Brevet FR2782360A1 — publié le 20000218

i La présente invention se rapporte à un dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion pour l'utilisation dans le train d'entraînement d'un véhicule automobile, comportant un moyeu monté solidairement en rotation par rapport à un axe de rotation, un composant annulaire qui est fixé en rotation autour de l'axe de rotation sur ce moyeu et qui peut être constitué par plusieurs pièces, et au moins deux systèmes à ressort agissant en direction circonférentielle qui sont déformés contre le moyeu lors d'une torsion du composant annulaire. On a besoin d'amortisseurs d'oscillations de torsion pour amortir les oscillations de torsion dues au principe structurel des moteurs à combustion interne. Les oscillations de torsion génèrent, outre des bruits de bourdonnement dans le corps du véhicule, également des bruits dans les engrenages de commutation et de compensation agencés en aval. Les forces élastiques prévues typiquement pour encaisser les oscillations de torsion et pour délivrer un couple de rotation aussi régulier que possible doivent être suffisamment faibles d'une part pour un amortissement efficace, et elles doivent encaisser d'autre part des accélérations ou des forces élevées. Par conséquent, on souhaite une déflexion importante et ainsi de grands angles de torsion du dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion. À l'aide de ressorts montés en parallèle, on peut réaliser des dispositifs d'amortissement d'oscillations de torsion avec de grands couples de rotation transmissibles au maximum tout en assurant un bon comportement de réaction, qui sont comparativement compacts. Les amortisseurs d'oscillations de torsion comportant des systèmes à ressort couplés en parallèle doubles ou multiples sont connus par exemple du document DE 31 50 877 A1. Ici, on propose un disque d'embrayage comportant des amortisseurs d'oscillations de torsion dans lequel les oscillations de torsion du moteur doivent être supprimées au moyen de deux amortisseurs d'oscillations de torsion ou plus, sensiblement égaux et montés en parallèle. Dans ce cas, chacun des amortisseurs d'oscillations de torsion comprend une bride annulaire pour le côté menant et deux brides annulaires pour le côté mené, et un système de ressorts spiralés montés en série. De plus, on a prévu deux dispositifs à friction qui génèrent des couples de rotation à hystérésis en fonction de l'angle de torsion. Outre les coûts de fabrication élevés, un tel disque d'embrayage présente des dimensions sensiblement plus grandes en direction radiale et également en direction axiale. La masse augmente également considérablement. L'objectif sous-jacent à la présente invention est de proposer un dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion qui comprend des ressorts montés en parallèle, mais que l'on peut fabriquer de façon nettement plus compacte, plus légère et à coûts plus réduits que ceci n'est possible dans l'état de la technique. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait que des dispositifs d'engagement extérieurs pour des éléments élastiques sont reliés solidairement en rotation au moyeu axialement à l'extérieur de la zone du composant annulaire et à distance axiale de celui-ci, que le composant annulaire comprend des dispositifs d'engagement intérieurs pour les éléments élastiques sur les surfaces extérieures en direction axiale, et que les systèmes à ressort sont ainsi agencés axialement à l'extérieur de la zone du composant annulaire. Grâce à l'agencement des systèmes à ressort axialement à l'extérieur du composant annulaire, celui-ci peut être conçu très compact en direction radiale. De plus, on peut se passer de cavités pour recevoir les éléments élastiques, telles qu'elles sont nécessaires dans des amortisseurs d'oscillations de torsion qui comprennent des systèmes à ressort situés entièrement ou partiellement à l'intérieur. Des systèmes à ressort fixés sur des surfaces extérieures du composant annulaire présentent en outre l'avantage que les amortisseurs d'oscillations de torsion comportant deux systèmes à ressort montés en parallèle ou plus peuvent être fabriqués à des coûts faibles à partir de pièces utilisées pour produire de tels amortisseurs comportant un seul système à ressort (ou deux systèmes à ressort montés en série). De préférence, on peut utiliser à cet égard des systèmes à ressort largement égaux ou identiques qui, en supplément aux avantages mentionnés ci-dessus, sont chargés de façon régulière grâce au flux de force régulier ainsi assuré, c'est-à-dire que l'on peut ainsi réduire la charge des pièces individuelles. Des composants typiquement soumis à de fortes charges, comme par exemple les dentures, peuvent donc être fabriqués à des coûts faibles. L'agencement particulièrement préféré