Brevet FR2779192A1 — publié le 19991203

L'invention se rapporte à un accouplement d'arbres comportant deux éléments de raccord en rotation l'un par rapport à l'autre qui sont reliés l'un à l'autre via des moyens élastiques en torsion, et comportant un dispositif d'amortissement qui agit entre les éléments de raccord pour supprimer des oscillations de torsion des moyens élastiques en torsion. Dans les trains d'entraînement de véhicules automobiles se produisent des oscillations de torsion qu'il n'est pas possible d'empêcher par les organes d'amortissement d'oscillations habituels sur le disque d'embrayage, en particulier dans des véhicules de haute puissance et dans des véhicules à quatre roues motrices. Même des éléments d'amortissement d'oscillations montés en supplément sur l'arbre d'entraînement longitudinal, tels que des masses d'amortissement agencées élastiquement, ne suffisent souvent pas pour empêcher les oscillations qui se produisent. En partant de cette situation, l'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser un accouplement d'arbres que l'on peut intégrer dans le train d'entraînement et qui présente une capacité élevée vis-à-vis du couple de rotation et un amortissement extrêmement efficace. Une première solution consiste en ce que les moyens élastiques en torsion comportent deux disques à rampe en rotation l'un par rapport à l'autre qui s'appuient du moins indirectement l'un contre l'autre, l'un des disques s'appuyant solidairement en rotation et rigidement contre le premier élément de raccord et l'autre disque s'appuyant solidairement en rotation et de façon axialement élastique via des ressorts de compression contre le second élément de raccord, et en ce que le dispositif d'amortissement est un visco-accouplement dont le moyeu est relié à l'un des éléments de raccord et dont le carter est relié à l'autre élément de raccord. Dans ce cas, le ressort de torsion et l'amortisseur de torsion sont connectés systématiquement en parallèle. Il est particulièrement avantageux que les disques à rampe présentent des rainures périphériques à profondeur variable dans lesquelles sont guidées des billes. Habituellement, chaque rainure périphérique présente un point de profondeur maximum et à partir de celui-ci une profondeur qui diminue symétriquement vers les deux extrémités. De plus, les rainures périphériques de préférence en vis-à-vis l'une de l'autre qui reçoivent conjointement une bille sont réalisées mutuellement symétriques dans les disques à rampe. La diminution de profondeur de la rainure en fonction de l'angle de rotation peut être linéaire ou encore progressive. Selon un autre développement préféré, les ressorts de compression sont des rondelles-ressorts. Pour obtenir une charge régulière, on prévoit o avantageusement trois billes réparties à la périphérie dans des pistes à rainure correspondantes, qui permettent une rotation à faible friction des disques à rampe l'un par rapport à l'autre. La rotation des disques à rampe qui est convertie en une compression des rondelles-ressorts peut mener à une rigidité très élevée de l'accouplement d'arbres, tout en présentant une longueur structurelle extrêmement courte. Pour l'amortissement efficace on prévoit un visco-accouplement connu comportant des lamelles appropriées pour générer un effet d'amortissement élevé, c'est-à-dire un agencement rempli avec un fluide hautement visqueux constitué par un moyeu et par un carter qui portent chacun des lamelles associées et axialement alternantes. Selon un développement préféré on prévoit d'agencer les disques à rampe et les rondelles-ressorts dans le carter du visco-accouplement. Selon une seconde solution, on prévoit que les moyens élastiques en torsion comportent un ressort à barre de torsion dont une extrémité est reliée solidairement en rotation au premier élément de raccord et dont l'autre extrémité est reliée solidairement en rotation au second élément de raccord, et en ce que le dispositif d'amortissement est un