Brevet FR2528512A1 — publié le 19831216

-1- La présente invention concerne un flasque d'entraînement axialement flexible en tôle pour groupes moteurs de véhicules, qui est bridé centralement à l'extrémité de l'arbre de sortie du moteur d'entraîne- ment du véhicule et relié, radialement à l'extérieur de cette zone de bridage et en quelques, de préférence trois, zones de fixation réparties uniformément sur sa périphérie, à l'organe d'entrée de la boîte de vitesses adjacente, comme cela est connu par exemple d'après le document DE-Z AI'Z 1965, 31 ff. De tels flasques d'entraînement sont montés par exemple dans des boîtes de vitesses automatiques pour véhicules automobiles A l'entrée de la boîte de vitesses automatique, il est prévu un circuit hydro- dynamique de travail, dans la plupart des cas un con- vertisseur Fôttinger, dont le carter de forme torique représente l'organe d'entrée de la boîte de vitesses et, grâce à un dimensionnement suffisamment fort de son épaisseur de paroi, remplit simultanément la fonc- tion du volant pour le moteur à combustion interne pla- cé en amont Le flasque d'entraînement est disposé en- tre l'extrémité de vilebrequin et le carter du conver- tisseur Fbttinger Ce flasque a pour fonction d'accou- pler rigidement le carter de convertisseur avec l'ex- trémité de vilebrequin dans le sens de la rotation tout en permettant cependant son déplacement relatif dans certaines limites dans la direction axiale Une flexibilité axiale est nécessaire non seulement à cause des dilatations thermiques des parties accouplées du DU mécanisme mais surtout la flexibilité sert également à absorber ce qu'on appelle le débattement axial du con- vertisseur dans ses différentes conditions de marche. En fonction de la vitesse de rotation, il s'établit dans le convertisseur des pressions statiques de grin- deurs différentes qui provoquent une expansion axiale et/ou un décalage axial du carter du convertisseur. Jans le sens de rotation, le fiasque d'entraînement est sollicité non seulement par le couple de sortie du mo- teur mais surtout par des variations alternées de tor- sion dont les valeurs de crête peuvent être considéra- blement supérieures au couple maximal En outre le flasque d'entraînement sert également A absorber un excentrement et une voilure axiale entre le vilebrequin et le convertisseur, qui peuvent varier en fonction de lo la charge. Des flasques d'entraînement connus ont une forme essentiellement triangulaire ou carrée, le flasque d'entraînement étant fixé par ses coins sur le carter du convertisseur Evidemment ces flasques d'entraîne- ment pourraient transmettre facilement les couples et leurs variations mais cependant, sous l'effet de la charge axiale, il se produit parfois des ruptures dans de tels flasques. L'invention a pour but d'améliorer le flasque d'entraînement du type défini ci-dessus de manière que, en ce qui concerne la fatigue axiale, il puisse résis- ter sans dommages, même pendant une période de temps illimitée, aux charges subies, c'est-à-dire de manière qu'il ait une bonne résistance à la fatigue. Ce problème est résolu selon l'invention en ce qu'il est prévu sur le flasque d'entraînement, pour- vu d'une forme au moins approximativement circulaire, respectivement à peu près en coincidence dans la direc- tion périphérique avec les zones de fixation, des évi- dements réniformes qui sont disposés radialement entre les zones de fixation et le bridage central, ces évide- ments s'étendant dans la direction périphérique, dans l'un et l'autre sens, sur une distance telle cue les voiles radiaux subsistant entre des évidements réni- -,5 formes adjacents aient une largeur fcote b) égale au -3- moins à peu près au double, et au plus à peu près au triple de la largeur minimale nécessaire, pour des rai- sons de résistance, pour la couronne périphérique, s'é- tendant jusqu'aux zones de fixation, du flasque d'en- trainement (cote B). Grâce aux évidements réniformes qui sont pré- vus radialement entre les zones de fixation et le rac- cordement vissé à brides avec le vilebrequin, on crée des voies de transmission de force de forme incurvée débouchant dans une direction périphérique et qui peu- vent être