Brevet FR2495256A1 — publié le 19820604

La présente invention concerne d'une manière générale les dispositifs amortisseurs de torsion du genre comportant au moins deux parties coaxiales montées rotatives l'une par rapport à l'autre dans les limites d'un débattement angulaire déterminé, et des moyens élastiques interposés circonféren- tiellement entre lesdites parties rotatives. Ainsi qu'on le sait, un tel dispositif amortisseur de torsion entre usuellement dans la constitution d'une friction d'embrayage, notamment pour véhicule automobile, l'une de set parties rotatives portant alors un. disque de friction destinl à être solidarisé en. rotation avec un. premier arbre, en pra- tique un arbre menant, l'arbre de sortie du moteur dans le cas d'un véhicule automobile, tandis que l'autre de ses par-. ties rotatives est portée par un moyeu destiné à être solida- risé en rotation avec un. deuxième arbre, en pratique un arbre mené, l'arbre d'entrée d'une boite de vitesses dans le cas d' un tel véhicule automobile. Un.tel dispositif permet en effet d'assurer une transmis- sion.régulée du couple de rotation appliqué à l'une de ses parties rotatives lorsque l'autre est elle-même l'objet d'un couple de rotation., c'est-à-dire de filtrer les vibrations susceptibles de prendre naissance tout au long de la chaîne cinématique sur laquelle il est inséré, qui va du moteur aux arbres de roue commandés dans le cas d'un véhicule automobile, L'un. des problèmes à résoudre dans la réalisation desdis- positifs amortisseurs de torsion de ce type est que la raideur des moyens élastiques mis en oeuvre doit être modulée en.fDnc- tion du couple de rotation à transmettre. En pratique, lorsque le couple de rotation. est nul oufai- ble, la raideur des moyens élastiques mis en oeuvre doit être faible, pour une bonne élimination des bruits de point mort, et, lorsque le couple de rotation à transmettre est relative- ment élevé, elle doit être elle-même relativement élevée... Le plus souvent, les moyens élastiques mis en oeuvre sont constitués par une pluralité de ressorts du type ressorts à boudin, c'est-à-dire de ressorts hélicoïdaux formés chacun d' une succession de spires. En pratique, pour les ressorts à boudin ainsi mis en oeu- vre à ce jour, l'écartement, ou pas, entre deux spires acti- ves quelconques successives, est le même pour l'ensemble des spires. Ainsi qu'on le sait, la raideur d'un tel ressort à bou- din est constante:.l'écrasement dont est l'objet en charge un tel ressort se répartissant en.permanence de manière éga- le entre les spires qui le constituent, cet écrasement est proportionnel à la charge. Il en résulte que, pour le dispositif amortisseur de tor- sion comportant de tels ressorts, le couple de rotation trans- mis d'une des parties rotatives concernées " l'autre est lui- même proportionnel à l'écrasement de ces ressorts, et donc au débattement angulaire entre lesdites parties rotatives. Pour la modulation recherchée pour ce couple de rotation., un artifice est à mettre en oeuvre. Le plus commun. consiste à moduler l'intervention.des res- sorts utilisés, en fonction du débattement angulaire entre les parties rotatives concernées. Autrement dit, seule une partie des ressorts mis en oeu- vre intervient pour les faibles valeurs de ce débattement an- gulaire, les autres de ces ressorts n'intervenant que pour les valeurs plus élevées dudit débattement angulaire, éven- tueliement par paliers, en ajoutant alors leurs effets à ceux -des ressorts déjà en service. Ainsi, au fur et à mesure du débattement angulaire entre les parties rot. atives concernées, la raideur d'ensemble des moyens élastiques interposes entre ces parties rotativescroit successivement, par paliers par exemple. En pratique, les ressorts les premiers à intervenir sont conjointement choisis pour présenter une raideur relativement faible, tandis que les autres sont choisis pour présenter une raideur relativement plus élevée. Bien. qu'une telle disposition ait donné et puisse encore donner satisfaction, elle présente l'inconvénient de nécessi- ter la mise en oeuvre d'une multiplicité