visco- accouplement dont le moyeu est relié solidairement en rotation à l'un des éléments de raccord et dont le carter est relié solidairement en rotation à l'autre élément de raccord. Le ressort de torsion exige une certaine longueur structurelle; étant donné qu'un élément de raccord réalisé en forme de moyeu peut former simultanément le moyeu du visco-accouplement, c'est-à-dire que le ressort à barre de torsion se trouve concentriquement à l'intérieur du visco-accouplement, la longueur structurelle totale est ici également relativement faible. L'agencement est conçu de façon extrêmement simple. Pour l'amortissement efficace on prévoit un visco-accouplement connu comportant des lamelles appropriées pour générer un effet d'amortissement élevé, c'est-à- dire un agencement rempli avec un fluide hautement visqueux constitué par un moyeu et par un carter qui portent chacun des lamelles associées et axialement alternantes. Selon un mode de réalisation préféré, on peut prévoir que les moyens élastiques en torsion comportent en outre un ressort à tube de torsion agencé concentriquement par rapport au ressort à barre de torsion, qu'une extrémité du ressort à tube de torsion est reliée solidairement en rotation au premier élément de raccord et que l'autre extrémité du ressort à tube de torsion est en rotation libre sur un angle limité par rapport au second élément de raccord. De cette manière, on peut obtenir une rigidité en torsion plus élevée à partir d'un angle de rotation déterminé, sans que la structure de l'accouplement d'arbres devienne particulièrement compliquée. Ici également, le ressort à barre de torsion, le ressort à tube de torsion et le visco-accouplement se trouvent coaxialement les uns dans les autres pour restreindre la longueur structurelle. Des exemples de réalisation préférés de l'invention seront expliqués plus en détail dans ce qui suit en se rapportant aux dessins. Les figures montrent: figure 1 une coupe longitudinale à travers un accouplement d'arbres présentant un agencement de rondelle-ressort et de rampe de torsion et un visco-accouplement réalisé séparément, dans deux positions; figure 2 un accouplement d'arbres présentant un agencement de rampe de torsion et de rondelle-ressort et un visco-accouplement intégré, à savoir: en coupe longitudinale sur la partie de gauche de la figure, et en coupe transversale entre les disques à rampe sur la partie de droite; figure 3 un accouplement d'arbres à barre de torsion et à visco- accouplement séparé, à savoir: en vue axiale sur la partie de gauche de la figure, et en coupe longitudinale sur la partie de droite; figure 4 un accouplement d'arbres à barre de torsion et à ressort tubulaire supplémentaire et avec un visco-accouplement, à savoir: en coupe transversale à travers l'extrémité du ressort tubulaire sur la partie de gauche de la figure, et en coupe longitudinale sur la partie de droite; figure 5 les courbes caractéristiques des ressorts de l'accouplement d'arbres selon la figure 4. La figure 1 montre un accouplement d'arbres conforme à l'invention comportant une bride 11 en tant que premier élément de raccord et une bride 12 en tant que second élément de raccord. La bride 11 est susceptible d'être fixée par des vis 13 enfilées sur une bride complémentaire. Dans la bride 12 sont prévus des trous à vis 14 pour visser une bride complémentaire au moyen de vis. Sur la bride 11 est fixé un tourillon d'arbre 15 sensiblement rigide en torsion qui pénètre jusque dans la zone de la bride 12. L'extrémité du tourillon d'arbre 15 et la bride 12 sont appuyées en rotation l'une contre l'autre via un roulement à billes 16. Le tourillon 15 présente à l'extrémité une denture d'arbre 17 sur laquelle est enfilé solidairement en rotation et de façon axialement mobile un premier disque à rampe 18 comportant une denture complémentaire 19. Un second disque à rampe 20 est relié solidairement en rotation et en appui axial à la bride 12 et il est engagé à force dans un tube protecteur 21 soudé directement