Brevet FR2633680A1 — publié le 19900105

La présente invention concerne un dispositif de transmission du couple avec une disposition pour l'absorption ou la compensation d'àcoups, et en particulier de fluctuations du couple d'un moteur à combustion interne, avec au moins deux volants montés coaxialement par l'intermédiaire d'un palier, pouvant présenter un débattement angulaire limité contre l'action exercée par un dispositif amortisseur, dont un peut être relié au moteur à combustion interne et dont l'autre peut être relié par un embrayage à friction à la pièce d'entrée d'une boîte de vitesses et présente une surface de friction interagissant avec un disque d'embrayage. Il a déjà été proposé de prévoir dans de tels dispositifs de transmission du couple le palier directement entre les deux volants, de sorte qu'en cas d'utilisation d'un roulement, une bague est solidaire en rotation d'un volant et la seconde bague du second volant. Bien que de tels dispositifs de transmission du couple permettent d'obtenir un très bon amortissement des vibrations apparaissant entre le moteur à combustion interne et la chaine cinématique d'un véhicule, ils n'ont pas pu s'imposer jusqu'à maintenant dans la construction automobile par suite de la durée de vie trop faible du palier disposé entre les volants. Ce palier constitue un des points critiques d'un tel dispositif, car les conditions de service défavorables entraînent sa défaillance après une courte durée de service. La présente invention a pour objet un dispositif de transmission du couple présentant un fonctionnement meilleur et une durée de vie plus élevée que les dispositifs précités, et permettant en outre une production particulièrement simple et économique. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, une.dispo- sition est prévue, qui réduit au moins le flux thermique entre la surface de friction et le palier, dont la charge thermique est ainsi diminuée. Des études approfondies ont en effet montré que l'énergie thermique libérée pendant la manoeuvre de l'embrayage à friction produit une sollicitation thermique du roulement inadmissible à la longue. En cas d'utilisation de roulements à faible jeu en particulier, les différences de dilatation et de contraction des diverses pièces, résultant de l'échauffement et du refroidissement très rapides, ris quent d entrainer des phénomènes de grippage du palier, car les grandes différences de température entre les diverses pièces du roulement compensent le jeu de ce dernier.Une disposition selon l'invention permet un échauffement du lubrifiant, tel qu'huile, graisse ou autre, assurant toujours une lubrification parfaite du roulement et par suite aussi une plus grande durée de vie du palier. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la disposition interdisant un échauffement inadmissible du roulement est une isolation entre la surface de friction et le palier. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'isolation est disposée entre la zone portante du second volant, c'est-à-dire entre la zone par laquelle le second volant prend appui sur le premier par l'intermédiaire du palier, et le roulement. Une telle disposition de l'isolation est particulièrement avantageuse dans le cas de dispositifs dont le palier comporte un roulement, car l'isolation peut alors être prévue entre la ou les bagues de roulement portant le second volant, et solidaires en rotation de ce dernier, et la zone portante dudit volant constituant un siège pour le logement du roulement. Divers matériaux permettent de réaliser une isolation interdisant un échauffement excessif du palier. Il est particulièrement avantageux de réaliser de telles isolations dans une matière plastique, renforcée le cas échéant, ou dans un matériau céramique. Des matières thermodurcissables, et notamment des phénoplastes tels que le papier bakélisé, ou des matières thermoplastiques, telles que polytétrafluor éthyl & e, polyimide ou polyamidimide sont avantageusement utilisables pour-la réalisation d'isolations. L'isolation peut aussi être réalisée dans un polycarbonate renforcé. En particulier dans un dispositif de transmission du couple dont un volant présente une saillie axiale qui pénètre axialement dans un logement central du second volant, le palier étant disposé entre la saillie et le logement, il convient pour de nombreuses applications de disposer l'isolation entre le logement central et le roulement. Dans d'autres applications, pour lesquelles un volant présente un tourillon central qui pénètre axialement dans un logement central du second volant, le palier étant disposé entre le tourillon et le logement, il convient de disposer l'isolation entre le tourillon et le roulement. