Brevet FR2510694A1 — publié le 19830204

"Amortisseur d'oscillations de torsion, notamment pour le disque d'embrayage d'un embrayage à disque de friction de véhicule automobile" L'invention se rapporte à un amortisseur d'oscillations de torsion comprenant deux éléments d'amortisseur qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre d'un angle de rotation limité autour d'un axe de rotation commun, qui entourent ensemble au moins une chambre d'amortisseur isolée de l'extérieur à joint étanchc-, au moins partiel- lement remplie d'un liquide hydraulique, un corps de déplacement ou piston, placé dans chaque chambre d'amorti seur, et qui divise cette chambre d'amortisseur dans la direction circonférentielle en deux compartiments dont le rapport de volume varie lors de la rotation relative des éléments de l'amortisseur et un passage étranglé entre les deux compartiments, en dérivation par rapport au piston. On connaît déjà par le brevet U S 2 337 134 un disque d'embrayage pour embrayage à friction pour véhicule automobile compor- tant un tel amortisseur d'oscillations de torsion L'embrayage comprend, comme dans la technique habituelle, un élément moyeu et un support de garniture sensiblement en forme de disque, monté libre en rotation mais bloqué en translation axiale sur l'élément moyeu L'élément moyeu porte une collerette annulaire qui est engagée dans un boîtier de logement du liquide hydraulique, formé par le support de garniture de friction et isolé de l'élément moyeu à joint étanche La collerette annulaire présente plusieurs fenêtres dans lesquelles sont disposés des ressorts de compression hélicoïdaux qui prennent appui, d'une part, sur des butées du support de garniture de friction et, d'autre part, sur des bords des fenêtres qui leur font face Les ressorts amortissent les oscillations de rotation entre le support de garniture de friction et l'élément moyeu. Le boîtier du support de garniture de friction qui entoure les ressorts est rempli de liquide hydraulique et divisé par des cloisons en plusieurs compartiments dont les rapports de voiume varient lors de la rotation relative Des passages étranglés ménagés en dérivation par rapport aux cloisons font en sorte que, lors de la variation de volume, le liquide hydraulique puisse s'équilibrer entre les comparti- ments La complexité de construction d'un amortisseur hydraulique d'oscillations de torsion de ce genre est relativement grande et l'on 10694 ne peut obtenir qu'un faible effet d'amortissement et qu'un angle de torsion relativement réduit. Le but de l'invention est de réaliser un amortisseur d'oscilla- tions de torsion qui soit simple par sa construction, admette des angles de rotation relative relativement grands et possède de bonnes propriétés d'amortissement. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que la chambre d'amortissement est formée par deux évidements opposés, qui présentent des volumes différents l'un de l'autre et qui sont ména- gés dans des surfaces des éléments de l'amortisseur qui sont complémen- taires l'une de l'autre, se font face, l'une adjacente à l'autre, et se dépla- cent l'une par rapport à l'autre lors de la rotation relative et en ce que le piston est constitué par un corps roulant dont la périphérie est en contact d'entraînement en rotation par friction ou par sûreté de forme avec les surfaces mutuellement opposées des deux évidements. Lors de la rotation relative des deux éléments de l'amortis- seur l'un par rapport à l'autre, le corps roulant, qui n'est relié rigide- ment à aucun des deux éléments de l'amortisseur, roule sans glisser sur les surfaces opposées des évidements Les deux compartiments de la chambre d'amortisseur qui sont séparés par le corps roulant, sont limités chacun par l'une des surfaces complémentaires, par l'évidement ménagé dans la surface complémentaire opposée et par le corps roulant. L'angle de rotation relative des deux éléments de l'amortis- seur est relativement grand On peut atteindre sans problème -des angles de rotation relative de 30 et même plus dans les deux sens de rotation, en partant d'une position centrale Les pertes par frottement sont faibles parce que le corps roulant roule dans les évidements Le passage étranglé