à symétrie par rapport au plan de rotation de systèmes à ressorts sensiblement égaux ou identiques s'avère particulièrement avantageux io dans ce contexte. Un développement avantageux consiste en ce que l'un au moins des systèmes à ressort n'est pas sollicité déjà dans la position de repos du dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion, mais seulement à partir d'une torsion prédéterminée plus importante. La sollicitation peut également se faire avec décalage angulaire, afin de réaliser différentes courbes caractéristiques. Ainsi, par exemple deux au moins des espaces formés par les dispositifs d'engagement des éléments élastiques en rotation l'un par rapport à l'autre peuvent être choisis avec des tailles différentes dans la position de repos. Lorsque les systèmes à ressort sont alors équipés de ressorts égaux, le système à ressort est sollicité avec de petits dispositifs d'engagement déjà pour de petits angles de torsion. Inversement, on peut naturellement utiliser également des éléments élastiques présentant des constantes élastiques différentes. Un autre développement avantageux consiste à pourvoir le dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion d'au moins un dispositif à friction. Lorsque le dispositif à friction coopère maintenant avec l'un des systèmes à ressort, ledit dispositif peut être accordé aux besoins respectifs avec des moyens simples. Une possibilité consiste en une combinaison appropriée du dispositif à friction avec l'un des systèmes à ressort mentionnés ci-dessus. Un autre développement avantageux consiste à concevoir des systèmes à ressort doubles ou multiples, de telle sorte que déjà des couples de rotation faibles par rapport au couple de rotation maximum prévisible mènent à une torsion sensible du dispositif d'amortissement de torsion. Étant donné qu'un avantage essentiel de plusieurs systèmes à ressort montés en parallèle réside dans les couples de rotation relativement élevés qui peuvent être transmis déjà par des systèmes à ressort comparativement petits, on peut construire un tel dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion de façon très compacte. Dans un mode de réalisation préféré, les systèmes à ressort mentionnés ci- dessus sont réalisés sous forme d'amortisseurs au ralenti. Ces couples de rotation comparativement petits exigent des forces élastiques relativement faibles. Les éléments élastiques d'autant plus petits n'exigent guère d'espace structurel supplémentaire dans l'agencement montré ici. Un autre mode de réalisation préféré prévoit que les systèmes à ressort fassent office de dispositif d'amortissement préalable pendant le fonctionnement d'unités accessoires. Grâce à l'agencement en parallèle des systèmes à ressort, des angles de torsion élevés sont possibles, car des éléments élastiques de conception plus faible peuvent être déformés plus fortement, de sorte que pour un bon découplage des oscillations du moteur, on peut transmettre simultanément les couples de traînée nécessaires pour les entraînements accessoires. De plus, le dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion peut être monté en série avec un système à ressort supplémentaire qui est conçu pour une autre fonction. Le système à ressort double ou multiple n'est ainsi pas sollicité avec les forces correspondantes éventuellement nuisibles, lorsque celui-ci est protégé au moyen de butées à l'encontre d'une torsion excessive. Un développement avantageux consiste à agencer cet autre système à ressort radialement à l'extérieur du système à ressort en plusieurs pièces, car il existe plus d'espace sur le rayon plus grand en particulier en direction circonférentielle, et on peut loger ainsi sans problème des éléments élastiques de grande taille. Selon un mode de réalisation préféré, cet autre système à ressort est réalisé sous forme de dispositif d'amortissement en charge. Grâce à ceci, le système à ressort en plusieurs pièces peut être protégé sensiblement vis-à-vis de la sollicitation par des couples de rotation élevés. Ainsi, on peut couvrir une plage d'oscillations de torsion dans l'ensemble plus large. Dans ce qui suit, on décrira plus en détail la structure et le fonctionnement des modes de réalisation préférés, en se rapportant aux figures 1 à 5. Celles-ci montrent: figure 1 une vue d'un disque d'embrayage qui comprend un mode de réalisation de l'amortisseur d'oscillations de torsion situé radialement à l'intérieur et un dispositif élastique en charge monté en série avec celui-ci et situé radialement à l'extérieur; figure 2 le disque d'embrayage selon la figure 1 en coupe le long de la ligne A-A; figure 3 le disque d'embrayage selon la figure 1 en coupe le long de la ligue B-B; figure 4 une coupe longitudinale d'un autre disque d'embrayage qui présente également un mode de