Brevet FR2459411A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne un amortisseur pour réduire les vibrations de torsion d'un arbre et/ou pour éviter de transmet- tre de telles vibrations à un organe entratné. L'amortisseur com- porte un moyeu solidaire de l'arbre, et un anneau périphérique d' inertie monté concentriquement autour du moyeu avec un jeu radial. Le moyeu et l'anneau périphérique d'inertie sont associés en rota- tion, par un élément élastique d'amortissement inséré entre le moyeu et l'anneau, dans un logement dont l'épaisseur correspond au jeu radial précité. on connatt divers amortisseurs du genre en question, notam- ment des amortisseurs dans lesquels le logement ménagé entre le moyeu et l'anneau périphérique présente, suivant un plan trans- versal à l'arbre du moyeu, un contour sensiblement circulaire. De tels amortisseurs sont utilisés notamment pour réduire les vibrations de torsion des vilebrequins de certains moteurs à com- bustion interne. L'élément élastique d'amortissement, inséré entre le moyeu et l'anneau, est en général comprimé au montage, ou fixé par collage aux deux organes entre lesquels il est monté. Les dé- placements angulaires relatifs du moyeu et de l'anneau d'inertie, - correspondant notamment aux vibrations de torsion du vilebrequin, sollicitent ainsi au cisaillement l'élément élastique d'amortisse- ment, généralement réalisé en caoutchouc. Par contre, l'élément élastique d'amortissement de ces amortisseurs connus n'est pas sollicité en compression. Ceci ne permet pas de profiter des ca- ractéristiques très favorables d'amortissement du matériau cons- tituant l'élément précité, dans ce genre de déformation, notamment pour accepter un couple de valeur élevée, et limiter à une valeur relativement faible le débattement angulaire relatif du moyeu et de l'anneau périphérique d'inertie. Le but de l'invention est d"éviter l'inconvénient que l'on vient d'exposer, en permettant de réaliser un amortisseur de vibra- tions du genre en question, qui permette de solliciter en compres- sion l'élément élastique d'amortissement, pour limiter à une valeur relativement faible le débattement angulaire relatif du moyeu et de l'anneau périphérique d'inertie, en acceptant un couple de valeur élevée entre ces deux organes. Selon l'invention, l'amortisseur du genre indiqué ci-dessus est caractérisé en ce que le logement ménagé entre le moyeu et 1' anneau périphérique d'inertie présente, suivant un plan transver- sal à l'arbre du moyeu, un contour polygonal à sommets arrnndis. Comme on l'expose plus loin, la disposition précitée du con- tour du logement de l'élément élastique d'amortissement permet de soumettre celui-ci à un effet important de compression, grace au- quel on obtient les résultats avantageux déjà indiqués pour limi- ter le débattement angulaire du moyeu par rapport à l'anneau d' inertie, avec un couple de valeur relativement élevée entre ces deux organes. Dans un mode de réalisation intéressant, le logement de 1' élément élastique d'amortissement présente un contour carré à som- mets arrondis. L'élément élastique inséré entre le moyeu et l'an- neau d'inertie est fixé par collage à l'un ou aux deux organes précités, ou introduit à force entre les deux organes pour se trouver écrasé dans le sens radial. Dans la description qui suit, on indique comment ce mode de réalisation permet une fabrication industrielle commode et écono- mique de l'amortisseur conforme à l'invention. D'une manière avantageuse, l'anneau périphérique d'inertie comporte des moyens pour fixer de manière amovible sur l'anneau un organe, solidaire en rotation de l'anneau précité. Cet organe est, par exemple, un volant d'inertie concentrique à l'anneau d' inertie. Cet organe peut aussi être un appareil tournant, entrat- né par l'arbre du moyeu de l'amortisseur. Cette fixation amovible prévue sur l'anneau périphérique d' inertie permet une meilleure souplesse d'utilisation de l'amortis- seur conforme à l'invention, par exemple en y adaptant à la deman- de des volants d'inertie de diverses