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le second volant, qui peut être relié à la pièce d'entrée d'une boîte de vitesses, présente le logement central et l'isolation est prévue entre ledit logement et une bague de roulement solidaire en rotation dudit volant. Selon une autre caractéristique de l'invention, la bague intérieure du roulement est placée sur la saillie et la bague extérieure est montée dans le logement central et porte le second volant par l'intermédiaire de l'isolation. Divers procédés de fixation de l'isolation sur la bague de roulement la portant peuvent être avantageux selon le matériau choisi. C'est ainsi que l'isolation peut par exemple être appliquée au pistolet ou frittée sur le roulement ou la bague de roulement correspondante ou, quand il s'agit de joints isolants présentant une zone en forme de douille, emmanchée sur le roulement. Selon une autre possibilité avantageuse de réalisation d'une isolation entre le roulement et le volant correspondant, le roulement est prémonté sur le volant correspondant, la bague extérieure étant placée dans un logement de diamètre supérieur au diamètre extérieur de ladite bague, puis l'espace libre entre le logement et la bague est rempli par une matière plastique coulée ou projetée au pistolet. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'isolation est utilisée simultanément comme joint d'étan chéitb du roulement. Un joint d'étanchéité du roulement peut pour ce faire hêtre formé sur l'isolation. Selon une autre caractéristique avantageuse de 1 invention, une telle isolation avec joint d'étanchéité est constituée par au moins un joint à section en L, dont une branche recouvre axialement et entoure une bague du roulement, et dont L'autre branche s'étend radialement vers la seconde bague du roulement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la branche radiale de l'isolation en L s'étend radialement sur une partie au moins de la bague du roulement qui n'est pas recouverte axialement par l'isolation et prend appui axialement sur. ladite bague. I1 convient pour de nombreuses applications que l'isolation soit constituée par un seul joint en L, dont la branche axiale s'détend au moins approximativement sur toute la largeur de la bague du roulement; il est néanmoins particulièrement avantageux pour d'autres applications que l'isolation soit constituée par deux joints à section en L, placés chacun d'un côté sur une des bagues du roulement. En particulier dans les dispositifs de transmission du couple dont un roulement est monté dans un logement central du volant présentant la surface de friction, et selon une autre caractéristique de l'invention, les joints isolants à section en L présentent une branche dirigée - sur la vue en coupe - radialement vers l'intérieur et sont placés sur la bague extérieure du roulement. Afin d'assurer une étanchéité parfaite du roulement, et selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la branche radiale des joints isolants assurant l'étanchéité du roulement est chargée axialement par un accumulateur de force vers la bague du roulement recouverte radialement par ladite branche, qui est ainsi appliquée sur la face frontale de la bague du roulement. Un tel accumulateur de force peut utilement etre constitué par un ressort Belleville. Il peut par ailleurs etre indiqué de réaliser le joint isolant en L de facon que, lors de son montage sur le roulement, la branche radiale soit bandée élastiquement et prenne ainsi appui élastiquement sur la bague du roulement quelle recouvre radialement. En cas d'utilisation d'un ressort Belleville pour charger la branche radiale d'étanchéité de l'isolation, et selon une autre caractéristique de l'invention, le ressort Belleville prend appui, par son extrémité radiale extérieure, sur le second volant qui peut être relié à la pièce d'entrée d'une botte de vitesses, -et charge axialement, par son extrémité radiale intérieure, les zones d'extrémité de la branche radiale du joint d'é.anchéité. Selon une autre caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse pour le montage, l'isolation présente une zone en forme de douille, qui est emmanchée dans le logement du roulement dans un des volants. Selon l'application, il convient d'emmancher d'abord l'isolation dans le logement, puis le roulement, ou de monter d'abord l'isolation sur le roulement puis de l'emmancher avec ce dernier dans le logement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la zone de l'isolation en forme de douille entourant le roulement presente vue suivant l'axe - des zones à épaisseur ou diamètre différent de sorte que seules les zones à plus grand diamètre ou épaisseur sont fixées dans le logement du roulement par un ajustement avec serrage. En cas d'emploi de roulements remplis de lubrifiant, et selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, un joint d'étanchéité supplémentaire est prévu entre la branche du joint en L recouvrant axialement et entourant une des bagues du roulement et ladite bague, et interdit toute possibilité d'échappement du lubrifiant entre l'isolation et la bague du roulement, sous l'action de forces centrifuges par exemple. Un tel joint d'étanchéité peut