Brevet FR2640709A1 — publié le 19900622

"Embrayage élastique pour un volant à plusieurs masses d'une transmission d'automobile" L'invention concerne un embrayage élastique, notamment pour un volant à plusieurs masses monté sur la ligne d'entraînement d'un véhicule automobile pour- vu d'un moteur à combustion interne, dont les caracté- ristiques sont les suivantes: a) une première moitié d'embrayage reliée au moteur d'entraînement constitue une première masse et présente au moins deux disques latéraux qui consti- tuent un espace intérieur étanche aux liquides et remplissable avec le fluide d'amortissement; b) il se trouve dans l'espace intérieur une deuxième masse qui est assurée contre un déplacement axial dans sa région périphérique par les disques laté- raux et qui est reliée à la première masse par des éléments élastiques (ressort); c) il est disposé dans l'espace intérieur une masse reliée à la boîte de vitesses, qui représente la deuxième moitié d'embrayage et qui est reliée à la deuxième masse par des éléments élastiques (res- sort); d) les masses sont montées en série dans le flux de forces au moyen des éléments élastiques et ne peuvent subir qu'une rotation limitée entre elles; e) il est prévu au moins un dispositif d'amortissement monté en parallèle avec un des éléments élastiques avec une chambre de refoulement d'un fluide d'amor- tissement; Un accouplement de cette catégorie est connu d'après le brevet DE-OS 37 21 712. L'embrayage connu présente une première masse adjointe au moteur de propulsion et une troisiè- me masse adjointe à la boîte de vitesses montée à la suite, entre lesquelles se trouve une deuxième masse qui est reliée respectivement et séparément à la pre- mière et à la troisième masses par un premier et par un deuxième ressort. Les masses sont respectivement montées en série dans le plan de forces au moyen des ressorts. Le ressort disposé entre la première et la deuxième masse est un ressort spirale qui s'étend sur un grand secteur angulaire en direction circonféren- tielle. Il est prévu comme dispositif d'amortissement une chambre de ressort essentiellement incurvée en forme de tore, dont les parois s'appliquent étroite- ment sur le pourtour extérieur des spires du ressort. L'appui en direction périphérique du ressort spirale disposé dans la chambre de ressort s'effectue au moyen d'épaulements axiaux. Lors de la rotation mutuelle des deux masses sous l'effet du couple de rotation, le fluide d'amor- tissement se trouvant dans la chambre de ressort est refoulé dans les zones voisines de l'intérieur de l'embrayage. Le fluide d'amortissement s'écoule à l'intérieur du ressort spirale en passant devant l'appui du ressort. Les sections sont très grandes, ce qui ne peut provoquer qu'un faible amortissement des mouvements d'oscillation. Lorsque le fluide d'amortis- sement est délogé de la chambre de ressort, il ne peut refluer qu'avec un certain retard dans le temps, principalement par effet de force centrifuge, si le volume de la chambre de ressort ne varie que peu dans des états de service comportant de faibles amplitudes d'oscillations. L'embrayage connu ne présente donc pas les propriétés d'amortissement nécessaires dans tous les états de service et pour toutes les températures. Il n'existe pas, en particulier, de possibilité d'influencer le travail d'amortissement au moyen de l'angle de rotation. On connaît en outre d'après le brevet DE-PS 28 48 748 un embrayage qui présente sur le pourtour de son espace intérieur plusieurs chambres de refoulement de volume variable, dans lesquelles est comprimé par des fentes d'étranglement un fluide d'amortissement lors de la rotation en fonction de la charge des deux moitiés d'embrayage. L'amortissement des vibrations torsionnelles qui en résulte est sensiblement constant en fonction de l'angle de rotation. On a sans doute déjà pensé ici à la possibilité d'une adaptation du travail d'amortissement à l'angle de rotation, par exemple au moyen d'une réduction par degré des fentes d'étranglement. Mais il s'est avéré dans la pratique que cela n'était pas encore suffisant dans les cas d'application critiques. Le principal problème est la réalisation d'une