de ressorts, avec les difficultés qui en résultent pour l'implantation. de ceux- ci au sein du dispositif amortisseur concerné, de compliquer la réalisation d'un tel dispositif, pour en permettre la mo- dulation recherchée dans l'intervention de ces ressorts, et de nécessiter, en pratique, une spécialisation de ceux-ci,ou, autrement dit, de nécessiter la fabrication. et la manipulation, de ressorts de raideurs et/ou de longueurs différentes. En. particulier, les ressorts mis en oeuvre étant usuelle- ment logés pour partie dans des fenêtres ménagées à cet effet dans une ou plusieurs pièces d'une des parties rotatives con- cernées, et pour partie dans des fenêtres ménagées à cet effet - dans une ou plusieurs pièces de l'autre desdites-parties rota- tives, la présence de ressorts différents ne manque pas de compliquer la fabrication. de ces pièces et, par les fenêtres à y ménager, de conduire à un. affaiblissement de celles-ci. Pour éviter ces inconvénients, il a été proposé, notamment dans le brevet français No 1.492.951, de substituer aux res- sorts à boudinusuellement mis en oeuvre des ressorts en. spi- rales ou volutes à pas d'hélice variable. Mais de tels ressorts sont coûteux, leur appui sur les parties rotatives entre lesquelles ils sont interposés estpré- caire et nécessite en pratique la mise en oeuvre de plaques d'appui, leurs conditions de travail sont mauvaises, et, sauf à leur donner un pas de spirale très large, au détriment de leur encombrement, ils sont l'objet de frottements internes parasites importants. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant d'éviter ces inconvénients. De manière plus précise, elle a pour objet un dispositif amortisseur de torsion., notamment friction d'embrayage, du genre comportant deux parties coaxiales montées rotatives 1' une par rapport à l'autre dans les limites d'un débattement angulaire déterminé, et des moyens élastiques interposés cir- con.férentiellement entre lesdites-parties rotatives, lesdits moyens élastiques comportant au moins un. ressort du type à boudin., ce dispositif amortisseur de torsion étant caractérisé en ce que ledit ressort à boudin, dit ci-après par commodité ressort à pas variable, comporte au moins deux spires actives successives; pour lesquelles pour sa configuration de repos, l'écartement ou pas est différent de celui entre deux autres de ses spires actives successives, dont une peut être consti- tués par l'une quelconque des deux précédentes. En. pratique, le pas entre une quelconque spire active du ressort à pas variable suivant l'invention et la suivante va- rie avec le rang de cette spire dans ledit ressort, soit que la variation. de pas de celui-ci se fasse par paliers, par spires ou groupes de spires, soit qu'elle se fasse de manière continue. par exemple, le pas des spires du ressort à pas variable suivant l'in.vention.peut varier de manière symétrique de part et d'autre de son plan transversal médian, ce pas allant en, croissant, ou décroissant, dans un.sens, et en décroissant, ou en. croissant, en. sens opposé. En. variante, le pas de ce ressort peut varier dans un mê- me sens d'une de ses extrémités à l'autre. Quoi qu'il en. soit, le ressort à pas variable suivant 1' invention., dont le coût de fabrication. est sensiblement ana- logue à celui d'un. ressort à pas constant classique, présente avantageusement, en charge, une raideur variable avec son écrasement. En. effet, au fur et-à mesure d'un tel écrasement, et bien qu'un.tel écrasement se répartisse initialement également en- tre ses diverses spires, le nombre de ses spires actives dé- croit, celles de ces spires qui présentent le pas le plus fai- ble venant rapidement au contact les unes des autres et étant dès lors sans effet, et ainsi de suite, jusqu'à ce que, éven- tuellement, la totalité de ses spires soit jointive. Certes, dans les ressorts à boudin. de type classique, les spires d'extrémité se trouvent tronquées, et rapprochées pro- gressivement de la spire voisine, pour conférer à de tels res- sorts un. meilleur appui sur les parties rotatives entre les- quelles ils sont