Brevet FR2518203A1 — publié le 19830617

L'invention est relative aux volants desti- nés à être rendus solidairesde l'arbre de sortie d'un moteur à combustion interne et à être accouplés à l'ar- bre d'entrée d'une boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage à disque de friction, notamment dans un véhicule automobile, volants du type comprenant deux plateaux concentriques qui peuvent tourner l'un par rap- port à l'autre dans une mesure limitée par des moyens de butée de tirage et de rétro et qui sont reliés en IO rotation par des organes élastiques. Pour éviter l'emploi d'un volant lourd dont l'inertie suffise à filtrer les vibrations angulaires de l'arbre du moteur, principalement quand celui-ci comporte un nombre peu élevé de cylindres et tourne au ralenti, I 5 il est usuel de prévoir un dispositif amortisseur d'oscil- lations angulaires. Si ce dispositif est incorporé au moyeu du disque de friction, le disque est alourdi, surtout si le dispositif amortisseur est agencé pour agir de manière variable en fonction de divers paramètres tels que la vitesse de rotation du moteur Par suite, le disque étant généralement solidaire en rotation de l'arbre d'entrée de la boite de vitesses, son importante inertie rend difficiles les changements de rapports de cette boîte et impose un travail excessif aux synchroniseurs utilisés pour effectuer ces changements de rapports. Il est connu de remédier à cet inconvénient au moyen de volants du type susmentionné, c'est-à-dire en plaçant le dispositif amortisseur non pas dans le moyeu du disque mais dans le volant Celui-ci comporte alors essentiellement deux plateaux circulaires ou annu- laires qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre autour de leur axe commun par l'intermédiaire d'un palier, et qui sont reliés en rotation par des organes élastiques. 18203 L'un des plateaux est ancré sur l'arbre du moteur, et l'autre, qui est le plateau récepteur, comporte une surface annulaire de friction propre à coopérer avec le disque d'embrayage Les organes élastiques, qui sont - généralement des ressorts dont les extrémités sont res- pectivement reliées aux deux plateaux, permettent à ceux-ci d'osciller en rotation de part et d'autre d'une position moyenne relative, par rapport à laquelle l'écart angulaire entre les deux plateaux est limité par des IO moyens de butée, dits "de tirage" dans le sens o le plateau moteur entraîne le plateau récepteur, et "de rétro" dans l'autre sens. Quand le moteur tourne au ralenti, ne trans- mettant pas de couple notable à l'arbre de la boite de I 5 vitesses, les vibrations angulaires dont il eÉt l'objet sont amorties en partie par le volant relativement léger, et en partie par les ressorts qui autorisent des oscillations angulaires entre les deux plateaux Quand le volant transmet un couple moteur notable à l'arbre de la boîte de vitesses, les moyens de butée de tirage sont en action; et en -phase de frein moteur, le couple trans- mis étant inversé ainsi que l'écart angulaire entre les plateaux, ce sont les moyens de butée de rétro qui sont en action Dès que les moyens de butée sont en action, l'accouplement entre les deux plateaux est positif; les ressorts n'interviennent pas dans la transmission du couple, ce qui n'est pas un inconvénient puisqu'alors le moteur tourne à une vitesse suffisante pour que le volant seul, même léger, filtre correctement les vibra- tions angulaires de l'arbre du moteur Mais les inver- sions du couple transmis provoquent, à chaque entrée en action des moyens de butée, alternativement de tirage et de rétro, des à-coups dus à l'inversion dudit écart angulaire entre les plateaux; de tels à-coups sont nuisibles à l'endurance des organes de transmission du couple et, quand le dispositif équipe un véhicule auto- mobile, sont désagréables à ressentir par ses occupants. