Brevet FR2661720A1 — publié le 19911108

Dispositif d'accouplement élastique amorti entre deux parties tournantes coaxiales. La présente invention concerne un dispositif d'accouplement élastique amorti entre deux parties tournantes coaxiales, la partie menante étant destinée à entraîner la partie menée en rotation dans un sens ou dans l'autre de sorte que la transmission du couple d'entraînement puisse se faire progressivement au moins dans une plage angulaire déterminée, chacune desdites parties comportant à cet effet au moins un appui pour l'extrémité d'un élément élastique de transmission du couple. Le problème à la base de l'invention est de faire en sorte que l'une des parties tournantes puisse transmettre son couple à l'autre progressivement, à savoir élastiquement, avec un amortissement propre à empêcher la transmission des vibrations de la partie menante à la partie menée. Ce problème peut se poser en particulier, quoique non exclusivement, dans les embrayages à fric- tion pour automobiles Dans les dispositifs classiques, l'effort de torsion entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie au moment de l'embrayage est transmis par un ensemble de ressorts hélicoïdaux disposés tangentiel- lement sur un cercle coaxial au système Leurs extré- mités possèdent un premier système d'appuis sur le disque axialement mobile qui supporte les garnitures de l'embrayage, et un second système d'appuis sur un voile du moyeu de ce disque, de sorte qu'ils sont comprimés quel que soit le sens d'entraînement en rotation du disque, ce qui permet l'accouplement élastique, en rotation, entre ce dernier et le moyeu d'entraînement de l'arbre mené. Un inconvénient de ces dispositifs d'accouple- ment à ressorts réside dans le fait que l'amortissement est faible et variable au cours du temps, n'étant assuré en général que par un frottement latéral des ressorts métalliques sur les parois de leurs logements dans le disque. Un autre inconvénient est que ce dispositif fortement non linéaire ne permet pas d'obtenir facilement des courses importantes et une bonne progressivité dans l'effort transmis. Une autre solution consiste à remplacer les ressorts métalliques et leurs butées par des plots en élastomère (de type EPDM généralement) Cette solution présente les inconvénients suivants: fluage dynamique de l'élastomère qui est sollicité à température élevée (> 1200 C), impossibilité de régler indépendamment l'élasticité et l'amortissement. Le but essentiel de la présente invention est d'éviter ces inconvénients, et en particulier: d'obtenir un meilleur amortissement; d'augmenter la course angulaire (d'environ %) nécessaire pour la transmission du couple nominal, ceci pour augmenter la progressivité de la transmission du couple; et de pouvoir régler indépendamment l'élasticité et l'amortissement. A cet effet, un dispositif d'accouplement du type général défini au début sera, conformément à la présente invention, principalement caractérisé en ce que ledit élément élastique est constitué essentiellement d'un matériau composite à module d'élasticité relati- vement élevé, associé à une masse élastique d'amor- tissement. Il va de soi que, comme dans la technique actuelle, on prévoira entre lesdites parties autant d'éléments élastiques qu'il en sera nécessaire pour la transmission du couple et, sur chacune de ces parties, le nombre d'appuis correspondants Il pourra y avoir par exemple quatre tels éléments élastiques entre lesdites parties tournantes. En tout cas, cette caractéristique essentielle de l'invention permet d'éliminer les inconvénients cités plus haut et d'obtenir dans tous les cas les avantages suivants: une grande progressivité du couple transmis; un amortissement important et reproductible; un réglage indépendant de l'élasticité et de l'amortissement; une excellente tenue en fatigue du matériau composite; un fluage limité; un encombrement réduit. Pour l'obtention de ces avantages, il sera pré- férable de prévoir en outre que ledit matériau composite se présente sous la forme d'au moins une lame ou d'un ensemble de lames parallèles enrobées dans ladite masse élastique d'amortissement et orientées de telle manière, entre les appuis correspondants, respectivement soli- daires de la partie menante et de la partie menée, que la transmission du couple entre ces parties s'opère essentiellement par une flexion desdites lames, et l'amortissement par un cisaillement de ladite masse élastique, celle-ci étant à cet effet adhérisée auxdites lames ainsi qu'auxdits appuis. En d'autres termes, ledit élément élastique possède une structure en sandwich, le nombre de lames à haut module d'élasticité -assurant l'effet de ressort- enrobées par la masse élastique d'amortissement, pouvant d'ailleurs être quelconque. En tout cas, cette flexion des lames composites engendre une réaction qui assure bien la progressivité de la variation