Brevet FR2783584A1 — publié le 20000324

La présente invention concerne un amortisseur d'oscillations de torsion comportant un élément amortisseur du côté de l'entraînement et un élément amortisseur du côté de sortie, concentrique à celui de l'entraînement par5 l'intermédiaire d'au moins un palier tout en étant rotatif par rapport à celui-ci, cet élément amortisseur servant à re- cevoir un embrayage à friction, commutable, par l'inter- médiaire d'une surface de friction pour attaquer un disque d'embrayage de l'embrayage à friction et un dispositif d'isolation réduisant le flux thermique de la surface de friction vers le palier, ce dispositif d'isolation étant pré- vu entre l'élément amortisseur de sortie et le palier. Selon le document DE 34 25 161 C2 on connait un amortisseur d'oscillations de torsion comprenant un élément amortisseur du côté de l'entraînement, fixé à un moyen d'entraînement comme par exemple le vilebrequin d'un moteur à combustion interne et un élément amortisseur de sortie con- centrique au précédent par l'intermédiaire d'un palier et li- bre en rotation par rapport à celui-ci; l'élément amortisseur de sortie sert à recevoir un embrayage de fric- tion commutable. De plus, l'élément amortisseur de sortie est muni d'une surface de friction pour attaquer un disque d'embrayage faisant partie de l'embrayage à friction, commu- table. Radialement entre cette surface de friction et le pa- lier il y a un dispositif d'isolation sous la forme d'un anneau entourant le palier et qui permet au moins de réduire le flux thermique de la surface de friction vers le palier. L'effet d'isolation de ce dispositif d'isolation est condi- tionné par le choix du matériau et on utilise de préférence une matière synthétique ou une céramique. Le dispositif d'isolation évoqué ci-dessus permet certes de réduire le flux thermique entre la surface de fric- tion et le palier mais ce dispositif est entouré, radialement à l'extérieur, sur toute sa surface, par l'élément amortis- seur de sortie alors que radialement à l'intérieur, le palier arrive en appui sur toute sa surface. Le but de réduire le flux thermique dépend ainsi uniquement du choix du matériau sans que des mesures constructives ne soient prévues pour renforcer cette fonction. La conséquence est que le disposi- tif d'isolation est lui-même soumis à une forte charge ther- mique et risque d'être endommagé. On ne peut pas non plus éviter l'échauffement du palier et les dommages qui peuvent en résulter. Le document DE 196 20 698 Al décrit un amortis- seur d'oscillations de torsion dont l'élément amortisseur de sortie est réalisé en deux parties, à savoir un disque de moyeu servant de bride de palier et une masse d'inertie fixée au disque de moyeu. La liaison des deux parties se fait par l'intermédiaire de rivets et la surface de contact commune est réduite au minimum. Il en résulte qu'au niveau de la masse d'inertie servant usuellement à recevoir l'embrayage de friction avec un disque d'embrayage, la chaleur engendrée au niveau de la surface de friction ne peut être transmise vers le disque de moyeu que par une surface de contact très ré- duite. Radialement à l'intérieur de cette surface de contact, avec une répartition périphérique, il y a des orifices de passage dont chacun convient pour recevoir un moyen de fixa- tion servant à relier l'élément d'amortissement du côté de l'entraînement à un moyen d'entraînement pour être logé dans l'amortisseur d'oscillations de torsion. Il est clair que ces passages en forme de cavités de même que les petites surfaces de contact décrites ci-dessus, entre le disque de moyeu et la masse d'inertie, fonctionnent chaque fois comme dispositifs d'isolation réduisant le flux thermique entre la surface de friction et le palier. Toutefois, selon ce document, il n'y a aucune indication plus précise concernant la réalisation du disque de moyeu et de la masse d'inertie en métal, et les ma- tières usuellement utilisées pour de telles applications ont un coefficient de conductivité thermique relativement bon. Il suffit ainsi d'une petite surface de contact entre le disque de moyeu et la masse d'inertie pour transmettre une quantité suffisante de chaleur. On suppose en outre que les cavités pour le moyen de fixation ne sont pas plus grandes que néces- saire pour avoir une réduction de section aussi faible que possible de sorte que dans la direction périphérique, l'entretoise qui subsiste chaque fois entre deux telles cavi- tés est de dimensions très larges et constitue ainsi un pont thermique important. L'efficacité