Brevet FR2630512A1 — publié le 19891027

Accouplement pour états variables de fonctionnement, notamment volant à deux masses dans un groupe moteur pour automobile L'invention concerne un accouplement pour états variables de fonctionnement, notamment volant à deux masses destiné à coopérer avec un moteur à combustion interne, du type comportant deux moitiés d'accouple- ment, des moyens élastiques destinés à transmettre le couple d'une moitié d'accouplement à l'autre, deux éléments de frottement dont l'un est associé à l'une des moitiés d'accouplement et l'autre à l'autre moitié et qui, lors du décalage en rotation de ces moitiés d'accouplement l'une par rapport à l'autre, frottent l'un sur l'autre, en formant une paire de surfaces de frottement, et produisent ainsi un effet d'amortissement, et enfin un dispositif destiné à faire varier l'effort d'amortissement. Un tel accouplement est connu d'après DE-OS 3.418.671. Il s'agit dans ce cas d'un volant à deux masses qui fait partie d'un groupe moteur pour automobile. Dans cet accouplement connu, la force d'amortissement due au frottement peut varier au moyen de dispositions structurelles déterminées. Ces variations proviennent de vitesses différentes de rotation de l'accou- plement. Cela doit permettre d'empocher des résonances indésirables. Un inconvénient de cette forme de réalisation réside dans le fait que hormis la vitesse de rotation - des paramètres extrêmement importants de fonctionnement ne sont pas pris en considération avec cet accouplement. Ce dernier ne permet surtout pas de distinguer si le moteur tourne à vide ou en charge. On connaît par ailleurs, d'après DE-OS 3.447.926, un accouple- ment dont le dispositif d'amortissement par frottement ne vient en action qu'après avoir surmonté un angle déterminé de décalage en rotation. Bien qu'on ait ainsi tenté d'adapter l'effet d'amortissement aux différentes conditions de fonctionnement du moteur d'entrainement, l'accouplement n'est surtout pas efficace pour un petit angle de décalage en rotation, par exemple lors d'un fonctionnement à vide du moteur. L'amortissement par frottement entre par contre en action d'une manière brusque pour un angle plus important de décalage en rotation. On conna!t, d'après DE-A-2.848.748, un accouplement comportant 26305 12 - 2 - un amortissement hydraulique au moyen d'un agencement en forme de piston disposé dans une chambre de déplacement de fluide, remplie d'un fluide d'amortissement. L'intervalle d'étranglement y est réalisé de manière variable, soit de façon continue, soit de façon étagée, mais uniquement dans la zone des angles très importants de décalage en rotation, à peu près peu avant qu'on n'atteigne une venue en butée rigide. C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir un accouplement, notamment un volant à deux masses, du type indiqué au début, tel que, indépendamment de la vitesse de rotation, on puisse faire varier l'effort d'amortissement dû aux éléments de frottement. A cet effet, l'invention a pour objet un accouplement du type indiqué, caractérisé en ce que, en vue de faire varier l'effort de frotte- ment, le profil d'au moins l'une des surfaces de frottement présente une forme qui varie suivant la direction circonférentielle. Grâce à cet agencement, il est pour la première fois possible de tenir compte de l'influence du couple. L'effort d'amortissement est ainsi influencé - indépendamment de la vitesse de rotation - par l'angle de décalage en rotation, et donc par le couple. En donnant une forme appropriée aux surfaces de frottement impliquées, on peut réaliser à volonté toute évolution voulue de l'effort d'amortissement sur l'étendue de l'angle de décalage en rotation. C'est ainsi par exemple que cet effort d'amortissement peut être tout d'abord, c'est-à-dire pour une déviation nulle, lui-même pratiquement nul, puis que, pour un décalage croissant en rotation des deux moitiés d'accouplement l'une par rapport à l'autre, il peut croître doucement ou progressivement. Dans sa phase finale, il peut encore retomber ou croître. On peut ainsi adapter d'une manière extrême- ment précise un accouplement, surtout un volant à deux masses, aux besoins de chaque moteur. Il peut avantageusement être prévu une réalisation particuliè- rement importante qui repose sur la combinaison d'un amortissement par frottement (mécanique) et d'un amortissement par fluide (hydrodynamique). Dans cette réalisation, l'un des éléments de frottement (qui, dans le cas particulier, peut être réalisé en forme de U en section transversale) sert en même temps de paroi d'arrêt entre les deux parties de la chambre indi- viduellé d'amortissement. Il en résulte en effet qu'avec un angle variable - 3- de rotation, la largeur de l'intervalle existant entre les volumes par- tiels d'une cavité d'amortissement varie aussi. Ceci permet une adaptation extrêmement appropriée de l'effet d'amortissement au système existant de masses. En prévoyant que, dans la zone des surfaces de frottement, au moins l'un des éléments de frottement est constitué d'un matériau dont le coefficient de dilatation thermique vaut au moins trois fois la valeur correspondante pour l'acier, on tient compte de la viscosité du fluide d'amortissement qui fluctue avec la température. On doit obtenir que l'intervalle d'étranglement diminue lorsque la température croit, de sorte que l'amortissement hydraulique demeure constant dans le domaine principal des températures de fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: la Fig. I est une vue en coupe d'un accouplement comportant une chambre de déplacement de fluide et un agencement d'amortissement par frottement, la Fig. 