Brevet FR2662482A1 — publié le 19911129

L'invention se rapporte à un dispositif d'atténuation des oscillations de torsion de l'arbre de sortie d'une machine, en particulier d'un moteur à combustion interne, qui sont provoquées par son mode de fonctionnement, dispositif comprenant des masses auxiliaires dont la répartition n'est pas symétrique de révolution par rapport aux axes de rotation qui leur sont affectés individuellement, qui sont placés à l'extérieur de l'arbre de sortie et qui sont montés sur un élément solidarisé en rotation avec ce dernier, ainsi que des roues d'entraînement des masses auxiliaires qui sont symétriques par rapport aux axes de rotation de ces dernières et qui sont reliées à une roue qui est fixe par rapport à l'arbre de sortie de manière à assurer la transmission dynamique, de façon que chaque masse auxiliaire exécute des mouvements de rotation en sens unique autour de son axe de manière à créer des moments d'inertie variables s'opposant aux oscillations de torsion. En considérant l'application préférée de l'invention, à savoir à un moteur à combustion interne de propulsion d'un véhicule, il se produit sur l'arbre de sortie du moteur des oscillations de torsion qui sont dues au mode de fonctionnement de ce dernier et qui représentent une succession d'accélérations et de freinages de l'arbre dans la direction de sa circonférence. Ce phénomène, qui s'observe d'ailleurs aussi sur des machines d'autres genres, telles que les compresseurs, a son origine dans le fait que les pièces mobiles se déplacent à des vitesses irrégulières sous l'effet des différents cycles successifs de travail de la machine. En considérant à nouveau un moteur à combustion interne, les masses mobiles de ce dernier sont freinées pendant le cycle de compression, mais par contre accélérées pendant le cycle de la combustion. L'irrégularité de la rotation de l'arbre de sortie du moteur qui en résulte et qui peut aussi être considérée sous la forme d'une oscillation de torsion superposée provoque d'une part des vibrations supplémentaires et des bruits qui se propagent dans l'environnement et qui sont dus aux forces de réaction dans les paliers du moteur et, d'autre part, se transmet aux dispositifs entraînés, tels que trains de transmission, ou à des moteurs d'entraî- nement. Il est bien connu que ce phénomène provoque par exemple des cliquetis dans les botes de vitesses bridées sur des moteurs à combustion interne, en particulier aux basses vitesses de rotation.Dans le cas de moteurs à combustion interne montés dans des véhicules automobiles, l'irrégularité décrite peut être la cause de vibrations amorcées dans la carrosserie par les paliers du groupe moteur, ce qui peut nuire considérablement au confort du voyage (trépidations, nuisance du bruit). Il est possible de compenser l'irrégularité décrite par un dimensionnement conséquemment grand de volants en disque et par l'utilisation de paliers relativement mous du moteur. Toutefois, les volants en disque ayant un grand moment d'inertie gênent par exemple l'accélération dans un véhicule et des paliers mous du groupe moteur peuvent soulever des problèmes concernant l'apparition d'à-coups de la charge à la transition de la marche en traction à la marche au frein moteur. Même des amortisseurs amont prévus dans un embrayage pour combattre le cliquetis de la boîte de vitesses ont une action néfaste sur l'à-coup de charge. Le brevet DE-31 19 388 décrit un dispositif tel que spécifié en préambule et permettant en principe de créer sur l'arbre de sortie un moment d'inertie variable tel qu'il augmente avec les phases ascendantes de l'oscillation définie de torsion et exerce en conséquence un effet de freinage, mais qu'il diminue avec les phases de décroissance de cette oscillation et en conséquence exerce un effet d'accélération sur l'arbre de sortie ; en réalisant un accord correspondant à la fréquence de l'oscillation qu'il s'agit de combattre et qui est due à la structure de la machine (par exemple au nombre des cylindres d'un moteur à combustion interne), il est possible de combattre l'irrégularité décrite sans avoir à supporter les conséquences des inconvénients indiqués. En étudiant en détail le mode d'exécution connu, le dispositif comprend également un boîtier dans lequel les plans de deux masses auxiliaires en forme de secteurs doubles sont parallèles et donc leurs axes de rotation sont perpendiculaires à l'arbre de sortie chaque masse auxiliaire est associée à un pignon qui engrène avec une couronne dentée commune fixe. En calculant en conséquence le rapport de cette transmission dynamique en fonction du cycle de travail de la machine particulière, il en résulte donc un synchronisme des positions des masses auxiliaires avec les différents cycles de travail et en conséquence la réaction souhaitée à l'irrégularité. Un inconvénient majeur de cette technique antérieure réside toutefois dans son grand encombrement.En considérant l'application préférée de l'invention, à savoir au groupe moteur d'un véhicule automobile, qui doit être fréquemment monté transversalement, il y a grand intérêt à réduire les cotes du groupe de commande précisément dans la direction de l'arbre de sortie (du vilebrequin). Le mode de réalisation connu ne prend pas en compte cet impératif. L'invention a donc pour objet un dispositif tel que spécifié en préambule, mais qui a un encombrement considérablement moindre tout en conservant ses avantages. Selon une particularité essentielle de l'invention, les masses auxiliaires, d'une part, ainsi que les roues d'entraînement, y compris la roue fixe, d'autre part, sont disposées les unes à côté des autres dans des plans perpendiculaires à l'arbre de sortie et leurs axes de rotation sont parallèles à l'arbre de sortie. Un avantage particulier de l'invention réside dans le fait qu'elle apporte la