing the project inertia and the minimum inertia
  • the damping flywheel is a double damping flywheel with a primary flywheel mounted on the output shaft of the engine, and a secondary flywheel on which the pendulums are mounted, the primary flywheel and the secondary flywheel each having a moment of inertia; and the method further comprises a step (c) defining a project inertia of the rotating coupling of the engine assembly being dimensioned, the project inertia comprising the sum of: a total inertia of a facade of accessories ; total inertia of a distribution facade; a moment of inertia of a water pump; a moment of inertia of balancing shaft; an inertia of a group including: the output shaft, an oil pump, a pulley, and a set of rods and pistons mounted on the output shaft; and a coupling member inertia; the method further comprising a step (d) comparing the project inertia and the minimum inertia;
  • the method further comprises a step (c) defining a project inertia of the rotating coupling of the engine assembly being dimensioned, the project inertia comprising the sum of: a total inertia of an accessory facade ; total inertia of a distribution facade; a moment of inertia of a water pump; a moment of inertia of balancing shaft; an inertia of a group including: the output shaft, an oil pump, a pulley, and a set of rods and pistons mounted on the output shaft; and a coupling member inertia; the method further comprising a step (d) comparing the project inertia defined in step (c) definition and the minimum inertia calculated in step (b) calculation and that the damping flywheel is a simple steering wheel, and motor assembly further comprises a clutch mechanism, during the step (c) definition of the project inertia, the coupling member inertia being equal to the sum of
  • the minimum inertia of the rotating coupling is an equivalent inertia converted into inertia around the axis of rotation of the output shaft by the principle of the conservation of kinetic energy .
  • the method comprises in between a step (e) increase of the project inertia of the rotating coupling by increasing the moment of inertia of the damping flywheel.
  • the minimum inertia of the rotating coupling is a function of a product with the displacement of the engine and the mass of the clocks.
  • the minimum inertia is greater than or equal to the product of the displacement of the engine multiplied by the mass of pendulums multiplied by 0.15.
  • Pendulums are movably mounted relative to the damping flywheel, particularly with respect to the secondary flywheel.
  • Step (e) increase is performed when the project inertia is lower than the minimum inertia.
  • step (e) increase, mass is added to the primary flywheel of the damping flywheel.
  • step (c) definition the inertias are assigned coefficients corresponding to the reduction ratios relative to the output shaft, or the squares of said reduction ratios.
  • the output shaft has a deceleration acyclism.
  • the inertia of the coupling member is equal to the moment of inertia of the primary flywheel when the deceleration acyclism multiplied by the addition of the moments of inertia of the primary flywheel and the clutch mechanism is greater than the friction torque and stiffness of the double damping flywheel at a travel of 10 °.
  • the coupling member inertia is equal to the sum of the moment of inertia of the primary flywheel, the moment of inertia of the secondary flywheel, and the moment of inertia of the clutch mechanism; when the deceleration acyclism multiplied by the addition of the moments of inertia of the primary flywheel and the clutch mechanism is less than or equal to the friction torque and stiffness of the double damping flywheel at a displacement of 10 °.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising: a damping flywheel with movable pendulums, and an internal combustion engine with a displacement and an output shaft on which the damping flywheel is mounted, the output shaft and the damping flywheel at least partially forming a rotating hitch, characterized in that the inertia of the rotating hitch is greater than or equal to the product of the engine displacement multiplied by the total mass of the pendulums, multiplied by 0.15.
  • each object of the invention is also applicable to the other objects of the invention.
  • each object of the invention is combinable with other objects.
  • the objects of the invention are also combinable with each embodiment.
  • the invention proposes to define an inertia of the rotating coupling to clipping the deceleration peaks. Defining the minimum inertia of the coupling according to a product of the cylinder capacity and the mass of the clocks remains a complementary approach making it possible to reduce the clocks' noises. Correct the above mentioned products by a coefficient greater than or equal to 0.15; allows a finer optimization of noise reduction and added mass in order to correct project inertia.
  • Figure 1 shows a motor assembly for a motor vehicle according to the invention.
  • Figure 2 is a section of a double damping flywheel pendulum according to the invention.
  • FIG. 3 shows, from the front, a secondary flywheel of double damping flywheel with pendulum according to the invention
  • Figure 4 is a graph of the angular accelerations of the primary flywheel and the sound pressure generated by a damping flywheel according to the invention.
  • Figure 5 is a diagram of a method of dimensioning a motor assembly for a motor vehicle according to the invention.
  • an inertia is considered as a rotational inertia, and is expressed in Kg.m2, just as the moments of inertia.
  • Rotational inertia is considered according to the axes of rotation around which the various parts rotate in the motor assembly, respectively in the vehicle.
  • the cubic capacity is considered in liters and the mass of the clocks is expressed in kilos.
  • Figure 1 symbolically presents a set 2 engine 4 for a motor vehicle (not shown).
  • the assembly 2 comprises a thermal engine 4, for example four times.
  • the engine 4 is of the internal combustion type, especially explosion.
  • the engine 4 comprises a crankshaft 6 also forming the output shaft 8 of the engine 4.
  • the output shaft could also be a camshaft.
  • the crankshaft 6 receives a series of pistons 10 via rods 12 which are each pivotally mounted relative to the pistons 10 and relative to the crankshaft 6.
  • the sections and the strokes of the pistons 10 define the displacement of the engine 4. Its displacement can be between 1 L and 3 L. It can be equal to 1, 2 L. In the present example, four pistons 10 are present, however the The invention also relates to three-piston engines, or any other number of pistons.
  • a rotating hitch 14, or movable hitch may form a subassembly. It can group the rotating parts driven in rotation by the engine 4, in particular via its output shaft 8, that is to say thanks to the crankshaft 6, which is also part of said rotating coupling 14.
  • the rotating parts considered can being those which are driven directly or indirectly by the output shaft 8, and / or those with fixed coupling with the output shaft 8.
  • the rotatable hitch 14 may also comprise an oil pump 16, a pulley 18, a water pump 20, a balancer shaft 22.
  • the rotatable hitch 14 is optionally completed by an accessory front 24, and / or a distribution facade 26.
  • Each of its entities comprises moving parts rotating along a proper axis. Some entities may have a common axis of rotation.
  • the output shaft 8 is connected to a damping flywheel 28 or damping flywheel.
  • the latter can be connected or integrated in the clutch mechanism 30, allowing a rotational decoupling of the gearbox 32.
