Brevet FR2551154A1 — publié le 19850301

"PROCEDE ET DISPOSITIF POUR AMORTIR LES VIBRATIONS DE TORSION D'UN ENSEMBLE MOTEUR A COMBUSTION BOITE DE VITESSES" L'invention concerne une unité d'entraînement comprenant un moteur à combustion interne, tel que du type 5 à piston, comprenant un arbre de sortie du moteur, comprenant en outre une boîte de vitesses comportant un arbre d'entrée, et un embrayage à friction transmettant un couple Ces unités d'entraînement sont utilisées en particulier dans des véhicules motorisés Dans ces unités 10 d'entraînement, les vibrations de torsion sont créées par les moteurs à combustion Il est nécessaire d'amortir ces vibrations de torsion de manière que les unités subséquentes qui sont reliées au moteur, et en particulier la boîte de vitesses, ne soient pas soumises à des vibra15 tions de torsion intolérables En outre, il est souhaitable d'éviter les bruits résultants de ces vibrations de torsion. Dans le passé, on a intégré des amortisseurs de vibrations de torsion dans les disques d'embrayages prévus 20 entre le moteur à combustion d'une part et la boîte de vitesses d'autre part Une telle construction est connue par exemple par le brevet allemand 1 680 049 Dans cette construction connue, on prévoit un premier amortisseur de vibrations de torsion pour le cas de fonctionnement au 25 ralenti, et un second amortisseur de vibrations séparé pour le fonctionnement en charge Même en ayant recours à ces dispositif très coûteux, il n'a pas été toujours possible d'amortir au niveau désiré les vibrations de torsion qui apparaissent Le problème de l'amortissement 30 est encore plus difficile à résoudre du fait que les divers composants des unités d'entraînement à moteur à combustion ont un poids de plus en plus réduit Du fait de cette réduction de poids, l'effet des vibrations de torsion est encore plus prononcé. Un objet principal de la présente invention est de fournir une unité d'entraînement du type défini cidessus dans laquelle les vibrations de torsion sont sup- i primées dans une grande mesure En outre, la suppression des vibrations de torsion doit être obtenue pour un coût réduit Par ailleurs, les composants destinés à supprimer les vibrations de torsion doivent être petits pour économiser de l'espace. Tenant compte des buts indiqués cidessus, l'invention propose un procédé de fonctionnement pour une unité d'entraînement comprenant un moteur à combustion comportant un arbre de sortie du moteur, une boîte de vitesses 10 comportant un arbre d'entrée et une unité d'accouplement par friction transmettant un couple et interconnectant ledit arbre de sortie du moteur et ledit arbre d'entrée de la boîte de vitesses Selon ce procédé, la transmission du couple depuis l'unité d'accouplement par friction 15 est contrôlée de manière à maintenir un patinage prédéterminé entre l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses au moins dans les plages de vitesse de rotation dans lesquelles on s'attend à des vibrations de torsion Le procédé est particulièrement 20 valable pour des moteurs à combustion du type à piston à va-et-vient du fait que ces moteurs sont plus particulièrement soumis à des vibrations de torsion On a constaté que le maintien d'un léger patinage dans l'unité d'accouplement par friction se traduit par une suppression 25 très efficace des vibrations de torsion On a en outre constaté que même un petit patinage qui n'a pas d'effet négatif par rapport à la génération de chaleur garantit une suppression très efficace des vibrations de torsion. Le procédé de l'invention peut être appliqué même 30 avec les embrayages connus qui sont habituellement prévus entre le moteur et la boîte de vitesses en vue du démarrage et des changements de vitesse. On a constaté en outre que l'on obtenait une suppression satisfaisante des vibrations de torsion même 35 pour une valeur du patinage inférieure à 100 t/mn On préfère un patinage d'environ 25 à environ 50 t/mn pour résuire la génération de chaleur et l'usure sur les