coordination optimale en marche à vide (ralenti) et sous charge partielle avec un comportement de résonance qui soit en même temps non critique. On exige un faible amortissement en marche à vide, sous charge partielle et sous pleine charge et en service de poussée, avec par ailleurs un amortisse- ment important lors du passage de la vitesse de rota- tion de résonance ou des variations de charge. La forme de construction des chambres de refoulement connues ne permet pas non plus leur montage dans un volant à plusieurs masses pour des raisons d'encombre- ment. Le brevet DE-PS 36 41 962 prévoit une solu- tion avec laquelle on obtient de manière mécanique un découplage des oscillations lors du passage du domaine de résonance critique. Mais la solution prévue est d'une construction très coûteuse. L'invention se fixe pour objectif de réali- ser un embrayage conforme à la définition de la caté- gorie, tel que les amplitudes des oscillations puissent être maintenues à un plus faible niveau que précédemment, aussi bien lors du passage du domaine de résonance que dans les différents domaines de fonctionnement, et cela avec un encombrement et des frais de construction aussi réduits que possible. Cet objectif est atteint par la combinaison des caractéristiques suivantes: - f) des saillies ou cames sont adjointes à la deuxième masse et calées en rotation avec celle-ci et chacu- ne d'elles s'enfonce dans une des chambres de refoulement; g) deux saillies ou cames constituent respectivement une paire de saillies, laquelle enferme un des élé- ments élastiques (ressort); h) deux chambres de refoulement enferment respective- ment entre elles une chambre de ressort; i) chaque chambre de ressort a, pour la formation d'un épaulement axial, une plus grande largeur intérieure que les deux chambres de refoulement li- mitrophes; j) il est prévu des assiettes de ressort au moyen des- quelles les ressorts s'appuient sur les épaule- ments. La deuxième masse présente à cet effet des saillies qui pénètrent respectivement dans une des chambres de refoulement qui sont disposées sur le pourtour extérieur de l'espace intérieur constitué par les disques latéraux de la première masse. Deux de ces saillies enferment respectivement entre elles un élé- ment élastique constitué par un ressort, et le ressort lui-même est guidé dans une chambre de ressort. Considérées sur le pourtour, les chambres de ressort et les chambres de refoulement alternent. Les chambres de refoulement présentent dans la région des saillies une largeur intérieure supérieure à l'épaisseur de la saillie, uniquement pour le respect d'une fente mini- male. La chambre de ressort est élargie dans la région des ressorts afin de constituer un épaulement axial pour l'appui des ressorts au moyen d'assiettes de ressort appropriées. Grâce à cette disposition on obtient ce qui suit: les saillies disposées sur la deuxième masse remplissent trois fonctions. Deux saillies constituent respectivement une paire de saillies, entre lesquelles s'appuient, comme connu en soi, les ressorts au moyen des assiettes de ressort dans la région médiane. Mais les assiettes de ressort s'appuient aussi simultané- ment sur les épaulements des disques latéraux dans la région des chambres de ressort. Lors de l'application d'un couple de rotation, l'une des saillies supporte la force périphérique destinée à agir sur le ressort, tandis que l'autre saillie se détache de l'assiette de ressort correspondante et s'enfonce dans la chambre de refoulement qui l'entoure. Elle se comporte, de maniè- re en soi connue, comme un piston, qui, lors du refoulement du fluide d'amortissement par des fentes étroites entre des parois limitrophes, produit un amortissement efficace des oscillations. Lors de l'inversion de sens de la force, l'autre saillie se détache de l'assiette de ressort et l'une des saillies se charge de la compression du ressort, chaque saillie assurant ainsi pendant le jeu 264G709 des forces, dans chacune des directions de course, une fonction différente, à savoir le refoulement du ressort en direction périphérique ou l'application d'une force d'amortissement sur la deuxième masse pendant un mouvement de course dans la chambre