Brevet FR2814788A1 — publié le 20020405

L'invention concerne un dispositif d'amortissement d'oscillations en rotation, en particulier pour véhicule automobile. On connaît déjà des dispositifs d'amortissement visqueux, par exemple par les documents EP-A-0 503 424 et US-A-5 979 390, dans lesquels une ou plusieurs masses d'inertie de forme annulaire sont montées libres en rotation dans un corps annulaire rempli de fluide visqueux et entraîné en rotation. Les oscillations relatives entre le corps et les masses d'inertie sont amorties par déplacement et laminage ou cisaillement du fluide visqueux entre les masses d'inertie et le corps. On connaît également des amortisseurs de torsion pour embrayage, dans lesquels un volant d'inertie primaire transmet un couple de rotation à un volant d'inertie secondaire par l'intermédiaire d'un ensemble de ressorts et de rondelles de frottement qui permet d'absorber et d'amortir les vibrations et oscillations de couple. La présente invention a notamment pour but de combiner les avantages de ces dispositifs connus, tout en évitant leurs inconvénients respectifs. Elle a pour objet un dispositif d'amortissement d'oscillations en rotation, qui soit de structure et d'assemblage simples, qui ait un bon coefficient d'amortissement des vibrations et oscillations en rotation sur une large gamme de fréquences et qui permette d'optimiser la fonction de transfert du dispositif d'amortissement sur cette gamme de fréquences. Elle propose, à cet effet, un dispositif pour l'amortissement d'oscillations en rotation, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un corps annulaire entraîné en rotation et comportant au moins une chambre annulaire ou en portion d'anneau fermée de façon étanche et remplie d'un fluide visqueux, au moins une masse d'inertie annulaire ou en portion d'anneau montée mobile en rotation dans ladite chambre autour de l'axe de celle-ci, et au moins un passage d'écoulement de fluide permettant des déplacements relatifs de ladite masse et dudit corps, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiquement déformables montés entre le corps et ladite masse pour l'entraînement en rotation de ladite masse par le corps et pour l'absorption des oscillations relatives en rotation entre le corps et la masse. Le dispositif selon l'invention combine l'absorption des oscillations en rotation entre le corps et la masse d'inertie par des moyens élastiquement déformables montés entre le corps et ladite masse, et l'amortissement de ces oscillations par un écoulement turbulent et/ou par un laminage ou cisaillement du fluide contenu dans ladite chambre. Le dimensionnement de la ou des masses d'inertie, de la raideur des moyens élastiquement déformables et du ou des passages d'écoulement du fluide visqueux, permet d'optimiser la fonction de transfert du dispositif dans une large gamme de fréquences. Dans une première forme de réalisation de l'invention, le corps comprend au moins deux chambres précitées de même étendue angulaire autour de l'axe et qui sont circonférentiellement alignées, des moyens de séparation sensiblement étanche entre les chambres, une masse d'inertie précitée montée mobile en rotation dans chaque chambre et des moyens de maintien d'une distance angulaire constante entre les masses d'inertie. Ce mode de réalisation a l'avantage d'un encombrement axial faible, puisque les masses d'inertie sont circonférentiellement alignées autour de l'axe de rotation, dans un même plan radial. Dans ce mode de réalisation, les masses d'inertie sont avantageusement reliées entre elles par des entretoises circonférentielles rigides qui sont guidées dans des orifices formés dans les moyens de séparation desdites chambres. Les moyens élastiquement déformables précités comprennent des ressorts à action circonférentielle, guidés dans des logements annulaires desdites masses et dont les extrémités sont sensiblement en appui, au repos, sur des butées solidaires des masses d'inertie, d'autres butées d'appui sur les extrémités des ressorts étant formées par le corps et étant susceptibles de pénétrer dans lesdits logements annulaires pour mettre les ressorts en contrainte lors des oscillations relatives entre le corps et les masses d'inertie. Dans ce mode de réalisation, les masses d'inertie sont mobiles avec un jeu faible dans les chambres annulaires et les logements annulaires formés dans ces masses d'inertie constituent également des passages d'écoulement turbulent de fluide lors des oscillations entre le corps et les masses