Brevet FR2607211A1 — publié le 19880527

Amortisseur de vibrations torsionnelles. L'invention concerne un amortisseur de vibrations torsionnelles comprenant un moyeu et un volant qui s'entourent radialement l'un l'autre et qui sont reliés par au moins un corps élastique en ayant la possibilité d'effectuer une rotation relative, le corps élastique étant réalisé en forme de colonne et s'étendant dans le sens radialtandis que, vu dans le sens périphérique, outre le corps élastique, on prévoit un espace libre entre le moyeu et le volant. Un amortisseur de vibrations torsionne]les du type indiqué ci-dessus est connu d'après DE-OS- 33 34 393. L'amortissement ainsi obtenu des vibra- tions torsionnelles repose sur l'exploitation d'ef- fets suppresseurs. De ce fait, cet amortissement est d'une efficacité remarquable en cas de résonance, cependant qu'il est limité uniquement à ce cas. Des vibrations parasites d'une position en fréquence anormale ne sont pas amorties ou sont amorties d'une manière totalement insuffisante. De ce fait, l'utilisation de l'amortisseur de vibrations tor- sionnelles est limitée à des domaines dans lesquels exclusivement des vibrations parasites d'une seule gamme de fréquences peuvent se produire. 260721 i Dans les tentatives entreprises en vue de rendre utile l'effet suppresseur dans un amor- tisseur de vibrations torsionnelles de type fermé pour l'amortissement de vibrations de résonance ayant des positions en fréquence différentes, on a également déjà proposé d'utiliser plusieurs masses oscillantes qui sont accouplées élastiquement au moyeu ou l'une à l'autre. Dans ce cas, les diffé- rents systèmes d'oscillations sont chaque fois déterminés de telle sorte que chaque système indi- viduel soit conçu de manière optimale pour l'amor- tissement d'une vibration parasite d'une position en fréquence déterminée (modèle d'utilité de la République Fédérale d'Allemagne 19 97 151). Suivant la position en fréquence des vibrations parasites introduites, on active, dès lors, alternativement l'un ou l'autre système vibrant prévu et on y recourt uniquement pour l'amortissement des vibrations parasites. La présence des autres systèmes et, en particulier, des masses d'inertie qui y sont contenues/implique cependant, en plus d'une influence néfaste sur l'activité, un poids relativement élevé, ainsi que des frais de fabrication très importants. En con- séquence, il a été souhaitable de pouvoir disposer d'un amortisseur de vibrations de résonance pour des mouvements rotatifs, amortisseur dans lequel on ne rencontre pas ces inconvénients. L'invention a pour objet de fournir un amortisseur de vibrations de résonance permettant d'amortir des vibrations parasites d'une position en fréquence différente avec une seule masse d'inertie. Selon l'invention, on réalise cet objet dans un amortisseur de vibrations torsionnelles du type indiqué dans]l'introduction ci-dessus du fait que le corps élastique compreqrd un premier élément élastique situé radialement à l'intérieur et un deuxième élément élastique situé radialement à l'extérieur, les extrémités du premier et du deuxième élément élastiques, qui sont tournées l'une vers l'autre, étant fixées, côté intérieur et côté extérieur, à une des extrémités d'un levier à un bras faisant saillie dans l'espace libre, tandis qu'avec déformation du premier et du deuxième élé- ment élastiques,l'autre extrémité du levier peut être appliquéede manière immuable par la force centrifuge s'établissant à une vitesse de rotation désirée, sur la surface opposée délimitant extérieu- rement l'espace libre afin d'obtenir un désaccouple- ment entre l'action du deuxième élément élastique et celle du premier. L'invention part de la considération selon laquelle, en présence de vibrations torsionnelles, il existe constamment une relation précise entre la fréquence d'une vibration parasite et la vitesse de rotation. La vitesse de rotation peut ainsi être utilisée pour l'identification et pour