Brevet FR2781029A1 — publié le 20000114

AMORTISSEUR DE VIBRATIONS S'ADAPTANT A LA VITESSE DE ROTATION Description Domaine technique L'invention concerne un amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation pour un arbre pouvant tourner autour d'un axe, comprenant une partie de moyeu sur laquelle est monté, à chaque fois dans deux dispositifs de fixation contigus dans la direction circonférentielle, un nombre de masses d'inertie contiguës dans la direction circonférentielle, lesquels dispositifs de fixation comprennent des chevilles pouvant rouler sur des chemins de came des masses d'inertie et de la partie de moyeu incurvés en sens contraire, de manière à obtenir, lors du déclenchement de vibrations torsionnelles se superposant à un mouvement de rotation, une réduction de la distance des masses d'inertie par rapport à l'axe sur le parcours de trajectoires de déplacement curvilignes. Etat de la technique Un amortisseur de vibrations de ce type est connu par le document GB PS 598 811. Dans ce document, les dispositifs de fixation sont formés par des alésages de dimension relativement grande qui traversent la partie de moyeu et les masses d'inertie de manière parallèle à l'axe et dans lesquels sont reçues des chevilles de dimension plus petite. Un jeu radial important existe donc entre les alésages et les chevilles. Ce jeu a pour résultat que, lors de la rotation de l'amortisseur de vibrations, les masses d'inertie se déplacent vers l'extérieur dans le sens radial et sont guidées de cette manière. Au moment de l'immobilisation de l'arbre, les masses d'inertie réparties dans la direction circonférentielle se déplacent au contraire de diverses manières vers le bas sous l'effet de la pesanteur, ce qui entraîne la production d'un bruit, à chaque fois, lors de l'arrêt resp. de la mise en mouvement de l'arbre. En outre, la performance d'amortissement obtenue avec l'amortisseur de vibrations connu n'est pas encore satisfaisante. Présentation de l'invention L'invention a pour but de perfectionner un amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation du type mentionné au début de manière à ce que, lors de l'arrêt resp. lors du commencement du mouvement de rotation de l'arbre, il ne produise plus aucun bruit et que l'on obtienne une nette amélioration de l'amortissement des vibrations torsionnelles qui se superposent à un mouvement de rotation. Ce but est atteint, selon l'invention, avec un amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation Avec l'amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon l'invention, il est prévu qu'au moins une partie des pièces relativement mobiles soit reliée par un guidage forcé. Par ce moyen, les pièces relativement mobiles reliées par le guidage forcé ne peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres que de manière synchrone, ce qui améliore la performance de I'amortissement. En outre, la production de bruits lors de l'arrêt et lors du démarrage de l'amortisseur de vibrations en torsion diminue à mesure qu'augmente la part des pièces relativement mobiles reliées par le guidage forcé. Par conséquent, toutes les pièces relativement mobiles sont reliées, de manière avantageuse, par un guidage forcé. Les masses d'inertie reliées entre elles, avec la partie de moyeu ou d'autres pièces relativement mobiles par le guidage forcé ne peuvent se déplacer que sur des trajectoires clairement prédéfinies, ce qui exclut la production de bruits lors de l'arrêt du mouvement rotatif resp. lors du démarrage du mouvement rotatif. En outre, il est exclu, grâce au guidage forcé, que des mouvements relatifs asynchrones des masses d'inertie individuelles se produisent. Par ce moyen, on obtient une complémentarité optimale de l'action des masses d'inertie en évitant des positions indifférentes, grâce à quoi on améliore nettement l'action d'amortissement des vibrations qui est le but fondamental. Selon une exécution avantageuse, il est prévu que les moyens de guidage soient formés par au moins une première attache qui relie entre elles les chevilles associées à chacune des masses d'inertie. Par ce moyen, on synchronise les déplacements relatifs de la masse d'inertie dans la direction radiale lors du déclenchement de vibrations torsionnelles se superposant à un mouvement rotatif de l'amortisseur de vibrations, ce qui contribue à l'obtention d'une performance d'amortissement optimale par rapport à la grosseur de la masse d'inertie disponible. Avec un amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation dans lequel les masses d'inertie peuvent se déplacer sur des trajectoires der déplacement circulaires dont le centre est situé à une distance de l'axe de l'amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation, il s'est avéré avantageux que les moyens de guidage soient formés par au moins un levier pivotant qui, en prise avec un guide secondaire de l'attache ou de chacune des chevilles, relie la masse d'inertie à la partie de moyeu. Par ce moyen, on parvient également à une synchronisation des mouvements des chevilles en empêchant ces dernières de se déplacer de manière