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en réalisant un volant amortisseur de vi- brations qui soit relativement léger et qui assure une transmission sans à-coups lors des inversions de couple. A cet effet, elle a pour objet un volant du type susmentionné, caractériséen ce que les moyens de butée IO comprennent au imins un verrou monté coulissant radialement sur un plateau et rappelé élastiquement vers le centre de ce plateau,et en ce que l'autre plateau porte une butée de tirage et une butée de rétro haute vitesse située en regard de la partie radialement extérieure de la butée de tirage et à une distance de celle-ci I 5 légèrement supérieure à la dimension correspondante du verrou. Selon des caractéristiques avantageuses de l'invention: ledit autre plateau porte également une butée de rétro basse vitesse située en regard de la partie ra- dialeneent intérieure de la butée de tirage et plus éloignée de celle-ci que la butée de rétro haute vitesse; le verrou comprend une capsule guidée par un téton solidaire du premier plateau et contenant un ressort de rappel centripète. Un exemple de réalisation d'un volant selon l'invention est décrit ciaprès, avec référence aux dessins annexés parmi lesquels: la Fig 1 est une vue en coupe axiale d'un volant selon l'invention,associé à un emrbrayage à friction re- présenté partiellement,prise suivant la ligne I-I de la Fig 2; la Fig 2 est une vue partielle du volant, prise en coupe suivant la ligne II-II de la Fig 1; et la Fig 3 est une vue partielle en coupe prise suivant la ligne III-III de la Fig 2 et correspon- dant à un autre mode de fonctionnement du volant. On voit sur les figures un volant d'inertie 1 comportant un plateau moteur 2 fixé à l'extrémité d'un arbre 3 de sortie d'un moteur à combustion interne, et un plateau récepteur 4 accolé au plateau 2 et dont la face tournée du côté opposé à celui-ci coopère avec un disque de friction 5 d'un embrayage usuel 6 Cet embraya- ge comprend essentiellement une cloche 7 fixée au plateau 4 par des vis 8, un plateau coulissant 9 de serrage du disque 5 et un ressort-diaphragme 10 de débrayageconmman- IO dé par une butée de débrayage 11 Le disque 5 est soli- daire en rotation d'un arbre 12 d'entrée de boite de vitesses dont on voit une extrémité portée par un palier 13 en bout de l'arbre moteur 3. Un palier 14 de centrage et de butée est I 5 interposé entre les deux plateaux 2 et 4 de manière à leur per- mettre de tourner l'un par rapport à l'autre autour de l'axe central X-X de l'ensembleet un flasque 15 fixé à la périphérie du plateau 2 assure le maintien axial du plateau 4 avec interposition d'une garniture annulaire 16 à faible coefficient de frottement Le palier 14 est représenté lisse, mais, en variante, il peut être avan- tageusement remplacé par un roulement dont les bagues comportent des moyens d'arrêt axial, ce qui évite l'em- ploi du flasque 15 Plusieurs ressorts hélicoïdaux 17 de traction disposés radialement ont leurs extrémités res- pectivement accrochées à un ergot 18 solidaire du plateau 2 et à un ergot 19 solidaire du plateau 4 Les ressorts 17 peuvent s'incliner par rapport à leur position radiale, comme indiqué en traits mixtes sur la Fig 2, et autori- sent ainsi un déplacement relatif en rotation des deux plateaux 2 et 4 de part et d'autre d'une position moyenne pour laquelle les ressorts 17 sont orientés radialement. Entre les deux plateaux sont également dis- posés plusieurs verrous 20 régulièrement répartis sur la périphérie du volant Chaque verrou comprend une capsule métallique 21 de forme parallélépipédique allongée dans le sens radial, ouverte vers le plateau 4 et qui coiffe un téton de guidage 22 solidaire du plateau 4 et un res- sort hélicoïdal de compression 23; le ressort 23 prend appui contre le téton 22 et contre une face intérieure 24 de la capsule 21 de manière à la pousser vers le cen- tre du volant. Sauf à son extrémité radialement intérieure, IO la capsule 21 est extérieurement revêtue d'une gaine 25 en matière plastique souple destinée à venir en contact d'une part avec trois faces ou épaulements radiaux 26 à 28 du plateau 2, ces faces constituant des butées latéra- les pour le verrou 