l'amortisse- ment envisagé d'une vibration parasite ce qui, selon l'invention, a lieu en exploitant la force centrifuge dépendant de la vitesse de rotation et si, en dépas- sant une valeur seuil, le deuxième élément élastique est surmonté par un accouplement, si bien que l'action du premier élément élastique seul contribue à assurer des vitesses de rotation plus élevées encore. De ce fait, à partir d'une vitesse de rota- tion désirée, la suspension élastique de la masse d'inertie contenue dans le volant est plus dure que 26072 1 1 précédemment si bien que, malgré la masse d'inertie qui, en outre, est complètement inchangée, on obtient une fréquence de résonance modifiée. De la sorte, l'effet suppreseur de l'amortisseur de vibrations torsionnelles selon l'invention agit dans deux gammes de fréquences différentes l'une de l'autre. Ces dernières peuvent être adaptées aisément à la posi- tion en fréquence de deux vibrations parasites diffé- rentes en adoptant la formule 40 = A m dans laquelle c représente la suspension élastique variable et m représente la masse invariable du volant. En conséquence, ces vibrations parasites sont amorties dans la même mesure en exploitant l'effet suppresseur. Des forces de friction s'exerçant de manière avantageuse agissent dans la zone de transition entre la première et la deuxième fréquence de résonance jusqu'à ce que le deuxième élément élastique soit surmonté de manière rigide, favorisant ainsi l'obten- tion d'une transition progressive des effets d'amor- tissement de l'activité de la première fréquence de résonance dans le domaine de la deuxième fréquence de résonance. L'effet correspondant est davantage renforcé par la déformation des deux éléments élasti- ques survenant dans l'amortisseur de vibrations torsionnelles selon l'invention à mesure que la vitesse de rotation augmente, suite au déplacement de l'extrémité libre du levier dû à la force centri- fuge. Des formes de réalisation modifiées de l'amortisseur de vibrations torsionnelles selon l'invention dans lesquelles des troisième, quatrième, cinquième éléments élastiques, etc., d'une configura- 26072 1 1 tion et d'un fonctionnement correspondant à ceux du deuxième élément élastique sont successivement surmontés à une vitesse de rotation s'élevant encore davantage, sont possibles sans plus et permettent d'obtenir les effets d'amortissement dus à la sup- pression dans d'autres gammes de fréquences. De la sorte, des possibilités d'application complexes sont ouvertes à l'amortisseur de vibrations torsion- nelles selon l'invention et il convient de souligner l'avantage selon lequel, même dans ce cas, il suffit d'utiliser un seul volant. Dès lors, l'amortisseur de vibrations torsionnelles selon l'invention peut être réalisé de manière particulièrement économique. Il n'a qu'un faible poids. Les éléments élastiques peuvent également avoir des rigidités différentes afin que les deux fréquences de résonance soient écartées l'une de l'autre d'une distance aussi grande que possible. Les éléments élastiques peuvent être fabriqués et réalisés de n'importe quelle manière. Ils sont avantageusement constitués de matières premières élastiques caoutchouteuses qui sont fixées par vulcanisation au moyen d'un adhésif sur les pièces mécaniques adjacentes. Selon une forme de réalisation avan- tageuse, on propose d'appliquer un revêtement de friction à l'autre extrémité du levier sur la sur- face tournée radialement vers l'extérieur et/ou sur la surface opposée, favorisant ainsi l'obtention d'une bonne adhérence lorsque le deuxième élément élastique est surmonté. Des revêtements de friction du type indiqué ci-dessus peuvent également être constitués de matières premières élastiques caoutchouteuses et ils peuvent éventuellement être mis à forme conjointe- ment avec les éléments élastiques. Dans ce cas, la fabrication est particulièrement simple, offrant ainsi la possibilité supplémentaire de former un bombement en forme de dôme sur l'extrémité