indifférente et de quitter les trajectoires de déplacement courbées vers l'intérieur aux extrémités resp. circulaires. Ceci représente un avantage important pour l'obtention d'un bon effet d'amortissement. Pendant l'utilisation conforme aux prescriptions, les masses d'inertie peuvent, en fonction de la vitesse de rotation respective, être soumises à des forces centrifuges considérables qui sont transmises à la partie de moyeu au moyen des chevilles et doivent être maintenues aussi loin que possible du guidage forcé. De ce point de vue, il s'est avéré avantageux, avec l'exécution décrite précédemment, que la cheville resp. l'attache soit guidée dans le guide secondaire avec un jeu réduit dans la direction circonférentielle et avec un jeu important dans la direction radiale. Le guide secondaire peut être formé, par exemple, par un trou oblong qui entoure une goupille de guidage de l'attache ou de la cheville saillante dans la direction axiale, d'une manière permettant un déplacement radial. Etant donné qu'un seul levier pivotant est nécessaire pour guider une telle attache de manière centrale, cette exécution est avantageuse sur le plan économique. Selon une autre exécution, il est prévu qu'au moins deux masses d'inertie contiguës dans la direction circonférentielle soient reliées par un joint de chaîne, grâce à quoi on empêche les masses d'inertie d'effectuer des mouvements relatifs asynchrones, ce qui améliore encore l'effet d'amortissement visé. Pour empêcher que les forces d'amortissement transmises à la partie de moyeu par le biais des chevilles pendant l'utilisation conforme aux prescriptions soient interceptées dans les joints de chaîne et masses d'inertie individuels en raison de tolérances de fabrication défavorables, il s'est avéré avantageux qu'il manque au moins un joint de chaîne dans la direction circonférentielle. Le guidage forcé peut également être formé par des guides des masses d'inertie et/ou de la partie de moyeu prévus dans la région des extrémités des masses d'inertie situées du côté de la circonférence et qui sont en prise avec des éléments de guidage du pendant respectif. Avec cette exécution, les guides peuvent être formés par des rails saillants en relief ou par des rainures faisant partie de la partie de moyeu et/ou des masses d'inertie. Ils sont formés de manière à exclure, dans la plus large mesure possible, des mouvements relatifs indifférents des masses d'inertie par rapport à la partie de moyeu. Avec cette exécution, il n'est pas souhaitable cependant que des forces quelconques soient transmises des masses d'inertie à la partie de moyeu par le biais des guides. Il s'est avéré avantageux, à cet égard, qu'un jeu existe entre les guides et l'élément de guidage respectif. Ce jeu doit être mesuré de manière à garantir une faible mobilité relative des masses d'inertie par rapport à la partie de moyeu et, néanmoins, un bon guidage. Les tolérances de fabrication à respecter pour atteindre le but sont bien connues de l'homme du métier expert en la matière. Les guides ont, le plus souvent, I'allure d'un arc de cercle, ce qui simplifie d'autant la fabrication. Du point de vue de la construction, on a la possibilité d'exécuter la partie de moyeu de manière semblable à une bride et de fixer sur celle- ci de manière jumelée, dans la région de la circonférence externe, des masses d'inertie contiguës sur les deux côtés dans la direction axiale. Les deux masses d'inertie, attaches ou joints de chaîne qui, avec cette exécution, sont contigus à chaque fois dans la direction axiale sont reliés fixement l'un à l'autre, de manière avantageuse, afin de s'opposer à des mouvements relatifs asynchrones des différents éléments pendant l'utilisation conforme aux prescriptions. La fiabilité et l'effet d'amortissement qui en résultent s'en trouvent considérablement améliorés. L'amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon I'invention peut être utilisé dans de nombreux domaines. Un domaine d'utilisation privilégié est l'extrémité antérieure ou postérieure du vilebrequin d'une machine à piston, d'un moteur à combustion interne par exemple. Brève description des dessins Dans les dessins, La Figure 1 est une vue de face d'une première forme de construction de l'amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation, La Figure 2 représente une forme de construction similaire à la Figure 1 qui montre, en différents endroits de la circonférence, que des guidages forcés d'exécution différente peuvent relier les pièces relativement mobiles. Dans le cas normal, les moyens de guidage répartis dans la direction circonférentielle et formant le guidage forcé sont cependant de forme identique. La Figure 3 est une vue en coupe d'une forme d'exécution similaire à la Figure 1. Exécution de l'invention L'amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation représenté dans les dessins est destiné à un arbre pouvant tourner autour d'un axe 7. Il comprend une partie de moyeu 1 sur laquelle est monté, à chaque fois dans deux dispositifs de fixation 3 contigus dans la direction circonférentielle, un nombre de masses