de re- foulement. Si la chambre de refoulement est limitée en direction périphérique par une pièce intercalaire, cela représente une limitation de course pour la saillie ou pour la deuxième masse, sur laquelle la saillie s'applique, en tant que troisième fonction, dans le cas de grandes amplitudes, avec un effet de tampon hydraulique efficace. La disposition du dispositif d'amortissement sur le pourtour extérieur de l'espace intérieur permet un logement qui économise de la place dans la région située entre les ressorts et le coût de la construc- tion est particulièrement réduit du fait que les saillies assurent plusieurs fonctions. D'autres améliorations de l'invention sont caractérisées en ce que: - la chambre de refoulement est disposée dans la zone extérieure radialement de l'espace intérieur de la première masse, la saillie de la deuxième masse étant dirigée radialement vers l'extérieur. - les ressorts disposés entre la première et la deuxième masse présentent une plus grande rigidité que les ressorts disposés entre la deuxième et la troisième masse. - des pièces intercalaires, qui représentent une limi- tation de course pour les saillies, sont disposées entre les disques latéraux de la première masse. - un dispositif d'amortissement supplémentaire com- prend deux chambres d'amortissement supplémentaires, et en ce que ces chambres d'amortissement supplémentaires sont constituées par deux éléments qui enferment entre eux sur une partie de leur pour- tour une autre saillie dans la zone extérieure de la deuxième masse, et en ce qu'il est appliqué aux deux éléments (mâchoires de friction) de la chambre de refoulement une force axiale (ressort) qui provoque leur appui sur les surfaces latérales de la saillie supplémentaire. On retiendra dans ce qui suit un dispositif d'amortissement supplémentaire constitué par la combi- naison d'un amortissement hydraulique au moyen de chambres de refoulement supplémentaires et d'un amor- tissement de frottement au moyen d'éléments comprima- bles axialement contre une autre saillie. Un tel dispositif d'amortissement supplémentaire peut être nécessaire si le comportement en matière d'oscilla- tions du moteur d'entraînement l'impose. L'invention sera expliquée en détail ci- après à l'aide des dessins dans lesquels: - la figure 1 montre des courbes de résonan- ce de deux embrayages déjà connus A, B ainsi que d'un embrayage C d'après l'invention, représentée en tant que courbe du facteur d'agrandissement en fonction de la vitesse de rotation, - la figure 2 montre selon une représenta- tion schématique la structure de principe de l'embrayage d'après l'invention, - la figure 3 montre une vue de l'embrayage en partie en coupe. - la figure 4 montre une coupe longitudinale de l'embrayage suivant la ligne de coupe IV de la figure 3. - la figure 5 montre une coupe longitudinale de l'embrayage suivant la ligne de coupe V de la figu- re 3. - la figure 6 montre une vue en plan schéma- tique en direction périphérique dans la région de la chambre de refoulement. - la figure 7 montre une coupe longitudinale de l'embrayage suivant la ligne de coupe VII de la fi- gure 3. Les diagrammes représentés à la figure 1 montrent dans le détail ce qui suit: la courbe de ré- sonance A concrétise le comportement d'un embrayage à faible amortissement. Elle présente des relèvements importants au passage de la résonance et une bonne isolation des oscillations dans le domaine de fonctionnement hypercritique. La courbe B montre le comportement d'un embrayage à amortissement important. La courbe C présente une allure idéale: un faible amortissement dans le domaine de résonance, en même temps qu'une excellente isolation des oscillations dans le domaine hypercritique - ce qui correspond au comportement d'un embrayage selon l'invention. Le schéma représenté à la figure 2 permet de constater dans le détail ce qui suit: une première masse 1 est entraînée par un moteur non montré; une troisième masse 12 entraîne une boîte de vitesses non représentée. Il est disposé entre elles une deuxième masse 6 et le flux de forces s'établit comme suit: Un premier élément de ressort 8, uniquement représenté ici par un arbre, est relié