du levier et/ou de la surface opposée, permettant ainsi d'obte- nir un passage aisé de l'effet d'amortissement entre les différentes gammes de fréquences. Les gammes de fréquences dans lesquelles l'amortisseur de vibrations torsionnelles selon l'invention exercent un effet optimum d'amortissement, peuvent être déplacées en modifiant la rigidité des éléments élastiques. En outre, il est possible de modifier la fréquence limite à laquelle le deuxième élément élastique est surmonté par le mouvement du levier dû à la force centrifuge, en appliquant des masses sismiques au levier. De la sorte, l'amortis- seur de vibrations torsionnelles selon l'invention peut être adapté dans les détails à des exigences les plus diverses. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'amortisseur de vibra- tions torsionnel]es selon l'invention. Cette forme de réalisation sera décrite ci-après plus en détail. L'amortisseur de vibrations torsionnelles illustré comprend le moyeu 2 et le volant 1 qui s'entourent l'un l'autre à une distance radiale, qui sont reliés par trois corps élastiques en forme de colonnes répartis uniformément sur la périphérie et qui peuvent effectuer une rotation relative. Les corps élastiques sont subdivisés dans le sens transversal par le levier intermédiaire 7 et ils englobent l'élément élastique intérieur 3 et l'élé- ment élastique extérieur 4. Ce dernier a avantageu- sement une rigidité inférieure à celle de l'élément élastique intérieur 3. Les deux éléments élastiques sont réalisés en caoutchouc d'une dureté Shore A de 65, la plus grande flexibilité de l'élément élastique extérieur 4 résultant de sa plus grande étendue dans le sens radial. Les éléments élastiques 3, 4 sont fixés, par vulcanisation, sur les surfaces mutuellement opposées, d'une part, du mcyeu 2 et, d'autre part, de l'extrémité 5 du levier 7,qui vient s'engager dans les corps élastiques, ou sur les surfaces cor- respondantes du levier 7 et du volant 1. Le levier 7 est constitué d'une t8le d'acier faisant saillie hors de la zone du corps élastique en pénétrant dans l'espace libre adjacent dans le sens périphérique entre le moyeu et le volant. Dans la zone 8 o il fait saillie, le levier 7 est plié vers l'intérieur, la zone correspondante compor- tant, sur sa face extérieure, un revêtement de friction en caoutchouc. Concernant le fonctionnement, on donnera l'exposé ci-après: A de faibles vitesses de rotation, le levier 7 se trouve à peu près dans la position illus- trée, si bien que les éléments élastiques 3, 4 relient le moyeu 2 et le volant 1 dans un montage en série. L'élément élastique extérieur 4 a une plus grande flexibilité que l'élément élastique intérieur 3, si bien que la fréquence de résonance qui en résulte, est déterminée uniquement par sa flexibilité et la masse du volant 1. A mesure que la vitessePde rotation augmente, l'extrémité en saillie 8 du levier 7 se déplace de plus en plus radialement vers l'extérieur, serrant ainsi les éléments élastiques 3, 4 l'un contre l'autre. De ce fait, la rigidité de l'élément élastique exté- 26072 1 1 rieur 4 augmente, si bien que la fréquence de résonance est déplacée dans une gamme relativement élevée. A mesure que la vitesse de rotation aug- mente davantage, l'extrémité en saillie 8 du levier 7 entre de plus en plus en contact par friction avec la surface opposée 9 du volant 1. Cette mise en contact est synonyme d'une réduction complémentaire de la flexibilité relative de l'élément élastique 4, si bien que celle-ci est de plus en plus remplacée par la mobilité de l'élément élastique relativement plus dur 3. La fréquence de résonance de l'amortis- seur de vibrations torsionnelles subit un décalage correspondant dans la gamme de plus hautes fréquences. Enfin, la valeur maximale est atteinte à une vitesse de rotation à laquelle la mobilité relative de l'élément élastique 4 est complètement bloquée par le levier 7 entrant, avec son extrémité 8, en un contact rigide par rapport