déformées axialement dans le cas d'une solli- citation plus faible de la matière Egalement le flas- que d'entraînement est suffisamment rigide à la torsion dans une direction périphérique. Selon d'autres particularités de l'invention: a) les évidements réniformes ont chacun un contour radialement intérieur approximativement en for- me d'arc de cercle dont le rayon est d'environ 1,5 à 4 fois, de préférence d'environ 2 fois le rayon de courbure du cercle périphérique de la bride d'arbre de sortie de moteur mais cependant lesdits contours inté- rieurs sont respectivement en contact avec le cercle périphérique de la bride d'arbre de sortie dans une zone située à peu près en coincidence, dans la direc- tion périphérique, avec la zone de fixation correspon- dante; b) la couronne périphérique et/ou les voiles radiaux comportent, dans une zone de transition respec- tivement avec les zones de fixation ou bien avec le bridage central, une zone de discontinuité élastique se présentant sous la forme d'une augmentation étagée du moment d'inertie surfacique s'opposant à une flexion axiale ou bien sous la forme d'une ondulation de la tôle qui est orientée perpendiculairement à la couronne périphérique ou au voil radial; -4- c) la zone de discontinuité élastique éven- tuelle est disposée, sur les voiles radiaux, radiale- ment à peu près au milieu entre la zone la plus étroite du voile et le cercle périphérique de la bride d'arbre de sortie ou un peu radialement vers l'intérieur par rapport à cette zone médiane; d) l'ondulation éventuelle est agencée sous la forme d'une rainure à section en U ayant une pro- fondeur libre qui est comprise entre la moitié et la totalité de l'épaisseur de tôle; e) ou encore l'ondulation éventuelle est agencée sous la forme d'un gradin en forme de Z dont la hauteur est comprise entre la moitié et la totalité de l'épaisseur de tôle; f) le nombre des boulons de bridage servant au bridage de L'arbre de sortie est égal à un multiple pair du nombre de zones de fixation et les trous de passage de boulons de ce bridage sont placés dans le flasque d'entraînement, dans une direction périphéri- 2 O que, par rapport aux voiles radiaux de telle manière que les trous de passage de boulons qui sont les plus rapprochés de la ligne médiane des voiles radiaux soient espacés, dans une direction périphérique, de la même distance par rapport à cette ligne médiane; g) les zones radialement extérieures du flasque d'entraînement qui sont placées sur les zones périphériques de jonction de la couronne périphérique et des voiles radiaux zones d'équilibrage sont évi- dées ou dégagées au moins en partie, avantageusement pour agir sur la rigidité axiale et/ou dans un but d'é- quilibrage; h) les zones d'équilibrage sont limitées ra- dialement vers l'intérieur (ligne de délimitation) par une paire de courbes qui sont respectivement équidis- tantes des courbes de délimitation radiale extérieure 2528 12 des deux Évidements réniformes, sont symétriques entre elles et rejoignent tangentiellement le contour exté- rieur du flasque d'entraînement, et par un cercle tan- gentiel commun aux deux courbes équidistantes précitées et dont le rayon est supérieur ou au minimum égal à la largeur minimale nécessaire de la couronne périphérique. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig 1 est une vue latérale en coupe d'un mécanisne d'entraînement de véhicule comportant un flasque d'entraînement, la fig 2 est une vue en élévation axiale d'un premier exemple de réalisation d'un flasque d'en- traînement, les fig 3 et 4 sont des vues axiales d'au- tres exemples de réalisation de flasques d'entraîne- ment, la fig 5 est une coupe, faite dans une di- rection périphérique, d'une zone de fixation du flasque d'entraînement de la fig 4, la coupe étant faite sui- vant la ligne V-V, et la fig 6 est une coupe, semblable à celle de la fig 5, d'un exemple de réalisation modifié. Le groupe-moteur d'entraînement de véhicule représenté sur la fig 1 comporte un moteur d'entraî- nement I figuré par des lignes en trait mixte et une boîte de vitesses 2, qui est agencée sous forme d'une boîte de vitesses automatique L'arbre de sortie 5 du moteur est pourvu d'une