à la première masse; vient ensuite la deuxième masse 6, à laquelle se raccorde un deuxième ressort 13 également représen- té par un arbre. Des dispositifs d'amortissement représentés schématiquement sont adjoints aux deux ressorts 8 et 13 et sont respectivement montés en pa- rallèle avec les ressorts. L'invention se rapporte tout particulièrement au dispositif d'amortissement 15, entre la première masse 1 et la deuxième masse 6. La structure de l'embrayage selon l'inven- tion apparaît aux figures 3 à 5. La première masse 1 est essentiellement constituée par deux disques laté- raux 2 et 3, entre lesquels est enfermée une chambre intérieure 5 étanche aux liquides et qui renferme elle-même la deuxième masse 6 et la troisième masse 12. Plusieurs ressorts sont disposés en direction pé- riphérique entre les disques latéraux 2 et 3 d'une part, et la deuxième masse 6 d'autre part, et consti- tuent le premier élément de ressort 8. Le deuxième élément de ressort, constitué par plusieurs ressorts 13 disposés en direction périphérique, se trouve entre la deuxième masse 6 et la troisième masse 12. Ces ressorts sont logés dans des échancrures 14 semblables aménagées dans la deuxième et dans la troisième masse. Il est prévu pour l'appui des premiers ressorts 8 des assiettes de ressort 10 qui s'appli- quent sur la deuxième masse 6 en direction périphéri- que entre les saillies 7 qui émergent radialement vers l'extérieur. Comme cela ressort notamment à la figure 6, les assiettes de ressort 10 s'appuient simultané- ment sur les épaulements axiaux 11 des deux disques latéraux 2 et 3. Lors d'une rotation relative de la première masse 1 par rapport à la deuxième masse 6, une des saillies ou cames 7 transmet ainsi la force circonférentielle à l'assiette de ressort correspon- dante, tandis que l'autre assiette de ressort s'appuie sur les épaulements 11, et l'autre saillie se détache de ce côté de l'assiette de ressort 10. Il en est de même à l'autre extrémité du ressort lors de l'inver- sion de sens de la force. Les ressorts 8 se déplacent dans les chambres de ressort 9. Les épaulements 11 d'appui des assiettes de ressort 10 renferment en direction axiale une chambre de refoulement 16 et les saillies ou cames 7 présentent une épaisseur axiale qui n'est inférieure que de la largeur des fentes 17 à la largeur intérieure de la chambre de refoulement 16. Il se trouve entre les deux disques latéraux 2 et 3 des pièces intercalaires 4, qui, d'une part, maintien- nent assemblés les deux disques latéraux et qui repré- sentent, d'autre part, en direction périphérique, la paroi délimitant les chambres de refoulement. Les saillies 7 se déplacent ainsi en direction périphéri- que à l'intérieur des chambres de refoulement 16 à la manière d'un piston dans un cylindre. Les saillies 7 assurent ainsi deux fonctions, à savoir la transmis- sion de la force circonférentielle de la première masse à la deuxième masse par l'intermédiaire des ressorts, d'une part, et par ailleurs la transmission d'une force d'amortissement qui résulte du déplacement à l'intérieur des chambres d'amortissement 16 et du refoulement du fluide d'amortissqment, se trouvant dans l'espace intérieur 5 et dans les chambres de re- foulement 16, le long des fentes. Comme les chambres de ressort 9 et les chambres de refoulement 16 alter- nent en direction périphérique, une des saillies 7 d'une paire de saillies assure respectivement avec le ressort 8 tendu entre elles la transmission de la for- ce circonférentielle, tandis que l'autre saillie applique la force d'amortissement dans la chambre de refoulement voisine. Les assiettes de ressort 10 cons- tituent respectivement l'autre paroi de la chambre de refoulement 16 active en direction périphérique, l'assiette de ressort faisant l'objet d'un appui sur les épaulements 11 en raison de la direction instanta- née de la force. Un dispositif d'amortissement supplémentaire 18 est représenté aux figures 3 et 7. Celui-ci consis- te en une saillie ou came supplémentaire 20 qui fait également partie de la deuxième masse 6, en une cham- il bre de refoulement 19 supplémentaire, limitée par les parois radiales des pièces intercalaires 4 et en un dispositif