d'inertie 2 contiguës dans la direction circonférentielle, lesquels dispositifs de fixation comprennent des chevilles pouvant rouler sur des chemins de came 4, 5, incurvés en sens contraire, des masses d'inertie 2 d'une part et de sa partie de moyeu 1 d'autre part, de manière à obtenir, lors du déclenchement de vibrations torsionnelles se superposant à un mouvement de rotation, une réduction de la distance des masses d'inertie 2 par rapport à l'axe 7 sur le parcours de trajectoires de déplacement curvilignes, le plus souvent sur des trajectoires de déplacement qui suivent la forme circulaire. Dans l'exécution selon la Figure 1, les masses d'inertie 1 contiguës dans la direction circonférentielle sont reliées de manière pivotante par des joints de chaîne 11, un joint de chaîne 11 manquant dans la direction circonférentielle, comme on le voit dans la partie inférieure de la représentation. De ce fait, la longueur, dans le sens de la circonférence, de l'unité formée par les joints de chaîne et masses d'inertie 2 individuels se succédant dans la direction circonférentielle est variable, ce qui garantit que les forces centrifuges actives dans les masses d'inertie 2 lors de la rotation de l'arbre sont transmises à la. partie de moyeu 1 exclusivement par le biais des dispositifs de fixation 3, c'est- à-dire les chevilles 6 coopérant avec les chemins de came 4, 5 incurvés en sens contraire. Ceci constitue une condition essentielle pour l'obtention de l'effet d'amortissement visé selon l'invention concernant les vibrations torsionnelles déclenchées lors de la rotation de l'arbre. Les joints de chaîne 11 garantissent que toutes les masses d'inertie 2 et tous les joints de chaîne se succédant dans la direction circonférentielle se déplacent de manière synchrone les uns par rapport aux autres. Par conséquent, I'effet d'amortissement obtenu est idéal. Il n'est pas lié à une transformation d'énergie en chaleur, ce qui représente, fondamentalement, un avantage important dans la mesure o l'énergie absorbée à partir de la ligne d'arbres en rotation lors de l'apparition de vibrations torsionnelles est à nouveau emmagasinée dans la ligne d'arbres. Il peut en résulter, en outre, une réduction de la charge dynamique de la ligne d'arbres. La Figure 2 représente une exécution dans laquelle sont montrés, en différents endroits de la circonférence, des guidages forcés de formes différentes pour les masses d'inertie 2, pouvant être utilisés de manière alternative ou complémentaire. Dans le cas normal, tous les guidages forcés existant dans la direction circonférentielle ont la même forme, ce qui simplifie la fabrication et contribue à empêcher un déséquilibre. La construction des guidages forcés utilisés dans un cas individuel dépend cependant du cas d'utilisation spécial. On privilégie les exécutions suivantes: Dans la partie inférieure gauche de la représentation selon la Figure 2, on peut voir une exécution dans laquelle les moyens de guidage sont formés par au moins une attache 8 qui relie les chevilles 6 associées à chacune des masses d'inertie 2 de manière à ce qu'elles puissent rouler sur les chemins de came dans la direction circonférentielle. Des attaches correspondantes 8 peuvent être prévues sur les deux côtés des masses d'inertie 2 dans la direction axiale afin d'empêcher l'apparition de couples de renversement dans les chevilles 6. La partie supérieure gauche de la représentation selon la Figure 2 reproduit une variante similaire à l'exécution décrite précédemment, dans- laquelle le guidage forcé est formé, en plus, par un levier pivotant 9 disposé de manière centrale qui, en prise de manière articulée avec un guide secondaire 10 de l'attache 8, relie la masse d'inertie 2 de manière pivotante à la partie de moyeu 1. Le levier pivotant 9 est donc fixé de manière pivotante avec l'attache 8 dans la région centrale et, dans la région des extrémités, il est fixé d'une part de manière articulée sur la masse d'inertie 2 et d'autre part sur la partie de moyeu 1. Grâce à l'exécution à deux coudes, les différents plans radiaux sont joints. Pour garantir qu'aucune force dirigée dans le sens radial ne passe des masses d'inertie 2 dans le levier pivotant 9, il est prévu que la saillie de l'attache 8 soit guidée dans le guide secondaire 10 avec un jeu réduit dans la direction circonférentielle et avec un jeu important dans la direction radiale, en l'occurrence dans un trou oblong qui s'étend parallèlement à la direction longitudinale du levier pivotant 9, c'est-à-dire parallèlement à une ligne de jonction imaginaire des articulations externes. Dans la partie supérieure droite de la représentation selon la Figure 2, on peut voir une exécution dans laquelle le guidage forcé est formé par deux leviers pivotants 9 qui, en prise avec un guide secondaire 10 de la cheville 6, relient la masse d'inertie 2 à la partie de moyeu 1. Cette solution contribue également à ce que les chevilles 6 et les masses d'inertie 2 ne se déplacent que de manière synchrone sur une trajectoire en arc de cercle lors de l'apparition de vibrations torsionnelles se superposant au mouvement