  • the latter can be engaged with drive wheels (not shown) of the vehicle.
  • the engine 4 manages to propel the vehicle.
  • the gearbox 32 is considered to be outside the rotary coupling 14, in particular because of its uncoupling with the output shaft 8 during the starting phases, thanks to the clutch mechanism 30.
  • FIG. 2 is a sectional view of a damping flywheel 28 of which only one half is represented above its axis of rotation 34.
  • the damping flywheel 28 can correspond to that described in Figure 1.
  • the damping flywheel 28 may be of the double flywheel type. It is commonly called “double damping flywheel”, and is usually referred to by the acronym DVA. It may have a primary flywheel 36 and a secondary flywheel 38 which are respectively fixed to the output shaft 8 and to a secondary shaft 40; these trees being in particular decoupled in rotation.
  • the flywheels (36; 38) are pivotable relative to each other about the axis 34, and can be hinged together by a central bearing.
  • the flywheels (36; 38) can be connected by main springs 42, also called main arched springs or external springs.
  • the main springs 42 can marry the perimeter of the double damping flywheel. When pivoting one flywheel relative to the other, the springs 42 are compressed along the circumference, which allows to filter motor acyclism. This function reduces the clashes, and thus filters some vibrations.
  • mass 44 or flyweights, during the concetion of the damping flywheel 28.
  • flywheels can be linked to the primary flywheel 36, for example on its face opposite the engine, or on its perimeter.
  • the secondary flywheel 38 may comprise a sail 46 receiving pendulums 48.
  • the latter are made movable relative to the secondary flywheel 38 through their mounting via rollers 50.
  • the pendulums 48 can shift along the circumference. They can switch.
  • the pendulums may be identical and angularly distributed around the axis of rotation 34, and on both sides of the web 46 so as to form pairs traversed by the web.
  • the pendulums 48 perform counter-movements opposing vibrations of a given frequency.
  • the mass of pendulums 48 is previously imposed.
  • clocks 48 In order to increase the efficiency of clocks 48 for a given order, these can be placed outside the springs 42. They can be shifted along of the axis 34 relative to the springs 42, and may in particular radially overlap. At this position, the centers of gravity of the pendulums 48 are remote from the axis 34, so that the centrifugal force they undergo increases.
  • the pendulums 48 such as the web 46 may have guide grooves 52 in which the rollers 50 are placed. Radial play, that is to say perpendicular to the axis of rotation 34, can be provided between the rollers. 50 and each guide grooves 52.
  • Figure 3 shows a front part of the damping flywheel 28 such as that of Figure 2.
  • One pendulum 48 of the pair is visible, the other behind the web 46 being masked.
  • the pendulums 48 of the pair can be fixed rigidly to one another by means of pins 54, or any other equivalent element.
  • the pendulum 48 generally occupies an angular zone of the damping flywheel 28, and therefore of the secondary flywheel 38.
  • the rollers 50 and the guide grooves 52 are visible. The latter form arcuate trajectories for the rollers 50. Arched trajectories may have convex shapes oriented towards the axis of rotation 34.
  • the present teaching can also be applied to a double damping flywheel with internal pendulums, that is to say where the pendulums are placed inside the main springs. Therefore, the main springs can overlap the pendulums along the axis of rotation. This configuration reduces the effect of pendulums on the filtration of a harmonic.
  • Figure 4 is a graph of the angular accelerations of the motor output shaft and the acoustic pressure that are measured at the start of the engine. These physical quantities are represented on the same scale of time in abscissa.
  • the graph comprises an upper part having the angular accelerations of the engine measured in rad / s 2 , and a lower part having the acetic pressure measured in pascal (Pa) in the damping flywheel.
  • This sound pressure here is characteristic of the noticeable noises in the form of clicks.
  • the upper part of the graph comprises a curve C1 representative of the angular accelerations and decelerations of a motor assembly dimensioned according to the invention.
  • the positive values illustrate accelerations and the negative values of the decelerations, which highlights the motor acyclism as presented in Figure 1.
  • Curve C2 is representative of a motor assembly according to the state of the art. For this motor assembly, the decelerations reach -1000 rad / s 2 . These angular decelerations are greater than for the invention since the values of the curve C1 remain above -750 rad / s 2 . Therefore, the deceleration peaks according to the invention remain of less amplitude.
  • curve C3 represents a spectrum of acoustic pressure variations for the engine assembly dimensioned according to the invention
  • curve C4 represents a spectrum of acoustic pressure variations for a motor assembly according to the state of the art.
  • the curve C5 is representative of a steering wheel motor without clocks. This curve C5 being of less amplitude, it highlights the impact of the pendulums on the measured noises.
  • the first noise peak of the curves C5, C3 and C4 is the noise of the starter and not the clocks, it is the following peaks of the curves C3 and C4 that truly correspond to the sounds of the clocks.
  • curve C3 reflects a quieter mode of operation than for curve C4, that is, that is to say that the assembly according to the invention emits sounds more discreet than according to the state of the art.
  • the damping flywheel becomes silent, or sufficiently silent according to a predefined acoustic comfort criterion which depends on the position of the microphone relative to the position of the pendulums. In our present case, this criterion can be an acoustic pressure lower than +/- 2Pa.
  • FIG. 4 makes it possible to carry out a time parallel between the most important deceleration peaks and the noise peaks, which the invention has precisely done. It is remarkable that the strongest negative peaks of curve C2 correspond to peaks of curve C4. Similarly, the negative peaks of the curve C1 correspond to peaks of the curve C3. Thanks to the invention, it has emerged that correct decelerations of the tree by a minimum inertia can reduce the clicking noise clocks.
  • Figure 5 is a diagram of the sizing process of a motor assembly for a motor vehicle.
  • the motor unit may be identical to that described with reference to FIGS. 1 to 3, and the motor may have an acyclism as in FIG. 4.
  • the method may comprise the following steps, for example carried out in the following order:
  • step (b) calculation 102 the minimum inertia is defined as greater than or equal to the product of the displacement of the engine and the mass of the clocks; multiplied by: 0.15.
  • Step (b) calculation 102 alone manages to provide a solution to the technical problem; the other steps being optional.
  • Steps (b) calculation 102 and (c) definition 104 can be performed simultaneously. They may include identical data.
  • the project inertia comprises the sum of: the total inertia of the accessories facade; the total inertia of the distribution façade; the moment of inertia of the water pump; the moment of inertia of the balancer shaft; the inertia of a group including: the output shaft, the oil pump, the pulley and a set of rods and pistons mounted on the output shaft, or all their combinations possible and imaginable; and a coupling member inertia.
