Brevet FR2820480A1 — publié le 20020809

Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion. La présente invention a pour objet un dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion pouvant être monté entre un moteur et une boîte de vitesses, en particulier dans un véhicule automobile. On utilise habituellement de tels dispositifs d'amortissement d'oscillations de torsion afin de filtrer les oscillations qui pourraient être transmises du volant moteur à la boîte de vitesses du véhicule automobile. La fréquence de résonance d'un disque d'embrayage classique se situe entre 40 et 60 Hz, c'est-à-dire dans la plage d'excitation du moteur en fonctionnement. Pour améliorer le filtrage des oscillations qui peuvent être transmises jusqu'à la boîte de vitesses, il est nécessaire de diminuer cette fréquence de résonance jusqu'à atteindre de préférence un niveau inférieur à celui du régime de ralenti du moteur. On utilise généralement à cet effet un dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion comprenant un double volant amortisseur constitué par deux éléments de volant d'inertie séparés, accouplés entre eux par des éléments de raideur et d'amortissement comprenant des ressorts. De tels dispositifs présentent des difficultés de fonctionnement pendant les phases transitoires de démarrage et d'arrêt du moteur. Dans ces phases, en effet, la fréquence d'excitation du moteur passe par la fréquence de résonance du double volant amortisseur. Le brevet US 5 667 047 décrit un tel dispositif d'amortissement d'oscillations sous la forme d'un double volant amortisseur comprenant deux éléments de volant d'inertie accouplés par l'intermédiaire de ressorts. Un dispositif supplémentaire d'amortissement de vibrations est en outre prévu, comportant un levier mobile dont l'extrémité peut venir en contact avec l'un des éléments de volant d'inertie de fa- çon à supprimer les vibrations excessives des deux éléments de volant d'inertie, l'un par rapport à l'autre, par une action de frottement, voire de solidarisation des deux éléments. Des capteurs intégrés au système détectent le mouvement relatif des deux éléments de volant d'inertie, un microprocesseur relié au système, permettant de déterminer l'accélération relative des deux éléments. Lorsque le système passe par des fréquences de résonance, l'amortisseur de vibrations est actionné à partir d'un certain seuil d'accélération prédéterminé. Bien qu'un tel dispositif semble à priori permettre de supprimer les vibrations exagérées que l'on peut rencontrer au cours de certaines phases de fonctionnement du moteur, on constate dans la pratique que la solution préconisée est de réalisation complexe et manque de souplesse. Elle nécessite en outre une modification importante de la structure du dispositif amortisseur. La présente invention a pour objet un dispositif permettant, de manière simple, de modifier les caractéristiques de liaison entre les deux éléments de volant d'inertie de façon à supprimer les oscillations de torsion excessives, en particulier pendant les phases de démarrage et d'arrêt du moteur. L'invention a également pour objet un tel dispositif qui puisse être aisément intégré dans la structure d'un double volant amortisseur de type classique. Le dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'invention peut être monté entre un moteur et une boîte de vitesses. Il comprend deux éléments de volant d'inertie montés de façon à pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre et accouplés par l'intermédiaire de ressorts. Le dispositif comprend en outre un fluide magnéto-rhéologique capable d'établir une liaison entre les deux éléments de volant d'inertie et un moyen pour générer un champ magnétique pendant certaines phases de fonctionnement du dispositif de façon à augmenter la résistance au cisaillement du fluide magnéto-rhéologique. Il est ainsi possible d'établir une liaison quasi rigide entre les deux éléments de volant pendant les phases du fonctionnement où peuvent apparaître des vibrations. Dans un mode de réalisation, le fluide magnéto-rhéologique est contenu dans une chambre comprenant une première paroi solidaire de l'un des éléments de volant d'inertie et une deuxième paroi solidaire de l'autre élément de volant d'inertie. Des joints peuvent assurent l'étanchéité de la chambre conte- nant le fluide magnéto-rhéologique qui se présente sous la forme d'un liquide. Le fluide magnéto-rhéologique est de préférence en contact direct avec une surface de l'un des éléments de volant d'inertie, la chambre précitée étant délimitée par une pièce annulaire fixée à l'autre élément de volant d'inertie. Des saillies, par exemple sous forme de crans, sont avantageusement prévues à l'intérieur de la chambre contenant le fluide magnéto-rhéologique de façon à augmenter l'effet de rigidification obtenu par la modification de viscosité du fluide magnéto-rhéologique. Dans un autre mode de réalisation, le fluide magnéto-rhéologique sous forme liquide est contenu dans une mousse en matière synthétique à cellules