bride 4 qui est accouplée à l'organe d'entrée 5 de la boîte de vitesses avec inter- position d'un flasque d'entraînement 6 rigide à la tor- sion mais axialement flexible L'organe d'entrée 5 re- présente le carter de convert Usseur du circuit hydro- dynamique de travail immédiatement adjacent dans la boîte de vitesses; il constitue également, grâce à sa masse appropriée, le volant du moteur d'entraînement du véhicule Dans l'exemple de réalisation représenté, une couronne dentée de démarreur 7 est également fixée sur la périph-rie extérieure du flasque d'entraînement, dans les zones de fixation 8 de celui-ci Le flasque d'entraînement est vissé centralement, au moyen d'une liaison par bride, au vilebrequin 5, sans possibilité -10 de rotation relative et, à cet effet, il est prévu une couronne de trous de passage de boulons 14 au centre du flasque d'entraînement A l'aide d'un trou central, le flasque d'entraînement peut être centré sur un épaule- ment correspondant du vilebrequin Les exemples de réa- lisation du flasque d'entraînement qui ont été repré- sentés sur les figures comportent trois zones de fixa- tion 8 ou 8 ' qui sont réparties uniformément à sa péri- phérie. Pour communiquer au flasque d'entraînement une flexibilité définie dans une direction axiale mais également une résistance à la fatigue, il est pourvu d'une forme au moins approximativement circulaire, des évidements réniformes 9, 9 ' étant respectivement prévus entre les zones de fixation 8, 8 ' et le cercle périphé- rique 4 ' de la bride d'arbre de sortie 4 Les évide- ments réniformes s'étendent dans la direction périphé- rique sur une même distance dans un sens et dans l'au- tre de sorte qu'il ne subsiste entre des évidements adjacents que des voiles radiaux 10, 10 ', dont la lar- j O geur b est égale au moins à peu près au double et au plus à peu près au triple de la largeur radiale de la couronne périphérique 11 du flasque d'entraînement. A cet égard, on doit se baser comme dimension compara- tive sur la largeur minimale nécessaire pour des rai- sons de résistance Et pour celà, le dimensionnenient de la largeur dépend moins de la sollicitation angu- laire du flasque d'entraînement que de sa sollicitation axiale Si la cote minimale indiquée de la largeur de voile était dépassée par défaut, il se produirait dans cette zone une sollicitation excessivement élevée alors que par contre un dépassement par excès de la cote ma- ximale indiquée ne provoquerait aucune diminution, ou seulement une diminution inutile de la sollicitation et par conséquent une augmentation inutile de poids du flasque d'entraînement. Les deux exemples de réalisation représentés sur les figures 2 et 4 comportent des zones de fixation 8 qui sont placées à l'extérieur d'un trou de fixation 12 servant à recevoir une broche de calage, un rivet ou un organe semblable, deux trous de passage de boulon 13 étant en outre placés de part et d'autre du trou 12. Ainsi les courses élastiques de la couronne périphé- rique 11 entre les voiles radiaux 10, 10 ' et les zones de fixation sont légèrement plus courtes qu'avec les zones de fixation 8 ' de l'exemple de réalisation de la fig 3, o il intervient seulement un boulon de fixa- tion et en correspondance un seul trou de passage de boulon 15 '. Pour établir une transition graduelle entre le voile radial 10 et la liaison par bride entre le flasque d'entraînement et l'arbre de sortie et pour réduire ainsi la sollicitation du flasque d'entraîne- ment par des charges axiales dans la zone de base du voile, il est prévu que les évidements réniformes 9, 9 ' aient chacun un contour radialement intérieur qui ait à peu près une forme d'arc de cercle d'un rayon de courbure relativement grand, les contours intérieurs des évidements entrant respectivement en contact avec le cercle périphérique 4 ' de la bride d'arbre de sortie dans une zone périphérique située à peu près dans une -8- même position, périphériquement, que la zone de fixa- tion correspondante 8, 8 ' Notamment le rayon de cour- bure R de ce contour intérieur des évidements a une va- leur comprise à peu près entre 1,5 et 4 fois, de préfé- rence égale à peu près à deux fois, le rayon de cour- bure du cercle