  • the sum can include all the inertias and moments of inertia listed above, or all their possible and imaginable combinations.
  • the inertia of the set of rods and pistons can be obtained by converting their kinetic energy which is transmitted to the crankshaft.
  • the output shaft has a deceleration acyclism. Deceleration acyclism can be measured in rad / s 2 . It can be theoretical. It can be obtained by simulation for a motor assembly being dimensioned.
  • the coupling member inertia is defined as a function of the behavior of the damping flywheel in response to the excitations generated by the motor. This choice of inertia coupling member is intended to reflect the fact that the primary and secondary flywheels are sufficiently coupled or not. If the primary and secondary parts are sufficiently coupled, especially when the bonding torque is sufficiently large, the moment of inertia of the abutment and the moment of inertia of the clutch mechanism of the DVA are taken into account to limit the motor acyclism. Thus, the effects of these moments of inertia are taken into account in reducing the level of crankshaft decelerations during engine starts.
  • the inertia of the coupling member is equal to the inertia of the primary flywheel.
  • the secondary flywheel does not sufficiently follow the primary flywheel so that its inertia contributes to smoothing the angular decelerations of the output shaft, and therefore of the crankshaft.
  • the angle of 10 ° can correspond to the hysteresis slide in b DVA, this hysteresis slide being generated in particular by friction rings.
  • the inertia of the coupling member is equal to the moment of inertia of the primary flywheel when the deceleration acyclism multiplied by the addition of the moments of inertia of the secondary flywheel and the clutch mechanism is greater than the friction and stiffness couple of double damping flywheel with a travel of 10 °.
  • the forces that bind the secondary flywheel to the primary flywheel after 10 ° of secondary angular displacement relative to the primary of the DVA can be equal to the friction torque between the flywheels of the DVA, plus the stiffness torque of the DVA over 10 ° of DVA travel.
  • the friction cut can be the basic friction of the DVA, possibly increased by the hysteresis drawer if this drawer is present and if it is triggered at an angle of less than 20 °, that is to say for a travel angle of the secondary flywheel relative to the primary flywheel less than +/- 10 °.
  • the coupling element inertia is equal to the sum of the moment of inertia of the primary flywheel, the moment of inertia of the secondary flywheel, and the moment of inertia of the clutch mechanism; as soon as the motor generates an excitation less than or equal to a force coupling the primary flywheel to the secondary flywheel.
  • This coupling force being measured at an angular displacement of 10 ° between the primary flywheel and the secondary wheel.
  • the secondary flywheel is sufficiently linked to the primary flywheel to soften the decelerations.
  • the damping flywheel is a simple steering wheel.
  • the inertia of the coupling member is the addition of the moment of inertia of the single flywheel and the moment of inertia of the clutch mechanism.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de dimensionnement d'un ensemble moteur pour véhicule automobile. L'ensemble comprend: un volant amortisseur avec des pendules mobiles susceptibles de générer des bruits de claquement, et un moteur à explosion avec un arbre de sortie sur lequel le volant amortisseur est monté. L'ensemble présente un attelage tournant formé par l'arbre de sortie et le volant amortisseur. Le procédé comprend les étapes suivantes : (a) prise en compte (100) de la géométrie de l'attelage tournant, et (b) calcul (102) d'une inertie minimale de l'attelage tournant. L'invention a également pour objet un véhicule automobile avec un moteur à combustion interne dont l'inertie d'attelage tournant est supérieure ou égale au produit de la cylindrée du moteur multiplié et de la masse des pendules multiplié par 0,15.

Description

PROCEDE DE DIMENSIONNEMENT DE MOTEUR POUR VEHICULE
AUTOMOBILE
L'invention se rapporte au domaine de la conception d'un ensemble moteur de véhicule. L'invention concerne la réduction de bruits lors du démarrage d'un moteur à explosion d'un véhicule. Plus précisément, l'invention traite d'un procédé de dimensionnement d'un volant amortisseur pour moteur thermique de véhicule automobile.
En fonctionnement à bas régime, un moteur à explosion de véhicule automobile génère des vibrations parasites dans la chaîne de traction. Leurs amplitudes augmentent significativement sur des moteurs de faible cylindrée, et pour lesquels un couple élevé est imposé à bas régime. La présence d'un double volant amortisseur équipé de pendules permet d'endiguer la propagation des vibrations dans le reste de la chaîne de traction. Parmi les vibrations observées sur un moteur thermique, on remarque couramment un ordre fondamental correspondant à l’acyclisme moteur thermique, cet ordre fondamental étant accompagné d’harmoniques. Les pendules du couplage permettent de filtrer l’ordre fondamental ou une de ces harmoniques, en fonction du dimensionnement des pendules du couplage. Le système de pendules peut être positionné sur un volant simple ou sur le primaire d’un double volant amortisseur généralement désigné par l’acronyme « DVA ». Alternativement, le système de pendules peut être positionné sur le secondaire d’un DVA.
Lors du démarrage et du redémarrage du moteur, le volant amortisseur émet un son de claquement particulièrement fort, dont le niveau sonore dépasse fortement celui du moteur et comme ce bruit est très métallique, il est aussi très anxiogène. Ce bruit reste une gêne pour les passagers, si bien qu'une insonorisation poussée est nécessaire sous capot. Cette insonorisation alourdit le véhicule, et n'est d'aucune efficacité vis-à-vis de l'environnement extérieur du véhicule. Dès lors, la qualité perçue du véhicule est dégradée. Lorsque le volant amortisseur est de type double volant amortisseur avec des pendules externes, les bruits augmentent jusqu’à des niveaux sonores inacceptables et très anxiogène à cause du bruit métallique, si bien qu'une telle technologie devient invendable. Le document US9586590A1 divulgue un dispositif de contrôle pour une chaîne de traction de véhicule. Le dispositif comporte un élément de démarrage qui comprend un mécanisme amortisseur par torsion avec une masse amortissante. Cette dernière est montée mobile grâce à une pige guidée dans une encoche courbe solidaire de la partie secondaire du mécanisme d'amortissement par torsion. Lorsque la vitesse de rotation du mécanisme d'amortissement diminue en dessous d'un certain seuil, la force centrifuge utile au maintien de la masse amortissante devient insuffisante. Lorsque la pige associée arrive en fin de course dans son encoche, un choc se produit, et un bruit est perceptible. Un élément de couplage est freiné lorsque le moteur est coupé. Or, cette approche ne traite pas les nuisances sonores lors des démarrages de ce même moteur.
