Brevet FR2765933A1 — publié le 19990115

Description L'invention concerne un amortisseur d'oscilla- tions de torsion comprenant un élément de transmission situé du côté de l'entraînement et un élément de transmission situé du côté de la prise de mouvement qui peut pour cela s'articu- ler sur le même axe, et qui est relié à l'élément de trans- mission situé du côté de l'entraînement au moyen d'un système d'amortissement pourvu d'accumulateurs d'énergie se présen- tant sous la forme de ressorts de torsion, les différents ressorts de torsion étant disposés radialement les uns dans les autres et au moins un élément de commande étant associé à chaque élément de transmission pour au moins l'un des accumu- lateurs d'énergie. On connaît par le document DE-41 28 868-A1 un amortisseur d'oscillations de torsion avec un élément de transmission, situé du côté de l'entraînement et avec un élé- ment de transmission situé du côté de la prise de mouvement qui peut pour cela s'articuler sur le même axe, ce dernier élément étant relié à l'élément de transmission, qui est si- tué du côté de l'entraînement au moyen d'un dispositif d'amortissement pourvu d'accumulateurs d'énergie, qui se pré- sentent sous la forme de ressorts de torsion. Les ressorts de torsion peuvent être sollicités par des éléments de commande qui sont prévus sur chacun des éléments de transmission. La figure 1 montre par exemple un élément de commande qui s'étend radialement vers l'extérieur à partir du disque du moyeu, élément de commande qui agit des deux côtés au moyen de pots de ressorts sur respectivement un ressort de torsion, qui de son côté est relié à son tour au moyen d'un patin de glissement à d'autres ressorts de torsion. Les éléments de glissement, c'est-à-dire les pots de ressorts ainsi que le patin de glissement, présentent des saillies qui s'étendent respectivement en direction de l'élément voisin dans le sens périphérique, qui par rapport aux ressorts de torsion repré- sentés croissent radialement vers l'extérieur en direction de l'extrémité respectivement libre et sont opérationnels aussi bien comme appuis radiaux pour les ressorts de torsion que comme butées aussi servant à limiter l'enfoncement du res- sort. Pour obtenir une bonne possibilité de glissement les pots de ressorts et les patins de glissement peuvent être pourvus au moins sur leurs côté radial extérieur d'un additif de Téflon. On peut penser comme matière de base à une matière plastique renforcée par des fibres de verre ou des fibres de carbone. On peut commander aussi des accumulateurs d'énergie par ces pots de ressorts et ces patins de glissement, accumu- lateurs qui présentent selon la figure 2 de la demande mise à l'inspection publique deux ressorts se trouvant radialement l'un dans l'autre. Dans le cas des amortisseurs d'oscillations de torsion avec un dispositif d'amortissement de ce type, on ajuste le ressort de torsion radialement le plus à l'exté- rieur, qui doit transmettre les couples les plus élevés, ha- bituellement de telle façon que la contrainte de torsion arrive par ses spires aussi près que possible d'une limite de charge prédéterminée. Un deuxième ressort de torsion, qui se trouve radialement à l'intérieur de ce ressort de torsion est également ajusté d'une manière telle qu'il se rapproche de cette valeur limite, toutefois le couple transmissible par ce ressort de torsion est plus faible que dans le cas du res- sort de torsion extérieur en raison du diamètre plus petit de ses spires Dès que le ressort de torsion se déforme en in- troduisant un mouvement relatif entre les éléments de trans- mission, il s'écarte de sa position représentée à la figure 1 par rapport au pot de ressorts et au patin de glissement et il vient en appui sur cet appui radial par ses zones d'exten- sion, qui se trouvent à l'intérieur de l'appui radial corres- pondant, concernant respectivement les dernières spires. La zone des spires, qui reste entre respectivement deux appuis radiaux, du ressort de torsion subit par contre du fait de la force centrifuge une courbure radialement vers l'extérieur. Lors de la compression croissante du ressort de torsion la spire qui est voisine de l'extrémité libre de l'appui radial correspondant dans le sens de la compression vient en appui sur cet appui radial de telle sorte que la force qui a été introduite et qui provoque la déformation du ressort de tor- sion ne peut pas être introduite davantage par cette spire empêchée par l'appui radial d'effectuer un autre mouvement sur les spires qui restent radialement à l'intérieur de l'ap- pui radial. De cette façon le trajet de déformation du res- sort de torsion se raccourcit autour de la partie des dernières spires