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, de la chambre de déplacement de fluide, la Fig. 3 est une coupe longitudinale d'un accouplement com- portant une première moitié en deux parties et la Fig. 4 représente schématiquement la projection développée du profil d'une surface de frottement. La Fig. 1 représente un accouplement l qui correspond pour l'essentiel à celui de DE-A-2.848.748 et comprend une première moitié d'accouplement 2 et une seconde moitié d'accouplement 3 qui, en vue de la transmission d'un couple, sont réunies par des éléments élastiques non représentés. Il est prévu, rendu solidaire de la première moitié d'accou- plement 2, un premier élément de frottement 4 qui est réalisé en forme de disqued'une façon correspondant au type de base de l'accouplement et qui comporte une surface de frottement 6 située sur sa face tournée radiale- ment vers l'extérieur. Un second élément de frottement 5, comportant une surface de frottement 7, est rendu solidaire de la seconde moitié d'accou- plement 3 qui est constituée de deux disques extérieurs et qui entoure la première moitié 2 en formant une cavité étanche aux fluides. Les surfaces - 4.- de frottement 6 et 7 sont en contact mutuel l'une sur l'autre. La distance r séparant la surface de frottement 6 de l'axe Il de l'accouplement n'est pas constante, mais varie sur l'étendue de l'angle de décalage en rotation a situé entre les deux éléments de frottement 4 et 5, c'est-à-dire entre les deux moitiés d'accouplement 2 et 3. La Fig. 2 représente de manière plus détaillée l'agencement structurel du second élément de frottement 5. Cet élément de frottement 5 est réalisé sous la forme d'une pièce coulissante en forme de U dont les ailes 18 sont guidées, en pouvant se déplacer dans le sens radial, sur des surfaces de guidage 19 d'une pièce solidaire de la seconde moitié d'accou- plement 3. Cette pièce peut être réalisée sous la forme d'un rivet 10 et être montée, de manière solidaire en rotation, entre les deux disques ex- térieurs de la seconde moitié d'accouplement 3. Ainsi l'élément de frotte- ment 5 est guidé dans le sens circonférentiel sur l'autre moitié d'accou- plement 3, en pouvant se déplacer vers l'intérieur dans le sens radial. En outre il est prévu, monté entre le rivet 10 et la branche qui se trouve entre les ailes 18 de l'élément de frottement 5, un res- sort 12 qui, à l'encontre de la force centrifuge, appuie cet élément 5, dans le sens radial vers l'intérieur, sur la surface de frottement 6 du premier élément de frottement 4. L'élément de frottement 5 est par ailleurs formé d'un maté- riau, de préférence d'une matière plastique, qui est à faible densité spécifique et est résistant à l'abrasion, aux températures élevées et au fluide d'amortissement, dans le cas o il existe un fluide d'amortis- sement à l'intérieur de l'accouplement, et qui possède aussi une résistance mécanique élevée avec de bonnes propriétés de glissement. Comme le montre notamment la Fig. 1, il existe, à l'intérieur de la seconde moitié d'accouplement 3, une chambre de déplacement de fluide 13, étanche aux 'fluides, et dans le volume intérieur 14 de laquelle le second élément de frottement.1 guidé de manière mobile sur le rivet , constitue une paroi d'arrêt4qui est variable, pour un fluide d'amor- tissement. Une fente 17, qui se trouve située entre l'extrémité radiale extérieure des ailes 18 et la paroi-limite extérieure Ae la chambre de déplacement de fluide, détermine l'intensité de l'amortissement hydrauli- que. L'élément de frottement 5 remplit donc deux fonctions, à savoir celle -5- d'un amortissement de frottement entre les deux moitiés d'accouplement par l'intermédiaire des surfaces de frottement 6 et 7, ainsi qu'un amortisse- ment hydraulique du fait de la formation d'une paroi d'arrtl, en forme de piston, située dans la chambre de déplacement de fluide, ce qui forme un intervalle d'étranglement 17. Etant donné que, comme cela a été décrit, la distance r de la surface de frottement 6 du premier élément de frottement 4 n'est pas constante sur l'étendue de l'angle de décalage en rotation, l'élément de frottement 5 exécute, pendant ce décalage en rotation, un déplacement radial le long des surfaces