L’invention a pour objectif de résoudre au moins un des problèmes techniques posés par l’art antérieur. L’invention pose le nouveau problème technique consistant à réduire les bruits des pendules d’un volant amortisseur pour moteur de véhicule, lesdits bruits étant générés par les décélérations angulaires de volant amortisseur lors du démarrage dudit moteur en raison de ses temps de compression. L'invention a également pour objectif de réduire les bruits de claquement d'un volant amortisseur pour un véhicule avec un moteur à explosion.
L’invention a pour objet un procédé de dimensionnement d'un ensemble moteur pour véhicule automobile, l’ensemble moteur comprenant : un volant amortisseur avec des pendules, et un moteur à explosion avec un arbre de sortie sur lequel le volant amortisseur est monté, l’ensemble moteur présentant un attelage tournant au moins partiellement formé par l’arbre de sortie et le volant amortisseur, remarquable en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : (a) prise en compte de la géométrie de l’attelage tournant, et (b) calcul d'une inertie minimale de l'attelage tournant afin de préserver son énergie cinétique lors du démarrage du moteur à explosion.
Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : - Le moteur à explosion comprend une cylindrée, et lors de l'étape (b) calcul, l'inertie minimale est définie comme étant supérieure ou égale au produit de la cylindrée du moteur multiplié par la masse totale des pendules, multiplié par un coefficient supérieur ou égal à 0,15.
- Le volant amortisseur comprend des ressorts principaux, les pendules étant disposés à l’extérieur desdits ressorts principaux.
- Les ressorts principaux sont disposés en périphérie du couplage.
- Le volant amortisseur est un double volant amortisseur avec un volant primaire monté sur l’arbre de sortie du moteur, et un volant secondaire sur lequel les pendules sont montés, le volant primaire et le volant secondaire présentant chacun un moment d’inertie.
- Le procédé comprend en outre une étape (c) définition d’une inertie projet de l’attelage tournant d’ensemble moteur en cours de dimensionnement, l’inertie projet comprenant la somme : d’une inertie totale d’une façade d’accessoires ; d’une inertie totale d’une façade distribution ; d’un moment d’inertie de pompe à eau ; d’un moment d’inertie d’arbre d’équilibrage ; d’une inertie d’un groupe incluant : l’arbre de sortie, une pompe à huile, une poulie, et un jeu de bielles et de pistons montés sur l’arbre de sortie ; et une inertie d’organe de couplage ; le procédé comprenant en outre une étape (d) comparaison de l’inertie projet définie en étape (c) définition et de l’inertie minimale calculée en étape (b) calcul.
- Le volant amortisseur est un double volant amortisseur avec un volant primaire monté sur l’arbre de sortie du moteur, et un volant secondaire sur lequel les pendules sont montés, le volant primaire et le volant secondaire présentant chacun un moment d’inertie, et le procédé comprend en outre une étape (c) définition d’une inertie projet de l’attelage tournant d’ensemble moteur en cours de dimensionnement, l’inertie projet comprenant la somme : d’une inertie totale d’une façade d’accessoires ; d’une inertie totale d’une façade distribution ; d’un moment d’inertie de pompe à eau ; d’un moment d’inertie d’arbre d’équilibrage ; d’une inertie d’un groupe incluant : l’arbre de sortie, une pompe à huile, une poulie, et un jeu de bielles et de pistons montés sur l’arbre de sortie ; et une inertie d’organe de couplage ; le procédé comprenant en outre une étape (d) comparaison de l’inertie projet et de l’inertie minimale, lors de l’étape (c) définition de l’inertie projet, l’inertie d’organe de couplage est égale au moment d’inertie du volant primaire lorsque le moteur génère une excitation, par exemple sur le volant secondaire et un mécanisme d’embrayage, supérieure à un effort couplant le volant primaire au volant secondaire, ledit effort étant mesuré à un débattement angulaire de 10° entre le volant primaire et le volant secondaire.
Le volant amortisseur est un double volant amortisseur avec un volant primaire monté sur l’arbre de sortie du moteur, et un volant secondaire sur lequel les pendules sont montés, le volant primaire et le volant secondaire présentant chacun un moment d’inertie; et le procédé comprend en outre une étape (c) définition d’une inertie projet de l’attelage tournant d’ensemble moteur en cours de dimensionnement, l’inertie projet comprenant la somme : d’une inertie totale d’une façade d’accessoires ; d’une inertie totale d’une façade distribution ; d’un moment d’inertie de pompe à eau ; d’un moment d’inertie d’arbre d’équilibrage ; d’une inertie d’un groupe incluant : l’arbre de sortie, une pompe à huile, une poulie, et un jeu de bielles et de pistons montés sur l’arbre de sortie ; et une inertie d’organe de couplage ; le procédé comprenant en outre une étape (d) comparaison de l’inertie projet et de l’inertie minimale ; et l’ensemble moteur comprend en outre un mécanisme d’embrayage avec un moment d’inertie; lors de l’étape (c) définition de l’inertie projet, l’inertie d’organe de couplage est égale à la somme du moment d’inertie du volant primaire, du moment d’inertie du volant secondaire, et du moment d’inertie du mécanisme d’embrayage ; lorsque le moteur génère une excitation, par exemple sur le volant secondaire et le mécanisme d’embrayage, inférieure ou égale à un effort couplant le volant primaire au volant secondaire, ledit effort étant mesuré à un débattement angulaire de 10° entre le volant primaire et le volant secondaire.
Le procédé comprend en outre une étape (c) définition d’une inertie projet de l’attelage tournant d’ensemble moteur en cours de dimensionnement, l’inertie projet comprenant la somme : d’une inertie totale d’une façade d’accessoires ; d’une inertie totale d’une façade distribution ; d’un moment d’inertie de pompe à eau ; d’un moment d’inertie d’arbre d’équilibrage ; d’une inertie d’un groupe incluant : l’arbre de sortie, une pompe à huile, une poulie, et un jeu de bielles et de pistons montés sur l’arbre de sortie ; et une inertie d’organe de couplage ; le procédé comprenant en outre une étape (d) comparaison de l’inertie projet définie en étape (c) définition et de l’inertie minimale calculée en étape (b) calcul et en ce que le volant amortisseur est un volant simple, et l’ensemble moteur comprend en outre un mécanisme d’embrayage, lors de l’étape (c) définition de l’inertie projet, l’inertie d’organe de couplage étant égale à la somme du moment d’inertie du volant simple et du moment d’inertie du mécanisme d’embrayage . L’inertie minimale de l'attelage tournant est fonction de la cylindrée du moteur et/ou de la masse totale des pendules.