à la surface opposée 9. En règle générale, il s'est avéré avanta- geux de réaliser de la même manière l'ensemble des leviers et des éléments élastiques de l'amortisseur de vibrations torsionnelles. De la sorte, on peut éviter des balourds de manière fiable. Dans l'exemple de réalisation illustré, contrairement aux formes de réalisation habituelles, on a muni un des leviers d'une masse sismique sup- plémentaire 11. De la sorte, l'élément élastique extérieur correspondant 4.1 est surmonté à une vitesse de rotation inférieure à celle des autres éléments élastiques extérieurs 4, de sorte qu'au lieu de l'élément élastique extérieur relativement plus souple et précédemment plus actif 4. 1, l'élément élastique situé à l'intérieur et relativement plus dur 3.1 forme un montage en parallèle avec les autres 26072 1 1 éléments élastiques 4 situés à l'extérieur. De la sorte, la gamme de fréquences dans laquelle il s'établit un effet de résonance, s'élargit. Il est évident que, moyennant une détermi- nation correspondante d'autres éléments élastiques et d'autres leviers, selon le nombre de ces derniers, cette gamme peut être agrandie à volonté, donnant ainsi lieu à un effet d'amortissement à large bande dans une gamme de fréquences d'une largeur quelconque. 2607 l2 l Q RÉPUBLIQUE FRAN AISE 2 072 2 26 0721J2 INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIETÉ INDUSTRIELLE PARIS Ce numéro n'a donné lieu à aucune publication c% Cm I-J REVENDICATIONS 1. Amortisseur de vibrations torsionnelles comprenant un moyeu et un volant qui s'entourent radialement l'un l'autre, qui peuvent être reliés par au moins un corps élastique et qui peuvent effec- tuer une rotation relative, le corps élastique étant réalisé en forme de colonne et s'étendant dans le sens radial tandis que, vu dans le sens périphérique, outre le corps élastique, on prévoit un espace libre entre le moyeu et le volant, caractérisé en ce que le corps élastique comprend un premier élément élastique (3) situé radialement à l'intérieur et un deuxième élément élastique (4) situé radialement à l'extérieur; les extrémités tournées l'une vers l'autre du premier et du deuxième élément élastiques (3, 4) étant fixées, côté intérieur et côté extérieur, à une des extrémités (5) d'un levier à un bras (7) faisant saillie dans l'espace libre (6), tandis qu'avec déformation du premier et du deuxièmne élément élastiques (3,4), l'autre extrémité (8) du levier (7) peut être appliquée,de maniè- re immuable par la force centrifuge s'établissant à une vitesse de rotation désirée, sur la surface opposée (9) délimitant exté- rieurement l'espace libre (6) afin d'obtenir un désaccouplement entre l'action du deuxième élément élastique (4) et celle du premier (3). 2. Amortisseur de vibrations torsionnelles selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément élastique (3) a une rigidité diffé- rente de celle du deuxième élément élastique (4). 3. Amortisseur de vibrations torsionnelles selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier élément élastique (3) a une plus grande rigidité que celle du deuxième élément élas- tique (4). 4. Amortisseur de vibrations torsionnelles selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier et/ou le deuxième élément élastiques (3, 4) est ou sont constitué(s) d'une matière première élastique caoutchouteuse. 5. Amortisseur de vibrations torsionnelles selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'autre extrémité (8) du levier (7) est pourvue d'un revêtement de friction (10) sur la surface dirigée radialement vers l'extérieur et/ou la surface opposée (9). 6. Amortisseur de vibrations torsionnelles selon la revendication 5, caractérisé en ce que le revêtement de friction (10) est constitué d'une matière première élastique caoutchouteuse. 7. Amortisseur de vibrations torsionnelles selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'autre extrémité (8) du levier (7) peut être sollicitée par une masse sismique (11).