tailles, correspondant à des cas d'utilisation déterminés, ou en y adaptant l'organe d'entrat- nement de divers appareils tournants ainsi commandés par l'arbre sur lequel est monté le moyeu de l'amortisseur. D'autres particularités et avantages de l'invention ressorti- ront encore de la description donnée ci-après de quelques modes de réalisation, présentés à titre d'exemples non limitatifs, en réfé- rence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un amortisseur conforme à l'invention; - la figure 2 est une coupe axiale de l'amortisseur de la figure 1, suivant II-II; - la figure 3, analogue à la figure 2, représente une varian- te de l'amortisseur, prévue pour la fixation amovible d'un organe l 'anneau périphérique; --a figure 4, analogue à la figure 1, est une vue en plan d' L-- r4a.is ation industrielle de l'amortisseur; -la figure 5, analogue à la figure 2, est une coupe axiale de 1'amortisseur de la figure 4, suivant V-V. Dans ie mode de rsalisation des figures 1 et 2, l'amortisseur 1 est preéu po3ur réduire les vibrations de torsion d'un arbre 2 d'axe X-Y, et comporte un moyeu 3 solidaire en rotation de l'arbre 2, auquel il est fixé par exemple par clavetage, par un emmanche- ment à cannelures, ou par tout autre moyen connu. Un anneau péri- phérique d'inertie 4 est monté concentriquement autour du moyeu 3, avec un jeu radial 5. Le moyeu 3 et l'anneau périphérique d'iner- tie 4 sont associés en rotation par un élément élastique d'amortis- sement 6, de forme annulaire, inséré entre le moyeu 3 et l'anneau périphérique 4, dans un logement dontil'épaisseur correspond au jeu radial 5. L'élément élastique d'amortissement 6 est réalisé par exemple en caoutchouc synthétique moulé, à l'épreuve des hydro- carbures et du vieillissement. Conformément à l'invention, le logement de l'élément élasti- que d'amortissement 6 présente, suivant un plan transversal à 1' arbre 2 du moyeu 3 d'axe X-Y, un contour polygonal à sommets ar- rondis. Par exemple (figures 1 et 2), le logement de l'élément élas- tique d'amortissement 6 présente un contour carré, à sommets ar- tondis 6A, 6B, 6C, 6D. Lorsque l'amortisseur 1 fonctionne, pour absorber les vibrations de torsion de l'arbre 2, un certain débat- tement angulaire alternatif se produit, entre le moyeu 3, solidai- re de l'arbre 2, et l'anneau périphérique 4 soumis à sa propre inertie, et associé élastiquement au moyeu 3 par l'élément élasti- que d'amortissement 6. L'amplitude "A" du débattement angulaire précité, de part et d'autre d'une position moyenne de repos de 1' amortisseur 1 (figure 1) dépend notamment de la valeur du couple qui s'exerce entre le moyeu 3 et l'anneau périphérique 4, ainsi que des caractéristiques d'élasticité du caoutchouc utilisé pour con- fectionner l'élément élastique d'amortissement 6, et du jeu radial prévu par construction entre le moyeu 3 et l'anneau périphérique 4. Dans la zone de chaque sommet arrondi 6A, 6B, 6C, 6D, le caout- chouc de l'élément 6 estsoumlis essentiellement à u/n effet de cisail- lemenlt. Il en va de même dans les autres parties de l'élément 2 2459411 élastique 6, pour de faibles valeurs de l'amplitude "A" de débat- tement angulaire entre le moyeu 3 et l'anneau périphérique 4. Par contre, si l'amplitude "A" atteint une valeur relativement impor- tante, de l'ordre de 5 à 813 par exemple, les parties rectilignes de l'élément élastique d'amortissement 6, entre les sommets arron- dis 6A, 6B, 6C, 6D, se trouvent soumises sensiblement sur la moi- tié de leur longueur à un effet important de compression, corres- pondant à une réduction du jeu radial 5 existant au repos entre le moyeu 5 et l'anneau périphérique 4 aux endroits précités. En effet, pour un sens donné de l'amplitude A, les parties en regard du moyeu 3 et de l'anneau périphérique 4 tendent à se rapprocher sur une partie de la longueur de chaque côté rectili- gne de l'élément élastique 6, et à s'écarter au contraire l'une de l'autre sur l'autre partie de chaque côté de l'élément 6. Dans la partie ainsi comprimée de chaque côté rectiligne de l'élément 