Brevet FR2135664A1 — publié le 19721222

L'invention concerne un amortisseur de vibrations de torsion pour vilebrequins de moteurs à combustion interne, se composant d'un volant qui est maintenu, au moyen d'éléments élastiques disposés dans une fente annulaire, sur un moyeu soli-5 daire du vilebrequin à la rotation. On connaît des amortisseurs de vibrations de torsion à éléments intercalaires en élastomère, ces éléments intercalaires étant disposés en couronne circulaire entre le fnoyeu et le volant. Dans un modèle d'amortisseur de Vibrations de torsion, 10 cet élément intercalaire en élastomère est fixé au moyeu ainsi qu'au volant par vulcanisation ou par collage. Selon un autre mode de réalisation, cet élément intercalaire de caoutchouc est mis en place avec une forte pré-contrainte radiale et axiale. Les modèles collés donnent lieu à une fabrication coûteuse, 15 tandis qu'en cas de réalisation sans collage, les efforts eir-conférentiels intenses ne sont pas transmis et les vibrations qui apparaissent ne peuvent pas être suffisamment amorties. Autre inconvénient des modèles collés, il est impossible de procéder à une correction de la fréquence propre de l'amortisseur 20 sans destruction de la pièce finie et nouvelle vulcanisation. On connaît par ailleurs des amortisseurs de vibrations de torsion dits à douille-ressort. Dans ce cas, le volant est monté sur le moyeu par l'intermédiaire de douilles-ressorts qui sont logées dans des trous axiaux.. Les mouvements relatifs en-25 tre le volant et le moyeu sont absorbés par déformation des douilles-ressorts. Dans ce mode de construction, l'amortissement est basé sur le principe du frottement métallique et, de ce fait, il apparaît des variations de la gamme de fréquences voulue par suite de l'usure qui se produit. 30 D'autre part, on connaît un mode de construction d'amor tisseurs de vibrations de torsion, selon lequel le volant extérieur présente une bride en saillie vers l'intérieur qui est encastrée dans une couche d'élastomère dans la gorge du moyeu dirigée vers l'extérieur. La transmission nécessaire des 35 efforts est assurée d'une part par le frottement de 1'élastomère comprimé entre les parois de la bride et les parois internes de la gorge et, d'autre part,, par des goujons filetés que portent les parois de la gorge et qui, faisant saillie à travers des trous prévus dans la bride du volant, sont entou-4-0 rés par 1* élastomère pré-contraint en directions axiale et 72 16215 2> 2135664 radiale. Ce mode de construction est très coûteux, car le moyeu est divisé et les différents éléments qui s'engagent les uns dans les autres doivent être très précis pour garantir une compression uniforme de 1"élastomère et un amortissement des vibra-5 tions. Dans un modèle léger d'amortisseur de vibrations de torsion pour des sollicitations minimales, le volant est raccordé au moyeu par des chevilles rivées dans le collet du moyeu, ces chevilles pénétrant de leur côté dans des oeillets du volant 10 revêtus d1élastomère et produisant dans cet élastomère une forte pré-contrainte, tant en direction radiale qu'axiale. Toutefois, du fait que le volume de caoutchouc est réduit et est sollicité à la compression, ce modèle n'est utilisable que pour de faibles moments alternatifs. 15 En concevant l'invention, on s'est fixé pour tâche de fournir un amortisseur de vibrations de torsion qui soit capable d'absorber des forces circonférentielles intenses, avec maintien d'une gamme de fréquences constante; dont la fréquence propre soit réglable dans une large plage sans destruction 20 d'aucun de ses éléments; qui puisse être fabriqué et entretenu rapidement et à peu de frais; et avec lequel on soit assuré d'un assujettissement du volant en direction axiale par rapport au moyeu. Conformément à l'invention, ces buts sont atteints par le 25 fait que des éléments dont la forme va du Y écarté à l'U écarté avec des branches dirigées vers l'extérieur ou vers l'intérieur, en caoutchouc ou en un succédané de caoutchouc, sont mis en place, avec une pré-contrainte exclusivement radiale, dans la fente annulaire interrompue par des évidements et y sont main-30 tenus par encastrement. Le problème consistant à assurer l'assujettissement axial est résolu par le fait que les éléments présentent des nervures parallèles au sens de rotation de l'amortisseur, en saillie du côté du centre de celui-ci comme vers l'extérieur, nervures qui sont enclenchées dans des rai-35 nures correspondantes du volant et du moyeu. Dans ces conditions, il est avantageux que les éléments élastiques aient une section transversale allant de la forme rectangulaire à la forme elliptique. Naturellement, il est également concevable que les éléments comportent intérieure-40 ment un noyau plus dur que le matériau élastique dont ils sont 72 16215 2135664 formés. Une autre forme de réalisation de l'invention neut être caractérisée par le fait que les éléments élastiques, collés entre des pièces métalliques supérieure et inférieure, forment des corps de caoutchouc-métal insérables indépendaient dans 5 les