faces de friction. Une unité d'entraînement selon l'invention comprend un moteur à combustion interne tel que du type à piston à va-et-vient et une boîte de vitesses Le moteur à combus5 tion comprend un arbre de sortie La boîte de vitesses comprend un arbre d'entrée Une unité d'accouplement par friction qui transmet le couple est prévue pour interconnecter l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses L'unité d'accouplement par friction 10 qui transmet le couple peut être une unité d'embrayage qui est également utile pour le démarrage et le changement des vitesses Des moyens de détection de patinage sont prévus et détectent le patinage entre l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Des moyens de réglage du patinage sont prévus pour régler un patinage désiré entre l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses Des moyens de comparaison sont reliés aux moyens de détection de patinage d'une part et aux moyens de réglage de patinage d'autre 20 part Ces moyens de comparaison comparent le patinage réglé par les moyens de réglage de patinage et le patinage mesuré par les moyens de détection de patinage et fournissent un signal de résultat de comparaison Des moyens de commande de transmission de couple sont prévus, qui com25 mandent la transmission du couple en réponse au signal de résultat de comparaison de manière que le patinage mesuré soit continuellement rapproché du patinage fixé. Dans les embrayages de véhicules motorisés ordinaires, la transmission du couple par l'embrayage dépend de la force d'engagement par laquelle le disque d'embrayage est engagé entre les faces de friction du logement de l'embrayage et de la plaque de pression Avec ces embrayages ordinaires, la transmission du couple peut être contrôlée par une modification contrôlée de la force d'enga35 gement de l'embrayage. L'invention, les avantages de son fonctionnement et les buts spécifiques que l'on atteint par sa mise en 2551154. oeuvre seront bien compris à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: Figure 1 représente schématiquement une unité d'entraînement selon l'invention; Figure 2 représente un mode de réalisation simplifié de cette unité d'entraînement. Selon la figure 1, l'unité d'entraînement comprend un moteur à combustion du type à piston à va-et-vient ( 10). 10 Le moteur à combustion ( 10) comprend un arbre de sortie ( 12) Cet arbre de sortie ( 12) du moteur est relié de façon à tourner avec le carter ( 14) d'un embrayage ( 16). L'embrayage ( 16) comprend une plaque de pression ( 18), qui est guidée axialement à l'intérieur du carter ( 14) 15 de l'embrayage de manière à tourner avec ce dernier La plaque de pression ( 18) est sollicitée vers la gauche comme montré sur la figure par un ressort à diaphragme ( 20) Un disque d'embrayage ( 22) et engagé entre la plaque de pression ( 18) et le carter ( 14) de l'embrayage, 20 par l'action du ressort à diaphragme ( 20) Le disque d'embrayage ( 22) est monté sur un arbre d'entrée ( 24) d'une boîte de vitesses ( 26) Le disque d'embrayage ( 22) peut se déplacer axialement par rapport à l'arbre d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses et lui est relié pour tourner avec lui La plaque de pression ( 18) est combinée à un induit ( 28) d'un enroulement électromagnétique fixe ( 30) L'enroulement électromagnétique ( 30) est relié à une unité d'alimentation de courant ( 32), qui est de son côté reliée à la batterie ( 34) du véhicule motorisé Pour 30 dégager l'embrayage ( 16) au démarrage ou à chaque changement de vitesse, l'enroulement électromagnétique ( 30) peut être désexcité par l'unité d'alimentation électrique en activant une unité à pédale d'embrayage ( 38) Quand l'enroulement électromagnétique ( 30) est excité, l'induit 35 ( 28) est tiré vers la droite à l'encontre de l'action du ressort à diaphragme ( 20) de manière que le disque ( 22) de l'embrayage soit dégagé de son engagement par friction avec le carter ( 14) de l'embrayage et la plaque de pression ( 18). Selon