Brevet FR2600390A1 — publié le 19871224

"Volant amortisseur, notamment pour dispositif de transmission de couple" L'invention se rapporte à un volant amortisseur notamment pour dispositif de transmission de couple comme par exemple un embrayage à friction pour véhicule automobile; elle concerne plus particulièrement un tel volant au sein duquel sont incorporés des moyens d'amortissement à l'égard des vibrations. Il est usuel d'insérer des moyens d'amortissement de torsion en un point de la chaîne cinématique que constituent les mécanismes de transmission allant, sur un véhicule automobile, du moteur aux arbres de roue, de façon à filtrer les vibrations susceptibles de prendre naissance le long de cette chaîne cinématique, en particulier les vibrations provenant de l'acyclisme du moteur. Le plus souvent, ces moyens d'amortissement sont agencés au sein du disque de friction de l'embrayage. On a cependant déjà proposé d'incorporer de tels moyens d'amortissement au volant fixé au vilebrequin du moteur et constituant le plateau de réaction de l'embrayage. Cet agencement est particulièrement avantageux sur un véhicule pour lequel une minimisation des bruits apparaissant sous couple, doit être plus particulièrement recherchée. Un dispositif de ce genre est par exemple décrit dans la demande de brevet allemand N P 29 31 423. Le volant amortisseur décrit dans ce document comporte deux parties coaxiales montées rotatives l'une par rapport å l'autre et entre lesquelles sont agencés, d'une part, des ressorts à action circonférentielle en appui par leurs extrémités contre des moyens de butée ménagés dans lesdites parties, respectivement et, d'autre part, des moyens de frottement.En pratique, un tel système peut donner des résultats avantageux, notamment dans le cadre des applications évoquées ci-dessus, en raison du fait que la deuxième partie, la plus massive, du volant se trouve placée, dans la chaine cinématique, en aval des moyens élastiques et des moyens de frottement. On obtient ainsi un meilleur filtrage des vibrations. Cependant, la liaison entre les deux parties du volant est mécaniquement complexe, spécialement en raison des moyens de frottement à sec qui sont habituellement de deux types. Il y a d'abord des moyens de frottement intervenant dès le début du débattement angulaire entre les deux parties coaxiales précitées et il y a également des moyens de frottement entrant en action pour un couple relativement élevé et constituant en fait un limiteur de couple. L'invention propose un agencement de filtrage à la fois plus simple et plus efficace utilisant des moyens d'amortissement différents de ceux mentionnés ci-dessus. D'une manière générale, l'invention propose de réaliser le filtrage en combinant des moyens élastiques à action circonférentielle et des moyens à amortissement visqueux. Plus précisément, l'invention concerne donc un volant amortisseur notamment pour dispositif de transmission de couple, du type comportant au moins deux parties coaxiales montées rotatives l'une par rapport a l'autre autour d'un axe commun, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison des moyens élastiques à action circonférentielle fonctionnellement interposés entre ces deux parties et un agencement à amortissement visqueux mécaniquement intercalé entre lesdites deux parties coaxiales et confiné à l'intérieur d'une cavité annulaire étanche définie entre celles-ci. L'agencement à amortissement visqueux peut par exemple être réalisé à partir de deux groupes d'ailettes respectivement solidaires en rotation desdites parties coaxiales, à l'intérieur de ladite cavité annulaire, cette dernière étant remplie d'un fluide visqueux, de préférence du type non-Newtonien. Selon les modes de réalisation, les ailettes peuvent être disposées dans des plans parallèles perpendiculaires à l'axe commun précité ou au contraire, dans des plans radiaux incluant cet axe. Le mouvement relatif des ailettes des deux groupes dans la cavité remplie du fluide visqueux, réalise l'amortissement recherché.Par ailleurs, les moyens élastiques a action circonférentielle peuvent être classiquement constitués par les habituels ressorts hélicoldaux, régulièrement intercalés circonférentiellement entre des butées appartenant aux deux parties coaxiales précitées. Cependant, ces ressorts peuvent avantageusement être remplacés par au moins un disque en matériau élastomère monté entre lesdites parties coaxiales et solidaire de celles-ci. Le disque en matériau élastomère remplissant la fonction de moyen élastique à action circonférentielle est