d'inertie. Dans une variante de réalisation, les passages d'écoulement de fluide sont délimités par des parois d'extrémité des logements annulaires et par des nervures annulaires portées par le corps et engagées dans des rainures correspondantes desdites parois d'extrémité des logements. Dans ce cas, avantageusement, les passages d'écoulement de fluide peuvent avoir une section variable sur leur longueur circonférentielle, cette section diminuant en direction des extrémités desdites chambres annulaires. On réalise ainsi un amortissement variable avec l'amplitude des oscillations relatives à amortir, l'amortissement devenant plus important quand l'amplitude des oscillations augmente. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la chambre annulaire précitée et la masse d'inertie s'étendent sur 3600. Dans ce cas, la masse d'inertie comprend au moins une rondelle montée libre en rotation par rapport au corps entre deux autres rondelles qui sont solidaires du corps en rotation et qui sont au voisinage immédiat de la rondelle libre en rotation. Avantageusement, les rondelles solidaires du corps sont des rondelles ondulées qui viennent sensiblement au contact de la rondelle libre en rotation. On réalise alors un amortissement des oscillations relatives entre le corps et la masse d'inertie au moyen de coins d'huile qui se forment entre les rondelles ondulées précitées et la rondelle libre en rotation. Dans une variante de réalisation, le dispositif selon l'invention comprend un empilement de rondelles libres en rotation par rapport au corps et montées entre des rondelles ondulées solidaires du corps. Les moyens élastiquement déformables sont montés dans des fenêtres des rondelles libres en rotation et prennent appui sur les bords d'extrémité de ces fenêtres ainsi que sur des butées solidaires du corps. En variante, les moyens élastiquement déformables peuvent prendre appui sur des dents de dentures périphériques internes des rondelles libres en rotation et de dentures périphériques externes d'un moyeu solidaire du corps et sont logés entre des dents de ces dentures. Avantageusement, les dentures des rondelles libres en rotation forment également des moyens de centrage et de guidage en rotation de ces rondelles sur le moyeu. Le dispositif selon l'invention peut être de structure et d'assemblage particulièrement simples, lorsqu'il est formé de deux demi-coquilles qui sont montées fixement à étanchéité l'une sur l'autre et entre lesquelles sont disposées lesdites masses d'inertie et les moyens élastiquement déformables. Le dispositif selon l'invention alors constitue alors un module unitaire étanche que l'on peut associer d'une façon quelconque appropriée à des moyens tournants. Le dispositif selon l'invention peut être monté en un point quelconque d'une transmission de véhicule automobile, pour amortir les vibrations et oscillations du couple de rotation engendrées par le moteur du véhicule et permet d'amortir ces vibrations et oscillations de couple dans une large gamme de fréquences. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une demi-vue schématique en coupe axiale de ce dispositif ; - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe transversale et de face respectivement d'une masse d'inertie utilisée dans ce dispositif ; - la figure 5 est une vue partielle en coupe axiale d'une variante de réalisation ; - la figure 6 est une vue schématique partielle de gauche, selon la flèche VI de la figure 5, d'un composant de la variante représentée en figure 5 ; - la figure 7 est une vue schématique en coupe transversale avec arrachement partiel d'un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 8 est une demi-vue schématique en coupe axiale du dispositif de la figure 7 ; la figure 9 est une demi-vue schématique partielle en coupe axiale d'une variante de réalisation ; - la figure 10 est une vue schématique partielle en développé d'une variante de réalisation à rondelles ondulées. Dans le premier mode de réalisation représenté aux figures 1 à 4, le dispositif selon l'invention comprend un corps annulaire 10 de forme générale cylindrique, comprenant une paroi cylindrique externe 12, une paroi cylindrique interne 14 et deux parois d'extrémité 16 fermant de façon étanche le corps 10. Des chambres annulaires 18, au nombre de trois dans l'exemple représenté, sont formées à l'intérieur du corps 10 et sont séparées de façon sensiblement étanche par des cloisons radiales 20 qui s'étendent entre les parois cylindriques 12 et 14 du corps 10, ainsi qu'entre