avantageusement être constitué par un joint torique. Le joint d'étanchéité prend alors appui sur la surface enveloppe intérieure de la branche axiale de l'isolation et se loge dans un évidement, tel qu'un chanfrein ou une gorge de la bague extérieure du roulement.Selon une autre caractéristique de l'invention, le joint d'étanchéité est serré entre la face frontale de la branche axiale de l'isolation et un épaulement de la bague extérieure du roulement. Afin d'assurer un montage plus simple et un centrage plus facile entre les volants, compte tenu des tolérances de fabrication, et selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, un joint isolant de section conique est disposé entre la zone portante du second volant et le roulement ou la bague correspondante du roulement. Le roulement et/ou la zone portante présentent selon une autre caractéristique de l'invention, une surface enveloppe conique adaptée au joint isolant. Afin d'assurer une compensation automatique de l'usure éventuelle ainsi qu'un centrage et un maintien parfaits du roulement dans son logement., et selon une autre caractéristique de l'invention, le joint isolant de section conique est soumis à une force de prétension axiale dirigée vers le sommet du cône, de sorte qu'il se coince entre le logement et la bague correspondante du roulement.Afin d'assurer un coincement parfait du joint isolant, et selon une autre caractéristique de l'invention, le joint isolant est fendu, c'est-à-dire ouvert sur son pourtour. Un joint isolant de section conique peut naturellement aussi présenter un joint d'étanchéité du roulement et être chargé axialement par un accumulateur de force vers la face frontale de la bague du roulement sur laquelle le joint d'étanchéité prend appui. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aitte de la description détaillée ci-dessous d'exea- ples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est la coupe d'un dispositif de transmission du couple selon 1 invention; et les figures 2 et 3 représentent d'autres dispositions selon l'invention pour réduire le flux thermique entre la surface de friction et le palier d'un dispositif de transmission du couple. Comme le montre la figure 1, le dispositif 1 de compensation d'à-coups de couple comprend un volant 2, qui est divisé en deux volants 3 et 4. Le volant 3 est fixé par des vis 6 sur le vilebrequin 5 d'un moteur à combustion interne non représenté. Un embrayage à friction 7 est fixé par un moyen non représenté sur le volant 4. Un disque d'embrayage 9, monté sur l'arbre primaire 10 d'une bolte de vitesses non représentée, est prévu entre le plateau de pression 8 de l'embrayage à friction 7 et le volant 4. Un ressort Belleville 12, monté en pivotement sur le couvercle 11 de l'embrayage, charge le plateau de pression 8 de l'embrayage à friction 7 vers le volant 4. La manoeuvre de l'embrayage à friction 7 permet de solidariser et désolidariser le volant 4 et par suite aussi le volant 2 de l'arbre primaire 10 de la boîte de vitesses. Des moyens d'amortissement sont prévus entre le volant 3 et le volant 4, sous forme d'un dispositif amortisseur 13 en série avec un accouplement limiteur de couple 14, qui permettent un débattement angulaire limité des deux volants 3 et 4. Les deux volants 3 et 4 sont montés sur un palier 15 permettant une rotation relative. Le palier 15 comprend un roulement à une rangée de billes 16. La bague extérieure 17 du roulement 16 est montée dans un alésage 18 du volant 4 et la bague intérieure 10 sur un tourillon cylindrique 20 central du volant 3, s'éloignant axialement du vilebrequin 5 et pénétrant dans l'alésage 18. La bague intérieure 19 du roulement est montée sur le tourillon 20 par un ajustement avec serrage et serrée axialement entre un épaulement 21 du tourillon 20 ou du volant 30 et une rondelle d'arrêt 22, qui est fixée par des vis 23 sur la face frontale 20a du tourillon 20. Une isolation thermique 24 est prévue entre la bague extérieure 17 du roulement et le volant 4 pour interrompre ou tout au moins réduire le flux thermique entre la surface de friction 4a du volant 4, interagissant avec le disque d'embrayage 9, et le roulement 16. On interdit ainsi une sollicitation thermique excessive de la graisse remplissant le roulement ainsi qu'une déformation thermique trop grande ou une dilatation inadmissible du roulement, qui risque d'entralner un coincement des billes 16a entre les bagues 17 et 19 du roulement. Pour recevoir l'isolation 24, l'alésage 18 du volant 4 présente un diamètre supérieur au diamètre extérieur de la bague extérieure 17 du roulement, de sorte qu'un interstice radial est formé. L'isolation 24 est constituée par deux joints 25,26 à section en L, montés chacun d'un côté sur la bague extérieure 17 du roulement. Les branches 25a, 26a axialement en regard des joints isolants 25, 26 à section en L recouvrent ou entourent la bague extérieure 17 du roulement. Les branches 25b, 26b dirigées radialement