peut être réalisé par des canaux, rainures ou formations équivalentes, ménagés dans les parois des évidements ou des surfaces complémentaires. De même, il peut être prévu des rainures ou canaux dans le corps roulant. Le corps roulant peut, par ailleurs, se terminer à un certain écartement des évidements, au moins sur un côté axial. Les surfaces complémentaires l'une de l'autre peuvent être adjacentes entre elles dans la direction de l'axe de rotation Toutefois, dans des formes préférées de réalisation, les éléments de l'amortisseur sont disposés coaxialement l'un à l'intérieur de l'autre, les évidements qui forment la chambre de l'amortisseur étant prévus dans des surfaces 10694 latérales périphériques, de préférence cylindriques, voisines l'une de l'autre dans la direction radiale, centrées sur l'axe de rotation commun En particulier, lorsqu'il est prévu au moins trois chambres d'amortisseurs réparties autour de l'axe de rotation avec des intervalles angulaires égaux, l'élément extérieur de l'amortisseur peut prendre appui sur l'élément intérieur de l'amortisseur comme dans un roulement à billes, ce qui simpli- fie considérablement le montage rotatif des éléments de l'amortisseur l'un sur l'autre L'évidement radialement extérieur possède un plus petit volume que l'évidement radialement intérieur De cette façon, le diamètre total de l'amortisseur d'oscillations de torsion peut être maintenu petit. La chambre d'amortissement est de préférence remplie seule- ment partiellement de liquide hydraulique De cette façon, pendant le fonctionnement, le liquide hydraulique peut se dilater en présence d'une élévation de la température de fonctionnement Le gaz contenu dans l'espace restant de la chambre d'-amortissement est de préférence sous surpression Avec les configurations décrites ci-dessus, on obtient qu'en présence de faibles angles de torsion, la force d'amortissement est tout d'abord faible et qu'elle croit ensuite constamment avec l'accroissement de l'angle de torsion et avec compression constante du coussin gazeux. Finalement, on évite la cavitation dans la masse du milieu hydraulique. Les corps roulants peuvent être dentés sur leur périphérie extérieure et ils peuvent s'engrener avec des dentures correspondantes ménagées dans les évidements, pour obtenir un roulement sans glisse- ment des corps roulants Dans une forme préférée de réalisation, le corps roulant est monté avec serrage dans sa direction radiale entre des surfaces mutuellement opposées des deux évidements, avec entraînement par friction, dans toutes les positions relatives des éléments de l'amortisseur. La force de précontrainte engendrée par le corps roulant lui-même doit être suffisamment grande pour éviter le glissement des corps roulants dans les évidements Pour cela, les corps roulants ont de préférence une forme cylindrique et sont de préférence réalisés sous la forme d'une bague élastique, qui peut être remplie d'une matière élastique différente de la matière de la bague élastique pour renforcer la force élastique qui peut être obtenue En ce qui concerne la matière de remplissage, il peut s'agir d'une matière possédant l'élasticité du caoutchouc, par exemple d'une matière plastique. Toutefois, le corps roulant peut également posséder une section 10694 pleine et être entièrement composé d'une matière élastique. Dans une forme préférée de réalisation, les corps roulants élastiques sont utilisés pour former un amortisseur de torsion formant ressort Pour cela, il est prévu que l'écartement des deux surfaces des deux évidements qui maintiennent les corps roulants sous précontrainte élastique entre eux, décroît, dans les deux sens de rotation, en partant d'une position centrale des deux éléments de l'amortisseur de telle manière que, en réponse à une rotation relative des deux éléments de l'amortisseur, la force de précontrainte exercée sur les corps roulants croisse, de préfé- rence symétriquement, dans les deux sens de rotation relative en partant de la position centrale Lorsque les deux éléments de l'amortisseur tour- nent l'un par rapport à l'autre, la force de serrage qui agit sur les corps roulants élastiques croît avec l'accroissement de l'angle de rotation et amortit les oscillations de