avec la bride 12. Dans le disque à rampe 18 sont ménagées des rainures périphériques 22 dont la profondeur est variable sur la périphérie et dans lesquelles circulent des billes 23. Des rainures périphériques correspondantes 24 sont ménagées dans le disque à rampe 20, qui sont symétriques des rainures 22. Plusieurs billes 23 sont maintenues à distance périphérique constante les unes des autres au moyen d'une cage 25. Le disque à rampe 18 s'appuie via un palier axial 26 contre une bague de pression 27 axialement mobile. Celle-ci est maintenue sous précontrainte par un empilement de rondelles-ressorts 28, dites également rondelles "Belleville", qui s'appuient contre un couvercle 29 lequel est vissé à l'extrémité du tube protecteur 21 dans un taraudage 42 et maintenu de façon bloquée à l'encontre d'une rotation via des vis sans tête 30. Dans la mesure o aucun couple de rotation n'attaque l'accouplement d'arbres, les billes 23 occupent une position neutre respectivement au fond à profondeur maximum des rainures à billes 22, 24, selon la position illustrée dans la moitié inférieure du dessin, sous l'influence des rondelles-ressorts 28 qui agissent via la bague de pression 27 et le palier axial 26 sur le disque à rampe 18. Par contre, lors de l'action d'un couple de rotation, les disques à rampe 18, 20 sont tournés l'un par rapport à l'autre à l'encontre de la force des rondelles- ressorts 28, et les billes 23 rentrent dans des zones moins profondes des rainures à billes 22, 24. Grâce à une rotation mutuelle des brides 11, 12 l'une contre l'autre, les disques à rampe 18, 20 peuvent être tournés l'un par rapport à l'autre aussi loin que les rondelles-ressorts 28 viennent en appui selon la situation illustrée dans la moitié supérieure du dessin. Ensuite, l'accouplement d'arbres est rigide en rotation. On prévoit en tant que moyen d'amortissement un visco- accouplement dont le moyeu 31 est posé sur une seconde denture 32 sur le tourillon d'arbre 15 par une denture complémentaire correspondante 33 et dont le carter 3 réalisé en plusieurs pièces est relié solidairement en rotation audit tube protecteur 21 via les vis sans tête 30. Le visco-accouplement a été rempli avec un fluide via des alésages 35. Des lamelles intérieures 36 du visco-accouplement sont maintenues solidairement en rotation sur une denture 37 du moyeu 31. Des lamelles extérieures 38 du visco-accouplement sont agencées solidairement en rotation sur une denture intérieure 39 du carter 34. Le moyeu 31 et le carter 34 sont étanchés l'un contre l'autre au moyen de joints d'étanchement 40, 41. Des mouvements relatifs des brides 11, 12 l'une par rapport à l'autre sont amortis par le visco-accouplement via le mouvement relatif correspond du moyeu 31 relié au tourillon 15 et du carter 34 relié au tube protecteur 21, de sorte que l'on supprime des oscillations de torsion. La figure 2 montre un accouplement d'arbres conforme à l'invention comportant un moyeu 1 1 1 en tant que premier élément de raccord et une bride 112 en tant que second élément de raccord. Le moyeu 111 est susceptible d'être relié à une bride au moyen d'une denture 113. Dans la bride 112 sont prévus des trous à vis 114 pour visser une bride complémentaire au moyen de vis. Le moyeu 111 est réalisé sous forme d'un arbre creux sensiblement rigide en torsion qui s'étend jusque dans la zone de la bride 112. L'extrémité du moyeu 111 et la bride 12 sont appuyées en rotation l'une contre l'autre via un roulement à billes 116. Le moyeu 111 présente une denture d'arbre 117 sur laquelle est enfilé, à l'extrémité, solidairement en rotation et de façon axialement mobile, un premier disque à rampe 118 comportant une denture complémentaire 119. Un second disque à rampe 120 est réalisé en une seule pièce avec la bride 112 et il est engagé à force dans un tube protecteur 121 soudé directement avec la bride 112. Dans le disque à rampe 118 sont ménagées des rainures périphériques 122 dont la profondeur est variable sur la périphérie et