des dispositifs d'isolation décrits ci-dessus est de ce fait limitée. Ainsi, la durée de vie du palier entre les éléments amortisseurs est remise en cause. La présente invention a pour but de développer un amortisseur d'oscillations de torsion ayant une surface de friction et au moins un palier avec un dispositif d'isolation prévu pour réduire au moins le flux thermique et qui est réa- lisé pour aboutir à un effet d'isolation optimum. A cet effet l'invention concerne un amortisseur d'oscillations de torsion du type défini ci-dessus, caracté- risé en ce que le dispositif d'isolation comporte des cavités destinées au passage d'un milieu de refroidissement. Indépendamment de la position du dispositif d'isolation, celui- ci est réalisé avec des cavités pour le passage d'un milieu de refroidissement comme de préférence de l'air. Ces cavités peuvent être réalisées sur un côté tourné vers la pièce comme par exemple lors du montage du dispositif d'isolation entre l'élément amortisseur de sortie et le pa- lier, sur le côté radial extérieur tourné vers l'élément amortisseur de sortie. De même, on peut envisager de telles cavités dans les deux faces radiales et ces cavités sont alors usinées sous la forme de rainures dans le côté ou la face respective du dispositif d'isolation. Comme réalisation avantageuse de ces cavités, on envisage un tracé essentielle- ment axial ou un tracé hélicoïdal. On peut également envisager de réaliser le dispo- sitif d'isolation avec des cavités dans sa zone d'extension entre les deux côtés radiaux, par exemple sous la forme de perçages traversant axialement le dispositif d'isolation. Ces perçages peuvent être les uniques cavités du dispositif d'isolation mais également être combinés avec l'une des cavi- tés décrites ci-dessus, réalisée sur l'un des côtés. Le but de ces cavités est, lorsque l'amortisseur d'oscillation de torsion est en rotation, de générer un cou- rant d'air destiné à traverser les cavité, l'air fonctionnant comme fluide de refroidissement qui permet d'évacuer la cha- leur de cette zone adjacente. Les cavités réalisées dans le dispositif d'isolation, au niveau de son côté tourné vers l'élément amortisseur de sortie, sont les plus efficaces car elles évitent un passage de la chaleur de l'élément amortis- seur de sortie vers le dispositif d'isolation et évacuent im- médiatement la chaleur; toutefois, cette forme de réalisation avantageuse peut être renforcée par les cavités évoquées ci- dessus prévues aux autres endroits du dispositif d'isolation de sorte qu'une fraction résiduelle de la cha- leur, qui aura été transmise par deux de ces cavités de l'élément amortisseur de sortie vers le dispositif d'isolation, puisse être évacuée par le milieu de refroidis- sement, c'est-à-dire de l'air, avant d'atteindre le palier. Il est clair que ce refroidissement efficace dans la plage d'extension du dispositif d'isolation et d'une évacuation de chaleur, élevée, liée à cela, fait que les contraintes ther- miques appliquées au palier sont négligeables. Cela permet d'augmenter considérablement leur durée de vie ce qui permet de recourir sans aucun problème à des paliers lisses pour réaliser les paliers. Il convient de remarquer tout particulièrement que la réalisation du dispositif d'isolation avec les cavités n'engendre pratiquement pas de coût supplémentaire car si le dispositif d'isolation est en matière plastique, ses cavités peuvent être réalisées au moment de l'injection; dans le cas d'un dispositif d'isolation en métal à faible coefficient de conduction thermique, comme par exemple un acier fortement allié, les cavités se réalisent par une déformation relative- ment simple comme par exemple un matriçage. Les moyens cons- tructifs à mettre en euvre pour cette solution restent dans des limites car à l'exception du dispositif d'isolation, tous les autres composants de l'amortisseur d'oscillations de tor- sion sont inchangés. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en demi-coupe radiale d'un amortis- seur d'oscillations de torsion comportant un élément amor- tisseur de sortie ayant une masse d'inertie et un disque de moyeu, ce dernier ayant des cavités pour des moyens de fixation dans sa zone radiale intérieure et il porte un pa- lier radialement à l'intérieur de ces cavités, - la figure 2 montre une vue à échelle agrandie du palier ayant sur son côté tourné vers le disque de moyeu, un dis- positif d'isolation en forme de manchon, le disque de moyeu agissant sur le palier de manière radiale intérieure, - la figure 3 correspond à la figure 2 mais avec un disque de moyeu attaquant le palier radialement de l'extérieur et un dispositif d'isolation, - la figure 4 correspond à la figure 3 mais avec des cavités réalisées dans le dispositif d'isolation sur son côté exté- rieur tourné vers le disque de moyeu, - la figure 5 correspond à la figure 4 avec une réalisation des cavités sur le côté du dispositif d'isolation tourné vers le palier, - la figure 6 correspond à la figure 3 mais avec des cavités traversant le dispositif d'isolation. La figure 1 représente un amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant un entraînement 1 sous la forme d'un vilebrequin 3 d'un moteur à combustion in- terne; le vilebrequin 3 tourne autour d'un axe géométrique 47. Une bride d'arbre 5 est réalisée sur le vilebrequin 3 pour recevoir solidairement une bride radiale 7 à l'aide de moyens de fixation 6 sous la forme de vis; la bride radiale se transforme en une paroi périphérique 9 et porte une masse complémentaire 11 ainsi qu'une couronne dentée 13; cette dernière engrène avec un pignon de démarreur de réalisation habituelle et de ce fait non représentée. Sur la paroi péri- phérique 9 il est prévu une cloison d'étanchéité 15 dirigée radialement vers l'intérieur et dont l'extrémité radialement intérieure reçoit en appui un ressort axial 17 dont l'autre extrémité s'appuie contre un disque de moyeu 31 et fonctionne comme joint d'étanchéité 19 pour une chambre 21; cette der- nière est réalisée axialement entre la bride radiale 7 et la cloison d'étanchéité 15 et est au moins en partie remplie d'un milieu visqueux. La chambre 21 sert à recevoir un amor- tisseur 23 avec des éléments élastiques 24 s'étendant dans la direction périphérique et s'appuyant radialement à l'extérieur sur des patins 25 guidés par la face radialement interne de la paroi périphérique 9. A la fois sur le côté de la bride radiale 7 et de la cloison d'étanchéité 15 tournés vers la chambre 21, il y a, du côté de l'entraînement, des éléments de commande 27 pour les éléments élastiques 24 et ces derniers s'appuient par leurs extrémités opposées dans la direction périphérique contre un élément de commande 29 de sortie; cet élément se présente sous la forme de doigts ve- nant prendre radialement à l'extérieur sur le disque de moyeu 31. Le disque de moyeu 31 comporte en outre une denture inté- rieure et fonctionne ainsi comme roue creuse 33 d'une trans- mission planétaire 35; cette roue creuse 33 est en prise avec au moins une roue planétaire 37 montée sur un palier 39 de la bride radiale 7. La bride radiale 7 fonctionne ainsi comme support planétaire 41. En revenant au disque de moyeu 31, un support d'écartement 43, tenu en appui contre la bride radiale 7 par les moyens de fixation 6, ainsi qu'un palier axial 45 soumis à l'action de l'organe d'écartement 43, on maintient une dis- tance axiale prédéterminée par rapport à la bride radiale 7. Pour centrer le disque de moyeu 31 par rapport à la bride ra- diale 7, celle-ci comporte un moyeu primaire 51 s'étendant en direction du disque de moyeu 31 et entourant un palier 53 en forme de palier lisse radial 55. Le palier 55 entoure en ou- tre un moyeu secondaire 57 réalisé sur le disque de moyeu 31 et s'étendant en direction du vilebrequin 3. Du fait de sa fonction de réception du palier 53, le disque de moyeu 31 sert de bride de palier 48. Le disque de moyeu 31 reçoit, dans sa zone ra- diale centrale, une masse d'inertie 59 fixée au disque de moyeu 31 à l'aide de rivets 61. La surface de contact 62, en- tre le disque de moyeu 31 et la masse d'inertie 59, est très petite dans la direction radiale. Radialement à l'extérieur de cette surface de contact 62, la masse d'inertie 59 est mu- nie, sur sa face opposée au disque de moyeu 31, d'une surface de friction 85 servant d'appui à une garniture de friction 81 d'un disque d'embrayage 75; celui-ci peut coopérer en outre par une seconde garniture de friction 83 avec une plaque de pression 73; cette plaque de pression est fixée solidaire- ment en rotation au carter d'embrayage 65 fixé par une liai- son vissée 63 à la masse d'inertie 59 tout en restant mobile axialement. Un ressort à membrane 69 agit sur la plaque de pression 73; ce ressort est reçu dans des logements de res- sorts 67 du carter d'embrayage 65 et comporte des languettes élastiques 71 venant prendre radialement à l'intérieur et coopérant avec un dispositif de débrayage réalisé de manière usuelles et ainsi non représenté et servant à commuter l'embrayage à friction décrit ci-dessus. Dès que le ressort à membrane 69 