torsion. Toutefois, ici également, on doit faire en sorte que le corps roulant roule sans glissement Grâce à une configuration appropriée des évidements, on peut obtenir une caractéristique élastique progressive. Par ailleurs, on peut faire varier la caractéristique élastique en fonction de l'angle de rotation en utilisant des corps roulants possédant une forme de section non circulaire, par exemple une -forme de section ovale de façon que les propriétés élastiques de chaque corps roulant varient en fonction de sa position angulaire par rapport aux évidements Par exemple, on peut également obtenir des propriétés élastiques non uniformes des corps roulants lorsque des ressorts hélicoîdaux ou analogues placés dans une disposition radiale -sont comprimés dans les bagues élastiques qui forment les corps roulants. L'invention est mise en oeuvre de préférence dans le cas de disques des embrayages à disque de friction pour véhicules automobiles. Elle sera exposée de façon plus détaillée dans la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce disque d'embrayage: Figure 1 est une vue en coupe longitudinale axiale du disque d'embrayage d'un embrayage à friction d'un véhicule automobile compor- tant un amortisseur d'oscillations de torsion; Figure 2 est une vue en coupe axiale du disque d'embrayage de figure 1, prise suivant la ligne Il-I, représenté dans une position cen- trale exempte de forces de torsion de -l'amortisseur d'oscillations de torsion; et Figure 3 est une vue similaire à figure 2 lorsque l'amortisseur d'oscillations de torsion est chargé par un couple de torsion. Le disque d'embrayage à friction de véhicule automobile comprend un élément moyeu ( 1) comportant lui-même un moyeu central ( 3) dont l'ouverture est munie d'une denture intérieure ( 5) servant à établir la liaison solidaire en rotation avec l'arbre d'entrée, non représenté, de la boîte de vitesses Sur l'élément moyeu ( 1), un support de garnitures de friction ( 9) est monté libre en rotation mais bloqué en translation axiale, coaxialement à l'axe de rotation ( 7) de l'élé lent moyeu Le support de garnitures de friction ( 9) comprend un boîtier ( 11) entourant une colle- rette ( 13) en forme de disque, qui fait saillie radialement sur le moyeu ( 3), sur les deux faces axiales de cette collerette et qui est monté à joint étanche sur le moyeu ( 3) par des bagues d'étanchéité ( 15) Le boîtier ( 11) est composé d'une couronne ( 17) qui entoure coaxialement la colle- rette ( 13) et de deux disques annulaires ( 19, 21) disposés axialement de part et d'autre de la couronne ( 17), qui sont appliqués, à joint étanche, sur cette couronne ( 17) et recouvrent la collerette ( 13) jusqu'au moyeu ( 3) Des rivets ( 23) fixent les disques annulaires ( 19, 21) sur la couronne ( 17) et, par ailleurs, ils fixent sur le boîtier ( 11) un disque porte-garnitures de friction ( 27) de forme annulaire et qui est muni de garnitures de fric- tion ( 25) sur ses deux faces axiales. La surface périphérique extérieure de la collereti:e ( 13), qui est désignée par la référence ( 29), présente une forme de base cylindrique à base circulaire, de même que la surface périphérique intérieure de la couronne ( 17), qui est désignée par la référence ( 31) Les surfaces périphériques ( 29, 31) sont étroitement adjacentes entre elles Dans la surface périphérique ( 29) de la collerette ( 13) sont ménagés trois évide- ments ( 33) qui sont échancres radialement vers l'intérieur et répartis autour de l'axe de rotation à des intervalles angulaires égaux Dans la surface périphérique intérieure ( 31) de la couronne ( 17) sont prévus trois autres évidements ( 35) qui sont radialerment en face des évidements ( 33) dans une position relative de la couronne ( 17) par rapport à la collerette ( 13) qui sera désignée dans la suite par l'expression de position centrale. En combinaison avec les disques annulaires ( 19, 21) qui les recouvrent axialement, les évidements ( 33 et 35) d'une même paire, qui se correspon- dent respectivement, forment une chambre d'amortisseur au moins partiel- 10694 lement remplie d'un liquide hydraulique (non représentée), telle que celle qui est indiquée par des hachures sur les figures 2 et 3 Chacune de ces chambres