évidements et assurant, avec des moyens connus en soi (vis ou similaires), l'assujettissement axial du volant par rapport au moyeu. Avec des amortisseurs de vibrations de torsion du type en question, il est souhaitable que des modifications des fréquen-10 ces couvertes par l'amortisseur puissent être effectuées sans modifications marquées de l'amortisseur de vibrations de torsion proprement dit. Eu égard à cette exigence, l'amortisseur de vibrations de torsion selon l'invention présente cette caractéristique que sa fréquence est réglable, sans modification des 15 évidements, par le nombre des corps de caoutchouc-métal mis en oeuvre. Un réglage de la fréquence de l'amortisseur de vibrations de torsion, sans modification des évidements, neut être également effectué en introduisant des corps de caoutchouc-métal ayant des volumes différents de caoutchouc. 20 En vue d'un assemblage simple et aussi d'une fabrication en série des amortisseurs de vibrations de torsion selon l'invention, il est important que les éléments élastiques individuels soient réunis en une couronne d'un seul tenant, ayant essentiellement la forme d'une.étoile. Dans ces conditions, il 25 est concevable que la couronne d'un seul tenant en matière élastique soit insérée entre une couronne intérieure et une couronne extérieure en un matériau métallique et que cette pièce composite puisse être insérée de son côté dans la fente annulaire entre le volant et le moyeu. 30 Enfin, s'agissant d'amortisseurs de vibrations de torsion ex-oosés à des sollicitations particulièrement sévères, il peut être important que les éléments élastiques soient collés, de façon connue en soi, entre le volant et le moyeu. l'invention pourra de toute façon être bien conrprise à 35 l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des modes de réalisation préférés qui sont, bien entendu, donnés surtout à titre dèindication. . La fig. 1 est une coupe axiale d'un amortisseur de vibra-40 tions de torsion. 72 16215 4 2135664 la fig. 2 est une vue en élévation frontale correspondant à la fig. 1. la fig. 3 représente l'élément d'élastomère qui est visible en position insérée sur les fig. 1 et 2. 5 les fig. 4 à 8 représentent différentes formes de réalisa tion d'éléments d'élastomère. la fig. 9 représente une pièce de caoutchouc-métal destinée à un amortisseur de vibrations de torsion selon l'invention. La fig. 10 représente des éléments d'élastomère réunis en 10 une couronne fermée pour des amortisseurs de vibrations de torsion. L'amortisseur de vibrations de torsion représenté sur les fig. 1 et 2 se compose d'un volant 1 et d'un moyeu 2, entre lesquels est ménagée une fente annulaire 3- Cette fente 3 est 15 interrompue par des évidements 4, dans lesquels S£ trouvent des éléments d'élastomère 5 ayant une forme de V à "branches écartées (fig. 3). les éléments 5 sont munis de nervures supérieures 6 et de nervures inférieures 7 qui s'enclenchent dans des rainures 9 et 10 formées dans le volant 1 et dans le moyeu 20 2. Les nervures 6 et 7 assurent, avec les rainures 8 et 9, la position axiale du volant 1 sur le moyeu 2. Les dimensions de l'élément d'élastomère par rapport à celles des évidements 4 sont choisies de préférence de telle sorte qu'il s'établisse une pré-contrainte exclusivement radiale dans ces éléments au moment de leur insertion dans les évidements. 25 Les vibrations de torsion du vilebrequin provoquent un mouvement relatif du volant par rapport au moyeu. Il se produit alors des mouvements oscillants de rotation'du volant 2 sur le moyeu 1. Il en résulte une sçllicitation des éléments d'élastomère. En raison de la forme de V à branches écartées 30 des éléments d'élastomère 5» ces sollicitations ne se manifestent qu'en tant que sollicitations de compression transversale, pour l'absorption desquelles le matériau élastomère convient remarquablement. La fig. 4 représente un élément d'élastomère 10 qui a la 35 forme d'un U écarté, c'est-à-dire d'un segment d'arc de cercle. L'élément d'élastomère 20 représenté sur la fig. 5 est également en forme d'U, se composant d'une partie de sommet 21 à petit rayon et de deux parties 22 à rayon plus grand, constituant les branches de l'U. 40 La fig. 6 montre la section quadrangulaire ou losangique 5 72 16215 2135664 d'un élément d'élastomère 7. La fig. 7 représente également un élément losangique 40, mais qui est muni d'un noyau 41 en un matériau plus dur que celui de l'élément 40, ce qui modifie sa caractéristique d'élasticité. 5 La fig. 8 représente enfin un élément élastique 50 ayant dans l'ensemble une section ovale. Les éléments 10 et 20 des fig. 4 et 5 sont opportunément munis des nervures 11 et 12 ou 23 et 24 déjà mentionnées pour l'assujettissement du volant en direction axiale. 