Brevet FR2012181A1 — publié le 19700313

i 2012181 L'invention se rapporte à un arbre de transmission, pour entraînement de l'essieu arrière, dans un véhicule automobile à moteur avant, arbre qui est constitué par une barre métallique continue, de faible section. 5 Dans les arbres de transmission, les éléments de l'arbre qui sont compris entre les articulations sont en général très rigides de manière que leur fréquence propre de vibrations de flexion soit supérieure à la fréquence de marche, cet élément de l'arbre restant ainsi à une fréquence sous-critique. 10 II est également connu d'utiliser pour l'arbre de trans mission compris entre la boite de vitesse reliée au moteur avant et le différentiel de l'essieu arrière, une barre métallique mince continue, dont la fréquence propre de flexion est inférieure à la plage de fréquence de fonctionnement. ïïn tel 15 arbre composé d'une barre pleine se caractérise par un faible moment d'inertie et détermine, en raison de sa souplesse en torsion, un bon amortissement des chocs sur l'embrayage, etc. Toutefois, dans ce cas, les torsions du deuxième et du troisième harmoniques entraînent des difficultés considérables. 20 C'est pour cette raison que l'on a entouré l'arbre mince d'un tube et que l'on a guidé cet arbre dans le tube au moyen de plusieurs paliers intermédiaires afin d'obtenir également le fonctionnement à fréquence sous-critique pour les tronçons minces de l'arbre. 25 L'inconvénient de cette disposition est que le tube de guidage doit être très rigide pour rester également de son côté dans la plage sous critique et ne pas risquer de vibrer et donc de faire du bruit. Une autre solution consiste à maintenir un arbre mince , 30 incurvé en inclinant les paliers dans les deux sens, et à faire tourner l'arbre dans l'état incurvé. Cette construction.augmente certes la fréquence propre. Toutefois, dans le cas des arbres d'une longueur convenant aux automobiles, on ne parvient pas à élever cette fréquence à un niveau supérieur à celui des 35 vitesses de rotation de la plage de fonctionnement. La fréquence propre tombe donc dans la plage des fréquences de fonctionnement. Par ailleurs, les harmoniques de la fréquence propre des vibrations de flexion sont moins influencées par la flèche fixe, de sorte que les harmoniques d'ordre faible, tout 40 au moins la deuxième harmonique, restent encore également dans original 69 22328 2 2012181 la plage des fréquences de fonctionnement. Etant donné que la fréquence propre de vibration de flexion et les harmoniques de cette fréquence conduisent, sous l'effet d,excitations minimes et inévitables, à des vibrations à polarisation circulai-5 re, cette solution est inutilisable en pratique. le but de l'invention est donc d'amortir par des moyens peu coûteux les vibrations provoquées par les harmoniques de la fondamentale de l'arbre compris dans la plage de fonctionnement. Selon une particularité essentielle de l'invention, des 10 amortisseurs reliés à. l'arbre atténuent les harmoniques compris dans la plage des fréquences de fonctionnement. Les amortisseurs entrant dans le cadre de l'invention sont des structures vibratoires formées d'au moins une masse et d'au moins un ressort et accordées sur les harmoniques de la fréquence 15 propre des vibrations de flexion de l'arbre. L'invention peut s'appliquer avantageusement aux modes connus de traction à moteur avant, dans lesquels un groupe composé de la boîte de vitesses et du différentiel est monté à l'arrière du véhicule. La plage de fonctionnement de l'arbre 20 de transmission correspond donc à celle de la vitesse de rotation du moteur et non pas à la plage des vitesses de rotation de l'essieu, moteur des roues, plage qui est multipliée par les rapports de transmission de la boîte de vitesses. En règle générale, les deuxième et troisième harmoniques 25 tombent dans la plage des fréquences de fonctionnement de l'arbre. On. montera donc de préférence trois amortisseurs de vibrations sur les trois noeuds du quatrième harmonique. Les amortisseurs de vibrations ne doivent^ pas avoir une fréquence propre bien distincte mais ils doivent agir sur une 30 plage de fréquences plus ou moins large, et de simples suspensions élastiques de caoutchouc permettent d'obtenir ce résultat. On peut, obtenir le même résultat à l'aide d'amortisseurs ayant plusieurs fréquences propres différentes (plusieurs, constantes .