du couple transmis Le cisaillement de la masse élastique entre les lames permet par ailleurs d'obtenir un excellent amortissement des fluctuations du couple, et donc de limiter la transmission des vibra- tions. Cette mise en flexion des lames peut être obtenue de différentes façons La plus simple est de faire travailler ces lames comme des poutres ancrées à leurs deux extrémités et amorties. A cet effet, un dispositif conforme à la présente invention peut encore être caractérisé en ce que lesdits appuis sont décalés radialement l'un par rapport à l'autre, lesdites lames s'étendant essentiel- lement en direction radiale. Les lames composites peuvent également être préformées en arc de cercle ou analogue, ce qui leur permet encore de travailler en flexion. Ainsi, un dispositif conforme à l'invention peut encore être caractérisé en ce que lesdits appuis sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, lesdites lames s'étendant essentiellement sous forme arquée entre ces appuis. Dans les deux cas, on peut limiter le débat- tement angulaire relatif des parties tournantes, et donc cette mise en flexion des lames, grâce à des butées positionnées de façon appropriée sur l'une ou l'autre desdites parties tournantes Ces butées assurent également la sécurité en cas de rupture du composite. Par ailleurs, pour uniformiser les contraintes en flexion, et éviter un décollement au niveau desdits appuis, on prévoit que lesdits éléments élastiques, et notamment ladite masse élastique de ces éléments, sont conformés de sorte à permettre la déformation en flexion desdits éléments avec une uniformisation des contrain- tes, et que ces mêmes appuis sont également établis, sous forme arquée ou analogue, pour s'adapter à la déformation desdits éléments élastiques. Pour ce qui est des matériaux utilisés, on pourra prévoir avantageusement que ledit matériau composite est essentiellement à base de fibres de verre, imprégnées d'une résine thermodurcissable de type époxy ou vinyl-ester, et que ladite masse élastique est cons- tituée par un élastomère tel que du caoutchouc naturel ou du caoutchouc de synthèse à base de butyl, d'EPDM ou de SBR (au styrol butadiène). Trois modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits à titres d'exemples nullement limitatifs, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue partielle, avec arrachement, d'un élément élastique de dispositif d'accouplement conforme à l'invention, dans le cas ou les deux appuis associés, respectivement solidaires de chaque partie tournante, sont décalés radialement; la figure 2 est une vue analogie dans le cas d'un décalage purement angulaire desdits appuis; la figure 3 représente en coupe radiale une variante selon laquelle les éléments élastiques sont constitués sous la forme d'un tronçon de tube à masse élastique d'amortissement intérieure; et la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. Sur les figures, les parties tournantes coaxiales qu'il s'agit d'accoupler élastiquement et de façon amortie, l'une étant menante et l'autre menée, ont été référencées i et 2 On peut considérer qu'il s'agit de deux disques métalliques plats, coaxiaux et paral- lèles Leur sens de rotation relatif est indifférent. Les appuis pour les extrémités des éléments élastiques d'accouplement ont été référencés 4 pour le disque inférieur 1 et 5 pour le disque supérieur 2, lequel est partiellement arraché. Dans le mode de réalisation de la figure 1, on voit que les appuis 4 et 5 ont une forme particulière (arquée) adaptée aux déformations de flexion poten- tielles de l'élément élastique Il en est de même pour la masse élastique 6 de cet élément, par exemple du caoutchouc naturel, qui enrobe, en y étant adhérisé, ces mêmes appuis 4 et 5 ainsi que les lames radiales de matériau composite 3 (fibres de verre ou analogue enrobées dans une résine thermodurcissable polymérisée). Ceci étant, on voit que l'élément élastique 3-6 travaillera essentiellement en flexion lors de la phase progressive de transmission du couple moteur entre le disque menant et le disque mené, ceci avec un excellent amortissement, dû au cisaillement du caoutchouc entre les lames. Sur cette même figure 1, on a référencé en 7 deux butées de limitation du débattement angulaire relatif des deux disques, le débattement maximal autorisé étant par exemple de 30 . Dans le mode de réalisation de la figure 2, on peut utiliser les mêmes matériaux que précédemment pour réaliser les éléments élastiques 3, 6 Les lames 3 travaillent encore en flexion, mais à la manière d'un arc, les appuis métalliques extrêmes 4 (solidaire du disque 1) et 5 (solidaire du disque 2) étant décalés angulairement l'un par rapport à l'autre; l'amortis- sement est encore obtenu par cisaillement de la masse élastique 6, et la limitation du débattement angulaire par la butée 7. Dans l'un et l'autre modes de réalisation, il va de soi