ouvertes. Il est alors possible de supprimer tout dispositif d'étanchéité, le liquide magnéto-rhéologique restant confiné dans les cellules de la mousse. Dans tous les cas, une bobine d'excitation magnétique est montée à l'intérieur du carter du dispositif, en regard du fluide magnéto-rhéologique de façon à provoquer, en réponse à un signal de commande, la modification de viscosité du fluide magnéto-rhéologique. L'invention concerne également l'utilisation d'un fluide magnéto-rhéologique pour lutter contre les vibrations de torsion dans un dispositif d'amortissement d'oscillations monté entre un moteur et une boîte de vitesses et comprenant deux éléments de volant d'inertie montés de façon à pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre et accouplés par l'intermédiaire de ressorts. Selon cet aspect de l'invention, le fluide magnéto-rhéologique est introduit entre les deux éléments de volant d'inertie et la résistance au cisaillement du fluide magnéto-rhéologique est augmentée par l'application d'un champ magnétique pendant les phases de démarrage et d'arrêt du moteur. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par la figure annexée qui est une vue en coupe schématique d'un dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion selon l'invention. Tel qu'il est illustré sur la figure unique, le dispositif d'amor- tissement d'oscillations de torsion comprend un double volant amortisseur 1, qui comprend un premier élément de volant d'inertie 2 associé à un deuxième élément de volant d'inertie 3 par un accouplement comportant une pluralité de ressorts hélicoïdaux 4, chacun logé dans une chambre 5 et maintenus par un disque intermédiaire, relié au deuxième élément 3 et non représenté sur la figure. L'élément 2 est solidaire du vilebrequin d'un moteur à combustion interne, non représenté sur la figure. Les deux éléments 2,3 peuvent subir l'un par rapport à l'autre une rotation selon un angle limité, l'ensemble du double volant amortisseur 1 réalisant en fonctionnement normal un amortissement des oscillations de torsion. Un embrayage à friction 6 est monté à côté du double volant amortisseur 1 et comporte des plaques annulaires de friction 7 disposées de part et d'autre d'une plaque annulaire centrale 8 montée sur l'arbre 9 de la boîte de vitesses. La commande de l'embrayage 6 est obtenue au moyen d'une membrane élastique 10 qui vient agir sur l'embrayage 6 et se trouve montée à l'intérieur d'un carter d'embrayage 10a. La membrane élastique 10 est actionnée par une butée d'embrayage 11 qui peut être déplacée axialement le long d'un tube-guide 12 monté autour de l'arbre 9, et ce sous l'action d'une fourchette de commande mobile 13. L'ensemble du dispositif est monté à l'intérieur d'un carter 14. Une chambre annulaire 15 est prévue sur la surface périphérique externe de l'élément de volant d'inertie 2. La chambre 15, ouverte vers l'extérieur, est fermée par une pièce annulaire 16 fixée sur la périphérie de l'élément de volant d'inertie 3, par exemple par soudure en 17. La'pièce annulaire 16 comprend une portion axiale 18 présentant des crans en saillie 19 qui pénètrent à l'intérieur de la chambre 15. L'étanchéité de la chambre 15 est assurée par deux joints d'étanchéité latéraux 20,21, qui viennent en contact de frottement avec la surface cylindrique interne de la pièce 16. A l'intérieur de la chambre 15 ainsi rendue étanche, se trouve disposé un liquide magnéto-rhéologique 22. Bien entendu, dans une variante, la chambre 15 pourrait être disposée en partie dans le deuxième élément de volant d'inertie 3 et complétée par un élément de paroi relié au premier élément 2. En regard de la chambre 15, est montée une bobine d'excitation magnétique 23 solidaire du carter 14. L'alimentation électrique de la bobine 23 se fait par la connexion 24 reliée au bloc de commande 25 qui reçoit lui-même un signal provenant d'un capteur 26 capable de détecter les phases critiques de démarrage ou d'arrêt du moteur ou les phases au cours desquelles des vibrations excessives risquent d'apparaître. Les fluides magnéto-rhéologiques qui peuvent être utilisés dans la présente invention se présentent sous forme liquide. Il s'agit généralement de liquides contenant des particules de matériaux ferromagnétiques telles que du fer, des alliages de fer, en particulier de fer et de cobalt, des particules de ferrite ou analogue, de dimensions généralement comprises entre 0,1 et 10 p. m. Ces particules sont dispersées dans un liquide de support choisi en fonction de ses caractéristiques rhéologiques et tribologiques et présentant une stabilité thermique convenable en fonction des températures auxquelles le liquide risque d'être soumis en fonctionnement. On peut ainsi utiliser par exemple des huiles de pétrole, des silicones, des huiles minérales, des polyesters, polyéthers, des huiles synthétiques hydrocarbonées ou encore de l'eau, du triéthylèneglycol, du méthyléther de diéthylèneglycol, des acétates d'hexyl et de cyclohexyl, du propionate de méthyle. Le liquide peut éventuellement comporter des