élastiques). Les fréquences propres différentes d'un 35 amortisseur peuvent également être affectées à des harmoniques différents à amortir. Les amortisseurs1 sont empêchés de tourner et un palier, ~ de préférence.d'un roulement à billes est interposé, entre l'arbre et chaque amortisseur. 'Les directions"ou plânS de'vi-40 Ipration des amortisseurs, qui comprennent des éléments vibrants BAD ORIGINAL 69 22328 3 2012181 à translation ou à oscillations doivent de préférence être différents. Lorsque ces vibrations sont orientées perpendiculairement à l'arbre, cette différentiation peut s'obtenir par décalage angulaire d'amortisseurs semblables. L'expérience déter-5 mine en dernier ressort la forme optimale à donner aux amortisseurs et, en conséquence, la description suivante d'un exemple de réalisation de l'invention ne relatera que les principes essentiels d'un amortisseur de vibrations. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-10 sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif et nullement limitatif .une forme de réalisation conforme â l'invention. Sur ces dessins : La figure 1 est une vue schématique en élévation latérale 15 d'un arbre suivant l'inventiont les formes d'ond.es des vibrations étant également indiquées sur cette figure. La figure 2 est une vue en perspective schématique de l'arbre suivant l'invention. La figure 3 est une demi coupe axiale d'un amortisseur de 20 vibrations. La figure 4 est une coupe axiale schématique d'un arbre suivant l'invention muni d'amortisseurs tubulaires ; et La figure 5 est une coupe axiale partielle à échelle agrandie de l'arbre de la figure 4. . 25 Les vibrations d'un arbre 1». de faible section et qui tourne librement ont l'allure représentée sur la figure 1» Le nombre des ventres de vibrations correspond aux harmoniques, la vitesse de rotation correspondante de résonance est donnée par le carré de l'harmonique multiplié par la vitesse de rota-30 . tion n du premier harmonique» Les vibrations sont atténuées par des amortisseurs 2, 3» 4 montés aux noeuds du plus petit harmonique situé au-delà de la plage des fréquences de fonctionnement9 par exemple du quatrième harmonique. L'augmentation locale de la masse par suite 35 du montage des amortisseurs 2, 3 et 4 ne modifie pas 2s£ fréquence de cet harmonique, qui est par exemple le" quatrième, car les masses auxiliaires se trouvent aux noeuds de.la vibration. Par contre, les fréquences de tous les autres harmoniques inférieurs, donc des premier, deuxième et troisième harmoniques, 40 dans cet exemple de réalisation, sont abaissés. Le premier ORIGINAL 69 22328 4 2012181 harmonique se trouve en général bien au-dessous de la plage des fréquences de fonctionnement, c'est-à-dire au-dessous de la vitesse de ralenti du moteur. Le moteur tourne donc dans une plage surcritique et le premier harmonique n'entre pas en 5 résonance. Les deux amortisseurs extérieurs de vibrations 2 et 4 se trouvent dans la zone du ventre de la vibration correspondant au deuxième harmonique. Ces amortisseurs 2, 4 sont accordés de manière que le deuxième harmonique tombe dans la plage 10 de leur fréquence, compte tenu de la masse additionnelle. Il est possible d'accorder un© deuxième fréquence propre des amortisseurs 2, 4 sur le troisième harmonique» Quant au troisième harmonique, l'amortisseur oeutral 3 se trouve dans le ventre central de la vibration et donc est accordé sur cet harmoni-15 que, les deux amortisseurs extérieurs 2, 4 se trouvant au voisinage des ventres extérieurs de la vibration. Ces amortisseurs peuvent également présenter une deuxième fréquence propre qui est accordée sur le troisième harmonique. Les trois amortisseurs répondent ainsi aux deux harmoniques situés dans la plage des 20 fréquences de fonctionnement de l'arbre. Donc, les vibrations à polarisation circulaire, qui présentent le caractère d'une instabilité, sont atténuées et l'arbre est maintenu au repos, même dans les plages de résonance « La figure 2 montre comment les amortisseurs, dont chacun 25 comporte deux directions de vibrations perpendiculaires à l'axe de 13arbre9 sont décalés les uns par rapport aux autres pour maîtriser plus complètement les vibrations de rotation de l'arbre. Les fréquences propres correspondent sensiblement au deuxième harmonique et Iss fréquences propres c^ correspondent 30 sensiblement au troisième harmonique. La figure 3 représente en demi-coupe axiale un amortisseur de vibrations„ Sur l'arbre 1 est bloqué5 au moyen d'un manchon de caoutchouc 5S tin roulement à billes 6 dont la bague extérieure porte un ressort tabulaire en caoutchouc 7 qui est 35 à son tour relié, à son extrémité libre, à une bague métallique 8. Un manchon en tôle S sert non seulement à assurer la liaison entre le roulement à billes 6 et 1© ressort en caoutchouc 7 s mais également à fixer le système vibrant 7, 8 en le bloquant en rotationa Ce blotuagé est assuré par des moyens soa-4£> pies-, par xca trac-slet de caoutchouc 10 suspendu au châssis 11 8AD ORIGINAL 6V 22328 5 2012181 du véhicule et qui absorbe les forces de frottement du roulement. Les amortisseurs sont avantageusement réalisés en plusieurs pièces (cette construction n'étant pas représentée en 5 détails). Dans ce cas, le montage et le démontage doivent pouvoir être exécutés sur l'arbre déjà monté. Pour protéger les amortisseurs et leurs roulements des souillures, en particulier dans le cas où. l'arbre de transmission est monté dans un tunnel qui s'ouvre vers le bas, les mas-10 ses d'amortissement suivant les figures 4 et 5 peuvent être constituées par des tubes 14, en métal ou en matière plastique, qui sont éventuellement lestés par des masselottes dans le voisinage des paliers, et qui sont montés entre les paliers 12, sur des suspensions tubulaires élastiques 13 en caoutchouc. 15 Dans ce cas, les roulements 12 n'ont pas à être enfermés de manière étanche et il est éventuellement possible de renoncer aux supports destinés à absorber .les couples de rotation lorsque les deux tubes extrêmes sont fixés et bloqués en rotation sur les groupes correspondants. 20 II va de soi que l'invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif et nullement limitatif et que lton pourra apporter aux modes de réalisation décrits et représentés diverses modifications et variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention. BAD ORIGINAL 69 22328 6 2012181 REVENDICATIONS 1°) - Arbre de transmission constitué par une barre métallique mince continue et commandant l'essieu arrière d'un véhicule automobile à moteur avant et en particulier à boîte 5 de vitesses montée à l'arrière, caractérisé en ce que des amortisseurs de vibrations reliés à l'arbre atténuent les harmoniques compris dans la plage de fonctionnement de ce dernier dont la fondamentale de la fréquence propre se situe en-dessous de cette plage. 10 2°) - Arbre de transmission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les amortisseurs sont montés aux noeuds de vibration de l'harmonique se situant immédiatement au-dessus de la plage des fréquences du fonctionnement, de préférence sur les trois noeuds de vibration du quatrième harmonique. 15 " 3°) - Arbre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les amortisseurs de vibration ont des constantes élastiques différentes dans des directions différentes perpendiculaires à l'axe de l'arbre. 4°) - Arbre suivant la revendication 1, caractérisé ep 20 ce que les amortisseurs sont constitués par des éléments vibrant en translation ainsi qu'en rotation et ayant des fréquences propres différentes. 5°) - Arbre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les directions des vibrations des divers amortisseurs 25 sont différentes. 6°) - Arbre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lté s amortisseurs de vibrations sont empêchés de tourner . 7°) - Arbre suivant la revendication 6, caractérisé en 30 ce que les amortisseurs sont reliés à l'arbre par des roule-, ments à billes qui sont à leur tour reliés au châssis par un support souple d'absorption du couple de rotation, de préférence constitué par un bracelet de caoutchouc. 8°) - Arbre suivant la revendication 1, caractérisé par 35 plusieurs amortisseurs de vibrations qui sont en plusieurs pièces et s'ont interchangeables sans démontage de l'arbre de transmission. 1 9°) - Arbre suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les masses des amortisseurs de vibrations sont consti-40 tués par des tubes qui sont montés entre les paliers sur des _ 1 BAD OrjgîNAL 69 22328 7 2012181 suspensions élastiques tubulaires en caoutchouc et qui sont éventuellement lestés d'une masse supplémentaire, de préférence au voisinage des paliers.