périphérique 4 ' La courbe limitant les évidements réniformes sur leur périphérie située radia- lement vers l'extérieur correspond, au moins dans les zones de la couronne extérieure 11, à peu près à une courbe équidistante qui est espacée de la périphérie extérieure de la couronne 11 d'une distance correspon- dant à la largeur minimale précitée B de celle-ci et, dans la région des zones de fixation, elle s'étend se- lon un arc de transition aussi grand que possible entre ces deux tronçons de courbe équidistante Dans la zone des voiles, l'évidement réniforme est délimité par un arc de cercle aussi grand que possible entre les deux courbes de délimitation déjà citées. Indépendamment de la liaison centrale par bride et des zones defixation 8, 8 ' placées sur la pé- riphérie extérieure, le flasque d'entraînement repré- sente essentiellement une structure multiple de forme étoilée qui est constituée par des ressorts axiaux essentiellement en forme de T dont la branche verticale est constituée par le voile radial 10, 10 ' et dont la branche transversale est constituée par la couronne pé- riphérique 11 Dans la zone de chaque extrémité de ces ressorts en forme de T, se trouve une transition avec une zone d'encastrement Pour soulager encore les zones de transition avec les zones d'encastrement, lesquelles zones de transition sont critiques en ce qui concerne la fatigue, on peut prévoir localement des zones élas- tiques de discontinuité Dans l'exemple de réalisation représenté sur la fig 3, de telles zones de disconti- nuité sont placées sur la couronne périphérique et dans la zone de base des voiles radiaux Notamment les zones élastiques de discontinuité se présentent dans ce cas sous la forme d'une augmentation étagée 15, 15 ' du mo- ment d' nertie surfacique des ressorts en forme de T pr 'cités à l'encontre d'une flexion axiaie Une fois que le flasque d'entraînement a été réalisé à partir d'une tôle d'épaisseur uniforme d, on peut créer une telle zone de discontinuité simplement par un élargis- sement de la section porteuse en direction de la zone d'encastrement La zone de discontinuité 15 placée dans la zone de base du voile radial 10 ' est située à peu près dans une partie médiane radialement entre la zone la plus étroite 18 du voile 10 ' et le cercle périphérique 4 ' ou bien un peu vers l'intérieur, ra- dialement, par rapport à cette partie médiane. Dans l'exemple de réalisation de la fig 4, les zones de discontinuité sont prévues simplement dans la zone de transition entre la couronne périphé- rique 11 et les zones de fixation 8 Elles sont cons- tituées dans ce cas par une ondulation 16 en forme de Z de la tôle, la hauteur h de l'ondulation étant com- prise à peu près entre la moitié et la totalité de l'épaisseur de tôle d (figure 5) A la place d'une on- dulation en forme de Z ou en forme de gradin, on pour- rait également prévoir une ondulation en forme de U ou bien une nervure conformément à la figure 6, la hau- teur h' de cette ondulation étant également comprise entre la moitié et la totalité de l'épaisseur de la tôle. D O La zone de base des voiles radiaux 10, 10 ' est particulièrement critique en ce qui concerne la sollicitation à la fatigue, et notamment également déjà dans la zone placée dans l'encastrement Les trous de passage de boulon 14 pour la liaison par bride repré- sentent cependant des discontinuités dans cette zone -10- de base et ils devraient être éloignés autant qu'il est possible de la ligne médiane 10 " des voiles radiaux Ce résultat est obtenu par le fait que le nombre des bou- ions de la liaison par bride avec l'arbre de sortie est égal à un multiple pair du nombre de zones de fixation 8, 8 ' et par le fait que les trous de passage de bou- lon 14 sont placés, selon la direction périphérique, de manière que les trous de passage de boulon qui sont les plus rapprochés de la ligne médiane 10 " soient espacés, IG selon une direction périphérique, de la même distance a par rapport à cette ligne médiane. La zone radialement extérieure du flasque d'entraînement est sollicitée, dans les parties péri- phériques de jonction de la couronne périphérique 11 e; des voiles radiaux 10, 10 ', seulement relativement