additifs, évitant la sédimentation et l'agglomération des particules ferro-magnétiques, incluant des agents thixotropiques et des surfactants, tels que de la gomme de xanthane, du gel de silice, des stéarates ou des acides carboxyliques ou encore des fibres de carbone. En variante, on peut utiliser une mousse de matière synthétique à cellules ouvertes, réalisant un matériau spongieux capable de retenir le liquide magnéto-rhéologique à l'intérieur desdites cellules. La mise en oeuvre du fluide magnéto-rhéologique peut être particulièrement simplifiée dans certaines applications ne nécessitant alors plus de prévoir de moyens d'étanchéité particuliers, le liquide restant maintenu à l'intérieur de la mousse. Lors du fonctionnement du dispositif de l'invention, la bobine d'excitation 23 peut être alimentée pour produire un champ magnétique agissant sur la structure du fluide magnéto-rhéologique 22 contenu dans la chambre 15 ou, en variante, dans un anneau en mousse synthétique renfermant le liquide magnéto-rhéologique et fixé par tous moyens appropriés à la pièce 16 ou à l'élément de volant d'inertie 2. Le liquide magnéto-rhéologique se trouve ainsi rigidifié, sa viscosité augmentée ainsi que sa résistance au cisaillement. Une liaison quasi rigide se trouve établie entre les deux éléments de volant d'inertie 2 et 3, supprimant ainsi le risque d'apparition d'oscillations de torsion trop importantes. Cet effet de rigidification est encore amélioré par la présence des saillies, par exemple sous forme de crans 19, capables de coopérer avec le fluide magnéto-rhéologique. Le dispositif de pilotage constitué par le bloc de commande 25 associé au capteur 26, permet d'obtenir cet effet à des moments appropriés du fonctionnement et en particulier au cours des phases de démarrage et d'arrêt du moteur. En dehors de ces phases, l'alimentation de la bobine 23 est interrompue et le liquide magnéto-rhéologique 22 reprend ses caractéristiques de fluidité normales, permettant ainsi au double volant amortisseur 1 de fonctionner de la manière habituelle par amortissement des oscillations de torsion au moyen des ressorts 4. La présente invention permet ainsi de supprimer aisément certains modes propres de résonance indésirables du système d'amortissement, susceptibles d'apparaître au cours des phases critiques de démarrage et d'arrêt du moteur. L'invention peut facilement équiper un dispositif d'amortissement classique, sans modifications de structure majeures. REVENDICATIONS 1-Dispositif d'amortissement d'oscillations de torsion pouvant être monté entre un moteur et une boîte de vitesses, comprenant deux éléments de volant d'inertie (2,3) montés de façon à pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre, accouplés par l'intermédiaire de ressorts (4), caractérisé par le fait qu'il comprend un fluide magnéto-rhéologique (22) capable d'établir une liaison entre les deux éléments de volant d'inertie et un moyen (23) pour générer un champ magnétique pendant certaines phases de fonctionnement du dispositif de façon à augmenter la résistance au cisaillement du fluide magnéto-rhéologique. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fluide magnéto-rhéologique est contenu dans une chambre (15) comprenant une première paroi solidaire de l'un des éléments de volant d'inertie et une deuxième paroi solidaire de l'autre élément de volant d'inertie. 3-Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que des joints (20,21) assurent l'étanchéité de la chambre (15) contenant le fluide magnéto-rhéologique qui se présente sous la forme d'un liquide. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le fluide magnéto-rhéologique est en contact direct avec une surface de l'un des éléments de volant d'inertie, la chambre précitée étant délimitée par une pièce annulaire (16) fixée à l'autre élément de volant d'inertie. 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que des saillies (19) sont prévues à l'intérieur de la chambre (15) contenant le fluide magnéto-rhéologique. 6-Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le fluide magnéto-rhéologique sous forme liquide est contenu dans une mousse en matière synthétique à cellules ouvertes. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un carter extérieur, caractérisé par le fait qu'une bobine d'excitation magnétique est montée à l'intérieur du carter, en regard du fluide magnéto-rhéologique. 8-Utilisation d'un fluide magnéto-rhéologique pour lutter contre les vibrations de torsion dans un dispositif d'amortissement d'oscillations monté entre un moteur et une boîte de vitesses et comprenant deux éléments de volant d'inertie montés de façon à pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre et accouplés par l'intermédiaire de ressorts, caractérisé par le fait que le fluide magnéto-rhéologique est disposé entre les deux éléments de volant d'inertie et que la résistance au cisaillement du fluide magnéto-rhéologique est augmentée par l'application d'un champ magnétique pendant les phases de démarrage et d'arrêt du moteur.