6, on peut profiter des caractéristiques mécaniques très favorables du caoutchouc, dans ce genre de déformation, par opposition aux caractéristiques du même caoutchouc en extension ou au cisaille- ment. Grâce à l'effet important de compression ainsi réalisé sur l'élément élastique d'amortissement 6, on peut obtenir un rende- ment très élevé pour l'amortisseur 1, en limitant à une valeur relativement faible l'amplitude "A" pour une valeur importante du couple exercé entre le moyeu 3 et l'anneau périphérique d'inertie 4. La souplesse présentée par l'élément élastique 6 est, en ef- fet, sensiblement plus faible en compression, qu'au cisaillement ou en extension. Ceci permet d'obtenir avec l'amortisseur conforme à l'invention une rigidité en torsion plus importante qu'avec les amortisseurs connus, o l'élément élastique n'est pas sollicité en compression, mais seulement au cisaillement. La variation très accentuée du couple en jeu, en fonction de l'amplitude "A" du débattement angulaire entre le moyeu 3 et l'anneau périphérique 4, permet ainsi de limiter commodément le débattement maximum de 1' amortisseur 1, en fonction du jeu radial 5 prévu par construction entre le moyeu 3 et l'anneau périphérique 4, pour obtenir un effet de butée élastique en torsion, d'une manière très efficace. ce taux d'augmentation rapide du couple en jeu, en fonction de l'amplitude "A" du débattement angulaire entre le moyeu 3 et l'anneau périphérique 4, permet d'adapter de manière efficace 1' amortisseur conforme à l'invention à des vibrations de torsion de fréquence relativement plus élevée, pour des amplitudes assez importantes, et d'obtenir notamment un meilleure accord de l'amor- tisseur, pour les vibrations d'un mode à deux noeuds par exemple. Pour des effets importants de torsion, l'effet positif de butée, ainsi assuré par les parties en compression de l'élément élastique 6, permet d'en éviter la destruction, comme dans le cas des amortisseurs de torsion connus dont l'élément élastique tra- vaille seulement au cisaillement ou en extension, sans effet posi- tif de butée. Comme on l'expose plus loin, à propos d'une varian- te de l'amortisseur conforme à l'invention, l'effet précité de butée élastique de torsion est particulièrement avantageux dans le cas d'appareils entraînés en rotation par l'arbre 2, par l'in- termédiaire de l'amortisseur dont l'anneau périphérique est pour- vu à cet effet de moyens de fixation appropriés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réali- sation que l'on vient de décrire à titre d'exemple, et on peut y apporter de nombreuses variantes sans sortir du domaine de l'in- vention. Ainsi, on peut réaliser un amortisseur analogue à celui des figures 1 et 2, mais dont le logement de l'élément élastique d& amortissement, analogue à l'élément 6, présente un contour trian- gulaire (non représenté), à sommets arrondis. Pour un même encom- brement de l'amortisseur, ceci permet notamment de réduire l'im- portance relative des parties arrondies de l'élément élastique d' amortissement, correspondant aux sommets du polygone, o le caout- chouc travaille principalement au cisaillement, d'une manière moins favorable. Dans un autre mode de réalisation de l'amortisseur 11 (figu- re 3) l'anneau périphérique d'inertie 12 comporte des moyens, tels que des trous 14, pour fixer sur l'anneau 12 un organe solidaire en rotation de l'anneau. Ainsi qu'on l'a schématisé en traits in- terrompus sur la figure 3, l'organe solidaire en rotation de l'an- neau 12 est par exemple un volant d'inertie 15, concentrique à l'anneau 12, et dont on peut choisir, à la demande, la taille et le moment d'inertie, pour répondre exactement à des conditions d'utilisation déterminées. Sur les figures 4 et 5, on a représenté un mode de réalisa- tion industrielle de l'amortisseur 21 conforme à l'invention, étu- dié pour une fabrication en série, notamment en vue de faciliter le montage dans l'anneau périphérique 22 du moyeu 23 et de l'élé- ment élastique d'amortissement 24, analogue à l'élément 6 des fi- gures 1 à 3. Pour l'assemblage