interposés. Mais il s'agit alors de spires inactives, au contraire du ressort à pas variable suivant l'invention dont ce sont les spires actives qui présentent un pas variable. Dans son application aux dispositifs amortisseurs de tor- sion, le ressort à pas variable suivant l'invention présente divers avantages. Tout d'abord, un. même ressort permet par lui-même la mo- dulation. recherchée pour le couple de rotation entre les deux parties rotatives d'un tel dispositif en fonction du débatte- ment angulaire entre celles-ci. En.effet, la pente de la courbe représentative de l'évolu- tion de ce couple de rotation en fonction du débattement an-. gulaire est proportionnelle à la raideur des ressorts en ac- ' tion. Elle varie donc avec cette raideur, et, comme recherchéâ avec un même ressort à pas variable suivant l'invention, elle" peut être relativement faible pour les faibles valeurs decou-- ple, et relativement plus élevée pour les valeurs de couple plus fortes. En outre, il est avantageusement possible de. ne mettre e. oeuvre dans un tel dispositif amortisseur de torsion. que des-"? ressorts tous identiques, sans spécialisation de ceux-ci en' ressorts de relativement faible raideur et en ressorts de ra4.L deur relativement plus élevée, sans modulation de l'interven-J tion de tels ressorts en fonction du débattement angulaire en-_ tre les parties entre lesquelles ils sont interposés, et donc[ sans complication ni'affaiblissement notable des pièces concertc nées dudit dispositif. Enfin, les ressorts ainsi mis en oeuvre participent tous;;-; à la transmission modulée du couple de rotation sur la total .4'/ té du débattement angulaire entre les parties rotatives con-, cernées, en sorte que l'utilisation de l'espace nécessaire ài leur implantation. est optimale, et que, leur passage à spire*., jointives se faisant progressivement pour n'être éventuelle-'. ment total qu'au terme dudit débattement angulaire, leurs cOn- ditions de travail sont toujours excellentes. Les caractéristiques et avantages de 1-'invention ressorti-, ront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre dl exemple, en. référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élé1vation d'un dispositif amorxi tisseur de torsion suivant l'invention, suivant la flèche I ' de la figure 2; la figure 2 en. est une vue en. coupe axiale, suivant la li- gne brisée II-II de la figure 1; ' la figure 3 est, à échelle supérieure, une vue en éléva "' tion d'un des ressorts à boudin mis en oeuvre dans ce dispo s- - tif amortisseur de torsion; la figure 4 est un diagramme illustrant le fonctionnement du dispositif amortisseur de torsion suivant l'invention; : les figures 5, 6 et 7, 8, sont des vues analogues à celles des figures 3, 4, pour une variante de réalisation des res, sorts à boudin mis en oeuvre; les figures 9 à. 12 sont également des vues analogues à celles de la figure 4 et illustrenta chacune respectivement d' autres variantes de réalisation. Ces figures illustrent à titre d'exemple l'application de l'invention à la réalisation, d'une friction d'embrayage à moyeu amortiss-ur pour vébicule automobile. Cette friction d'embrayage comporte d'une manière généra- le, dans l'exemple de réalisation, représenté, deux parties coaxiales montes rotatives l'une par rappcrt & 1 'autre dans les limites d'un débEttement angulaire déterminé. Il y a ainsi tout d'abord une première partie A compor- tant, dans l'exermple de réalisation représenté, %"n moyeu 10, qui, intériearement, est cannelé, pour sa solidarisation en rotation à un nrbre en pratique un arbre amené, l'arbre d'en- trée de la bolte de vitesses du véhicule concernéS, et qui,ex- térieurement, porte radialement en saillie, dans sa zone mé- diane, un voile de moyeu 11 qui en est solidaire en rotation; par exemple, et tel que représenté ce voile de moyeu 11 est rapport4é Dpar sertissage sur le moyeu 10, suivant une techn.i- que bien conr.ue, mais ilpe.at aussi bien s'agir d'un voile de moyeu d'un seul tenant avec le moyeu 10. Il y a elnsuite une deuxième partie B comportant, dans 1' exemple de réalisation représenté, deux