dans lesquelles circulent des billes 123. Des rainures périphériques correspondantes 124 sont ménagées dans le disque à rampe 120, qui sont symétriques des rainures 122. Plusieurs billes 123 sont maintenues à une distance périphérique constante les unes des autres au moyen d'une cage 125. Le disque à rampe 118 est maintenu sous précontrainte directement par un empilement de rondelles-ressorts 128 qui s'appuient contre un talon intérieur 129 réalisé à l'extrémité du tube de protection 121. Dans la mesure o aucun couple de rotation n'attaque l'accouplement d'arbres, les billes 123 occupent une position neutre respectivement au fond le plus profond des rainures à billes 122, 124, selon la position illustrée dans la figure, sous l'influence des rondelles-ressorts 128 qui agissent sur le disque à rampe 118. Par contre, lors de l'action d'un couple de rotation, les disques à rampe 118, 120 sont tournés l'un par rapport à l'autre à l'encontre de la force des rondelles-ressorts 128, et les billes 123 rentrent dans des zones moins profondes des rainures à billes 122, 124. Grâce à une rotation mutuelle du moyeu 1 1 1 et de la bride 112 l'un contre l'autre, les disques à rampe 118, 120 peuvent être tournés aussi loin l'un par rapport à l'autre que les rondelles-ressorts 128 viennent en appui. Ensuite, l'accouplement d'arbres est rigide en rotation. On prévoit en tant que moyen d'amortissement un visco- accouplement dont le moyeu 131 est formé directement par le moyeu prolongé 111 et dont le carter 134 réalisé en plusieurs pièces est formé par le disque à rampe 120, par le tube de protection 121 déjà mentionné et par un couvercle 129 et est ainsi relié solidairement en rotation à la bride 112. Le visco-accouplement a été rempli via des alésages 135 ensuite refermés. Des lamelles intérieures 136 du visco- accouplement sont maintenues solidairement en rotation sur la denture 117 du moyeu 111. Des lamelles extérieures 138 du visco- accouplement sont agencées solidairement en rotation sur une denture intérieure 139 du tube de protection 121. Le moyeu 111 et le carter 134 sont étanchés l'un contre l'autre au moyen de joints d'étanchement 140, 141. Des mouvements relatifs du moyen 111 et de la bride 112 l'un par rapport à l'autre sont amortis via le mouvement relatif correspondant des lamelles intérieures 136 et des lamelles extérieures 138, de sorte que l'on supprime des oscillations de torsion. Dans la coupe A-A, on voit les rainures à billes 124 dans leur tracé en forme d'arc de cercle qui s'aplatit constamment de manière symétrique et on voit les billes 123 dans leur position la plus profonde. La figure 3 montre un premier élément de raccordement sous forme d'un moyeu 51 et un second élément de raccordement sous forme d'une bride 52. Le moyeu 51 porte une denture extérieure 53 destinée à la liaison avec une bride. La bride 52 présente des trous à vis 54 pour visser une bride complémentaire. L'extrémité du moyeu 51 située en vis-à-vis de la denture 53 et la bride 52 sont appuyées en rotation l'une contre l'autre via un roulement à billes 56. Le moyeu 51 et la bride 52 sont reliés de façon élastique en torsion via une barre de torsion 55 qui s'engage par un embout carré 57 directement dans une ouverture carrée 58 dans le moyeu 53, et qui s'engage par un second embout carré 59 à l'autre extrémité dans une ouverture carrée 60 d'une plaque intermédiaire 69. Cette plaque intermédiaire 69 est à son tour carrée à l'extérieur et elle s'engage dans une ouverture intérieure carrée correspondante 70 de la bride 52. Le moyeu 51 est réalisé en une seule pièce avec un moyeu 71 d'un visco-accouplement qui porte sur une denture extérieure 77 des lamelles intérieures 76. La bride 52, un tube extérieur 61, et un couvercle 62 sont réalisés pour former un carter 74 du visco- accouplement qui porte dans une denture intérieure 79 des lamelles extérieures 78 du visco-accouplement. Le carter et le moyeu sont étanchés l'un vis-à-vis de l'autre via des joints 80, 81. Lors d'une