réalisation de l'amortisseur d'oscillations de torsion situé radialement à l'intérieur et un dispositif élastique en charge monté en série avec celui-ci et situé radialement à l'extérieur; figure 5 la vue d'un autre disque d'embrayage qui comprend exclusivement un mode de réalisation de l'amortisseur d'oscillations de torsion; et figure 6 un exemple pour la réalisation des dispositifs d'engagement extérieurs et intérieurs. Le disque d'embrayage illustré dans les figures 1 à 3 comporte un moyeu avec une denture 2 pour la liaison solidaire en rotation et coaxiale avec un arbre de la boîte de vitesses, qui s'étend en direction d'un axe de rotation 3. Deux tôles de couverture 5 et 6 reliées solidairement en rotation l'une à l'autre sont reliées élastiquement à un disque de moyeu 7 par l'intermédiaire d'un dispositif élastique en charge 15, un dispositif à friction 8 étant prévu entre le disque de moyeu et les tôles de couverture. Les pièces 5, 6, 7, 8, 9 et 14 forment un groupe structurel annulaire 4 qui est agencé en rotation dans des limites prédéterminées autour de l'axe de rotation 3 sur le moyeu 1. Dans le mode de réalisation montré ici, les limites de la torsion sont déterminées par le jeu de torsion dans la denture 16 entre le moyeu 1 et le moyeu extérieur 9. Axialement des deux côtés du groupe structurel annulaire 4 sont prévus deux amortisseurs d'oscillations de torsion 10 sensiblement égaux dont chacun comprend un dispositif d'engagement intérieur 11 et un dispositif d'engagement extérieur 12. Le dispositif d'engagement intérieur 11 est relié solidairement en rotation aux tôles de couverture 5 et 6 et au moyeu extérieur 9, ce qui peut se faire de préférence par rivetage, mais également d'une autre manière, comme par exemple par soudage. Le dispositif d'engagement extérieur 12 est relié solidairement en rotation au moyeu 1, et le mouvement axial du dispositif d'engagement extérieur 12 est simultanément empêché par le fait que celui-ci est en engagement par une denture 14 sur le moyeu 1 et est de préférence maté sur celui-ci. Dans ce cas, des dispositifs d'engagement intérieurs 11 et des dispositifs d'engagement extérieurs 12 sont en rotation l'un par rapport à l'autre autour de l'axe de rotation 3, et ils sont reliés élastiquement les uns aux autres au moyen d'éléments élastiques 13. Dans ce cas, on utilise comme élément élastique 13 de préférence des ressorts spiralés, mais on peut également aussi bien utiliser des composants élastiques quelconques, comme par exemple des éléments en caoutchouc. Comme on le voit dans la figure 2, le second système à ressort 10 coopère avec un dispositif à friction 17. Le dispositif à friction 17 est constitué sensiblement par des garnitures de friction 123 qui sont reliées solidairement en rotation au dispositif d'engagement intérieur 11 via un anneau 122 et qui sont reliées solidairement en rotation au dispositif d'engagement extérieur 12 via des garnitures de friction 124. De plus, l'un au moins des systèmes à ressort 10 est pourvu d'un dispositif à friction 17. Le composant annulaire 4 comprend ici un moyeu extérieur 9 sensiblement annulaire qui est agencé en rotation sur le moyeu 1 et qui est relié solidairement en rotation à deux tôles de couverture annulaires 5 et 6. Dans ce cas, les tôles de couverture 5 et 6 sont reliées élastiquement au disque de moyeu 7 au moyen d'éléments élastiques 14 agissant en direction circonférentielle. Un dispositif à friction 8 se trouve dans des intervalles axiaux entre le disque de moyeu 7 et les tôles de couverture 5 et 6. Pendant le fonctionnement, des oscillations de torsion non désirées générées par un moteur à combustion interne sont transmises via des garnitures de friction fixées sur le disque de moyeu 7 jusqu'au groupe 4 en forme de disque, o des accélérations de rotation élevées sont amorties par le dispositif élastique en charge 15. Pendant le fonctionnement au ralenti, les accélérations de rotation sont comparativement faibles et le dispositif élastique en charge 15 est quasiment rigide. Les oscillations de torsion relativement faibles pendant le fonctionnement au ralenti sont encaissées par le dispositif d'amortissement préalable qui est constitué, dans le mode de réalisation préféré montré dans la figure 1, par deux systèmes à ressort sensiblement égaux qui sont agencés en parallèle. L'angle de torsion maximum du dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion peut être déterminé ici par le jeu de rotation de la denture 16 entre le moyeu 1 et le moyeu extérieur 9, qui permet une certaine mobilité en pivotement des dispositifs à ressort 10. Lorsqu'un couple de rotation prédéterminé entre le moyeu 1 et le groupe structurel 4 en forme de disque est atteint, le jeu de rotation est épuisé, et le couple de rotation est ainsi transmis via