Lors de l'étape (b) calcul, l’inertie minimale de l'attelage tournant est une inertie équivalente convertie en inertie autour de l’axe de rotation de l’arbre de sortie par le principe de la conservation de l’énergie cinétique. Le procédé comprend en entre une étape (e) augmentation de l’inertie projet de l’attelage tournant en augmentant le moment d’inertie du volant amortisseur.
Lors de l'étape (b) calcul, l’inertie minimale de l'attelage tournant est en fonction d'un produit avec la cylindrée du moteur et la masse des pendules.
Lors de l'étape (b) calcul, l'inertie minimale est supérieure ou égale au produit de la cylindrée du moteur multiplié par la masse des pendules multiplié par 0,15.
Les pendules sont montés de manière mobile par rapport au volant amortisseur, notamment par rapport au volant secondaire.
L’étape (e) augmentation est effectuée lorsque l’inertie projet est inférieure à l’inertie minimale.
Lors de l’étape (e) augmentation, de la masse est ajoutée sur le volant primaire du volant amortisseur.
Lors de l’étape (c) définition, les inerties sont affectées de coefficients correspondant aux rapports de réduction par rapport à l’arbre de sortie, ou aux carrés desdits rapports de réduction.
En phase de démarrage du moteur l’arbre de sortie présente un acyclisme de décélération. - L’inertie d’organe de couplage est égale au moment d’inertie du volant primaire lorsque l’acyclisme de décélération multiplié par l’addition des moments d’inerties du volant primaire et du mécanisme d’embrayage est supérieur au couple de frottement et de raideur du double volant amortisseur à un débattement de 10 ° .
- L’inertie d’organe de couplage est égale à la somme du moment d’inertie du volant primaire, du moment d’inertie du volant secondaire, et du moment d’inertie du mécanisme d’embrayage ; lorsque l’acyclisme de décélération multiplié par l’addition des moments d’inerties du volant primaire et du mécanisme d’embrayage est inférieur ou égal au couple de frottement et de raideur du double volant amortisseur à un débattement de 10° .
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant : un volant amortisseur avec des pendules mobiles, et un moteur à explosion avec une cylindrée et un arbre de sortie sur lequel le volant amortisseur est monté, l’arbre de sortie et le volant amortisseur formant au moins partiellement un attelage tournant, remarquable en ce que l'inertie de l'attelage tournant est supérieure ou égale au produit de la cylindrée du moteur multiplié par la masse totale des pendules, multiplié par 0,15.
De manière générale, les modes particuliers de chaque objet de l’invention sont également applicables aux autres objets de l’invention. Dans la mesure du possible, chaque objet de l’invention est combinable aux autres objets. Les objets de l’invention sont également combinables à chaque mode de réalisation.
Une analyse poussée des phénomènes se produisant lors du démarrage d’un moteur a permis d’effectuer un rapprochement entre les pics de décélérations angulaires mesurées sur l’arbre de sortie du moteur, et les pics de pression acoustique générés par le volant amortisseur. Par extension, il a été identifié que les temps de compression dans un moteur ralentissent le volant amortisseur si bien que la force centrifuge ne maintient plus suffisamment les pendules au regard des chocs qu’ils subissent lors des temps d’explosion. Ainsi, l’invention propose de définir une inertie de l’attelage tournant afin d’écrêter les pics de décélération. Définir l’inertie minimale de l’attelage en fonction d’un produit de la cylindrée et de la masse des pendules reste une approche complémentaire permettant de réduire les bruits des pendules. Corriger le produits susmentionné par un coefficient supérieure ou égal à 0,15 ; permet une optimisation plus fine de la réduction des bruits et de la masse ajoutée afin de corriger l’inertie projet.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description donnée à titre d’exemple et en référence aux dessins parmi lesquels :
La figure 1 présente un ensemble moteur pour véhicule automobile selon l’invention.
La figure 2 est une coupe d’un double volant amortisseur à pendule selon l’invention.
La figure 3 montre de face un volant secondaire de double volant amortisseur à pendule selon l’invention
La figure 4 est un graphique des accélérations angulaires du volant primaire et de la pression acoustique générée par un volant amortisseur selon l’invention.
La figure 5 est un diagramme d’un procédé de dimensionnement d'un ensemble moteur pour véhicule automobile selon l’invention.
Dans la présente invention et dans la description qui va suivre, une inertie est considérée comme une inertie en rotation, et est exprimée en Kg.m2, tout comme les moments d’inertie. Les inerties en rotation sont considérées selon les axes de rotations autour desquels les différentes pièces tournent dans l’ensemble pour moteur, respectivement dans le véhicule. La cylindrée est considérée en litre et la masse des pendules est exprimée en kilos.
La figure 1 présente de manière symbolique un ensemble 2 moteur 4 pour véhicule automobile (non représenté).
L’ensemble 2 comprend un moteur 4 thermique, par exemple à quatre temps. Le moteur 4 est du type à combustion interne, notamment à explosion. Le moteur 4 comporte un vilebrequin 6 formant également l’arbre de sortie 8 du moteur 4. L’arbre de sortie pourrait également être un arbre à cames. Le vilebrequin 6 reçoit une série de pistons 10 par l’intermédiaire de bielles 12 qui sont chacune montées pivotantes par rapport aux pistons 10 et par rapport au vilebrequin 6.
Les sections et les courses des pistons 10 définissent la cylindrée du moteur 4. Sa cylindrée peut être comprise entre 1 L et 3 L. Elle peut être égale à 1 ,2 L. Dans le présent exemple, quatre pistons 10 sont présents, toutefois l’invention vise également des moteurs à trois pistons, ou à tout autre nombre de pistons.
Un attelage tournant 14, ou attelage mobile, peut former un sous-ensemble. Il peut regrouper les parties tournantes entraînées en rotation par le moteur 4, notamment via son arbre de sortie 8, c’est-à-dire grâce au vilebrequin 6, qui d’ailleurs fait partie dudit attelage tournant 14. Les parties tournantes considérées peuvent être celles qui sont entraînées directement ou indirectement par l’arbre de sortie 8, et/ou celles à accouplement fixe avec l’arbre de sortie 8.