mentionnées. La conséquence de cela est que les spires au delà de cette spire qui est accrochée solide- ment à l'appui radial peuvent se rapprocher les unes des au- tres plus fortement, que cela n'est possible avec la dimension des appuis radiaux dans le sens périphérique. De cette façon ces spires sont exposées à une charge qui va au delà de la valeur limite prédéterminée et, en particulier quand les spires font bloc les unes avec les autres, conduit à une rupture du ressort de torsion. Ce problème se trouve encore aggravé quand on dispose selon la figure 2 radialement à l'intérieur du ressort de torsion un autre ressort de tor- sion, qui s'appuie radialement sur le ressort de torsion qui se trouve le plus à l'extérieur sous l'effet de la force cen- trifuge et qui accroit de cette façon la masse totale du res- sort soumise à la force centrifuge. Il se pose en principe les mêmes problèmes pour le ressort de torsion qui se trouve radialement à l'inté- rieur, alors que ses spires sont pressées contre la circonfé- rence intérieure du ressort de torsion radialement extérieur avec une pression de surface élevée. Du fait du poids plus faible du ressort de torsion radialement intérieure la cour- bure qui est due à la force centrifuge se réduit toutefois. En outre les deux ressorts de torsion sont disposés le plus souvent dans une chambre de graissage, qui est remplie au moins en partie d'un agent visqueux, de telle sorte qu'il s'établit un frottement d'une valeur relativement petite lors du contact acier sur acier des ressorts de torsion. La situa- tion est autre dans le cas des ressorts de torsion exté- rieurs, quand le pot de ressorts ou le patin de glissement, avec lequel il est en contact à friction, sont réalisés en une matière plastique, qui contient pour des raisons de ré- sistance des fibres de verre ou des fibres de carbone, qui arrivent à la surface par abrasion. La conséquence en est un effet accru de freinage ou de blocage. A partir du document DE-40 18 321-A1 on a repré- senté sur la figure 2 un amortisseur d'oscillations de tor- sion, qui présente, également entre deux éléments de transmission, un système d'amortissement avec accumulateurs d'énergie se présentant sous la forme de ressorts de torsion. Ici aussi on a disposé deux ressorts de torsion radialement l'un dans l'autre, en prévoyant pour le ressort de torsion radialement extérieur une piste de guidage, sur laquelle il s'appuie radialement à l'extérieur. Quand on conçoit deux ressorts de torsion tout près d'une valeur limite prédétermi- née, on peut en fait transmettre les couples les plus élevés, cependant, il reste toutefois le problème des spires qui du fait de la force centrifuge sont refoulées radialement vers l'extérieur et en particulier des spires du ressort de tor- sion radialement extérieure qui viennent dans ce cas en liai- son par engagement à friction avec la piste de guidage. Ce que l'on ne peut pas voir sur la figure 2 c'est le fait que les différentes spires d'un tel ressort de torsion ne présen- tent pas absolument le même diamètre, mais oscillent à l'in- térieur de tolérances de diamètre déterminées. En raison de cela des spires ayant un diamètre relativement grand peuvent rester accrochées à la piste de guidage radialement exté- rieure, de telle sorte que les spires, qui se trouvent sur le côté opposé de la spire qui reste accrochée située à l'opposé du couple introduit, ne sont plus utilisées pour recueillir ce couple. Au lieu de cela il se produit pour les spires qui se trouvent avant la spire solidement accrochée une déforma- tion plus forte, que celle que l'on envisageait par construc- tion, de telle sorte qu'il se superpose à la contrainte de torsion dans les enroulements une contrainte de flexion trop élevée. La conséquence de cela est un endommagement ou même une rupture des spires. L'invention a pour objet de constituer un système d'amortissement sur un amortisseur d'oscillations de torsion, de telle sorte que soit évité un endommagement ou une rupture des accumulateurs d'énergie, en particulier des ressorts de torsion de ceux-ci. On résout ce problème grâce au fait que la con- trainte de torsion du ressort de torsion radialement le plus à l'extérieur est plus petite que la contrainte de torsion d'au moins l'un des ressorts de torsion radialement inté- rieurs logés dans ce ressort de torsion le plus à l'exté- rieur. Comme on l'a déjà mentionné au début, on ajuste tous les ressorts de torsion qui se trouvent les uns dans les autres d'un accumulateur d'énergie d'une manière telle que leur contrainte de torsion se rapproche d'une valeur limite déterminée. Mais selon l'invention on réduit la contrainte de torsion du ressort de