20, et d'autre part avec deux épaule- ments circulaires 29 de petit diamètre et 30 de grand diamètre également formés sur le plateau 2 et constituant des butées pour le verrou 20 vis-à-vis de ses déplacements centrifuges. Les épaulements radiaux 26 et 27 se font face et partent de l'épaulement circulaire 30, qui en relie les extrémités externes et fait partie d'un rebord périphérique du plateau 2 La face 26, qui constitue la butée de tirage, s'étend radialement sur une distance notable, tandis que la face 27, qui constitue une butée de rétro haute vitesse comme il apparaîtra plus loin, ne s'étendqu'en regard de la partie extérieure de la face 26 L'épaulement circulaire 29 relie l'extrémité inté- rieure de la face 27 à l'extrémité extérieure de la face 28, laquelle constitue-une butée de rétro basse vitesse et se trouve circonférentiellement en regard de la partie intérieure de la face 26 La face 26 est recouverte d'une garniture 31 en matière plastique souple Cette garniture est espacée de la face 27 d'une distance légè- rement supérieure à la dimension circonférentielle du verrou 20, tandis que la distance entre la face 28 et cette garniture est nettement plus grande. Le plateau moteur 2 est ici un plateau porte- butée, mais en variante,il est clair que c'est le plateau récepteur 4 qui pourrait être muni des diverses butées 26 à 30, le plateau moteur portant alors les verrous 20. A l'arrêt (Fig 2), les ressorts 17 sont orientés radialement et chaque verrou 20 est sensiblement équidistant des butées de tirage 26 et de rétro basse vitesse 28, et est maintenu légèrement écarté de l'épau- lement circulaire 29 en regard par la poussée centripète I O du ressort 23 sur la face 24 de la capsule 21, laquelle bute sur la face radialement extérieure du téton -22. Quand le moteur tourne au ralenti, son arbre de sortie 3 est l'objet de vibrations importantes autour de son axe de rotation, et il en est de même pour le I 5 plateau 2 qui en est solidaire Ce dernier entraîne en rotation le plateau 4 par l'intermédiaire des ressorts 17, qui amortissent les vibrations transmises grâce aux oscillations angulaires entre les deux plateaux autori- sées par l'inclinaison des ressorts 17 de part et d'autre de leur position moyenne radiale Ces oscillations provo- quent un déplacement relatif entre chaque verrou 20, lié en rotation au plateau-4 par le téton de guidage 22, et les diverses butées solidaires du plateau 2 Les ca-_ ractéristiques mécaniques des ressorts 17 sont telles que chaque verrou n'atteint pas ses butées de tirage 26 ou de rétro basse vitesse 28 pendant cette phase de ra- lenti mais se déplace le long de l'épaulement circulai- re 29. Dès que la vitesse du moteur augmente et que son arbre 3, tournant dans le sens de la flèche F, transmet un couple moteur notable au plateau 2, celui-ci entraîne en rotation le plateau 4 non plus par les res- sorts 17, qui se tendent au maximum en position inclinée, comme indiqué en traits mixtes en 17 A à la Fig 2, mais positivement par appui de chaque butée de tirage 26 contre le verrou 20 correspondant, comme visible en 20 A, en traits mixtes, à la Fig 2 Du fait de la vitesse de rotation, le verrou est soumis à une force centrifuge et, à l'encontre du ressort 23,la capsule 21 coulisse radialemient sur le téton de guidage 22 le long de la face 26 jusqu'à bu- ter contre l'épaulement circulaire 30, comme repré- senté à la Fig 3. Lorsque le couple transmis s'inverse, le moteur continuant de tourner, autrement dit en phase de frein moteur, la force centrifuge maintient le verrou contre l'épaulement 30, et le plateau 2 transmet positivement au plateau 4 le couple, orienté cette fois en sens inverse de la flèche F, par appui de son épaule- ment radial 27 contre le verrou Cet épaulement 27 cons- titue donc une butée de rétro pour les vitesses notable- ment supérieures à celle de ralenti La distance séparant la garniture 31 et l'épaulement 27 étant à peine plus grande que la largeur du verrou 20, le débattement angu- laire entre les