rotation du moyeu 51 par rapport à la bride 52, avec torsion de la barre de torsion 55, le carter 74 du visco-accouplement tourne simultanément par rapport à son moyeu 71, de sorte que des oscillations de torsion de la barre de torsion 55 sont amorties. A l'extrémité côté bride, le moyeu 71 porte sur la denture extérieure 77 un disque de butée 82 qui s'engage avec jeu rotatif dans des évidements périphériques 86 dans le tube extérieur 61 comportant des cames de butée 85. Ce n'est qu'après une torsion de la barre de torsion sur un certain angle que les cames de butée 73 commencent à agir et limitent la torsion. La figure 4 illustre un premier élément de raccordement sous forme d'une bride 151 et un second élément de raccordement sous forme d'une bride 152. La bride 151 présente des trous à vis 153 destinés à la liaison avec une première bride complémentaire. La bride 152 présente des trous à vis 154 pour visser une seconde bride complémentaire. La bride 151 est reliée solidairement en rotation à un moyeu 171. L'extrémité du moyeu 171 située en vis-à-vis de la bride 151 et la bride 152 sont appuyées en rotation l'une contre l'autre via un palier coulissant 156. La bride 151 et la bride 152 sont reliées de façon élastique en torsion via une barre de torsion 155 qui s'engage par une denture 157 directement dans une denture intérieure 158 dans la bride 151, et qui s'engage par une seconde denture 159 à l'autre extrémité dans une denture 160 de la bride 152. A l'intérieur du moyeu 171 se trouve concentriquement un ressort à tube de torsion 183 qui est fixé via des éléments entraîneurs 184 dans le moyeu directement sur la bride 151, mais qui se trouve par ailleurs à distance radiale entre le moyeu 171 et la barre de torsion 155. A l'extrémité opposée du ressort à tube 183 se trouvent des éléments de butée 185 qui s'engagent avec jeu rotatif dans des fentes périphériques 186 dans la bride 152. Uniquement après une torsion de la barre de torsion 155 sur un certain angle, les éléments de butée 185 commencent à agir et le ressort à tube 183 entre en action en supplément à la barre de torsion 155. Le moyeu 171 forme directement le moyeu d'un visco-accouplement qui porte sur une denture extérieure 177 des lamelles intérieures 176. La bride 152 est reliée à un carter 174 du visco-accouplement, qui est constitué par la bride 152, par un tube extérieur 161, et par un couvercle 162 et qui maintient dans une denture intérieure 179 des lamelles extérieures 178 du visco-accouplement. Le carter et le moyeu sont étanchés l'un contre l'autre via des joints 180, 181. Lors d'une rotation de la bride 151 par rapport à la bride 152 avec torsion de la barre de torsion 155 et le cas échéant du ressort à tube 183, le carter 174 du visco-accouplement tourne simultanément par rapport au moyeu, de sorte que des oscillations de torsion de la barre de torsion 155 et le cas échéant du ressort à tube 183 sont amorties. La figure 5 montre les courbes caractéristiques du ressort de l'accouplement selon la figure 4, qui s'étendent linéairement sous une première pente plus plate jusqu'à un angle de torsion cal en raison de la seule action du ressort à barre de torsion et qui s'étendent linéairement sous une seconde pente plus prononcée au-dessus de l'angle de torsion al en raison de l'action commune du ressort à barre de torsion et du ressort à tube. Liste des références 1l 1 bride 111 moyeu 12, 112 bride 13 vis 113 denture 14, 114 trou taraudé tourillon d'arbre 16, 116 roulement à billes 17, 117 denture extérieure 18, 118 disque à rampe 19, 119 denture intérieure , 120 disque à rampe 21, 121 tube de protection 22, 122 rainure périphérique 23, 123 bille 24, 124 rainure périphérique , 125 cage 26 palier axial 27 disque de pression 28, 128 rondelle-ressort 29 couvercle 129 talon 30 vis sans tête 31, 131 moyeu du visco-accouplement 32 denture (15) 33 denture 34, 134 carter du visco-accouplement 35, 135 ouverture de remplissage 36, 136 lamelles intérieures 37, 137 denture du