a réalisé une liaison par friction entre la masse d'inertie 59, le disque d'embrayage 75 et la plaque de pression 73, par l'intermédiaire des garnitures de friction 81, 83, le disque d'embrayage 75 suit les mouvements de la masse d'inertie 59 et transmet ainsi ces mouvements par un moyeu 77 à un arbre d'entrée de boîte de vitesses 79; cet arbre est relié soli- dairement en rotation au moyeu 77 par une denture 80. D'autre part, lorsque le ressort à membrane 69 est sollicité, la force d'application transmise par la plaque de pression 73 est compensée de sorte que les mouvements appliqués à la masse d'inertie 59 ne sont pas transmis au disque d'embrayage 75 et ainsi à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses 79. Le mouvement relatif de la garniture de friction 81 du disque d'embrayage 75 par rapport à la surface de fric- tion 85 de la masse d'inertie 59 génère de la chaleur qui est conduite radialement vers l'intérieur au niveau des rivets 61 puisque de telles masses d'inertie sont de préférence réali- sées en une fonte ayant de bonnes caractéristiques de conduc- tivité thermique. Du fait de la très petite surface de contact 61 dans la direction radiale, très peu de chaleur se- ra transmise au disque de moyeu 31 et cette quantité de cha- leur est à son tour retenue en partie par les cavités 100 qui se trouvent radialement plus à l'intérieur et servent de pas- sages 49 pour les moyens de fixation 6, radialement entre les surfaces de friction 85 et le palier 53. Bien que cela constitue déjà des moyens construc- tifs, pour réduire la chaleur dégagée au niveau de la surface de friction 85, avant que celle-ci ne soit transmise au pa- lier 53, les figures suivantes représentent des solutions constructives qui seront décrites et interdisent pratiquement toute transmission de chaleur engendrée au niveau de la sur- face de friction 85 vers le palier 53. Avant d'examiner en détail ces figures, il convient de remarquer que la bride ra- diale 7 et les composants principaux de la cloison d'étanchéité 15 font partie d'un élément d'amortissement 87 du côté de l'entraînement et appartenant à l'amortisseur d'oscillations de torsion; le disque de moyeu 31 et la masse d'inertie 59 constituent les composants principaux d'un élé- ment d'amortisseur 89 de sortie. Les figures 2 à 6 concernent un dispositif d'isolation 91 prévu chaque fois dans l'extension du palier 53 et cela de préférence sur le côté du palier 53 tourné vers le moyeu secondaire 57 du disque de moyeu 31. La figure 2 montre ainsi un manchon 93 qui en- toure radialement le moyeu secondaire 57 du disque de moyeu 31 pour être lui-même entouré par le palier 53. Comme ce man- chon 93 dispose non seulement d'une branche axiale 92 mais également d'une branche radiale 94, le palier 53 selon ce mode de réalisation est séparé du disque de moyeu 31 par deux branches perpendiculaires. La chaleur qui a pénétré dans la zone radialement intérieure du disque de moyeu 31 ne risque pas ainsi d'arriver dans le palier 53 du fait du dispositif d'isolation 91. La figure 3 montre un mode de réalisation comparable dont la différence constructive par rapport à la réalisation de la figure 2 est qu'uniquement le moyeu secon- daire 57 du disque de moyeu 31 est attaqué radialement de l'extérieur au niveau du palier 53 si bien que le dispositif d'isolation 91 s'appuie radialement à l'extérieur du palier 53. Alors que les figures 2 et 3 montrent uniquement des dispositions constructives de principe d'un dispositif d'isolation 91 réalisé comme manchon 93, les figures 3 et 4 montrent des modes de réalisation pratiques, avantageux, de ce dispositif d'isolation 91. Selon la figure 4, le manchon 93 est muni, au ni- veau de son côté radialement extérieur 114, de cavités 95 di- rigées axialement selon cette figure mais qui peuvent également avoir une courbure dans la direction périphérique ou s'étendent selon une forme hélicoïdale le long du côté ra- dialement extérieur 114 du manchon 93. Le but de ces cavités est de permettre l'écoulement du milieu de refroidissement constitué par l'air à travers les cavités 95 lorsque l'amortisseur d'oscillations de rotation tourne autour de l'axe géométrique 47 et d'éviter ainsi que la chaleur, qui est passée sur le disque de moyeu 31, radialement vers l'intérieur jusque dans le moyeu secondaire 57, soit évacuée par le milieu de refroidissement 95 avant son passage dans le manchon 93 afin d'éviter que la chaleur ne passe dans le pa- lier 53. La figure 5 montre les cavités 97 réalisées dans le manchon 93; ce manchon peut