la denture 16. La figure 4 montre un autre disque d'embrayage présentant un autre mode de réalisation de l'amortisseur d'oscillations de torsion. Les différences par rapport au disque d'embrayage montré dans les figures 1 à 3 se limitent sensiblement à la structure du groupe structurel annulaire 4. Les garnitures de friction 18 sont fixées ici via le porte- garnitures sur la tôle de couverture 5. Le couple de rotation du moteur parvient donc tout d'abord sur la tôle de couverture et depuis celle-ci via l'élément élastique 14 sur le disque de moyeu. Entre le disque de moyeu 7 et le moyeu 1 est prévue une denture 16 avec jeu de rotation qui permet une liberté de pivotement prédéterminée. Le moyeu 1 et le disque de moyeu 7 sont reliés via deux systèmes à ressort 10 agissant en direction circonférentielle. Les systèmes à ressort comportent entre autres deux dispositifs d'engagement annulaires 11 et 1 la reliés solidairement en rotation l'un à l'autre, dont l'un au moins est relié solidairement en rotation au disque de moyeu 7 tandis qu'un autre dispositif d'engagement annulaire 12 est relié solidairement en rotation au moyeu 1 via une denture. Tout comme dans le premier mode de réalisation, les systèmes à ressort 10 encaissent les oscillations de torsion pendant le fonctionnement au ralenti. Lorsqu'un couple de rotation déterminé est dépassé et que le jeu de rotation de la denture 16 entre le moyeu 1 et le disque de moyeu est épuisé, le couple de rotation est transmis depuis le disque de moyeu 7 sur le moyeu 1 via la denture 16. Les dispositifs d'amortissement d'oscillations de torsion illustrés dans les figures 1 à 3 et dans la figure 4 sont tous les deux réalisés de préférence sous forme de dispositifs d'amortissement préalable. Lorsque l'angle de torsion prédéterminé est épuisé, un dispositif à ressort en charge agencé en série par rapport à celui-ci est sollicité. La structure montrée ici n'est cependant pas forcément nécessaire. On pourrait aussi bien réaliser par exemple le dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion double ou multiple sous forme d'un dispositif élastique en charge et l'agencer axialement à l'extérieur du composant annulaire. La figure 5 montre un autre mode de réalisation sous forme d'un disque d'embrayage qui comprend un dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion constitué par un système à ressort 10 respectif, mais qui renonce à un autre dispositif élastique agencé en série. De préférence, le dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion en plusieurs pièces est réalisé sous forme d'un dispositif d'amortissement préalable. Un dispositif élastique en charge peut alors être prévu dans un autre composant du train d'entraînement. La figure 6 montre à titre d'exemple des dispositifs d'engagement extérieur et intérieur 11 et 12. Dans l'état assemblé, les éléments io élastiques 13 se trouvent dans les ouvertures d'engagement 121. Lorsque des ouvertures d'engagement individuelles 121 sont plus grandes que les éléments élastiques 13 dans l'état non déformé, comme c'est le cas ici, les éléments élastiques correspondants ne sont pas sollicités dans et autour de la position de repos de l'amortisseur d'oscillations de torsion. Uniquement après un angle de torsion déterminé, lorsqu'un ou plusieurs des éléments élastiques 13 sont déplacés contre l'une des arêtes radiales des ouvertures d'engagement 121, une contre-force correspondante apparaît. Par contre, lorsque les ouvertures d'engagement 121 sont plus courtes que les éléments élastiques 13 dans l'état de repos, une contre-force apparaît lors de chaque torsion. Grâce à une combinaison appropriée, on peut donc produire un nombre quelconque des courbes caractéristiques linéaires ou progressives. Dans ce cas, les éléments élastiques 13 agissent tout d'abord dans les ouvertures plus courtes 121, tandis que lors d'un angle de torsion élevé, c'est la totalité de la contre-force qui se présente. Dans tous les modes de réalisation préférés montrés ici, on a utilisé des ressorts spiralés pour réaliser les éléments élastiques 13 et 14. Néanmoins, on peut mettre en oeuvre l'idée inventive avec tout matériau élastique. De plus, pour l'amortissement d'oscillations de torsion, c'est l'élasticité en direction circonférentielle qui est décisive. Au moyen du dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion proposé ici, on peut cependant également combiner des systèmes à ressort qui peuvent encaisser par exemple également des forces radiales. Liste des références 1 moyeu 2 denture 3 axe de rotation 4 groupe structurel/composant annulaire tôle de couverture 6 tôle de couverture 7 disque de moyeu 8 dispositif à friction 9 moyeu extérieur système à ressort 1 dispositif d'engagement 1 a dispositif d'engagement 12 dispositif d'engagement 13 élément élastique 14 élément élastique système à ressort 16 denture 17 dispositif à friction 18 garniture de friction 19 denture 112 ouverture de fixation 121 ouverture d'engagement 122 anneau 123 garniture de friction 124 garniture de friction Revendications 1. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion pour l'utilisation dans le train d'entraînement d'un véhicule automobile, comportant un moyeu (1) monté solidairement en rotation par rapport à un axe de rotation (3), un composant annulaire (4) fixé en rotation autour de l'axe de rotation (3) sur ce moyeu (1) et susceptible d'être constitué par plusieurs pièces, et au moins deux systèmes à ressort (10) agissant en direction circonférentielle qui sont déformés contre le moyeu (1) lors d'une torsion du composant annulaire (4), caractérisé en ce que des dispositifs d'engagement extérieurs (12) pour des éléments élastiques (13) sont reliés solidairement en rotation au moyeu (1) axialement à l'extérieur de la zone du composant annulaire (4) et à distance axiale de celui-ci, en ce que le composant annulaire (4) comprend des dispositifs d'engagement intérieurs (11) pour les éléments élastiques (13) sur les surfaces extérieures en direction axiale, et en ce que les systèmes à ressort (10) sont ainsi agencés axialement à l'extérieur de la zone du composant annulaire (4). 2. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les systèmes à ressort (10) sont du moins sensiblement du même type. 3. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les systèmes à ressort (10) sont identiques. 4. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les systèmes à ressort (10) sont agencés à symétrie par rapport au plan de rotation. 5. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des systèmes à ressort (10) n'est pas sollicité dans la position de repos du dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion. 6. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux au moins des systèmes à ressort (10) sont sollicités avec décalage angulaire l'un par rapport à l'autre. 7. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une io quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux au moins des espaces formés par les dispositifs d'engagement (1 1 et/ou 12) et destinés à recevoir ou à permettre la déformation des éléments élastiques (13) pour les dispositifs élastiques (10) ont des tailles différentes. 8. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu en outre au moins un dispositif à friction (8). 9. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les systèmes à ressort (10) permettent une torsion du composant annulaire (4) par rapport au moyeu (1) qui est détectable largement au-dessous des couples de rotation maximum prévisibles. 10. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon la revendication 9, caractérisé en ce que les systèmes à ressort (10) font office de dispositifs d'amortissement au ralenti. 1 1. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une ou l'autre des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les systèmes à ressort (10) peuvent transmettre en particulier également les couples de rotation prévisibles pendant le fonctionnement d'unités accessoires. 12. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les systèmes à ressort (10) sont montés en série avec un autre système à ressort (15). 13. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'autre système à ressort (15) est agencé radialement à l'extérieur des systèmes à ressort (10). 14. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une ou l'autre des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que l'autre système à ressort (15) fait office de dispositif élastique en charge. 15. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant annulaire (4) comprend un moyeu extérieur annulaire (9) qui est agencé en rotation sur le moyeu (1) et qui est relié solidaire- ment en rotation à deux tôles de couverture annulaires (5, 6), les tôles de couverture (5, 6) étant reliées élastiquement au disque de moyeu (7) au moyen d'éléments élastiques (14) agissant en direction circonféren- tielle, et en ce qu'un système à ressort annulaire (10) respectif, constitué par au moins un élément élastique (13) agissant en direction circonférentielle, par un dispositif d'engagement intérieur (11) fixé sur les tôles de couvertures (5, 6) et par un dispositif d'engagement extérieur (12) fixé sur le moyeu (1), est agencé sur les surfaces dirigées axialement vers l'extérieur des tôles de couverture (5, 6). 16. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs d'engagement (11) sont fixés par rivetage sur les tôles de couverture respectives (5 et/ou 6). 17. Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs d'engagement (12) sont fixés par matage sur le moyeu (1).