L’attelage tournant 14 peut également comprendre une pompe à huile 16, une poulie 18, une pompe à eau 20, un arbre d’équilibrage 22. L’attelage tournant 14 est éventuellement complété par une façade d’accessoires 24, et/ou une façade de distribution 26. Chacune de ses entités comprend des pièces mobiles en rotation selon un axe propre. Certaines entités peuvent présenter un axe de rotation commun.
En sortie du moteur 4, l’arbre de sortie 8 est relié à un volant amortisseur 28 ou volant amortisseur. Ce dernier peut être relié, ou intégré dans le mécanisme d’embrayage 30, permettant un découplage en rotation de la boîte de vitesse 32. Cette dernière pourra être en prise avec des roues motrices (non représentées) du véhicule. Via cette chaîne mécanique, le moteur 4 parvient à propulser le véhicule. Par convention, la boîte de vitesse 32 est considérée comme en dehors de l’attelage tournant 14, notamment en raison de son désaccouplement avec l’arbre de sortie 8 lors des phases de démarrage, grâce au mécanisme d’embrayage 30.
La figure 2 est une coupe d’un volant amortisseur 28 dont seule une moitié est représentée au dessus de son axe de rotation 34. Le volant amortisseur 28 peut correspondre à celui décrit en figure 1 .
Le volant amortisseur 28 peut être du type à double volant. Il est courrament appelé « double volant amortisseur », et est généralement désigné par l’acronyme DVA. Il peut présenter un volant primaire 36 et un volant secondaire 38 qui sont respectivement fixés à l’arbre de sortie 8 et à un arbre secondaire 40 ; ces arbres étant notamment découplés en rotation. Les volants (36 ; 38) peuvent pivoter l’un par rapport à l’autre autour de l’axe 34, et peuvent être articulés l’un à l’autre grâce à un palier central.
Les volants (36 ; 38) peuvent être reliés par des ressorts principaux 42, également appelés ressorts arqués principaux ou ressorts externes. Les ressorts principaux 42 peuvent épouser le périmètre du double volant amortisseur. Lors du pivotement d’un volant par rapport à l’autre, les ressorts 42 se compriment suivant la circonférence, ce qui permet de filtrer des acyclisme du moteur. Cette fonction réduit les accoups, et donc filtre certaines vibrations.
Afin d’ajuster le moment d’inertie du volant amortisseur 28, il est possible d’ajouter de la masse 44, ou des masselottes, lors de la concetion du volant amortisseur 28. Ces dernières peuvent être liées au volant primaire 36, par exemple sur sa face en regard du moteur, ou sur son périmètre.
Le volant secondaire 38 peut comporter un voile 46 recevant des pendules 48. Ces derniers sont rendus mobiles par rapport au volant secondaire 38 grâce à leur montage via des rouleaux 50. Les pendules 48 peuvent se décaler selon la circonférence. Ils peuvent basculer. Les pendules peuvent être identiques et répartis angulairement autour de l’axe de rotation 34, et sur les deux faces du voile 46 de manière à former des paires traversées par le voile.
En se déplaçant, les pendules 48 effectuent des contre-mouvements s’opposant à des vibrations d’une fréquence donnée. A cet effet, la masse des pendules 48 est préalablement imposée. Par exemple, il peut être choisi que les pendules 48 s’opposent à une harmonique de rang deux de l’ordre fondamental du moteur, notamment de son attelage mobile tournant.
Afin d’augmenter l’efficacité de pendules 48 pour un ordre donné, ceux-là peuvent être placés en dehors des ressorts 42. Ils peuvent être décalés le long de l’axe 34 par rapport aux ressorts 42, et peuvent notamment les chevaucher radialement. A cette position, les centres de gravité des pendules 48 sont éloignés de l’axe 34, si bien que la force centrifuge qu’ils subissent augmente.
Les pendules 48 comme le voile 46 peuvent présenter des gorges de guidage 52 dans lesquelles sont placés les rouleaux 50. Des jeux radiaux, c’est-à-dire perpendiculaire par rapport à l’axe de rotation 34, peuvent être prévus entre les rouleaux 50 et chaque gorges de guidage 52.
La présente description est en référence avec un double volant amortisseur, toutefois son enseignement peut également s’appliquer à un volant simple. Dans pareil cas, les pendules peuvent être directement implantées sur le disque principal ou disque unique.
La figure 3 montre de face une partie de volant amortisseur 28 tel que celui de la figure 2. Un seul pendule 48 de la paire est visible, l’autre derrière le voile 46 étant masqué. Les pendules 48 de la paire peuvent être fixés de manière rigide l’un à l’autre à l’aide de goupilles 54, ou de tout autre élément équivalent.
Le pendule 48 occupe généralement une zone angulaire du volant amortisseur 28, et donc du volant secondaire 38. Les rouleaux 50 et les gorges de guidages 52 sont visibles. Ces dernières forment des trajectoires arquées pour les rouleaux 50. Des trajectroires arquées peuvent présenter des formes convexes orientées vers l’axe de rotation 34.
Le présent enseignement peut également être appliqué à un double volant amortisseur à pendules internes, c’est-à-dire où les pendules sont placés à l’intérieur des ressorts principaux. Dès lors, les ressorts principaux peuvent chevaucher les pendules suivant l’axe de rotation. Cette configuration réduit l’effet des pendules vis-à-vis de la filtration d’une harmonique.
La figure 4 est un graphique des accélérations angulaires de l’arbre de sortie du moteur et de la pression accoustique qui sont mesurées lors du démarrage du moteur. Ces grandeurs physiques sont représentées suivant une même échelle du temps en abcisse. Le graphique comporte une partie supérieure présentant les accélérations angulaires du moteur mesurées en rad/s2, et une partie inférieure présentant la pression acoutique mesurée en pascal (Pa) dans le volant amortisseur. Cette pression acoustique est ici caractéristique des bruits perceptibles sous la forme de claquements.
La partie supérieure du graphique comprend une courbe C1 représentative des accélérations et des décélérations angulaires d’un ensemble moteur dimensionné selon l’invention. Les valeurs positives illustrent des accélérations et les valeurs négatives des décélérations, ce qui met en lumière l’acyclisme du moteur tel que présenté en figure 1 . La courbe C2 est représentative d’un ensemble moteur selon l’état de l’art. Pour cet ensemble moteur, les décélérations atteignent -1000 rad/s2. Ces décélérations angulaires sont plus importantes que pour l’invention puisque les valeurs de la courbe C1 restent au- dessus de - 750 rad/s2. Donc, les pics de décélération selon l’invention restent de moindre amplitude.