d'amortisseur est divisée par une bague élastique ( 37) en forme de cylindre creux, qui est disposé avec son axe parallèle à l'axe de rotation ( 7), en deux compartiments ( 39 et 41) respectivement, qui sont disposés l'un à côté de l'autre dans la direction circonférentielle de la collerette ( 13) ou de la couronne ( 17) Les bagues élastiques ( 37) sont appliquées dans les évidements ( 33, 35) sous l'effet de leur propre précon- trainte élastique radiale et, en présence d'une rotation relative de l'élé- ment moyeu ( 1) ou de la collerette ( 13) d'une part, et du support de garnitures de friction de la couronne ( 17) d'autre part, roulent sur le fond radialement intérieur ( 43) de l'évidement ( 33) et sur le fond radia- lement extérieur ( 45) de l'évidement ( 35) La précontrainte élastique qui résulte de la déformation des bagues élastiques ( 37) est calculée de manière que les bagues élastiques ( 37) ne glissent pas sur les fonds ( 43, 45) Dans la région de roulement des bagues élastiques ( 37), les fonds ( 43, 45) présentent une forme essentiellement cylindrique, les écarts par rapport à cette forme destinés à engendrer un accroissement progressif de la précontrainte élastique étant expliqués dans la suite. Le volume de l'évidement ( 33) qui est enfermé entre le fond ( 43), les deux disques annulaires ( 19, 21) et le prolongement imaginaire de la paroi latérale cylindrique de la surface périphérique ( 29) est plus grand que le volume de l'évidement ( 35) qui est enfermé par le fond ( 45) , les disques annulaires ( 19, 21) et le prolongement imaginaire de la surface latérale cylindrique de la surface périphérique ( 31) Dans -la position centrale représentée sur la figure 2, les bagues élastiques ( 37) divisent les chambres d'amortisseurs formées par les évidements ( 33, ), qui sont radialement en coïncidence entre eux dans la position cen- trale, en deux compartiments égaux ( 39 et 41) respectivement Les deux compartiments ( 39, 41) sont en communication entre eux, en dérivation par rapport aux bagues élastiques ( 37), par des fentes axiales ( 46) ména- gées entre les bords axiaux des bagues élastiques ( 37) et les disques annu- laires ( 29 et 21) respectivement Lorsque la collerette ( 13) et la couronne ( 17) tournent l'une par rapport à l'autre, les volumes des deux comparti- ments ( 39 et 41) qui sont séparés par les bagues élastiques ( 37) varient, comme le montre la hachure des évidements ( 33 et 35) sur la figure 3 Le liquide hydraulique contenu dans les chambres d'amortisseurs peut 10694 s'équilibrer en passant par les passages étranglés formés de part et d'autre des bagues élastiques ( 37) Le mouvement de torsion est ainsi amorti hydrauliquement. Le passage étranglé peut être formé, en supplément ou en remplacement des fentes ( 46) situées axialement de part et d'autre des bagues élastiques ( 37) dans la direction axiale, par un canal étranglé ménagé dans le fond de l'évidement ( 33) ou de l'évidement ( 35), ainsi qu'on l'a indiqué par une ligne interrompue ( 47) sur les dessins. L'écartement radial des fonds ( 43 et 45) des deux évidements ( 33 et 35), qui sont symétriques dans la direction circonférentielle par rapport à la position centrale, décroît à partir de cette position centrale. Lorsque, en réponse à une rotation ou torsion de la collerette ( 13) par rapport à la couronne ( 17), les évidements ( 33 et 35) se décalent l'un par rapport à l'autre, la déformation radiale des bagues élastiques ( 37) croît et la précontrainte élastique de ces bagues croît également avec l'accroissement de l'angle de rotation La précontrainte croissante des bagues élastiques ( 37) résultant de la configuration des fonds ( 43, 45), qui convergent dans la direction circonférentielle, engendre un couple de rappel qui tend à ramener la collerette ( 13) et la couronne ( 17), ou les pièces liées à ces deux éléments, à la position centrale Les bagues élastiques ( 37) assurent donc un amortissement et un rappel élastique de la torsion Les surfaces qui terminent les évidements ( 33, 35) dans la direction circonférentielle sont adaptées à la forme des bagues élas- tiques ( 37) et forment des surfaces de butée qui limitent l'angle de rota- tion de la collerette ( 13) par