avantageusement choisi dans une qualité de matériau présentant un amortissement propre relativement faible vis à vis de celui de l'agencement visqueux de façon à mieux découpler la fonction des moyens élastiques de celle des moyens d 'amortissement. En ce qui concerne plus particulièrement l'amortissement, on utilise de préférence, comme mentionné ci-dessus, un fluide caractérisé par une bonne stabilité de viscosité en fonction de la température et par une viscosité dynamique qui diminue en fonction du gradient de la vitesse de cisaillement et procurant donc pour des fréquences croissantes, un amortissement inférieur à celui qui serait procuré par un fluide "Newtonien". Des fluides ou gels au silicone répondent de façon satisfaisante aux exigences définies ci-dessus. Ce fluide est laminé à l'intérieur de la cavité annulaire précitée par les mouvements relatifs des deux groupes d'ailettes, ce laminage produisant l'amortissement recherché.De préférence, l'un des groupes d'ailettes est monté avec jeu circonférentiel sur la partie du volant qui lui correspond, de façon à annuler leur amortissement à haute fréquence, la où l'amplitude des vibrations se trouve être inférieure à ce jeu. La partie du volant la plus en aval dans la chaîne cinématique précitée peut avantageusement constituer le plateau de réaction d'un embrayage. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs volants amortisseurs conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure I est une demi-coupe partielle d'un embrayage incluant un volant amortisseur conforme à l'invention, utilisé en tant que plateau de réaction; - la figure 2 est une vue selon la flèche II de la figure-1, avec arrachement partiel; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 illustrant une variante possible; et - la figure 4 est une autre vue analogue à la figure I illustrant une autre variante possible. En se référant plus particulièrement aux figures 1 et 2, on a représenté partiellement un embrayage à friction 11, essentiellement composé d'un volant amortisseur 12 formant aussi le plateau de réaction de cet embrayage, d'une pièce annulaire 14 en tôle emboutie communément appelée couvercle, d'un organe de serrage et de débrayage-15, ici un diaphragme, d'un plateau de pression 17 et d'un disque de friction 18. Le volant amortisseur 12 est solidaire d'un arbre menant, non représenté, tel que le vilebrequin d'un moteur. Le couvercle 14 est fixé par des vis 13 & ce volant et abrite, classiquement le diaphragme 15, le plateau de pression 17 et le disque de friction 18. Le diaphragme 15 est susceptible, lors d'une manoeuvre d'embrayage, de se déformer et de solliciter en position d'engagement le plateau de pression 17, solidaire en rotation du couvercle mais axialement mobile par rapport à lui, en direction du plateau de réaction Le disque de friction 18, solidaire en rotation d'un arbre mené, non représenté, est intercalé axialement entre le plateau de réaction et le plateau de pression de façon à pouvoir etre enserré entre eux sous la sollicitation du diaphragme. L'arbre menant et l'arbre mené précités admettent le même axe x x. Le volant amortisseur se compose de deux parties coaxiales 20, 21, montées rotatives l'une par rapport à l'autre autour de leur axe commun x'x, à savoir une première partie 20 plus particulièrement fixée à l'arbre menant et une seconde partie 21, massive, montée sur la première partie 20 par l'intermédiaire d'un roulement à billes 23, cette seconde partie formant plus spécifiquement le plateau de réaction de l'embrayage. La première partie 20 abrite plus particulièrement, quant à elle, des moyens élastiques à action circonférentielle 25, d'une part, et un agencement à amortissement visqueux 26, d'autre part. Les moyens élastiques 25 et l'agencement 26 sont tous deux mécaniquement intercalés entre lesdites parties coaxiales 20 et 21.Plus particulièrement, s'agissant de l'agencement à amortissement visqueux des figures 1 et 2, la première partie 20 du volant comporte deux flasques 28, 29 en forme de disques, perpendiculaires à l'axe x'x et maintenus parallèles et espacés l'un de l'autre par une entretoise annulaire externe 30 portant la couronne de démarreur, à laquelle ils sont fixés au moyen de boulons 31, rivets ou analogues, traversant des perçages ménagés dans l'épaisseur de ladite entretoise. Ce montage définit, avec un anneau interne 35, une cavité annulaire étanche 36 à l'intérieur de laquelle se trouve confiné l'agencement à amortissement visqueux 26. L'anneau interne 35 comporte deux gorges circulaires