10 Au cas où les éléments seraient collés entre le volant et le noyeu au niveau des évidements, selon un mode connu en soi, ces-nervures d'assujettissement axial ne seraient plus nécessaires (fig. 6 à 8). Le noyau 41 indiqué à propos de la fig. 7 peut être adopté, 15 avec une section transversale correspondante, dans chacune des formes de réalisation décrites d'éléments élastiques, afin de modifie^ les caractéristiques d'élasticité. la fig. 9 illustre un autre mode de réalisation possible d'un élément d'élastomère. Celui-ci se compose d'une partie 20 supérieure métallique 60 et d'une partie inférieure métallique 61, entre lesquelles est intercalée une masse d'élastomère 62. La masse d1élastomère 62 peut être éventuellement collée entre les faces internes des parties 60, 61 et, là encore, une immobilisation axiale des parties 60 et 61 peut être assurée par 25 des nervures du genre déjà mentionné. De tels éléments de caoutchouc-métal, assemblés préalablement sous forme d'un ensemble, seront alors insérés dans des évidements prévus h cet effet dans la fente annulaire d'un amortisseur de vibrations de torsion, pour y être fixés de façon en soi connue. Ce mode 30 de réalisation assure une plus grande simplicité de montage d'un amortisseur de vibrations de torsion. Enfin, la fig. 10 montre schématiquement comment plusieurs des éléments 5 représentés sur la fig. 5 peuvent être réunis par des parties de jonction 70 pour former une couronne 35 fermSe 71 qui peut être mise en place d'un seul tenant dans la fente annulaire d'un amortisseur de vibrations de torsion. Une caractéristique typique des formes de réalisation décrites d'amortisseurs de vibrations de torsion.avec différents éléments d'élastomère, consiste en ce. que,•dans tous les 40 cas, les efforts circonférentiels qui apparaissent et même, 6 72 16215 2135664 dans une certaine mesure, les efforts axiaux sont absorbés par la structure du dispositif. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant éta plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 72 16215 2135664 REVENDICATIONS 1.- Amortisseur de vibrations de torsion pour arbres, et notamment pour vilebrequins de moteurs à combustion interne, se composant d'un volant qui est maintenu, au moyen d'éléments élasti- 5 ques disposés dans une fente annulaire, sur un moyeu solidaire du vilebrequin à la rotation, caractérisé par le fait que des éléments (5» 10, 20) dont la forme va du V écarté à l'U écarté, avec des branches dirigées vers l'intérieur ou vers l'extérieur, en caoutchouc ou en un succédané de caoutchouc, sont mis en 10 place, avec une pré-contrainte exclusivement radiale, dans la fente annulaire interrompue par des évidements (4) et y sont maintenus par encastrement. 2.- Amortisseur de vibrations de torsion selon le revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments (5, 10, 20, 62) 15 présentent des nervures (6, 7» 11» 12, 23» 24) parallèles à la direction de rotation de l'amortisseur, en saillie du côté du centre de l'amortisseur comme vers l'extérieur, nervures qui s'enclenchent dans des rainures (8, 9) correspondantes du volant et du moyeu (2). 20 3.- Amortisseur de vibrations de torsion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les éléments élastiques (30, 50) ont une section transversale allant de la forme rectangulaire à la forme elliptique. 4.- Amortisseur de vibrations de torsion selon l'une quelconque 25 des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les éléments (40) comportent intérieurement un noyau (41) plus dur que le matériau élastique dont ils sont formés. 5.- Amortisseur de vibrations de torsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracf'risé par le fait que les élé- 30 ments élastiques, colj-és entre des pièces métalliques supérieures et inférieures, forment des corps de caoutchouc-métal insé-rables individuellement dans les évidements et assurant, avec des moyens connus en soi (vis ou similaires), l'assujettissement axial du volant par rapport au moyeu. 35 6.- Amortisseur de vibrations de torsion selon l'une quelconque des revendications 1 à 5» caractérisé par le fait que sa fréquence est réglable, sans modification das évidements, par le nombre des corps de caoutchouc-métal mis en oeuvre. 7.- Amortisseur de vibrations de torsion selon l'une quelconque 40 des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la 8 72 16215 2135664 fréquence de l'amortisseur est réglable, sans modifications des évidements, par l'utilisation de corps de caoutchouc-métal ayant des volumes différents de caoutchouc. 8.- Amortisseur de vibrations de torsion selon l'une quelconque 5 des revendications 1 à 7» caractérisé par le fait que les éléments élastiques individuels sont réunis en une couronne (71) d'un seul tenant, ayant essentiellement la forme d'une étoile. 9.- Amortisseur de vibrations de torsion selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la couronne d'un seul tenant en 10 matière élastique est insérée entre une couronne intérieure et une couronne extérieure en un matériau métallique et que cette pièce composite est insérée à son tour dans la fente annulaire entre le volant et le moyeu. 10.- Amortisseur de vibrations de torsion selon l'une quelconque 15 des revendications 1, 3, 4 ou 8, caractérisé par le fait que les éléments élastiques sont collés, de façon connue en soi, entre le volant et le moyeu.