être réalisé comme précédem- ment avec les cavités 95; toutefois, les cavités 97 ne se trouvent que sur le côté du manchon 93 tourné vers le palier 53, c'est-à-dire sur son côté radial intérieur 116. Ainsi, une partie résiduelle de la chaleur, qui aurait pu passer du moyeu secondaire 57 du disque de moyeu 31 dans le dispositif d'isolation 91, peut être évacuée par le courant d'air fonc- tionnant comme milieu de refroidissement avant que cette cha- leur n'atteigne le palier ou coussinet 53. Il convient de remarquer que, pour la réalisation du manchon 93 en un maté- riau à mauvaise conductivité thermique, seule une faible quantité de chaleur peut arriver dans cette zone et ce résidu de chaleur sera alors évacué par l'air comme cela a été dé- crit. De même, la solution selon la figure 6 comporte des ca- vités 99 dans le manchon 93 dans la zone comprise entre sa face radiale extérieure et sa face radiale intérieure, ces cavités traversant le manchon par exemple sous la forme de perçages. Les figures 4 à 6 ont en commun que pour des rai- sons de simplification, seul le moyeu secondaire 57 du disque de moyeu 31 a été représenté alors que le moyeu primaire 51 de la bride radiale 7 n'a pas été représenté. Cette disposi- tion apparaît toutefois aux figures 1 à 3. ]l NOMENCLATURE 1 entraînement 3 vilebrequin 5 bride d'arbre 6 moyen de fixation 7 bride radiale 9 paroi périphérique 11 masse complémentaire 13 couronne dentée cloison d'étanchéité 17 ressort axial 19 joint 21 chambre 23 installation d'amortissement 24 éléments élastiques patins 27 élément de commande du côté de l'entraînement 29 élément de commande du côté de la sortie 31 disque de moyeu 33 roue creuse transmission planétaire 37 roue planétaire 39 élément de palier 41 support planétaire 43 organe d'écartement palier axial 47 axe géométrique 49 orifice traversant 51 moyeu primaire 53 palier palier lisse radial 57 moyeu secondaire 58 bride de palier 59 masse d'inertie 61 rivet 62 surface de contact 63 liaison vissée carter d'embrayage 67 logement de ressort 69 ressort à membrane 71 languette de ressort 73 plaque de pression disque d'embrayage 77 moyeu 79 arbre d'entrée de boite de vitesses denture 81, 83 garniture de friction surface de friction 87 élément amortisseur du côté de l'entraînement 89 élément amortisseur du côté de la sortie 91 dispositif d'isolation 92, 94 branches 93 manchon , 97, 99 cavités 114 côté radial extérieur du dispositif d'isolation 116 côté radial intérieur du dispositif d'isolation R E V E N D I C A T IONS 1 ) Amortisseur d'oscillations de torsion comportant un élé- ment amortisseur du côté de l'entraînement et un élément amortisseur du côté de sortie, concentrique à celui de l'entraînement par l'intermédiaire d'au moins un palier tout en étant rotatif par rapport à celui-ci, cet élément amortis- seur servant à recevoir un embrayage à friction, commutable, par l'intermédiaire d'une surface de friction pour attaquer un disque d'embrayage de l'embrayage à friction et un dispo- sitif d'isolation réduisant le flux thermique de la surface de friction vers le palier, ce dispositif d'isolation étant prévu entre l'élément amortisseur de sortie et le palier, caractérisé en ce que le dispositif d'isolation (91) comporte des cavités (95, 97, 99) destinées au passage d'un milieu de refroidissement. 2 ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le dispositif d'isolation (91) comporte des cavités (95, 97) sur au moins l'une de ses faces (114, 116) tournées vers l'un de ses composants, l'élément d'amortissement (89)/palier (53) de sortie. 3 ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon l'une quel- conque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'isolation (91) comporte des cavités axiales (95, 97, 99). 4 ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le dispositif d'isolation (91) comporte des cavités (95, 97) de forme hélicoïdale. ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le dispositif d'isolation (91) est formé par un manchon (93) placé dans une bride de palier (58) de l'élément d'amortissement (89) de sortie. 6 ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que le manchon (93) sert de surface de glissement pour le palier (53). 7 ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif d'isolation (91) est en un matériau d'isolation à très faible coefficient de conduction thermique. 8 ) Amortisseur d'oscillations de torsion selon la revendica- tions 1, caractérisé en ce que le dispositif d'isolation (91) est traversé de cavités (99) entre ses côtés (114, 116).