latérales ménagées dans l'épaisseur de ses extrémités axiales et abritant des joints d'étanchéité 38, respectivement en contact avec les faces en regard des flasques 28, 29. Cet anneau 35 est couplé en rotation à ladite seconde partie 21 du volant et plus particulièrement à une âme centrale 40, en forme de disque, de celle-ci. Ici, l'âme 40 est rapportée par vissage sur la partie 21. Comme le montre clairement la figure 2, l'agencement à amortissement visqueux 26 comporte, à l'intérieur de la cavité annulaire 36 étanche, deux groupes d'ailettes respectivement solidaires en rotation desdites parties coaxiales 20 et 21, tandis que la cavité annulaire 36 est remplie d'un fluide visqueux de type "non-Newtonien", selon la définition qui précède. Plus précisément ici, les ailettes s'étendent dans des plans radiaux passant par l'axe commun x'x et l'agencement est tel que chaque ailette d'un groupe quelconque soit intercalée circonférentiellement entre deux ailettes de l'autre groupe.On distingue ainsi un premier groupe d'ailettes 45 venues de moulage avec la paroi interne de l'entretoise annulaire 30 et faisant saillie radialement intérieurement par rapport à celle-ci dans la cavité 36 et un second groupe d'ailettes 46 venues de moulage avec la paroi externe de l'anneau interne 35 et faisant saillie radialement extérieurement par rapport à celle-ci, dans cette même cavité 36. Les bords libres des ailettes sont judicieusement espacés des parois de la cavité annulaire pour que le fluide visqueux puisse être laminé de part et d'autre desdites ailettes, de façon à procurer l'amortissement requis. Par ailleurs, il est à noter que l'anneau interne 35 est engagé avec un jeu circonférentiel prédéterminé J sur une surface cylindrique de la seconde partie 21. Cette surface cylindrique est ici, plus particulièrement constituée par le bord externe de l'âme 40. Pour ce faire, des liaisons de forme 48, 49 sont définies entre ledit anneau interne et ladite âme. Elles comprennent des saillies 48 prévues à la périphérie de l'âme 40 et engagées dans des encoches correspondantes 49 définies dans la paroi interne de l'anneau 35, ces encoches étant plus larges circonférentiellement, que lesdites saillies, pour ménager le jeu J précité. Selon le mode de réalisation des figures 1 et 2, les moyens élastiques à action circonférentielle 25 comportent plusieurs ressorts hélicoidaux 50, travaillant en compression, régulièrement interposés circonférentiellement entre des butées appartenant respectivement aux parties coaxiales 20 et 21. Ici, chaque ressort 50 est en appui, d'une part, contre des bords 52 radiaux définis le long de fenêtres ménagées dans les flasques 28 et 29 pour abriter ledit ressort et, d'autre part, contre une portée 53 de l'âme 40 définie par le bord d'une échancrure de celle-ci dans laquelle est monté ce même ressort. En fonctionnement, les vibrations sont amorties par des moyens élastiques à action circonférentielle, c'est-à-dire ici par des variations de compression des ressorts et par un mouvement angulaire relatif entre les ailettes des deux groupes à l'intérieur de ladite cavité annulaire. Plus précisément, pour les oscillations à basses fréquences, c'est-à-dire de relativement grandes amplitudes, les ailettes 46 transmettent pratiquement intégralement leur mouvement à l'âme 40, c'est-à-dire à la seconde partie 21, le jeu J précité étant négligeable devant l'amplitude des oscillations. Ainsi, globalement, pour ces vibrations à basses fréquences, les ailettes 96 sont solidarisées en rotation à ladite seconde partie 21 de sorte que le filtrage des oscillations est réalisé à la fois par les moyens élastiques à action circonférentielle et par l'amortissement visqueux. En revanche, le jeu J permet de mettre l'agencement à amortissement visqueux hors service lorsque les vibrations à écrêter sont d'une haute fréquence (par exemple de l'ordre de 50 Hz et plus) et par conséquent d'une amplitude relativement faible inférieure au jeu J, ce qui entraine un découplage entre l'agencement à amortissement visqueux et la seconde partie 21. L'amortissement visqueux disparaît donc au-delà d'un seuil de fréquence déterminé par la valeur du jeu J. Ainsi, à basses fréquences, on bénéficie en majeure partie de l'amortissement visqueux tandis qu'aux hautes fréquences, l'amortissement est très faible et le filtrage des oscillations est essentiellement assuré par les moyens élastiques à action circonférentielle. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, les éléments de structure analogues à ceux de la figure 1 portent les mêmes références numériques et ne seront pas décrits à nouveau. Selon le mode de réalisation de la figure 3, les moyens élastiques à action circonférentielle 25 sont constitués par un disque épais en matériau élastomère 47, à faible amortissement propre, adhérisé par ses faces cylindriques externe 51s et interne 51k à des portées cylindriques correspondantes, appartenant respectivement à ladite première partie 20 et à ladite seconde partie 21. Le disque 47, solidaire en rotation de chacune des parties 20, 21, travaille ainsi en torsion.La portée cylindrique 54 à laquelle est fixée la face cylindrique externe 51a du disque 47, appartient à une pièce annulaire 55 à section en L fixée par sa face radiale 56 à ladite première partie 20. Cette portée cylindrique 54 porte, à sa surface externe, des indentations longitudinales 58, ici des cannelures, établissant la liaison en rotation entre les ailettes 45g du premier groupe et cette portée cylindrique 54, donc ladite première partie 20. Dans ce mode de réalisation, les ailettes 45a et 46a des deux groupes définissant l'agencement à amortissement visqueux, ont la forme de disques annulaires et sont disposés dans des plans parallèles, perpendiculairement à l'axe x'x. Les ailettes des deux groupes sont imbriquées axialement les unes entre les autres.Les ailettes 45â comportent ainsi à leur périphérie interne, des encoches correspondant aux indentations longitudinales 58 et ces liaisons de forme entre les ailettes 45 et la portée cylindrique 54 sont mises à profit pour ménager le même jeu circonférentiel J que dans l'exemple précédent. Pour cela, il suffit que les encoches des ailettes 45a soient plus larges que les indentations 58 correspondantes. Les ailettes 46g sont, quant à elles-percées extérieurement et engagées sur des tiges 60 parallèles à l'axe x'x et solidaires de ladite seconde partie 21. Bien entendu, le jeu J pourrait être ménagé entre les ailettes 46s et ces tiges 60.L'étanchéité de la cavité annulaire 36 remplie de fluide visqueux non Newtonien est réalisée, radialement intérieurement, par le disque 47 lui-même et radialement extérieurement, par un anneau 64 en matériau élastomère comportant des bourrelets circulaires 65, 66. Le bourrelet 65 est serré entre ladite première partie 20 et une bague 67 fixée à l'intérieur d'une portée cylindrique de la première partie 20 par un jonc 68. Le bourrelet 66 est engagé dans une gorge de ladite seconde partie 21 et immobilisé dans celle-ci par une bague extérieure 69. L'anneau 64 travaille donc en cisaillement. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le disque de matériau élastomère 70 formant les moyens élastiques à action circonférentielle 25, est disposé radialement vers l'extérieur par rapport à la cavité annulaire 72 dans laquelle est confiné l'agencement à amortissement visqueux 26. Le disque 70 est ici adhérisé par ses faces d'extrémité axiale 73 et 74, respectivement à ladite première partie 20, directement, et à ladite seconde partie 21, par l'intermédiaire d'un socle annulaire 75 riveté à celle-ci. Le disque 70 travaille donc en cisaillement et assure par ailleurs l'étanchéité radiale externe de la cavité 72. L'étancheité radiale interne de cette même cavité est assurée par un anneau de matériau élastomère 76 également adhérisé entre lesdites parties coaxiales 20 et 21. Dans l'agencement à amortissement visqueux, les ailettes 45b du premier groupe sont solidaires rotation d'une virole 78 fixée à ladite première partie 20 tandis que les ailettes 46b du second groupe sont munies, à leur périphérie interne, d'encoches engagées à jeu J sur des indentations longitudinales 79 ménagées sur un tronçon cylindrique de ladite seconde partie 21. Bien entendu, l'invention n estpas limitée aux quelques modes de réalisation qui viennent d'être décrits. En particulier, l'agencement à amortissement visqueux de la figure 1 ou tout autre agencement réalisant la même fonction, peut être associé à un disque de matériau élastomère fonctionnant en torsion comme sur la figure 3 ou en cisaillement comme sur la figure 4. Inversement, l'agencement à amortissement visqueux décrit en référence aux figures 3 ou 4 peut être combiné à des moyens élastiques à action circonférentielle du genre décrit en référence à la figure 1. C'est dire que l'invention couvre tous les équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1- Volant amortisseur notamment pour dispositif de transmission de couplet du type comportant au moins deux parties coaxiales (20, 21) montées rotatives l'une par rapport à l'autre