rondelles de guidage 12, qui s'étendent transversalement par rapport à l'axe du moyeu 10, de part et d'autre du voile de moyeu 11, à distance de celui-ci, et qui sont reliées l'une à l'autre, de place en place, par des entretoises axiales 13 traversant avec jeu des passages 14 ménagés à cet effet dans le voile de moyeu 11, à la périphérie de celui-ci. La deuxième partie rotative B comporte en outre un disque de friction 16, qui est solidarisé en rotation aux rondelles de guidage 12, au contact de l'une de celles-ci, par les mêmes entretoises axiales 13 qui relient entre elles ces rondelles de guidage 12, et qui, à sa périphérie, et de part et d'autre, porte des garnitures de frottement 17. Entre les parties rotatives A, B, ainsi constituées sont 2495256.. interposés circonférentiellement des moyens élastiques. En pratique, ceux-ci sont constitués par une pluralité de ressorts à boudin 18, au nombre de six dans l'exemple de réalisation représenté. Ces ressorts 18 sont répartis circulairement, en étant tous tangents à une même circonférence de l'ensemble. Ils sont chacun individuellement disposés pour partie dans un logement formé dans la partie rotative A, et il s'agit en pratique d'une fenêtre 19. ménagée dans le voile de moyeu 11 que comporte celle-ci, et pour partie dans un logement. for- mé dans la partie rotative B, et il s'agit en pratique d'une fenêtre 20 ménagée à cet effet dans les rondelles de guidage 12 que comporte cette partie rotative B, en correspondance d'une de ses rondelles de guidage 12 à l'autre, et en corres- pondance avec les fenêtres 19 du voile de moyeu 11. Suivant l'invention, l'un au moins des ressorts 18 est un. ressort à pas variable, en ce sens que ce ressort comporte au moins deux spires actives pour lesquelles, pour sa configura- tion de repos, l'écartement ou pas est différent de celui en-. tre deux autres de ses spires actives successives dont une peut être constituée par une quelconque des deux précédentes.. Par exemple, le pas entre une quelconque spire active d' un tel ressort et la suivante varie avec le rang de cette spi- re active dans ledit ressort. Dans la forme de réalisation illustrée par les figures 1 à 4, tous les ressorts 18 sont des ressorts à pas variable,et ils sont tous identiques entre eux. Conjointement, le développe circonférentiel des fenêtres 19 du voile de moyeu 11 dans lequel sont disposés ces ressorts 18 est égal à celui des fenêtres 20 des rondelles de guidage 12 dans lesquelles ils sont également disposés. En pratique, dans cette forme de réalisation, les pas des spires de chaque ressort 18 varient de manière symétriquede part et d'autre du plan transversal médian M d'un. tel ressort. Sur la figure 3; qui est une représentation isolée d'un ressort 18, ce plan transversal médian M a été schématisé en traits interrompus par sa trace. Dans la forme de réalisation représente sur cette figure 3, chaque ressort 18 comporte sept spires. Il y a ainsi, de part et d'autre d'une spire médiane 23, d'abord deux spires 23a, qui sont écartées d'un pas a de la spire 23, puis deux spires 23b, qui sont écartées d'un pas b des spires 23a voisines, et, enfin, deux spires 23c, qui sont écartées d'un pas c des spires 23b voisines. Le pas c est inférieur au pas b, et lui-même est inférieur au pas a. Sur le diagramme de la figure 4, on a porté en abscisses le débattement angulaire D entre les parties rotatives A,B,et, en. ordonnées, le couple de rotation C transmis d'une de ces parties A,B à l'autre. Lorsque, pour un fonctionnement en tirage de l'ensemble, un couple de rotation C est appliqué à la partie B par exemple, suivant la flèche F de la figure 1, les ressorts 18 intervien- nent immédiatement, et ils interviennent tous simultanément. Tout en. étant l'objet d'un écrasement, dont résulte le débattement angulaire D entre les parties rotatives A,B, ils transmettent, à la partie rotative A, le couple de rotation C qui leur est appliqué par la partie rotative B. A l'origine, l'écrasement dont est globalement l'objet chaque ressort 18 se répartit également entre les spires 23, 23a et 23b