Grâce à ces pics corrigés, les décélérations subies par le volant amortisseur, et donc par les pendules, restent limitées. Par ce biais, les pendules restent suffisamment plaqués dans leurs gorges grâce à la force centrifuge.
Dans la partie inférieure du graphique, la courbe C3 représente un spectre des variations de pression acoustique pour l’ensemble moteur dimensionné selon l’invention ; la courbe C4 représente un spectre des variations de pression acoustique pour un ensemble moteur selon l’état de l’art. La courbe C5 est représentative d’un moteur à volant sans pendules. Cette courbe C5 étant de moindre amplitude, elle met en évidence l’impact des pendules sur les bruits mesurés.
Sachant que le premier pic de bruit des courbes C5, C3 et C4, est le bruit du démarreur et non le bruit des pendules, ce sont les pics suivants des courbes C3 et C4 qui correspondent véritablement aux bruits des pendules.
Il est remarquable que la pression acoustique de la courbe C3, selon l’invention, présente des extrema moins importantes que la courbe C4. Ainsi, la courbe C3 traduit un mode de fonctionnement plus silencieux que pour la courbe C4, c’est- à-dire que l’ensemble selon l’invention émet des sons plus discrets que selon l’état de l’art. Ainsi, le volant amortisseur devient silencieux, ou suffisamment silencieux selon un critère de confort acoustique prédéfini qui dépend de la position du micro par rapport à la position des pendules. Dans notre cas présent, ce critère peut être une pression acoustique inférieure à +/- 2Pa.
En particulier, la figure 4 permet d’effectuer un parallèle temporel entre les pics de décélération les plus importants et les pics de bruit, ce qu’a justement effectué l’invention. Il est remarquable que les pics négatifs les plus forts de la courbe C2 correspondent à des pics de la courbe C4. De même, les pics négatifs de la courbe C1 correspondent à des pics de la courbe C3. Grâce à l’invention, il est ressorti que corriger les décélérations de l’arbre par une inertie minimale permet de réduire les bruits de claquement des pendules.
La figure 5 est un diagramme du procédé de dimensionnement d'un ensemble moteur pour véhicule automobile. L’ensemble moteur peut être identique à celui décrit en relation avec les figures 1 à 3, et le moteur peut présenter un acyclisme tel qu’en figure 4.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes, par exemple réalisées dans l’ordre qui suit :
(a) prise en compte 100 de la géométrie de l’attelage tournant,
(b) calcul 102 d'une inertie minimale théorique d'attelage tournant,
(c) définition 104 d’une inertie projet de l’attelage tournant d’ensemble moteur en cours de dimensionnement,
(d) comparaison 106 de l’inertie projet et de l’inertie minimale,
(e) augmentation 108 de l’inertie projet de l’attelage tournant en augmentant le moment d’inertie du volant amortisseur lorsque l’inertie projet est inférieure à l’inertie minimale ; dans le cas contraire le procédé peut prendre fin à l’étape précédente : (d) comparaison 106.
Lors de l’étape (b) calcul 102, l'inertie minimale est définie comme étant supérieure ou égale au produit de la cylindrée du moteur et de la masse des pendules ; multiplié par : 0,15. L’étape (b) calcul 102 parvient, à elle seule, à apporter une solution au problème technique ; les autres étapes étant optionnelles.
Les étapes (b) calcul 102 et (c) définition 104 peuvent être effectuées simultanément. Elles peuvent comprendre des données identiques.
Lors de l’étape (c) définition 104, l’inertie projet comprend la somme : de l’inertie totale de la façade d’accessoires ; de l’inertie totale de la façade distribution ; du moment d’inertie de la pompe à eau ; du moment d’inertie de l’arbre d’équilibrage ; de l’inertie d’un groupe incluant : l’arbre de sortie, la pompe à huile, la poulie et un jeu de bielles et de pistons montés sur l’arbre de sortie, ou toutes leurs combinaisons possibles et imaginables ; et une inertie d’organe de couplage. La somme peut comprendre toutes les inerties et tous les moments d’inerties listés ci-dessus, ou toutes leurs combinaisons possibles et imaginables. L’inertie du jeu de bielles et des pistons peut être obtenue en convertissant leur énergie cinétique qui est transmise au vilebrequin.
En phase de démarrage du moteur, l’arbre de sortie présente un acyclisme de décélération. L’acyclisme de décélération peut être mesuré en rad/s2. Il peut être théorique. Il peut être obtenu par simulation pour un ensemble moteur en cours de dimensionnement.
Lors de l’étape (c) définition 104, l’inertie d’organe de couplage est définie en fonction du comportement du volant amortisseur face aux excitations générées par le moteur. Ce choix d’inertie d’organe de couplage vise à traduire le fait que les volants primaire et secondaire soient suffisamment couplés ou non. Si les parties primaire et secondaire sont suffisamment couplées, notamment lorsque le couple de collage est suffisamment important, le moment d’inertie de la partie secondaire et le moment d’inertie du mécanisme d’embrayage du DVA sont prises en considération pour limiter l’acyclisme moteur. Ainsi, les effets de ces moments d’inerties sont pris en considération dans la réduction du niveau des décélérations vilebrequin lors des démarrages moteur.
Dans le cas où le moteur génère une excitation surmontant les efforts de couplage en rotation du volant primaire au volant secondaire, ledit effort de couplage étant mesuré à un débattement angulaire de 10° entre le volant primaire et le volant secondaire, l’inertie d’organe de couplage est égale à l’inertie du volant primaire. Dans ce cas, il est considéré que le volant secondaire ne suit pas suffisamment le volant primaire pour que son inertie contribue à lisser les décélérations angulaires de l’arbre de sortie, et donc du vilebrequin. L’angle de 10° peut correspondre au tiroir d’hystérésis dans b DVA, ce tiroir d’hystérésis étant notamment généré par des bagues de frottement.
Autrement dit, l’inertie d’organe de couplage est égale au moment d’inertie du volant primaire lorsque l’acyclisme de décélération multiplié par l’addition des moments d’inerties du volant secondaire et du mécanisme d’embrayage, est supérieur au couple de frottement et de raideur du double volant amortisseur à un débattement de 10 ° .