que les éléments élastiques 3, 6 seront en nombre suffisant (par exemple au nombre de quatre) pour assurer la transmission du couple, et seront disposés à espace- ments angulaires égaux sur les disques pour l'équilibra- ge des masses. A titre d'exemple, les lames composites 3 pourront avoir une épaisseur de l'ordre de 2 mm et une largeur de l'ordre de 16 mm. A titre d'autre variante, enfin, il est à noter que l'on pourrait constituer lesdits éléments élastiques de liaison en rotation sous toute autre forme, par exemple sous la forme drun disque plein (ou de secteurs de disque) coaxial adhérisé entre les deux parties tournantes, ce disque pouvant incorporer des renforts composites sous forme de joncs On pourrait encore les constituer sous la forme d'un tronçon de tube elliptique 3 ou analogue, en matériau composite Ce tube pourrait être monté entre les appuis respectifs 4, 5 des parties tournantes d'une façon analogue à celle du mode de réalisation de la figure 2, ses parois opposées étant connectées intérieurement par une masse élastique d'amortissement 6. Un tel mode de réalisation a été représenté aux figures 3 et 4 On voit sur la figure 3 que l'on a constitué ces appuis 4, 5 sous la forme d'un genre d'agrafes passant à l'intérieur du tube 3 et serties respectivement sur les parties 1 et 2. 1 I REVENDICATIONS: 1 Dispositif d'accouplement élastique amorti entre deux parties tournantes coaxiales, la partie menante étant destinée à entraîner la partie menée en rotation dans un sens ou dans l'autre de sorte que la transmission du couple d'entraînement puisse se faire progressivement au moins dans une plage angulaire déterminée, chacune desdites parties ( 1, 2) comportant à cet effet au moins un appui ( 4, 5) pour l'extrémité d'un élément élastique de transmission du couple, caractérisé en ce que ledit élément élastique est constitué essen- tiellement d'un matériau composite ( 3) à module d'élas- ticité relativement élevé, associé à une masse élastique ( 6) d'amortissement. 2 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit mtériau composite ( 3) se présente sous la forme d'au moins une lame ou d'un ensemble de lames parallèles enrobées dans ladite masse élastique d'amortissement ( 6) et orientées de telle manière, entre les appuis correspondants ( 4, 5), respectivement soli- daires de la partie menante ( 1) et de la partie menée ( 2), que la transmission du couple entre ces parties s'opère essentiellement par une flexion desdites lames, et l'amortissement par un cisaillement de ladite masse élastique, celle-ci étant à cet effet adhérisée auxdites lames ainsi qu'auxdits appuis. 3 Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que lesdits appuis ( 4, 5) sont décalés radialement l'un par rapport à l'autre, lesdites lames ( 3) s'étendant essentiellement en direction radiale. 4 Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que lesdits appuis ( 4, 5) sont décalés angulairement l'un par rapport à l'autre, lesdites lames ( 3) s'étendant essentiellement sous forme arquée entre ces appuis. 5.Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte sur l'une ou l'autre desdites parties tournantes ( 1, 2), aux emplacements appropriés, des butées ( 7) de limitation du débattement angulaire relatif desdites parties. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que lesdits éléments élastiques, et notamment ladite masse élastique ( 6) de ces éléments, sont conformés de sorte à permettre la déformation en flexion desdits éléments ( 3, 6) avec une uniformisation des contraintes. 7 Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que lesdits appuis ( 4, 5) sont également établis, sous forme arquée ou analogue, pour s'adapter à la déformation desdits éléments élastiques ( 3, 6). 8 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau composite ( 3) est essentiellement à base de fibres de verre, imprégnées d'une résine thermodurcis- sable de type époxy ou vinyl-ester. 9 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que ladite masse élastique ( 6) est constituée par un matériau élastomère du type caoutchouc naturel ou de synthèse. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite masse élastique ( 6) est à base de butyl, d'EPDM ou de SBR. 11 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit élément élastique est réalisé sous la forme d'un disque plein (ou de secteurs de disque) coaxial éventuellement armé d'un matériau composite et adhérisé entre lesdites parties tournantes, lesdits appuis étant alors constitués par les faces en regard de ces parties. 12 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit élément élastique est réalisé sous la forme d'un tronçon ( 3) de tube en matériau composite, fixé entre deux appuis ( 4, 5) desdites parties tour- nantes, les deux parois opposées de ce tronçon étant connectées intérieurement par une masse élastique ( 6) d'amortissement.