solution au problème posé par des mesures très simples, à savoir avec le résultat final que l'ensemble du dispositif est approximativement conformé en disque. D'autres particularités et avantages de l'invention vont être décrits à titre d'exemple nullement limitatif en regard du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une coupe transversale du dispositif selon la ligne I-I de la figure 2, et la figure 2 est une coupe longitudinale du dispositif selon la ligne II-II de la figure 1. Il est admis, dans l'exemple de réalisation représenté, que la machine est un moteur à combustion interne comprenant un carter 1 et un vilebrequin 2. Alors que la couronne dentée 3 n'est pas rotative, étant fixée au carter 1, le vilebrequin 2 supporte à l'extrémité frontale libre le disque de base 4 sur lequel sont montées par les quatre axes de rotation 5, 6, 7 et 8 d'une part les quatre masses auxiliaires 9, 10, 11, 12 qui sont asymétriques ou excentrées par rapport à leur axe individuel de rotation et, d'autre part, les pignons d'entraînement 13, 14, 15 et 16 qui leur sont affectés individuellement et qui sont solidarisés en rotation avec elles ; le disque de butée 17 (voir figure 2) est aussi fixé sur le disque de base 4, par exemple par des vis qui passent entre les masses auxiliaires 9 à 12. Il convient de mentionner ici que le disque de base 4 peut supporter sur la surface libre 4a un revêtement de friction faisant partie d'un embrayage. Le mode de fonctionnement du dispositif décrit est le suivant : le vilebrequin 2 tourne par exemple dextrorsum dans le sens de la flèche. Son mouvement de rotation n'est pas régulier par principe pour les raisons décrites (mode de fonctionnement du moteur à combustion interne), mais il a une irrégularité inhérente qui peut être considérée comme une oscillation de torsion. Pendant la rotation du vilebrequin 2, les pignons d'entraînement 13 à 16 roulent sur la couronne dentée 3 et donc les masses auxiliaires 9 à 12 qui ne couvrent qu'une moitié de la circonférence exécutent des mouvements de rotation autour de leurs axes 5 à 8 (à une vitesse double de celle du vilebrequin dans un moteur à quatre temps et à quatre cylindres), c'est-à-dire que la répartition des masses ou la position des centres de gravité des différentes masses auxiliaires par rapport au vilebrequin 2 varie.Il se produit en conséquence une variation continue du moment d'inertie produit par le dispositif par rapport au vilebrequin 2 et lorsque ce moment d'inertie est synchronisé en conséquence avec le cycle de travail du moteur à combustion interne, il équilibre les oscillations de torsion provoquées par ce dernier. Il est possible de mettre en concordance le cycle de travail du dispositif avec celui de la machine particulière par un choix correspondant du rapport de transmission entre les roues d'entraînement 13 à 16, d'une part, et la couronne dentée 3, d'autre part. Dans le cas décrit, il est admis qu'il s'agit d'un moteur à combustion interne à quatre temps et à quatre cylindres ; dans ce cas, le rapport correspondant de transmission est de 2 : 1. Il est bien entendu possible de modifier les détails du dispositif. Il est possible par exemple de remplacer les pignons par des roues à friction, à condition toutefois que le synchronisme décrit demeure assuré. Dans tous les cas, l'encombrement du dispositif est très restreint dans la direction de l'arbre de sortie 2, comme le montre en particulier la figure 2, de telle sorte que son logement dans le volume disponible ne soulève aucune difficulté même en tenant compte du fait que, comme décrit plus haut, il peut être utilisé pour présenter une surface de friction d'un embrayage ainsi que, comme indiqué en 18, pour le montage d'un palier d'un arbre de la boîte de vitesses. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'atténuation des oscillations de torsion de l'arbre de sortie d'une machine, en particulier d'un moteur à combustion interne, qui sont dues à son mode de fonctionnement, dispositif comprenant des masses auxiliaires dont la répartition n'est pas symétrique de révolution par rapport à leurs axes de rotation qui leur sont affectés individuellement, qui sont situés à l'extérieur de l'arbre de sortie et qui sont montés sur un élément solidarisé en rotation avec ce dernier, ainsi que des roues d'entraînement qui sont associées aux masses auxiliaires et sont symétriques par rapport aux axes de rotation et qui sont reliées, de manière à assurer la transmission dynamique, à une roue qui occupe une position fixe par rapport à l'arbre de sortie, de façon que chaque masse auxiliaire exécute des mouvements de rotation en sens unique autour de son axe afin de créer le moment d'inertie variable qui s'oppose aux oscillations de torsion, caractérisé en ce que les masses auxiliaires (9, 10, 11, 12), d'une part, et les roues d'entraînement (13, 14, 15, 16), y compris la roue fixe (3), d'autre part, sont disposées les unes à côté des autres dans des plans perpendiculaires à l'arbre de sortie (2) et les axes de rotation (5, 6, 7, 8) sont parallèles à l'arbre de sortie (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roues d'entraînement (13, 14, 15, 16) et la roue fixe (3) sont des roues dentées qui engrènent. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les masses auxiliaires (9, 10, 11, 12) ainsi que leurs roues d'entraînement (13, 14, 15, 16) et la roue fixe (3) entourent l'arbre de sortie (2) et l'élément solidarisé en rotation avec ce dernier est formé d'un disque de base (4) fixé à l'extrémité libre de l'arbre de sortie (2). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque de base (4) forme également un support d'un revêtement de friction d'un embrayage. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la roue fixe formée d'une couronne (3) est fixée à un carter (1) de la machine.