rapport à la couronne ( 17) Pour accroître la force élastique des bagues élastiques ( 37), on peut remplir ces dernières d'une matière élastique non représentée en détail Les bagues élastiques peuvent en outre, éventuellement, être déformées dans leur état non monté, de manière à engendrer des précontraintes élastiques variables en fonction de leur position angulaire par rapport à la collerette ( 13) ou à la couronne ( 17). Les chambres d'amortisseurs ne sont que partiellement remplies d'un liquide hydraulique, l'espace restant de chaque chambre d'amortisseur contenant du gaz sous surpression En partant de la position centrale, le gaz est tout d'abord comprimé, avant que le liquide hydraulique ne soit compensé par l'intermédiaire du passage étranglé De cette façon, on évite la cavitation du liquide hydraulique et on obtient une allure 10694 constante de l'amortissement hydraulique Le bottier ( 11) qui est composé de la couronne ( 17) et des disques annulaires ( 19, 21) sur la figure 1 peut également être construit d'une autre façon En particulier la couronne ( 17) et le disque annulaire ( 19) peuvent être fabriqués en une seule pièce, par exemple sous la forme d'une pièce de fonderie, tandis que le disque support de garnitures de friction ( 27) forme en même temps le disque annulaire ( 21) Les bagues d'étanchéité ( 15) sont dans chaque cas disposées de préférence radialement à l'intérieur par rapport à la surface périphéri- que ( 29) de la collerette ( 13) de manière à être soulagées de la pression du liquide hydraulique grâce à l'effet de la force centrifuge. Au moins l'un des deux disques annulaires ( 19 et 21) est cal- culé, en ce qui concerne ses propriétés de flexion élastique, dans la région des chambres d'amortisseurs, de manière que chaque chambre d'amortis- seur puisse s'élargir axialement au cours du fonctionnement en amortis- sement, en présence d'une élévation de la pression du liquide hydraulique. Si la pression du liquide hydraulique contenu dans le compartiment chargé en pression de la chambre de l'amortisseur s'élève, la fente ( 46) subsis- tant entre la bague élastique ( 37) et le disque annulaire voisin, ( 19 ou 21) s'élargit Ceci conduit -à une diminution de l'effet d'étranglement et, de ce fait, à une limitation de la force d'amortissement Les propriétés de flexion élastique des disques annulaires ( 19, 21) sont calculées de manière que la pression hydraulique reste toujours inférieure à une limite de pression au-delà de laquelle les bagues annulaires glisseraient ou ripe- raient Les propriétés de flexion élastique peuvent être déterminées par un choix approprié des matières ou par un calcul approprié de l'épais- seur de paroi des disques annulaires La répartition des propriétés de flexion peut être déterminée, par exemple, par des nervures prévues sur les faces externes des disques annulaires ( 19, 21). 10694 REVENDICATIONS - 1. Amortisseur d'oscillations de torsion comprenant deux éléments d'amortisseur ( 1, 9) qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre d'un angle de rotation limité autour d'un axe de rotation commun ( 7) qui entourent ensemble au moins une chambre d'amortisseur ( 33, 35) isolée de l'extérieur à joint étanche, au moins partiellement remplie d'un liquide hydraulique, un corps de déplacement ou piston ( 37) placé dans chaque chambre d'amortisseur et qui divise cr ê te chambre d'amortis- seur dans la direction circonférentielle en deux oempartiments ( 39, 41) dont le rapport de volume varie lors de la rotatic l relative des éléments ( 1, 9) de l'amortisseur et un passage étranglé ( 46, 47) entre les deux compartiments ( 39, 41), en dérivation par rapport au piston ( 37), caracté- risé en ce que la chambre d'amortisseur est formée par deux évidements opposés ( 33, 35), qui présentent des volumes différents l'un de l'autre et qui sont ménagés dans des surfaces ( 29, 31) des éléments ( 1, 9) de l'amortisseur qui sont complémentaires l'une de l'autre, se font face, l'une adjacente à l'autre, et se déplacent l'une par rapport à l'autre lors de la rotation relative et en ce que le piston ( 37) est constitué par un corps roulant dont la périphérie est en contact d'entraînement en rotation par friction ou par sûreté de forme avec les surfaces ( 43, 45) mutuellement opposées des deux évidements ( 33, 35). 2. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les éléments ( 1, 9) de l'amortisseur sont disposés coaxialement l'un à l'intérieur de l'autre et en ce que les évide- ments ( 33, 35) qui forment les chambres de l'amortisseur sont ménagés dans des surfaces latérales périphériques ( 29, 31) qui sont radialement adjacentes et centrées sur l'axe de rotation commun ( 7). 3. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 2, caractérisé en ce que les évidements ( 33, 35) sont prévus dans des surfaces cylindriques ( 29, 31) des deux éléments ( 1, 9) de l'amortis- seur qui sont adjacentes entre elles. 4. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 2, caractérisé en ce que l'évidement radialement extérieur ( 35) possède un plus petit volume que l'évidement radialement intérieur ( 33). 5 Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la chambre ( 33, 35) de l'amortisseur n'est remplie de liquide hydraulique que partiellement et que, pour le reste, 10694 elle est remplie d'un gaz sous surpression. 6. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps roulant ( 37) est élastique, du moins dans sa direction radiale, et est serré entre les surfaces ( 43, 45) des deux évidements ( 33, 35) qui sont l'une en face de l'autre avec prise par friction, dans toutes les positions relatives des éléments ( 1, 9) de l'amortisseur. 7. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 6, caractérisé en ce que le corps roulant ( 37) présente une forme cylindrique. 8. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 6, caractérisé en ce que le corps roulant est constitué par une bague élastique ( 37). 9. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tions 8, caractérisé en ce que le volume intérieur de la bague élastique ( 37) est rempli d'une matière élastique différente de la matière de la bague élastique. 10. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant l'une quelcon- que des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'écartement des deux surfaces ( 43, 45) des deux évidements ( 33, 35) qui maintiennent les corps roulants ( 37) sous précontrainte élastique entre eux décroît dans les deux sens de rotation en partant d'une position centrale des deux éléments ( 1, 9) de l'amortisseur, de telle manière que, en réponse à une rotation relative des deux éléments -(l, 9) de l'amortisseur, la force de précontrainte exercée sur les corps roulants ( 37) croisse, de préférence symétriquement, dans les deux sens de rotation relative en partant de la position centrale. 11. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 10, caractérisé en ce que le corps roulant ( 37) présente une forme de section ovale à l'état détendu. 12. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant la revendica- tion 1, dans lequel un élément de l'amortisseur est réalisé sous la forme d'un élément moyeu ( 1) d'un disque d'embrayage pour embrayage à disque de friction de véhicule automobile et que l'autre élément de l'amortisseur est constitué par un support de garnitures de friction ( 9) monté libre en rotation mais bloqué en position axiale sur l'élement moyeu ( 1), cet amortisseur étant caractérisé en ce qu'il est prévu au moins trois corps 10694 il roulants ( 37) disposés autour de l'axe de rotation ( 7) à des écartements angulaires identiques et par l'intermédiaire desquels le support de garnitu- res de friction ( 9) est monté rotatif sur l'élément moyeu ( 1). 13. Amortisseur d'oscillations de torsion suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la chambre d'amortisseurs est limitée dans la direction axiale des éléments ( 1, 9) de l'amortisseur par des parois ( 19, 21) dont au moins l'une est calculée, en ce qui concerne ses propriétés de flexion élastique, de manière que, en présence d'une pression du liquide hydraulique qui croît pendant l'opération d'amortis- sement, l'écartement axial entre la paroi élastique ( 19, 21) et le corps roulant ( 37) s'élargisse en formant ou en élargissant une fente de passage ( 46) et maintienne la pression du liquide hydraulique au dessous de la valeur qui détermine le glissement des corps roulants ( 37).