de celui-ci, en sorte que toutes ces spires sont,à l'origine, actives. La raideur de chaque ressort 18 a alors une valeur déter- minée, qui résulte de l'ensemble de ses spires. La courbe représentative du couple de rotation C en fonc- tion du débattement angulaire D à compter de 1 'origine et dès lors une droite I, dont la pente est proportionnelle à cette raideur. Cette première phase de fonctionnement se poursuit jusqu' à ce que la partie de l'écrasement total de chaque ressort 18 prise en compte par chacune des spires de celui-ci soit égale au pas le plus petit d'un tel ressort, soit c dans l'exemple de réalisation représenté. A partir de cet instant, qui correspond par exemple à une valeur D1 du débattement angulaire D, les spires 23c de chaque ressort 18 sont au contact des spires 23b voisines, et devien- nent dès lors inactives. La raideur des ressorts 18 s'en trouve accentuée, le nom- ::.A bre de spires actives de ceux-ci étant réduit. Une deuxième phase de fonctionnement commence, dont la courbe représentative est une droite II de pente proportion- nelle à la raideur ainsi accentuée des ressorts 18. Cette deuxième phase de fonctionnement se poursuit elle- même jusqu'à ce que, pour une valeur D2 du débattement angu- laire D, les spires 23b des ressorts 18 se trouvent elles-mê- mes inactives, l'écrasement de ces ressorts ayant produit à l'absorption du pas b qui les sépare des spires 23a voisines. La raideur des ressorts 18 s'en trouve encore accentuée. La courbe représentative de la troisième phase de fonc- tionnement qui commence alors est une droite III de pente pro- portionnelle à cette raideur encore accentuée des ressorts 18.- Cette troisième phase de fonctionnement se poursuit elle- même jusqu'à ce qu'il y ait un. entrainement positif de la par-, tie rotative A par la partie rotative B, soit que les spires 23a des ressorts 18 viennent à leur tour au contact de. la spi- re médiane 23 de ceux-ci après absorption du pas a correspon- dant, soit que les entretoises axiales 13 viennent au contact des tranches correspondantes du passage 14 qu'elles traversent. Sur le diagramme de la figure 4, on a représenté en trait plein les droites I, II, III précisées ci-dessus. On y a également représenté, en traits interrompus, la. courbe enveloppe de ces droites. Ainsi qu'il est aisé de le comprendre, la courbe représen- tative du fonctionnement est d'autant plus.proche de cette courbe enveloppe que le nombre de spires des ressorts 18 est grand, avec une variation systématique de pas entre chaque spire et la suivante. Suivant les conditions particulières d'application, diver- ses formes de courbe peuvent être recherchées. par exemple, figures 5 à 8, de.s courbes à deux pentes peuvent être obtenues, enD mettant en oeuvre des ressorts 18 comportant des spires pour lesquelles le pas a une première valeur a, et des spires pour lesquelles il a une deuxième va-. leur b, inférieure à la valeur a précédente. Dans la forme de réalisation illustrée par la figure 5,il! y a, de part et d'autre de la spire médiane 23, une seule spi- re 23a pour laquelle le pas associé à la valeur a, puis,trois :L 249525.6 spires 23b pour lesquelles le pas associé à la valeur b. Par suite, figure 6, la valeur Dl du débattement augulai- re D pour laquelle les spires 23a deviennent jointives est relativement importante par rapport à la valeur finale D2 de ce débattement angulaire. En variante, figure 7, il y a trois spires 23a pour les- quelles le pas associé a la valeur.a, et, de part et dautre de celles-ci, une seule spire 23b pour laquelle le pas asso- cié a la valeur b. Par suite, figure 8, la valeur D1 du débattement angu- laire D pour laquelle les spires 23b devienneat jointives est relativement faible vis-à-vis de la valeur finale D2 du dé- battement angulaire D. Les exemples de réalisation décrits ci-dessus, qui ne sont en rien limitatifs de l'invention., notamment en ce qui concerne le nombre-de spires mises en oeuvre, illustrent la grande souplesse d'obtention de courbes représentatives dif- férentes autorisée par la amise en oeuvre de ressorts à pas