autour d'un axe commun (x'x), caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison des moyens élastiques à action circonférentielle (25) fonctionnellement interposés entre ces deux parties et un agencement à amortissement visqueux (26) mécaniquement intercalé entre lesdites deux parties coaxiales et confiné à l'intérieur d'une cavité annulaire étanche (36) définie entre celles-ci. 2- Volant amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agencement à amortissement visqueux comporte, à l'intérieur de ladite cavité annulaire, deux groupes d'ailettes (45,46) respectivement solidaires en rotation desdites parties coaxiales (20, 21) et en ce que ladite cavité annulaire est remplie d'un fluide visqueux, de préférence de type non Newtonien, par exemple un fluide au silicone. 3- Volant amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cavité annulaire étanche est délimitée par deux flasques (28, 29) en forme de disques, appartenant à une première (20) desdites parties coaxiales précitées, perpendiculaires audit axe commun et maintenus espacés l'un de l'autre par une entretoise annulaire externe (30) à laquelle ils sont fixés, et par un anneau interne (35) couplé en rotation à une seconde (21) desdites parties coaxiales, monté à l'intérieur de ladite entretoise annulaire et en contact étanche par ses extrémités axiales avec lesdits flasques. 4- Volant amortisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ailettes (45, 46) s'étendent dans des plans radiaux passant par ledit axe commun (x'x), en ce qu'un premier groupe d'ailettes (45) fait saillie radialement intérieurement de ladite entretoise annulaire et en ce qu'un second groupe d'ailettes (46) fait saillie radialement extérieurement dudit anneau interne, une ailette quelconque d'un groupe étant intercalée circonférentiellement entre deux ailettes de l'autre groupe. 5- Volant amortisseur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit anneau interne (35) est engagé, par des liaisons de forme, avec un jeu circonférentiel (J) prédéterminé sur une surface cylindrique de ladite seconde partie (21). 6- Volant amortisseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites ailettes (45a, 46a) ont la forme de disques anhulaires et sont disposés dans des plans parallèles, perpendiculaires audit axe commun (x'x), un premier groupe d'ailettes (45) étant solidaire en rotation d'une première desdites parties coaxiales tandis qu'un second groupe d'ailettes -(46ffi) est solidaire en rotation d'une seconde desdites parties coaxiales, les ailettes des deux groupes étant imbriqùées axialement les unes entre les autres. 7- Volant amortisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ailettes de l'un des groupes sont solidaires en rotation de l'une des parties coaxiales précitées par des liaisons de forme t58) et en ce qu'un jeu (J) circonférentiel prédéterminé est ménagé dans ces liaisons de forme. 8- Volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens élastiques à action circonférentielle précitée comportent plusieurs ressorts de compression, par exemple des ressorts hélicoïdaux (50), régulièrement interposés circonférentiellement entre des butées appartenant respectivement aux deux parties coaxiales (20, 21) précitées. 9- Volant amortisseur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens élastiques à action circonférentielle précitée comportent au moins un disque (47, 70) en matériau élastomère monté entre lesdites parties coaxiales (20, 21) et solidaire en rotation de celles-ci. 10- Volant amortisseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit disque en matériau élastomère (47) est fixé ou adhérisé par ses faces cylindriques externe (51â) et interne (51b) à des portées cylindriques correspondantes appartenant respectivement aux parties coaxiales (20, 21) précitées, de facon à travailler en torsion. 11- Volant amortisseur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit disque en matériau élastomère (70) est fixé ou adhérisé par ses faces d'extrémité axiale (73,74) à des faces en regard appartenant respectivement aux parties coaxiales (20, 21) précitées, de façon à travailler en cisaillement. 12- Volant amortisseur selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit disque en matériau élastomère (70) forme une paroi de ladite cavité annulaire étanche. 13- Dispositif de transmission de couple tel que par exemple un embrayage à friction, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un volant amortisseur (12) selon l'une des revendications précédentes, en tant que plateau de réaction.