torsion radialement le plus à l'exté- rieur, tandis que la contrainte de torsion du ressort de tor- sion qui se trouve radialement dedans demeure la même ou est même légèrement augmentée pour obtenir une compensation au moins en partie de la perte qui se produit sur le couple de rotation que l'on peut transmettre, et qui est causée par la diminution de la contrainte de torsion sur le ressort de tor- sion qui se trouve le plus à l'extérieur. De cette façon le ressort de torsion qui est radialement le plus à l'extérieur peut en raison du problème que l'on a décrit au début, selon lequel une spire s'accroche à un élément de guidage de res- sort, tel que par exemple un élément de glissement ou une piste de guidage, être comprimé en fait toujours plus forte- ment qu'il n'est prévu par construction et de cette façon les contraintes de flexion qui se manifestent dans les spires peuvent être plus élevées qu'il n'est souhaitable. Toutefois ceci ne conduit plus lors de la diminution de la contrainte de torsion dans les spires à une rupture du ressort de tor- sion, car sa charge de départ par rapport à un ressort de torsion avec une contrainte de torsion plus élevée est déjà réduite. Dans le cas du ressort de torsion radialement plus à l'intérieur il n'y a pas lieu par contre de s'attendre à une rupture malgré la contrainte de torsion qui reste aussi éle- vée ou même plus élevée, car ce ressort du fait de son poids propre plus faible et de sa possibilité de prendre appui sur le ressort de torsion radialement le plus à l'extérieur est exposé à une contrainte de flexion plus faible que le ressort de torsion radialement plus extérieur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la distance entre respectivement deux enroulements du res- sort de torsion intérieur est, au moins à l'état déchargé, plus grande que celle comprise entre respectivement deux spires du ressort de torsion extérieur, - la contrainte de torsion du ressort de torsion radialement le plus extérieur est réduite jusqu'à ce que même dans le cas d'une contrainte de flexion excessive dans les spires la contrainte globale que peut supporter sans dommages cel- les-ci ne soit pas dépassée, - le couple de torsion / la force élastique du ressort de torsion radialement le plus à l'extérieur est plus petit ou égal au couple de torsion / à la force élastique d'au moins l'un des ressorts de torsion radialement intérieurs, qui est logé dans ce ressort de torsion le plus à l'extérieur. L'invention va être décrite ci-après plus en dé- tail à partir d'un exemple de réalisation, représenté sur les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 montre une vue partielle d'un amortisseur d'os- cillations de torsion avec un système d'amortissement, sur lequel sont maintenus des ressorts de torsion au moyen de pots de ressorts et de patin de glissement; - la figure 2 montre la même chose que la figure 1, mais avec le guidage des ressorts de torsion dans une piste de gui- dage; - la figure 3 montre un fragment de deux ressorts de torsion, se trouvant radialement l'un dans l'autre sous l'action de la charge et de la force centrifuge. Sur la figure 1 on a dessiné un amortisseur d'os- cillations de torsion sous la forme d'un volant d'inertie à deux masses, qui présente une première masse d'inertie en tant qu'élément de transmission 1, situé du côté de l'entraî- nement, et une masse d'inertie, pouvant tourner autour du même axe de rotation 13 avec l'élément précédent, en tant qu'élément de transmission 3, situé du côté de sortie. Il n'y a pas lieu de s'étendre plus en détail sur le montage cons- tructif d'un amortisseur d'oscillations de torsion de ce type, car on peut le tirer de façon substantielle du document DE-41 28 868-A1, mentionné au début. A ce stade on s'étendra uniquement sur le système d'amortissement 6 entre les deux éléments de transmission 1, 3. Pour recevoir ce système d'amortissement 6 on constitue dans l'élément de transmission 1, situé du côté de l'entraînement, un espace annulaire 7, dans lequel pénètre un élément de commande 9 prévu sur le côté extérieur d'un disque de moyeu 5, associé à l'élément de transmission 3, situé du côté de sortie. Avec cet élément de commande 9 il y a, vu dans le sens périphérique, des deux côtés respectivement un pot de ressorts 17 en appui, dont on a représenté l'un à la figure 1. Ce pot présente un appui périphérique 10 pour une extrémité d'un ressort de torsion 22 radialement extérieur et d'un second ressort de torsion 24 disposé dans le premier. Le ressort de torsion radialement extérieur 22 est maintenu sur ses dernières spires 25, tournées vers le pot de ressort 17, par un appui radial 19 de ce pot de ressorts 17, l'extrémité