variable suivant l 'invention. Mais il n'est pas nécessaire que ces ressorts aient une allure symétrique. * Au contraire, le pas de leurs spires peut varier dans un même sens d'une des extremités à l'autre de tels ressorts. La courbe représentative du fonctionnement du dispositif 2 amortisseur fe torsion correspondant reste en effet la même dans l'un et l'autre cas. Dans ce qui précède, la variation de pas des ressorts mis en oeuvre se fait par paliers, soit par spires, soit par groupes de spires. En variante, elle peut être continue, en évoluant pro- gressivement de spire en spire, au moins pour un certain nom- bre de spires (non représenté). La courbe représentative du fonctionnement est alors non linéaire. Par exemple, figure 9, il peut en être ainsi pour ia to- talité des spires des ressorts 18. En variante, il peut n'en être ainsi que pour une partie de ces spires, soit pour celles qui sont les dernières à de- meurer actives, figure 10, auquel cas la raideur des ressorts .' ., 24FS2SX la 18 est d'abord constante avant de devenir variable, soit pour les spires qui sont les premières à devenir inactives, figure 11, auquel cas la raideur des ressorts 18 est d'abord variable avant de devenir constante. Dans tous les cas, il est possible d'associer, pour une partie au moins du débattement angulaire D un ou plusieurs ressorts à pas et raideur constants à un. ou plusieurs res- sorts à pas et raideur variables. Par exemple, figure 12, les ressorts à pas variable mis en. oeuvre sont les seuls à intervenir pour les faibles va- leurs du débattement angulaire, et, au-delà d'une valeur Dl de celui-ci, d'une part leur raideur devienne constante, se-m- lon les modalités précisées ci-dessus, suivant la droite re- présentée en. traits interrompus, et d'autre part il leur est adjoint des ressorts à raideur constante, en sorte que, à compter de cette valeur Dl du débattement, la raideur d'en- semble est supérieure, et que la courbe représentative du fonctionnement, tel que représenté en trait plein., a une pente, supérieure à celle due aux seuls ressorts intervenant en pre- mier. Bien. entendu, la présente invention ne se limite d'ail- leurs pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution. 24952 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif amortisseur de torsion, notamment friction d'embrayage, du genre comportant au moins deux parties co- axiales montées rotatives l'une par rapport à l'autre dans les limites d'un débattement angulaire déterminé, et des moyens élastiques interposés circonférentiellement entre les- dites parties rotatives, lesdits moyens élastiques compor- tant au moins un. ressort du type ressort à boudin, caracté- risé en ce que ledit ressort, dit ci-après par commodité ressort à pas variable, comporte au moins deux spires acti- ves successives, pour lesquelles, pour sa configuration de repos, l'écartement ou pas est différent de celui entre deux autres de ses spires actives successives dont une peut être constituée par l'une quelconque des deux précédentes. 2. Dispositif amortisseur de torsion suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que l'écartement ou pas entre une quelconque spire active du ressort à pas variable et la sui- vante varie avec le rang de ladite spire active dans ledit ressort. 3. Dispositif amortisseur de torsion suivant l'une quel- conque des revendications 1,2, caractérisé en ce que le pas des spires du ressort à pas variable varie de manière symé- trique de part et d'autre du plan transversal médian dudit ressort. 4. Dispositif amortisseur de torsion suivant l'une quel- conque des revendications 1,2, caractérisé en ce que le pas des spires du ressort à pas variable varie dans un même sens d'une des extrémités de ce ressort à l'autre. 5. Dispositif amortisseur de torsion suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la variation de pas du ressort à pas variable est par paliers, par spire ou groupe de spires. 6. Dispositif amortisseur de torsion. suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la varia- tion de pas du ressort à pas variable est continue.