Les efforts qui lient le volant secondaire au volant primaire au bout de 10° de déplacement angulaire du secondaire par rapport au primaire de DVA peuvent être égaux au couple de frottement entre les volants du DVA, plus le couple de raideur du DVA sur 10° de débattement DVA. Le coupé de frottement peut être le frottement de base du DVA, éventuellement augmenté du tiroir d’hystérésis si ce tiroir est présent et s’il se déclenche à un angle de moins de 20° , c’est-à-dire pour un débattement angulaire du volant secondaire par rapport au volant primaire inférieur à +/- 10° .
Alternativement, l’inertie d’organe de couplage est égale à la somme du moment d’inertie du volant primaire, du moment d’inertie du volant secondaire, et du moment d’inertie du mécanisme d’embrayage ; dès que le moteur génère une excitation inférieure ou égale à un effort couplant le volant primaire au volant secondaire. Cet effort de couplage étant mesuré à un débattement angulaire de 10° entre le volant primaire et le volant secondaie. Dans ce cas, le volant secondaire est suffisamment lié au volant primaire pour adoucir les décélérations.
Selon une variante de l’invention, le volant amortisseur est un volant simple. A l’étape (c) définition 104 de l’inertie projet, l’inertie d’organe de couplage est l’addition du moment d’inertie du volant simple et du moment d’inertie du mécanisme d’embrayage.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de dimensionnement d'un ensemble moteur pour véhicule automobile, l’ensemble moteur comprenant :
- un volant amortisseur (28) avec des pendules (48), et
- un moteur à explosion (4) avec un arbre de sortie (8) sur lequel le volant amortisseur (28) est monté,
l’ensemble moteur présentant un attelage tournant (14) au moins partiellement formé par l’arbre de sortie (8) et le volant amortisseur (28), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :
(a) prise en compte (100) de la géométrie de l’attelage tournant (14), et
(b) calcul (102) d'une inertie minimale de l'attelage tournant (14) afin de préserver son énergie cinétique lors du démarrage du moteur à explosion (4).
2- Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moteur à explosion (4) comprend une cylindrée, et lors de l'étape (b) calcul (102), l'inertie minimale est définie comme étant supérieure ou égale au produit de la cylindrée du moteur (4) multiplié par la masse totale des pendules (48), multiplié par un coefficient supérieur ou égal à 0,15.
3- Procédé selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le volant amortisseur (28) comprend des ressorts principaux (42), les pendules (48) étant disposés à l’extérieur desdits ressorts principaux (42).
4- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le volant amortisseur (28) est un double volant amortisseur avec un volant primaire (36) monté sur l’arbre de sortie (8) du moteur (4), et un volant secondaire (38) sur lequel les pendules (48) sont montés, le volant primaire (36) et le volant secondaire (38) présentant chacun un moment d’inertie.
5- Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape (c) définition (104) d’une inertie projet de l’attelage tournant (14) d’ensemble moteur en cours de dimensionnement, l’inertie projet comprenant la somme : d’une inertie totale d’une façade d’accessoires (24) ; d’une inertie totale d’une façade distribution (26) ; d’un moment d’inertie de pompe à eau (20) ; d’un moment d’inertie d’arbre d’équilibrage (22) ; d’une inertie d’un groupe incluant : l’arbre de sortie (8), une pompe à huile (16), une poulie (18), et un jeu de bielles (12) et de pistons (10) montés sur l’arbre de sortie (8); et une inertie d’organe de couplage ; le procédé comprenant en outre une étape (d) comparaison (106) de l’inertie projet définie en étape (c) définition (104) et de l’inertie minimale calculée en étape (b) calcul (102).
6- Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que lors de l’étape (c) définition (104) de l’inertie projet, l’inertie d’organe de couplage est égale au moment d’inertie du volant primaire (36) lorsque le moteur (4) génère une excitation supérieure à un effort couplant le volant primaire (36) au volant secondaire (38), ledit effort étant mesuré à un débattement angulaire de 10° entre le volant primaire (36) et b volant secondaire (38).
7- Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l’ensemble moteur comprend en outre un mécanisme d’embrayage (30) avec un moment d’inertie; lors de l’étape (c) définition (104) de l’inertie projet, l’inertie d’organe de couplage est égale à la somme du moment d’inertie du volant primaire (36), du moment d’inertie du volant secondaire (38), et du moment d’inertie du mécanisme d’embrayage (30) ; lorsque le moteur (4) génère une excitation inférieure ou égale à un effort couplant le volant primaire (36) au volant secondaire (38), ledit effort étant mesuré à un débattement angulaire de 10° entre le volant primare (36) et le volant secondaire (38).
8- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape (c) définition (104) d’une inertie projet de l’attelage tournant (14) d’ensemble moteur en cours de dimensionnement, l’inertie projet comprenant la somme : d’une inertie totale d’une façade d’accessoires (24) ; d’une inertie totale d’une façade distribution (26) ; d’un moment d’inertie de pompe à eau (20) ; d’un moment d’inertie d’arbre d’équilibrage (22) ; d’une inertie d’un groupe incluant : l’arbre de sortie (8), une pompe à huile (16), une poulie (18), et un jeu de bielles (12) et de pistons (10) montés sur l’arbre de sortie (8); et une inertie d’organe de couplage ; le procédé comprenant en outre une étape (d) comparaison (106) de l’inertie projet définie en étape (c) définition (104) et de l’inertie minimale calculée en étape (b) calcul (102) et en ce que le volant amortisseur est un volant simple, et l’ensemble moteur comprend en outre un mécanisme d’embrayage (30), lors de l’étape (c) définition (104) de l’inertie projet, l’inertie d’organe de couplage étant égale à la somme du moment d’inertie du volant simple et du moment d’inertie du mécanisme d’embrayage (30). 9- Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en entre une étape (e) augmentation (108) de l’inertie projet de l’attelage tournant (14) en augmentant le moment d’inertie du volant amortisseur (28).
10-Véhicule automobile comprenant :
- un volant amortisseur (28) avec des pendules (48) mobiles, et
- un moteur à explosion (4) avec une cylindrée et un arbre de sortie (8) sur lequel le volant amortisseur (28) est monté,
l’arbre de sortie (8) et le volant amortisseur (28) formant au moins partiellement un attelage tournant (14),
caractérisé en ce que l'inertie de l'attelage (14) tournant est supérieure ou égale au produit de la cylindrée du moteur (4) multiplié par la masse totale des pendules (48), multiplié par 0,15.
PCT/FR2019/050315 2018-03-26 2019-02-13 Procede de dimensionnement de moteur pour vehicule automobile WO2019186000A1 (fr)

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