l'invention, on maintient un patinage prédéterminé entre l'arbre de sortie ( 12) du moteur et l'ar5 bre d'entrée ( 24) de la boite de vitesses ou en d'autres termes entre le carter ( 14) de l'embrayage et la plaque de pression ( 18) d'une part, et le disque d'embrayage ( 22) d'autre part Le patinage prédéterminé est contrôlé par l'enroulement électromagnétique ( 30) La transmission du 10 couple de l'embrayage ( 16) dépend de la somme de la force élastique du ressort à diaphragme ( 20) d'une part et de la force de traction exercée par l'enroulement électromagnétique ( 30) sur l'induit ( 28) d'autre part Cette somme est contrôlée par une variation contrôlée du courant d'excitation passant dans l'enroulement électromagnétique ( 30), de manière que le patinage désiré soit maintenu dans l'embrayage ( 16). Plus en détail, il est prévu un premier-détecteur de vitesse de rotation ( 40) sur l'arbre de sortie ( 12) du moteur et un second détecteur de vitesse de rotation ( 42) sur l'arbre d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses Les détecteurs de vitesse de rotation ( 40) et ( 42) sont reliés à un premier comparateur ( 44), qui fournit un signal représentant la différence entre la vitesse de ro25 tation de l'arbre de sortie ( 12) du moteur et de l'arbre d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses, c'est-à-dire un signal représentant le "patinage" Le groupe de composants comprenant les détecteurs de vitesse de rotation ( 40,42) et le premier comparateur ( 44) peut être considéré comme 30 "détecteur de patinage" Le signal de patinage représentant le patinage mesuré est envoyé par le premier comparateur ( 44) à un second comparateur ( 46) Ce second comparateur ( 46) est en outre relié à une unité de réglage de patinage, qui applique un signal représentant le pati35 nage désiré au second comparateur ( 46) Le patinage désiré dépend de la valeur de la rotation absolue de l'arbre de sortie ( 12) du moteur, comme indiqué par la connexion entre le premier détecteur de vitesse de-rotation ( 40) et l'unité de réglage de patinage ( 48) Le second comparateur ( 46) compare le signal provenant du premier comparateur ( 44) et représentant le patinage mesuré d'une part et le signal provenant de l'unité de réglage de patinage ( 48) et représentant le patinage désiré d'autre part Cette différence doit devenir nulle et le signal du résultat de la comparaison provenant du second comparateur ( 46)est donc renvoyé à l'unité d'alimentation élec10 trique ( 32), de manière à contrôler la force de traction exercée par l'enroulement électromagnétique ( 30) sur l'induit ( 28) en vue de faire rapprocher le patinage apparaissant dans l'embrayage ( 16) du patinage désiré. Si on désire un patinage dans l'embrayage ( 16) 15 situé seulement dans certaines plages de vitesse de rotation ou dans une certaine plage de vitesse de rotation, un programme correspondant peut être envoyé à l'unité de réglage de patinage ( 48) Ce programme peut fournir une valeur nulle pour le patinage désiré dans toutes les gam20 mes de vitesse de rotation qui sont à l'extérieur des gammes dans lesquelles on désire un patinage prédétermine. On connaît des unités d'entraînement dans lesquelles le fonctionnement de l'embrayage ( 16) est réalisé 25 automatiquement en fonction de divers paramètres, tels que la vitesse de rotation du moteur ( 10) et la vitesse de rotation de la boite de vitesses ( 26) Dans de tels cas, on prévoit déjà des détecteurs de vitesse de rotation sur l'arbre de sortie ( 12) du moteur et sur l'arbre 30 d'entrée de la boîte de vitesses ( 24) Ces détecteurs, selon la présente invention, peuvent être utilisés en plus pour maintenir le patinage contrôlé. Alors que dans le mode de réalisation préféré, le patinage contrôlé est prévu dans l'embrayage ( 16) qui 35 remplit la fonction additionnelle de séparer les arbres ( 12) et ( 24) au démarrage et aux changements de vitesse, on comprendra que l'on puisse également prévoir une unité 2551 154 d'accouplement