de guidage 19, de sorte que le ressort 12 pourvoit à une application continuelle de l'élément de frotte- ment 5 sur l'élément 4 présentant la surface de frottement 6. En même temps, une variation de l'intervalle d'étranglement 17 est aussi liée à ce déplacement radial de l'élément de frottement 5, de sorte qu'en même temps qu'un amortissement par frottement qui varie, il se produit aussi un amortissement hydraulique, qui varie, pour les fluctuations de torsion apparaissant dans l'accouplement. La Fig. 3 représente une coupe longitudinale de l'accouplement dans la zone de la chambre de déplacement de fluide ou du second élément de frottement 5. On reconna!t le rivet 10 qui réunit les deux disques extérieurs de la seconde moitié d'accouplement 3. On voit en outre sur cette figure la première moitié d'accouplement 2 se présentant sous une forme structurelle constituée de deux disques 2a et 2b. Ces deux disques 2a et 2b présentent entre eux une liaison assurée sous l'influence d'un effort, au moyen d'éléments élastiques non représentés, par exemple des ressorts, ainsi qu'en commun, une liaison analogue avec la seconde moitié d'accouplement 3. Dans cet exemple de réalisation, le disque à disposition centrale 2a porte radialement vers l'extérieur le premier élément de frottement 4 avec sa surface de frottement 6. La face radiale extérieure des disques 2b constitue la paroi-limite radiale intérieure de la chambre de déplacement de fluide 13 décrite et son espacement radial par rapport à l'élément de frottement 5 constitue un autre intervalle 17a. La Fig. 4 représente schématiquement, en position étendue, une projection développée possible du profil extérieur de l'élément de frotte- ment 4 solidaire de la première moitié d'accouplement, pour différents angles de rotation. On y constate que, pour un angle nul de rotation, c'est-à-dire lors d'une marche à vide du moteur sans application importan- 2630512' 6- te de couple, le second élément de frottement 5 s'appuie sur la surface de frottement 6 en présentant une distance r. Dans ce cas, cet élément de frottement 5 libère, par rapport à la limite extérieure de la chambre de déplacement de fluide 13, un intervalle 17a permettant un amortissement hydraulique. Si l'accouplement s'est décalé en rotation de l'angle a, l'élément de frottement 5 présente une excursion radiale d'une valeur r' dans le sens radial vers l'extérieur. Le ressort s'est de ce fait comprimé plus fortement entre le rivet 10 et l'élément de frottement 5, de sorte qu'une pression plus élevée s'exerce sur les surfaces de frottement 6 et 7, ce qui correspond à un effort accru d'amortissement. En même temps, l'intervalle radial extérieur 17 s'est réduit de la même valeur entre l'élément de frottement 5 et la limite intérieure de la chambre de dépla- cement de fluide, ce qui conduit à une intensification de l'amortissement hydraulique de l'ensemble de l'accouplement. Si, sous l'influence d'un couple encore plus élevé, l'accouplement subit un décalage en rotation d'un angle b, il se produit un déplacement de l'élément de frottement 5 qui est encore orienté radialement vers l'extérieur, ce qui conduit à un amortissement par 'frottement encore plus élevé sur les surfaces de frotte- ment 6 et 7. En même temps, l'intervalle 17, qui constitue une mesure de l'amortissement hydraulique, atteint une valeur encore plus faible qui peut constituer un minimum. De cette manière, grâce à la combinaison d'un amortissement par frottement et d'un amortissement hydraulique, une venue en butée plus ou moins douce peut aboutir à une butée rigide. C'est à cette occasion qu'une importance particulière est revêtue par la réalisa- tion du profil 8 prévu sur l'élément de frottement 4 à l'aide duquel l'élément de frottement 5 peut adopter un espacement, par rapport à l'axe de rotation 11 de l'accouplement, qui varie lors d'un décalage en rota- tion, ce qui conduit à un effet d'amortissement de l'accouplement qui peut être commandé. Il est en outre représenté une évolution de profil 8a pour le disque 2b qui, conformément à la figure 3, est disposé à c8té du premier élément de frottement 4. Etant donné que, sur le plan mécanique, l'élé- ment de frottement 5 ne vient en contact mécanique qu'avec l'élément de frottement 4, c'est-à-dire la moitié d'accouplement en forme de disque 2a, la face radiale extérieure du disque 2b peut également servir, sous la 7- forme d'un profil variable 8a, à permettre l'influence supplémentaire d'un intervalle 17a se trouvant situé à l'intérieur, dans le sens radial, par rapport à l'élément de frottement 5. Ce profil peut former un intervalle 17a important dans la zone de l'excursion nulle, s'élever sous là forme d'une rampe 20 entre le domaine de marche à vide et l'angle de décalage en rotation, être constant dans le domaine principal des angles de rotation et s'élever à nouveau, sous la forme d'une autre rampe 21, dans la zone de la venue en butée