libre 20, située du côté du pourtour, de cet appui radial 19 devant être orientée sur un patin de glissement 29, sur l'ap- pui périphérique 10 duquel s'appuient les autres extrémités respectives des ressorts de torsion 22 et 24 et qui est éga- lement opérationnelle comme le pot de ressorts 17 comme élé- ment de glissement 30. Les dernières spires 25, 26 à cette extrémité des ressorts de torsion 22, 24 sont aussi envelop- pés par un appui radial 31 du patin de glissement 29, cet ap- pui radial 31 étant à orienter vers le pot de ressorts 17. Entre l'extrémité libre 33 de l'appui radial 31 et l'extrémi- té libre 20 de l'appui radial 19, il subsiste, tant que les ressorts de torsion 22, 24 ne sont pas extrêmement comprimés, un espace intermédiaire 34, qui est également rempli, comme l'espace annulaire restant 7, au moins en partie, d'un agent visqueux, et qui fait en conséquence partie d'une chambre à graisse 11. Il est formé un accumulateur d'énergie 27 par les deux ressorts de torsion 22, 24. Celui-ci est relié par l'in- termédiaire du patin de glissement 29 à un autre accumulateur d'énergie 27, le patin de glissement 29 présentant, sur son côté tourné vers un autre patin de glissement 29, un appui radial 32. Après un nombre, que l'on peut déterminer au pré- alable, de tels accumulateurs d'énergie 27 ce dispositif d'amortissement 6 prend appui, d'une manière que l'on n'a pas représentée, sur un autre élément de commande, qui est prévu sur l'élément de transmission 1, situé du côté de l'entraîne- ment. De cette manière on fait passer les oscillations de torsion introduites, au moyen du dispositif d'amortissement 6, de l'un des éléments de transmission à l'autre respective- ment. Sur la figure 1 on a représenté les ressorts de torsion 22, 24 dans un état libre de charge sans mouvement de rotation de l'amortisseur d'oscillations de torsion. En charge les différentes spires 25, 26 selon la figure 3 se trouvent plus étroitement rapprochées les unes des autres, tandis que sous l'action de la force centrifuge les ressorts de torsion 22, 24 sont coudés en même temps radialement vers l'extérieur et dans ce cas viennent en appui aussi bien dans la zone de l'appui radial 19 du pot de ressorts 17 que dans la zone aussi de l'appui radial 31 du patin de glissement 29 respectivement sur leurs côtés intérieurs radiaux 40, 41, alors qu'ils s'enfoncent dans l'espace intermédiaire 34 et même dans la zone radiale des appuis radiaux 19, 31. Dans le cas o le couple en sens contraire des aiguilles d'une montre selon la figure 1 est introduit par l'élément de commande 9, o par conséquent le pot de ressorts 17 se déplace en direc- tion du patin de glissement voisin 29, les spires qui se trouvent dans l'espace intermédiaire 34, qui sont voisines de l'extrémité 33 de l'appui radial 31, et qui sont pourvues sur les figures 2 et 3 de la référence 28, viennent en appui à l'extrémité libre 33 de l'appui radial 31. De cette façon se produit la situation selon laquelle les spires 25, 26, qui se trouvent à l'opposé du couple introduit par rapport à la spire 28, ne subissent aucune autre déformation, et de cette façon ne fournissent plus une partie du trajet élastique des ressorts de torsion 22, 24. Du fait de la suppression de cette partie du trajet élastique les spires 25, 26 de l'autre côté de la spire 28, donc celles qui sont tournées vers le couple introduit, sont comprimées plus fortement qu'on ne le souhaite jusqu'à la spire 28, de telle sorte que celles-ci subissent des contraintes de flexion involontairement élevées et se mettent le cas échéant même en bloc. Dans ce cas les deux appuis radiaux 19 et 31 du pot de ressorts 17 et du pa- tin de glissement 29 ne sont pas opérationnels car ne vien- nent pas encore en contact l'un avec l'autre malgré le rapprochement trop serré des spires 25, 26 des ressorts de torsion 22, 24. Pour résoudre ce problème on réduit selon l'invention la contrainte de torsion dans le ressort de tor- sion 22 radialement extérieur jusqu'à ce que même dans le cas d'une contrainte de flexion plus élevée la contrainte globale dans les spires 25, 26 ne dépasse pas une valeur admissible globale. De cette façon on protège le ressort de torsion ra- dialement extérieur 22 contre des endommagements. Le ressort de torsion radialement intérieur 24 peut par contre être constitué avec une contrainte de torsion élevée sans change- ment, car la charge globale de ce ressort de torsion 24 est plus faible que celle du ressort de torsion 22 radialement extérieur. Dans le cas de la forme de réalisation selon la figure 2 la chambre à graisse 11 dans l'élément de transmis- sion 1, qui est situé du côté de l'entraînement, est entourée par un manchon 