vers l'intérieur s'étendent en partie radialement sur la bague intérieure 19 du roulement et prennent appui axialement sur cette dernière, de sorte qu'elles servent simultanément de joint d'étanchéité du roulement 16. Afin d'assurer une étanchéité parfaite du roulement 16, les branches radiales 25b, 26b sont chargées chacune axialement vers les faces frontales de la bague intérieure 19 du roulement par un accumulateur de force constitué par un ressort Belleville 27, 28.Le ressort Belleville 27 prend appui radialement à l'extérieur sur un épaulement d'un disque 30, solidarisé avec le second volant 4 par des colonnettes 29, et charge radialement vers l'intérieur les zones d'extrémité de la branche radiale 25b du joint d'étanchéité isolant 25. De même, le ressort Belleville 28 prend appui radialement à l'extérieur sur un épaulement du volant 4 et charge radialement à l'intérieur les zones d'extrémité de la branche radiale 26b du joint d'étanchéité isolant 26. Dans la forme de réalisation selon figure 1, il est avantageux pour le montage des joints 25, 26 et du roulement 16, d'emmancher d'abord la zone des joints en forme de douille sur la bague extérieure 17 du roulement, puis d'emmancher le roulement 16 portant les joints 25, 26 emmanchés dans-l'alésage ou le logement 18 du volant 4. Le blocage axial du roulement 16 par rapport au volant 4 s'effectue par serrage axial entre un épaulement 31 du volant 4 et le disque 30, avec interposition des joints 25, 26. Le dispositif amortisseur 13 comporte deux disques 30, 33 disposés de part et d'autre de la bride 32 et solidarisés en rotation avec écartement axial par les colonnettes 29. Ces dernières servent en outre pour la fixation des deux disques 30, 33 sur le volant 4. Les disques 30, 33 et la bride 32 présentent des échancrures dans lesquelles sont logés des accumulateurs de force constitués par des ressorts à boudin 34. Ces accumulateurs de force 34 s'opposent à une rotation relative de la bride 32 et des deux disques 30, 33. Le dispositif amortisseur 13 comporte en outre une friction 13a par l'intermédiaire de laquelle agit le débattement angulaire possible des deux volants 3 et 4. La friction 13a est disposée axialement entre le disque 30 et le volant 3, et comporte un accumulateur de force 351 constitué par un ressort Belleville maintenu avec bandage entre le disque 30 et un anneau de pression 36, de sorte que l'anneau de friction 37 disposé entre l'anneau de pression 36 et le volant 3 est serré. Le roulement 16 absorbe la force exercée par le ressort Belleville sur le disque 30. La bride 32 constitue d'une part la pièce d'entrée du dispositif amortisseur 13 et d'autre part la pièce de sortie do l'accouplement limiteur de couple 14. La pièce d'entrée de cet accouplement limiteur de couple 14 est constituée par deux disques 38, 39 présentant un écartement axial et solidaire en rotation du volant 3. Le disque annu laire 39 est fixé par des rivets 40 sur le volant 3. Le disque 38 présente sur son pourtour des pattes axiales 38a qui s'engagent dans des échancrures 41 du disque 39 pour le blocage en rotation du disque 38 par rapport au disque 39. Des bras radiaux 42 de la bride 32 sont serrés axialement entre les disques 38, 39. Pour ce faire, un ressort Belleville 43 serre les deux disques 38, 39 l'un vers l'autre. Le ressort Belleville 43 prend d'une part appui sur le volant 3 et charge d'autre part le disque 38 vers le disque 39.Dans la zone comprise entre les bras 42 de la bride 32, les disques 38, 39 présentent des échancrures alignées axialement et contenant des accumulateurs de force 44, qui constituent des butées de fin de course pour les bras de la bride 32 et limitent ainsi le débattement angulaire de l'accouplement limiteur de couple 14. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 2, un roulement à billes 116, disposé de la même façon que le roulement à billes 16 selon figure 1, est de nouveau utilisé pour le montage du volant 4 par rapport au volant 3. La bague extérieure 117 du roulement à billes 116 présente des chanfreins 117a, 117b, de sorte que des espaces libres sont formes entre ladite bague 117 et les joints isolants 125, 126 qui la recouvrent axialement. Des joints d'étanchéité constitués par des joints toriques 145, 146, sont prévus dans ces espaces libres. Ces joints toriques 145, 146 interdisent un refoulement ou une fuite de la graisse du roulement entre les joints 125, 126 en L et la bague 117 du roulement.Les chanfreins 117a, 117 b et les joints toriques 145, 146 sont adaptés mutuellement de façon que les joints toriques soient déformés élastiquement entre les joints 125, 126 à section en L et les chanfreins 117a, 117b du roulement 116. Comme le montre en outre la figure 2, les branches radiales 125b, 126b des joints isolants et d'étanchéité 125, 126 à section en L présentent une épaisseur réduite par rapport à celle des branches axiales 125a, 126a. Un talon d'étanchéité 125c, 126c est formé sur l'extrémité radiale intérieure des branches 125b, 126b. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 3, un joint isolant 225 de section conique est disposé entre le logement 218 du volant 4, qui reçoit le roulement 216, et la bague extérieure 217 de ce roulement. Dans cet exemple de réalisation, les surfaces enveloppes extérieure et intérieure du joint isolant 225 sont coniques suivant la direction axiale. Il serait toutefois possible sans difficulté de réaliser ce joint avec une seule surface enveloppe conique. Le logement 218 est adapté à la surface enveloppe extérieure conique et la surface enveloppe extérieure de la bague 217 du roulement est adaptée à la surface enveloppe intérieure conique du joint isolant 225. Ce dernier est chargé axialement, vers le sommet de son cône, par un ressort Belleville 227 qui prend appui sur le disque 230, fixé axialement par rapport au volant 4. Le joint isolant 225 présente une zone 225b dirigée radialement vers l'intérieur et assurant l'étanchéité du roulement en prenant appui axialement sur la bague intérieure 219 de ce dernier. L'étanchéité de autre côté du roulement est assurée par un joint 226 en matériau isolant, que le ressort Belleville 227 serre axialement entre la bague extérieure 217 du roulement et un épaulement 231 du volant 4.Le joint d'étanchéité 226 comporte un talon 226b qui prend appui axialement sur la bague intérieure 219. Les exemples de réalisation selon les figures 1 et 2 comportent dés ressorts Belleville 27, 28 qui chargent axialement, vers la bague 19 ou 119 du roulement, les zones radiales d'étanchéité 25b, 26b ou 125b, 126b. Une sélection appropriée du matériau permettrait toutefois aussi de réaliser les joints 25, 26 et 125, 126 de façon que leurs branches radiales 25b, 26b ou 125b , 126b soient déformées élastiquement après montage et s'appliquent ainsi axialement avec prétension sur la bague 19 ou 119 du roulement. Cette disposition permettrait de supprimer les ressorts Belleville 27, 28. Dans les formes de réalisation précédemment décrites, l'isolation est constituée par des joints disposés entre le second volant 4 et le roulement 16, 116 ou 216. Selon d'autres formes non représentées de réalisation de l'invention, l'isolation peut toutefois etre pulvérisée ou fr;ttée sur le roulement 16, 116, 216 ou sa bague 17, 117, 217, de sorte que l'isolation forme pratiquement une seule pièce avec le roulement. L'isolation pourrait de meme etre déposée sur la surface enveloppe du logement 18, 118, 218. En cas d'utilisation de roulements munis de joints d'étanchéité par exemple, tels qu'ils sont proposés par les fabricants de roulements, il est en outre possible de prémonter comme suit le roulement 16 sur le volant 4 : la bague extérieure 17 est centrée et maintenue dans le logement 18, de diamètre supérieur au diamètre extérieur de ladite bague 17, puis l'espace libre entre le logement 18 et la bague 17 est rempli par une matière plastique ou une résiné synthétique coulée ou pulvérisée. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du. cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour compenser des à-coups en rotation, notamment des variations de couple d'un moteur à combustion interne, à l'aide d'au moins deux masses d'inertie pouvant tourner 1 'une par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'un roulement en opposition à l'action d'un dispositif amortisseur et dont l'une peut etre reliée au moteur à combustion interne et l'aú- tre à la partie denturée d'une transmission, le dispositif amortisseur se composant au moins d'accumulateursde force agissant dans une direction circonférentielle et d'un dispositif de friction, caractérisé en ce que le dispositif de friction (13a) est prévu entre les deux masses d'inertie (3, 4), et notamment axialement entre un composant (30) en forme de disque relié de façon non tournante avec la masse d'inertie (4) portant l'embrayage à friction et la masse d'inertie (3) pouvant etre reliée au moteur à combustion interne, et en ce que le dispositif de friction comporte un anneau de friction (37) ainsi qu'un accumulateur de force (35) précontraint axialement, qui serre l'anneau de friction (37) contre le composant (30), en forme de disque, tandis que le roulement (16) est bloqué axialement par l'intermédiaire du composant (30) en forme de disque sur la masse d'inertie (4) portant l'embrayage à friction, du fait que ce roulement est serré entre ledit composant (30) d'une part et un épaulement (31) de ladite masse d'inertie (4) portant l'embrayage à friction d'autre part. 2 - Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que la force axiale exercée par ledit accumulateur de force (35) est absorbée par le roulement (16). 3 - Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de friction (13a) agit au moins approximativement sur la zone radiale du composant (30) en forme de disque à l'aide de laquelle celui-ci bloque axialement le roulement (16).