de friction. Le dispositif de friction est constitué par deux mâchoires de friction 21 qui sont comprimées axialement contre la came 20 au moyen de ressorts 22. La saillie ou came 20 produit en même temps un amortissement hydraulique car le fluide d'amortissement est refoulé par une fente 23 à l'inté- rieur de la chambre de refoulement supplémentaire 19 dans les deux directions de déplacement. Ce dispositif d'amortissement supplémentaire peut être nécessaire avec le dispositif de friction lorsque l'amortissement de l'embrayage au moyen de la force d'amortissement développée par les saillies 7 dans les chambres de refoulement 16 est insuffisant pour certaines applica- tions. R E V E N D I C A T I ONS 1') Embrayage élastique constitué par des disques, notamment pour un volant à plusieurs masses monté sur la ligne d'entraînement d'un véhicule pourvu d'un moteur à combustion interne, dont les caractéris- tiques sont les suivantes: a) une première moitié d'embrayage reliée au moteur d'entraînement constitue une première masse (1) et présente au moins deux disques latéraux (2, 3) qui constituent un espace intérieur (5) étanche aux li- quides et remplissable avec le fluide d'amortisse- ment; b) il se trouve dans l'espace intérieur (5) une deuxième masse (6) qui est assurée contre un dépla- cement axial dans sa région périphérique par les disques latéraux (2, 3) et qui est reliée à la pre- mière masse (1) par des éléments élastiques (res- sort 8); c) il est disposé dans l'espace intérieur (5) une masse (12) reliée à la boîte de vitesses, qui re- présente la deuxième moitié d'embrayage et qui est reliée à la deuxième masse (6) par des éléments élastiques (ressort 13); d) les masses (1, 6, 12) sont montées en série dans le flux de forces au moyen des éléments élastiques et ne peuvent subir qu'une rotation limitée entre elles; e) il est prévu au moins un dispositif d'amortissement (15) monté en parallèle avec un des éléments élas- tiques (8, 13) avec une chambre de refoulement (16) d'un fluide d'amortissement; caractérisé en ce que: f) des saillies ou cames (7) sont adjointes à la deuxième masse et calées en rotation avec celle-ci et chacune d'elles s'enfonce dans une des chambres de refoulement (16); g) deux saillies ou cames (7) constituent respective- ment une paire de saillies, laquelle enferme un des éléments élastiques (ressort 8); h) deux chambres de refoulement (16) enferment respectivement entre elles une chambre de ressort (9); i) chaque chambre de ressort (9) a, pour la formation d'un épaulement axial (11), une plus grande largeur intérieure (S) que les deux chambres de refoulement (16) limitrophes; j) il est prévu des assiettes de ressort (10) au moyen desquelles les ressorts s'appuient sur les épaule- ments. 2') Embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de refoulement (16) est disposée dans la zone extérieure radialement de l'espace intérieur (5) de la première masse (1), la saillie (7) de la deuxième masse (6) étant dirigée radialement vers l'extérieur. 3') Embrayage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les ressorts (8) disposés entre la première et la deuxième masse (1, 6) présentent une plus grande rigidité que les ressorts (13) disposés entre la deuxième et la troisième masse (6, 12). 4') Embrayage selon l'une quelconque des re- vendications i à 3, caractérisé en ce que des pièces intercalaires (4), qui représentent une limitation de course pour les saillies (7), sont disposées entre les disques latéraux (2, 3) de la première masse (1). ') Embrayage selon l'une quelconque des re- vendications i à 4, caractérisé par un dispositif d'amortissement (18) supplémentaire qui comprend deux chambres d'amortissement (19) supplémentaires, et en ce que ces chambres d'amortissement (19) supplémentai- res sont constituées par deux éléments (21) qui enfer- ment entre eux sur une partie de leur pourtour une autre saillie (20) dans la zone extérieure de la deuxième masse (6), et en ce qu'il est appliqué aux deux éléments (mâchoires de friction 21) de la chambre de refoulement (19) une force axiale (ressort 22) qui provoque leur appui sur les surfaces latérales de la saillie supplémentaire (20).