37 qui fait office de piste de guidage 35, manchon sur lequel s'appuie radialement le ressort de torsion 22 radialement extérieur d'un accumulateur d'énergie 27. Comme les différentes spires 25 du ressort de torsion 22 se déplacent en ce qui concerne leur circonférence extérieure à l'intérieur d'une plage de tolérance déterminée, une spire 28, ayant une circonférence extérieure relativement grande, peut, du fait de la force centrifuge se trouver facilement accrochée à la piste de guidage 35 sous l'effet du couple et de l'influence simultanée de la force centrifuge. Même dans ce cas le trajet élastique sur le côté de la spire accrochée 28, situé à l'opposé de l'introduction du couple, se trouve- rait perdu pour l'accumulateur d'énergie 27. On peut toute- fois éviter les conséquences d'une rupture de ressort sur le côté opposé de ladite spire 28, conformément à l'invention, en réduisant la contrainte de torsion dans le ressort de tor- sion radialement extérieur 22. Même dans le cas de cette réa- lisation le ressort de torsion intérieur 24 peut rester constitué avec une contrainte de torsion inchangée. Du fait de la configuration des deux ressorts de torsion 22, 24 avec des contraintes de torsion différentes, aussi bien dans le cas de la réalisation selon la figure 1 que dans le cas aussi dans le cas de la réalisation selon la figure 2, la distance respectivement entre deux spires 25 du ressort de torsion 22 radialement extérieur est plus petite qu'entre deux spires 26 du ressort de torsion radialement in- térieur 24. Références 1. Elément de transmission (côté entraînement) 3. Elément de transmission (côté sortie) 5. Disque du moyeu 6. Système d'amortissement 7. Espace annulaire 9. Elément de commande 10. Appui périphérique 11. Chambre à graisse 13. Axe de rotation 17. Pot à ressort 19. Appui radial 20. Extrémité libre 22, 24. Ressort de torsion , 26. Spires 27. Accumulareur d'énergie 28. Spire 29. Patin de glissement 30. Elément de glissement 31, 32. Appuis radiaux 33. Extrémité libre 34. Espace intermédiaire 35. Piste de guidage 37. Manchon , 41. côtés intérieurs radiaux. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Amortisseur d'oscillations de torsion comprenant un élé- ment de transmission situé du côté de l'entraînement et un élément de transmission situé du côté de la prise de mouve- ment qui peut pour cela s'articuler sur le même axe, et qui est relié à l'élément de transmission situé du côté de l'en- traînement au moyen d'un système d'amortissement pourvu d'ac- cumulateurs d'énergie se présentant sous la forme de ressorts de torsion, les différents ressorts de torsion étant disposés radialement les uns dans les autres et au moins un élément de commande étant associé à chaque élément de transmission pour au moins l'un des accumulateurs d'énergie, caractérisé en ce que la contrainte de torsion du ressort de torsion (22) radiale- ment le plus à l'extérieur est plus petite que la contrainte de torsion d'au moins l'un des ressorts de torsion (24) ra- dialement intérieurs logés dans ce ressort de torsion (22) le plus à l'extérieur. 2 ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la distance entre respectivement deux enroulements (26) du ressort de torsion intérieur (24) est, au moins à l'état dé- chargé, plus grande que celle comprise entre respectivement deux spires (25) du ressort de torsion (22) extérieur. 3 ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la contrainte de torsion du ressort de torsion (22) radiale- ment le plus extérieur est réduite jusqu'à ce que même dans le cas d'une contrainte de flexion excessive dans les spires (25) la contrainte globale que peut supporter sans dommages celles-ci ne soit pas dépassée. 4 ) Amortisseur d'oscillations de torsion comprenant un élé- ment de transmission situé du côté de l'entraînement et un élément de transmission situé du côté de la prise de mouve- ment qui peut pour cela s'articuler sur le même axe, et qui est relié à l'élément de transmission situé du côté de l'en- traînement au moyen d'un système d'amortissement pourvu d'ac- cumulateurs d'énergie se présentant sous la forme de ressorts de torsion, les différents ressorts de torsion étant disposés radialement les uns dans les autres et au moins un élément de commande étant associé à chaque élément de transmission pour au moins l'un des accumulateurs d'énergie, caractérisé en ce que le couple de torsion / la force élastique du ressort de tor- sion (22) radialement le plus à l'extérieur est plus petit ou égal au couple de torsion / à la force élastique d'au moins l'un des ressorts de torsion (24) radialement intérieurs, qui est logé dans ce ressort de torsion (22) le plus à l'exté- rieur.