faiblement par les forces axiales Pour cette raison, on peut utiliser cette zone dans un but d'équilibrage ou bien on peut l'évider complètement pour des raisons de rigidité et/ou de poids Un évidement correspondant -C 19 de cette zone a été mis en évidence dans le flasque d'entraînement représenté en 6 " sur la fig 4, alors que, dans l'exemple de réalisation du flasque d'en- traînement 6 de la fig 2, on a représenté en trait mixte une ligne de délimitation correspondante 20, qui limite la zone d'équilibrage radialement vers l'inté- rieur A l'intérieur de cette zone d'équilibrage, on peut ménager des trous ou fraisages d'équilibrage, ou analogues, sans altérer la résistance à la fatigue. Cette ligne de délimitation 20 est constituée par une paire de courbes 21 équidistantes des deux évidements réniformes adjacents, lesquelles sont de préférence de forme circulaire et sont symétriques l'une par rap- port à l'autre, et par un cercle tangentiel 22, 22 ' commun aux deux courbes équidistantes précitées Dans j 5 l'exemple de réalisation représenté par des lignes en _ 11 - trait plein sur la fig 4, on a choisi pour ce cercle tangentiel 22 un rayon r relativement grand Dans un cas extrême, on peut choisir un rayon r' relativement petit pour ce cercle tangentiel 22 ', comme indiqué en pointillés sur la fig 4 Ce rayon minimal correspond à peu près à la largeur minimale B de la couronne pé- riphérique 11 On peut ainsi réaliser une économie de poids ou bien pouvoir enlever relativement beaucoup de matière pour des raisons d'équilibrage. Grâce aux dispositions conformes à l'inven- tion, la résistance à la fatigue axiale du fiasque d'entraînement élastique est considérablement augmentée de sorte qu'il n'est pas nécessaire de prévoir, dans la région des zones d'encastrement, des cales intermé- diaires particulières entre tête de boulon et flasque d'entraînement, alors que cela était nécessaire aupara- vant En ce qui concerne ces cales intermédiaires, il était nécessaire jusqu'à maintenant d'effectuer des essais d'optimisation de forme assez compliqués et longs Il est maintenant possible de les supprimer; avant toutes chdses, il a été possible par la suppres- sion de ces calés intermédiaires de réduire le prix et le poids dans chaque application envisagée Du fait de l'augmentation importante de la résistance à la fa- tigue axiale, il est également possible de choisir pour le flasque d'entraînement un matériau moins résistant que dans les réalisations connues Cela a conduit éga- lement à une diminution du prix En outre, alors que cela était nécessaire auparavant, il est maintenant également superflu d'effectuer des traitements coûteux de finition de surface, comme par exemple une nitrura- tion ou un grenaillage pour augmenter la résistance à la fatigue Du fait que les évidements réniformes ont une grande surface, le flasque d'entraînement est éga- lement plus léger que le flasque classique de forme 2528 f 12 -12triangulaire ou carrée de sorte qu'on peut économiser du poids tout en augmentant la résistance à la fatigue et en conservant la même épaisseur de tôle. * -15- Ri EVICATIO Nb - 1 Flasque d'entraînement axialement fle- xible en tôle pour groupes moteurs de véhicules qui est bridé centralement à l'extrémité de l'arbre de sortie du moteur d'entrainement du véhicule et relié, radialement à l'extérieur de cette zone de bridage et en quelques, de préférence trois, zones de fixation réparties uniformément sur sa périphérie, à l'organe d'entrée de la boîte de vitesses adjacentes, caracté- risé en ce qu'il est prévu sur le flasque d'entraîne- ment ( 6, 6 ', 6 "), pourvu d'une forme au moins appro- ximativement circulaire, respectivement à peu près en coïncidence, dans la direction périphérique, avec les zones de fixation ( 8, 8 '), des évidements réniformes qui sont disposés radialement entre les zones de fixa- tion ( 8, 8 ') et le bridage central, ces évidements s'é- tendant dans la direction périphérique, dans l'un et l'autre sens, sur une distance telle que les voiles radiaux ( 10, 10 ') subsistant entre des évidements réni- formes adjacents ( 9, 9 ') aient une largeur (cote b) égale au moins à peu près au double, et au plus à peu près au triple de la largeur minimale nécessaire, pour des raisons de résistance, de la couronne périphérique ( 11), s'étendant jusqu'aux zones de fixation ( 8, 8 '), du flasque d'entraînement ( 6, 6 ', 6 ") (cote B). 