mono-fonctionnelle dont le seul but est de maintenir un patinage prédéterminé entre les arbres ( 12) et ( 24) Si un embrayage est également prévu, cette unité d'accouplement mono-fonctionnelle peut être montée en série avec l'engrenage entre le moteur et la boîte de vitesses. Dans le mode de réalisation modifié de la figure 2, ( 28 ') représente un élément de tube relié à la plaque de pression ( 18) Cet élément de tube ( 28 ') comprend une bride radiale ( 29) qui constitue la partie rotative d'un palier de dégagement d'embrayage ( 31) La partie non rotative du palier de dégagement d'embrayage ( 31) est désignée par la référence ( 33) Une unité de traction ( 35) est reliée à la partie non rotative ( 33) L'unité de traction ( 35) est reliée à l'unité d'alimentation électrique ( 32). 15 Pour le reste, le mode de réalisation de la figure 2 est identique à celui de la figure 1 On notera que l'unité de traction ( 35) peut être une unité de traction hydraulique, pneumatique ou mécanique. Le mode de réalisation de la figure 2 est le mode 20 de réalisation préféré. Alors que l'on a montré et décrit en détail un mode de réalisation spécifique de l'invention pour illustrer l'application des principes de cette invention, on comprendra qu'elle puisse être mise en oeuvre de toute autre manière sans s'écarter de tels principes Plus particulièrement, on notera que tout fonctionnement électrique, électromagnétique, hydraulique et pneumatique de l'embrayage est possible. 2551 154 REVENDICATIONS 1 Procédé pour amortir les vibrations de torsion d'un ensemble moteur à combustion boîte de vitesses du type comprenant: un moteur à combustion interne ( 10) tel que du type à piston à va-et-vient, comportant un arbre de sortie de moteur ( 12), une boîte de vitesses ( 26) comportant un arbre d'entrée ( 24) et une unité d'accouplement par friction ( 16) transmettant le couple et interconnectant ledit arbre de sortie ( 12) du moteur et ledit arbre d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses, caractérisé en ce que la transmission du couple 15 de l'unité d'accouplement par friction est contrôlée de manière à obtenir un patinage prédéterminé entre l'arbre de sortie ( 12) du moteur et l'arbre-d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses, au moins dans les gammes de vitesse de rotation dans lesquelles on attend des vibrations de tor20 sion. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission du couple est contrôlée de manière à maintenir un patinage inférieur à environ 100 t/mn. 3 Unité d'entraînement pour la mise en oeuvre 25 du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 du type comprenant: un moteur à combustion interne ( 10) tel que du type à piston à va-et-vient, comportant un arbre de sortie ( 12) du moteur, une boîte de vitesses ( 26) comprenant un arbre d'entrée ( 24), une unité d'accouplement par friction ( 16) transmettant le couple et interconnectant ledit arbre de sortie ( 12) du moteur et ledit arbre d'entrée ( 24) de la boîte 35 de vitesses, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre: des moyens de détection de patinage ( 40,42,44) détectant le patinage entre ledit arbre de sortie ( 12) du moteur et ledit arbre d'entrée ( 24) de la boite de vitesses, des moyens de réglage de patinage ( 48) pour régler un patinage désiré entre l'arbre de sortie ( 12) du moteur et l'arbre d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses, des moyens de comparaison ( 46) reliés aux moyens de détection de patinage ( 40,42,44) et aux moyens de réglage de patinage ( 48), et des moyens de contrôle de transmission de couple ( 30) sensibles à un signal de résultat de comparaison provenant des moyens de comparaison ( 46). 4 Unité d'entraînement selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'unité d'accouplement par friction transmettant le couple est une unité d'embrayage ( 16) utilisée pour séparer la transmission du couple entre l'arbre de sortie ( 12) du moteur et l'arbre d'entrée ( 24) de la boite de vitesses.