de rotation de l'arbre. La partie droite de la représentation selon la Figure 2 reproduit une exécution dans laquelle le guidage forcé est formé par des guides 12 des masses d'inertie 2 et/ou de la partie de moyeu 1 qui sont prévus, par exemple, dans la région des extrémités des masses d'inertie 2 situées du côté de la circonférence, et qui sont en prise avec des éléments de guidage du pendant respectif, c'est-à-dire de la partie de moyeu 1 resp. des masses d'inertie 2. Il existe un certain jeu également entre les guides 12 et l'élément de guidage respectif afin de s'assurer que les forces centrifuges actives dans les masses d'inertie 2 lors d'un déclenchement du mouvement rotatif ne soient transmises à la partie de moyeu 1, essentiellement, que par les dispositifs de fixation 3.. La Figure 3 est une coupe longitudinale représentant un amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation, dans lequel la partie de moyeu 1 est exécutée de manière semblable à une bride et est pourvue de masses d'inertie 2 jumelées opposées dans la direction axiale, qui sont montées sur la partie de moyeu 1 au moyen de chevilles 6 traversant dans la direction parallèle à l'axe et reliées fixement l'une à l'autre par des moyens non représentés. Par ce moyen, on assiste uniquement, en principe, à un déplacement relatif parfaitement synchrone des masses d'inertie 2 par rapport à la partie de moyeu 1 lors du déclenchement d'une vibration torsionnelle se superposant au mouvement de rotation. Ceci représente un avantage important quant à l'obtention d'un effet d'amortissement optimal. Dans l'exécution montrée dans la Figure 3, les masses d'inertie 2 sont guidées, sur leurs côtés tournés l'un vers l'autre, par des leviers pivotants 9 au sens de ce qui a été montré précédemment, et elles sont logées, en plus, dans des chambres fermées vers l'extérieur contenant une petite quantité d'huile. Par ce moyen, on ne constate pas d'usure notable même lors d'un fonctionnement continu. REVENDICATIONS 1. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation pour un arbre pouvant tourner autour d'un axe, comprenant une partie de moyeu sur laquelle est monté, à chaque fois dans deux dispositifs de fixation contigus dans la direction circonférentielle, un nombre de masses d'inertie contiguës dans la direction circonférentielle, lesquels dispositifs de fixation comprennent des chevilles pouvant rouler sur des chemins de came des masses d'inertie et de la partie de moyeu qui sont incurvés en sens contraire, de manière à obtenir, lors du déclenchement de- vibrations torsionnelles se superposant à un mouvement de rotation, une réduction de la distance des masses d'inertie par rapport à l'axe sur le parcours de trajectoires de déplacement curvilignes, caractérisé en ce qu'au moins une partie des pièces relativement mobiles est reliée par un guidage forcé. 2. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guidage forcé est formé par au moins une première attache (8) qui relie les chevilles (6) associées à chacune des masses d'inertie (2) de manière à ce qu'elles puissent rouler dans la direction circonférentielle. 3. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les masses d'inertie peuvent se déplacer sur des trajectoires de déplacement circulaires dont le centre est situé à une distance de l'axe (7), caractérisé en ce que le guidage forcé est formé par au moins un levier pivotant (9) qui, en prise avec un guidage secondaire (10) de l'attache (8) ou de la cheville (6), relie la masse d'inertie (2) et la partie de moyeu (1) de manière pivotante. 4. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cheville (6) ou l'attache (8) est guidée dans le guide secondaire (10) avec un jeu réduit dans la direction circonférentielle et avec un jeu important dans la direction radiale. 5. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins deux masses d'inertie (2) contiguës dans la direction circonférentielle sont reliées par un joint de chaîne (11). 6. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il manque au moins un joint de- chaîne (11) dans la direction circonférentielle. 7. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le guidage forcé est formé par des guides (12) des masses d'inertie (2) et/ou de la partie de moyeu (1) prévus dans la région des extrémités des masses d'inertie (2) situées du côté de la circonférence et qui sont en prise avec des éléments de guidage du pendant respectif. 8. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il existe un jeu entre les guides (12) et l'élément de guidage respectif. 9. Amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel on prévoit au moins deux masses d'inertie (2), attaches (8) ou joints de chaîne (11) contigus dans la direction axiale, caractérisé en ce que les masses d'inertie (2), attaches (8) ou joints de chaîne (11) contigus dans le sens axial sont reliés fixement les uns aux autres. 10. Utilisation de l'amortisseur de vibrations s'adaptant à la vitesse de rotation selon l'une des revendications 1 à 9 sur le vilebrequin d'une machine à piston, notamment d'un moteur à pistons.