2 Flasque d'entraînement selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les évidements réni- formes ( 9, 9 ') ont chacun un contour radialement inté- rieur approximativement en forme d'arc de cercle dont le rayon est d'environ 1,5 à 4 fois, de préférence d'environ 2 fois le rayon de courbure (R) du cercle périphérique ( 4 ') de la bride d'arbre de sortie de mo- teur ( 4) mais que cependant lesdits contours intérieurs sont respectivement en contact avec le cercle périphé- rique ( 4 ') de la bride d'arbre de sortie ( 4) dans une -14- zone située à peu près en coïncidence, dans la direc- tion périphérique, avec la zone de fixation correspon- dante (d, 8 '). Flasque d'entraînement selon l'une des * revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la cou- ronne périphérique ( 11) et/ou les voiles ( 10, 10 ') ra- diaux comportent, dans une zone de transition respec- tivement avec les zones de fixation ou avec le bridage central, une zone de discontinuité élastique se pré- sentant sous la forme d'une augmentation étagée ( 15, ') du moment d'inertie surfacique s'opposant à une flexion axiale ou bien sous la forme d'une ondulation ( 16, 17) de la tôle qui est orientée perpendiculairement à la couronne périphérique ( 11) ou au voile radial ( 10, 10 '). 4 Flasque d'entraînement selon la revendi- cation 3, caractérisé en ce que la zone de discontinui- té élastique est disposée, sur les voiles radiaux ( 10 '), radialement à peu près au milieu entre la zone la plus étroite ( 18) du voile ( 10 ') et le cercle périphérique ( 4 ') de la bride d'arbre de sortie ( 4) ou bien un peu radialement, vers l'intérieur par rapport à cette zone médiane. Flasque d'entraînement selon l'une des J 5 revendications 5 et 4, caractérisé en ce que l'ondula- tion ( 17) est agencée sous la forme d'une rainure à section en U ayant une profondeur libre (h') qui est comprise entre la moitié et la totalité de l'épaisseur de tôle (d). 6 Flasque d'entraînenent selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'ondula- tion ( 16) est agencée sous la forme d'un gradin en forme de Z dont la hauteur (h) est comprise entre la moitié et la totalité de l'épaisseur de tôle (d). -15- 7 Flasque d'entraînement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le nombre des boulons de bridage servant au bridage à l'arbre de sortie ( 3) est égal à un multiple pair du nombre de zones de fixation ( 8, 8 ') et les trous de passage de boulons ( 14) de ce bridage sont placés dans le flasque d'entraînement ( 6, 6 ', 6 ") dans une direction périphé- rique, par rapport aux voiles radiaux ( 10, 10 ') de telle manière que les trous de passage de boulons qui sont les plus rapprochés de la ligne médiane ( 10 ") des voiles radiaux ( 10, 10 ') soient espacés, dans une di- rection périphérique, de la même distance (a) par rap- port à cette ligne médiane ( 10 "). 8 Flasque d'entraînement selon l'une des revendications I à 7, caractérisé en ce que les zones radialement extérieures du flasque d'entraînement ( 6, 6 ', 6 ") qui sont placées sur les zones périphéri- ques de jonction de la couronne périphérique ( 11) et des voiles radiaux ( 10, 10 ') zones d'équilibrage - sont évidées ou dégagées au moins en partie, avanta- geusement pour agir sur la rigidité axiale et/ou dans un but d'équilibrage. 9 Flasque d'entraînement selon la revendi- cation 8, caractérisé en ce que les zones d'équilibrage sont limitées radialement vers l'intérieur (ligne de délimitation ( 20)) par une paire de courbes ( 21) qui sont respectivement équidistantes des courbes de délimi- tation radiale extérieure des deux évidements rénifor- mes ( 9, 9 ') sont symétriques entre elles et rejoignent tangentiellement le contour extérieur du flasque d'en- traînement ( 6, 6 ', 6 "), et par un cercle tangentiel commun aux deux courbes équidistantes précitées ( 22,22 ') et dont le rayon (r,r') est supérieur ou au minimum égal à la largeur minimale (B) nécessaire de la cou- ronne périphérique ( 11).