de l'amortisseur 21, on positionne sous une presse le moyeu 23 et l'anneau extérieur 22 de façon à main- tenir un évidement de largeur constante. L'élément élastique 24 non comprimé est à son tour placé sur un guide (non représenté) après avoir été lubrifié, par exemple à l'huile. On enfonce alors à la presse l'élément élastique 24 dans 1' espace libre entre moyeu 23 et anneau 22 dont un bord présente avantageusement un profil évasé, arrondi ou en chanfrein du cOté prévu pour l'introduction de l'élément 24. D'une manière avantageuse, l'amortisseur 21 comporte un cou- vercle vissé 26, mis en place de chaque cOté de l'anneau périphé- rique 22, après le montage du moyeu 23 garni de l'élément 24, pour empêcher tout déplacement du moyeu 23 ou de l'élément élastique 24 dans le sens de l'axe X-Y de l'amortisseur. L'épaisseur radiale prévue pour l'élément élastique 24 à l'état libre est sensiblement plus forte que le jeu radial 5, ménagé par construction entre le moyeu 23 et l'anneau périphérique 22, de sorte que l'élément 24 se trouve assez fortement écrasé dans le sens radial par la bordu- re évasée 25, au moment o il est introduit dans l'évidement cen- tral de l'anneau 22. L'écrasement radial précité assure une bonne adhérence de l'élément 24 sur la paroi de l'évidement interne de l'anneau périphérique 22, malgré la présence du lubrifiant utilisé pour le montage, qui se trouve progressivement éliminé par effet centrifuge ou séchage, étant sans effet sur le caoutchouc synthé- tique de l'élément élastique 24. Pour l'introduction de l'élément élastique 24 dans l'évide- ment central du moyeu 22, on peut aussi enduire la face externe de l'élément 23 ou les parois de l'évidement précité d'une compo- sition appropriée, assurant à froid la lubrification souhaitée, et pouvant se polymériser à chaud, par exemple à 80 C, pour coller solidement l'élément 24 sur la paroi de l'évidement de l'anneau 22, sans affecter les propriétés mécaniques ultérieures du caoutchouc de l'élément 24, prévu pour subir sans inconvénient une telle température. 7 2 4 5 9459411 il est également possible de réaliser l'assemblage sans pré- compression de l'élément élastique par simple collage de ce dernier aux part-ies métalliques. REVENDICATIONS 1. Amortisseur pour réduire les vibrations de torsion d'un arbre et/ou pour éviter de les transmettre, du genre comportant un moyeu solidaire de l'arbre et un anneau périphérique d'inertie monté concentriquement autour du moyeu avec un jeu radial, le moyeu-et l'anneau périphérique d'inertie étant associés en rota- tion par un élément élastique d'amortissement inséré entre le moyeu et l'anneau, dans un logement dont l'épaisseur correspond au jeu radial précité, caractérisé en ce que le logement ménagé entre le moyeu et l'anneau périphérique d'inertie présente, sui- vant un plan transversal à l'arbre du moyeu un contour polygonal à sommets arrondis. 2. Amortisseur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le logement de l'élément élastique d'amortissement pré- sente un contour triangulaire à sommets arrondis. 3. Amortisseur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le logement de l'élément élastique d'amortissement pré- sente un contour carré à sommets arrondis. 4. Amortisseur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément élastique d'amortissement, inséré entre le moyeu et l'anneau périphérique d'inertie, est fixé par collage à l'un au moins des deux organes précités. 5. Amortisseur conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'anneau périphérique d'inertie comporte des moyens pour fixer de manière amovible sur l'anneau d'inertie un organe solidaire en rotation de l'anneau précité. 6. Amortisseur conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe solidaire en rotation de l'anneau d'inertie est un volant d'inertie concentrique à l'anneau précité. 7. Amortisseur conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe solidaire en rotation de l'anneau d'inertie est un appareil tournant entratné par l'arbre du moyeu de l'amor- tisseur. %