finale. Un accouplement à disque, dont la première moi- tié d'accouplement est par exemple constituée de deux disques d'accouple- ment 2a et 2b, offre ainsi des possibilités séparées de réglage pour l'amortissement par frottement et l'amortissement hydraulique. Comme élément de frottement 4, on utilise alors de préférence celui des deux disques constituant la première moitié d'accouplement 2 qui subit l'angle de décalage en rotation le plus grand pendant le fonctionnement. - 8- REVENDICATIONS 1. Accouplement pour états variables de fonctionnement, notam- ment volant à deux masses destiné à coopérer avec un moteur à combustion interne, du type comportant deux moitiés d'accouplement (2, 3), des moyens élastiques destinés à transmettre le couple d'une moitié d'accouplement à l'autre, deux éléments de frottement (4, 5) dont l'un (4) est associé à l'une (2) des moitiés d'accouplement et l'autre (5) à l'autre moitié (3) et qui, lors du décalage en rotation de ces moitiés d'accouplement (2, 3) l'une par rapport à l'autre, frottent l'un sur l'autre, en formant une paire de surfaces de frottement (6, 7), et produisent ainsi un effet d'amortissement, et enfin un dispositif destiné à faire varier l'effort d'amortissement, caractérisé en ce que, en vue de faire varier l'effort de frottement, au moins une des surfaces de frottement (6, 7) possède un pro- fil (8) présentant une forme qui varie suivant la direction circonférentielle. 2. Accouplement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément de frottement (4), comportant l'une (6) des deux surfaces de frottement, fait partie d'une pièce en forme de disque (9) de l'accouplement (1) et comporte une face (6) située essentiellement vers l'extérieur dans le sens radial et servant de surface de contact avec l'autre élément de frottement (5). 3. Accouplement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le profil extérieur (8) de la surface de frottement (6) située sur la pièce en forme de disque (9) est formé par un chemin de déplacement pré- sentant une distance (r) par rapport à l'axe (11) de rotation de l'accou- plement qui varie sur l'étendue de l'angle de décalage en rotation (a). 4. Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'autre élément de frottement (5) se trouve en contact, sous l'influence d'un effort et vers l'intérieur dans le sens ra- dial, avec la surface de frottement (6) du premier élément de frottement (4). 5. Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 1- à 4, caractérisé en ce que l'autre élément de frottement (5) est réalisé en étant guidé dans le sens circonférentiel sur l'autre moitié d'accouple- ment (3), en pouvant se déplacer vers l'intérieur dans le sens radial. -9- 6. Accouplement suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'autre élément de frottement (5) est réalisé essentiellement en forme de U comportant des ailes (18) orientées radialement vers l'extérieur, le guidage tangentiel s'effectuant à l'aide de surfaces radiales de guidage (19) situées sur l'autre moitié d'accouplement (3). 7. Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'autre élément de frottement (5) est appliqué sur le premier élément de frottement (4) au moyen d'un ressort (12) agissant vers l'intérieur dans le sens radial, à l'encontre de la force centrifuge. 8. Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments de frottement (4, 5) sont disposés dans une cavité (14) remplie de fluide d'amortissement et comportant une chambre de déplacement de fluide (13) à volume variable et en ce que le second élément de frottement (5) est réalisé sous la forme d'une paroi d'arrêt (15) située dans la chambre, ou l'une des chambres, de déplacement de fluide (13) et forme un intervalle d'étranglement (17) avec au moins l'une des parois (16) de cette chambre de déplacement de fluide (13). 9. Accouplement suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la largeur de l'intervalle d'étranglement (17) situé entre l'autre élément de frottement (5) et la paroi (16) de la chambre de déplacement de fluide (13) est variable sur l'étendue de l'angle de rotation (a). ; Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'autre élément de frottement (5), disposé à l'extérieur du premier élément de frottement (4) dans le sens radial, est formé d'un matériau, de préférence d'une matière plastique, qui est à faible densité spécifique et est résistant à l'abrasion, aux températures élevées et au fluide d'amortissement, dans le cas o il existe un fluide d'amortissement à l'intérieur de l'accouplement, et qui possède aussi une résistance mécanique élevée avec de bonnes propriétés de glissement. 11. Accouplement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que, dans la zone des surfaces de frottement (6, 7), au moins l'un des éléments de frottement (4, 5) est formé d'un maté- riau dont le coefficient de dilatation thermique vaut au moins trois fois la valeur correspondante pour l'acier.