moyeu 38, 138 lamelles extérieures 39, 139 denture du carter 40, 140 joint 41, 141 joint 42 taraudage 51 moyeu 151 bride 52, 152 bride 53 denture 153 trouàvis 54 trou taraudé 154 trou à vis , 155 ressort à barre de torsion 56 roulement à billes 156 palier coulissant 57 embout carré 157 denture 58 ouverture carrée 158 denture intérieure 59 embout carré 159 denture ouverture carrée denture intérieure 61, 161 tube extérieur 62, 162 couvercle 69 plaque ouverture intérieure 71, 171 moyeu du visco- accouplement 74, 174 carter du visco-accouplement 175 ouverture de remplissage 76, 176 lamelles intérieures 77, 177 denture du moyeu 78, 178 lamelles extérieures 79, 179 denture du carter 80, 180 joint 81, 181 joint 82 disque de butée 183 ressort à tube de torsion 184 élément entraîneur 85, 185 élément de butée 86, 186 fente périphérique Revendications 1. Accouplement d'arbres comportant deux éléments de raccord (11, 12, 111, 112) en rotation l'un par rapport à l'autre qui sont reliés l'un à l'autre via des moyens élastiques en torsion, et comportant un dispositif d'amortissement qui agit entre les éléments de raccord (11, 12, 111, 112) pour supprimer des oscillations de torsion des moyens élastiques en torsion, caractérisé en ce que les moyens élastiques en torsion comportent deux disques à rampe (18, 20, 118, 120) en rotation l'un par rapport à l'autre qui s'appuient du moins indirectement l'un contre l'autre, l'un des disques (20, 120) s'appuyant solidairement en rotation et rigidement contre le premier élément de raccord (12, 112) et l'autre disque (18, 118) s'appuyant solidairement en rotation et de façon axialement élastique via des ressorts de compression contre le second élément de raccord (11, 111), et en ce que le dispositif d'amortissement est un visco-accouplement dont le moyeu (31, 131) est relié à l'un des éléments de raccord (11, 111) et dont le carter (34, 134) est relié à l'autre élément de raccord (12, 112). 2. Accouplement d'arbres selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques à rampe (18, 20, 118, 120) présentent des rainures périphériques (22, 24, 122, 124) à profondeur variable dans lesquelles sont guidées des billes (23, 123). 3. Accouplement d'arbres selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ressorts de compression sont des rondelles-ressorts (28, 128). 4. Accouplement d'arbres selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les disques à rampe (118, 120) et les rondelles-ressorts (128) sont agencés dans le carter (134) du visco- accouplement. 5. Accouplement d'arbres comportant deux éléments de raccord (51, 52, 151, 152) en rotation l'un par rapport à l'autre qui sont reliés l'un à l'autre via des moyens élastiques en torsion, et comportant un dispositif d'amortissement qui agit entre les éléments de raccord (51, 52, 151, 152) pour supprimer des oscillations de torsion des moyens élastiques en torsion, caractérisé en ce que les moyens élastiques en torsion comportent un ressort à barre de torsion (55, 155) dont une extrémité est reliée solidairement en rotation au premier élément de raccord (51, 151) et dont l'autre extrémité est reliée io solidairement en rotation au second élément de raccord (52, 152), et en ce que le dispositif d'amortissement est un visco- accouplement dont le moyeu (71, 171) est relié solidairement en rotation à l'un des éléments de raccord (51, 151) et dont le carter (74, 174) est relié solidairement en rotation à l'autre élément de raccord (52, 152). 6. Accouplement d'arbres selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens élastiques en torsion comportent en outre un ressort à tube de torsion (183) agencé concentriquement par rapport au ressort à barre de torsion (155), en ce qu'une extrémité du ressort à tube de torsion (183) est reliée solidairement en rotation à l'un des éléments de raccord (151) et en ce que l'autre extrémité du ressort à tube de torsion (183) est en rotation libre sur un angle limité par rapport à l'autre élément de raccord (152).