deux plateaux est négligeable lorsqu'il y a inversion de couple alors que le moteur tourne à une vitesse notablement supérieure à celle de ralenti. Une telle inversion de couple s'effectue donc sans à-coup, et l'absence d'oscillations angulaires relatives entre les deux plateaux, le couple étant transmis positivement sans intervention des ressorts d'amortissement 17,n'est pas un inconvénient car l'inertie du volant suffit à filtrer les vibrations du moteur dès que sa vitesse est notablement supérieure à celle de ralenti La souplesse des garnitures 25 et 31 contribue à cette filtration des vibrations dans les deux sens de transmission du couple'. Si la vitesse du moteur diminue et devient à peine supérieure à celle du ralenti, la force centri- fuge devient insuffisante pour comprimer le ressort 23, et lacapsule 21 coulisse en direction du centre du Z 518203 volant et reprend saposition radiale initiale Si à cette faible vitesse un frein-moteur est maintenu, le couple transmis par le plateau 2 au plateau 4 étant toujours orienté dans le sens inverse de la flèche F, la face radiale 28 vient en contact avec le verrou 20 comme visi- ble en 20 B en traits mixtes sur la Fig 2 La face 28 constitue donc une butée de rétro à très basse vitesse. Il est à noter que si, sous l'effet des frottements exercés sur la garniture 25, le verrou 20 IO ne se rétracte pas lorsque la vitesse du moteur ralentit, aucun inconvenient n'en résulte Ce retrait se produira ultérieurement, lors de l'inversion de couple suivante, grâce au petit jeu circonférentiel prévu entre le verrou et les faces en regard 26-31 et 27. 2518203- REVENDICATIONS - 1. Volant destiné à être rendu solidaire de l'arbre de sortie ( 3) d'un moteur à combustion interne et à être accouplé à l'arbre d'entrée ( 12) d'une boite de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage ( 6) à dis- que de friction, notamment dans un véhicule automobile, du type comprenant deux plateaux concentriques ( 2, 4) qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre dans une mesure limitée par des moyens de butée de tirage&ét- de rétro ( 20, 26 à 28) et qui sont reliés en rotation par IO des organes élastiques ( 17), ce volant étant caractérisé en ce que les moyens de butée comprennent au moins un verrou ( 20) monté coulissant radialement sur un plateau ( 4) et rappelé élastiquement vers le centre de ce pla- teau, et en ce que l'autre plateau( 2) porte une butée de I 5 tirage ment supérieure à la dimension correspondante du verrou. 2. Volant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit autre plateau ( 2) porte éga- lement une butée de rétro basse vitesse ( 28) située enre- gard de la partie radialement intérieure de la butée de tirage ( 26) et plus éloignée de celle-ci que la butée de rétro haute vitesse ( 27). 3 Volant suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux butées de rétro ( 27, 28) sont constituées par deux épaulements radiaux reliés par un épaulement circulaire ( 29) formant butée pour le verrou ( 20) vis-à-vis de ses déplacements centrifuges. 4 Verrou suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extrémi- tés extérieures de la butée de rétro haute vitesse ( 27) et de la butée de tirage ( 26) sont reliées par un épaulement circulaire ( 30) formant butée pour le verrou ( 20) vis-à-vis de ses déplacements centrifuges. 5. Verrou suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le verrou ( 20) comprend une capsule ( 21) guidée par un téton ( 22) solidaire du premier plateau ( 4) et contenant un ressort de rappel centripète ( 23). 6. Verrou suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la capsule ( 21) comporte sur ses IO faces actives un revêtement extérieur ( 25) en matière plastique souple. 7. Verrou suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la butée de tirage ( 26) comporte un revêtement ( 31) en matière I 5 plastique souple. 8. Verrou suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs verrous( 20) régulièrement répartis sur sa périphérie.