ses parois d'extrémité 16. Des masses d'inertie 22 en forme de secteur cylindrique, au nombre de trois dans l'exemple représenté, sont logées dans les chambres 18 et sont mobiles en rotation dans ces chambres autour de l'axe 23 du dispositif, avec un jeu faible par rapport aux parois 12,14, 16 délimitant les chambres. Chaque masse d'inertie 22 comprend, dans sa partie radialement interne, un logement annulaire 24 de forme cylindrique incurvée qui débouche sur les deux faces radiales d'extrémité 26 et sur la paroi périphérique interne 28 de la masse d'inertie 22. Un organe élastiquement déformable à action circonférentielle tel qu'un ressort hélicoïdal 30 est monté dans le logement annulaire 24 et s'appuie à ses extrémités sur des rebords radiaux 32 des extrémités du logement 24. Une nervure annulaire 34 s'étend en saillie à l'intérieur de chaque chambre 18 à partir de la paroi cylindrique interne 14 du corps 10, entre les cloisons 20 qui séparent les chambres 18 les unes des autres. La nervure annulaire 34 a un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre externe du logement annulaire 24 et est positionnée axialement au milieu de la chambre annulaire 18 et du logement annulaire 24 de façon à ce que la masse d'inertie 22 puisse se déplacer dans la chambre annulaire 18 entre les cloisons de séparation 20 en étant guidée à cheval sur la nervure annulaire 34. Cette nervure est interrompue dans sa partie médiane, sur une longueur circonférentielle correspondant à la longueur du ressort 30 et sur une étendue radiale correspondant à la largeur radiale interne du logement annulaire 30, de telle sorte que la nervure annulaire 34 dans sa partie interrompue ne s'étend pas à l'intérieur du logement annulaire 24 mais est engagée dans la rainure 36 par laquelle le logement annulaire 24 débouche sur le périphérie interne de la masse d'inertie 22. Ainsi, la partie interrompue 38 de la nervure annulaire 34 forme une échancrure de réception et de guidage du ressort 30. Les extrémités radiales de cette échancrure 38 s'étendent, dans la position de repos représentée en figure 1, légèrement à l'intérieur du logement annulaire 24, au niveau des rebords radiaux 32, et forment des butées d'appui des extrémités du ressort 30. Chaque masse d'inertie 22 peut donc se déplacer en rotation à l'intérieur de la chambre 18 correspondante avec un débattement annulaire limité dans un sens et dans l'autre par les cloisons de séparation 20, chaque déplacement angulaire de la masse d'inertie 22 s'accompagnant d'une compression du ressort 30 dans un sens ou dans l'autre, entre un bord radial de la nervure annulaire 34 et un rebord radial 32 de l'extrémité opposée du logement annulaire 24. Le boîtier 10 est fermé de façon étanche et contient un liquide visqueux tel que de l'huile qui remplit les chambres 18 de sorte que tout déplacement angulaire d'une masse d'inertie 22 dans une chambre 18 se traduit par un déplacement du liquide dans des passages d'écoulement formés essentiellement par les jeux entre la nervure annulaire 34 et les rebords radiaux 32 des extrémités du passage annulaire 24. L'écoulement turbulent du liquide dans ces passages permet l'amortissement des oscillations relatives de la masse d'inertie 22 à l'intérieur de la chambre 18. Les trois masses d'inertie 22 contenues dans les trois chambres annulaires 18 sont reliées rigidement entre elles par des entretoises circonférentielles 40 qui sont guidées sensiblement à étanchéité dans des orifices des cloisons de séparation 20, ces entretoises 40 permettant de maintenir une distance angulaire constante entre les masses d'inertie 22. Dans l'exemple représenté, les entretoises circonférentielles 40 sont guidées sur la surface interne de la paroi périphérique 12 du corps 10. Il n'est pas nécessaire que ces entretoises traversent à étanchéité les cloisons 20 dans la mesure où un faible débit de liquide à travers ces orifices lors des déplacements angulaires des masses d'inertie 22 participe également à l'amortissement de ces déplacements angulaires. En fonctionnement, le corps 10 est entraîné en rotation par un arbre relié lui-même à des moyens moteurs. Les vibrations et irrégularités de couple de rotation qui sont appliquées au corps 10 par les moyens moteurs sont absorbées par les ressorts 30 et amorties par les pertes de charge résultant de l'écoulement turbulent du liquide visqueux provoqué par les mouvements relatifs des masses d'inertie 22 dans les chambres 18. Grâce aux entretoises rigides 40, les différentes masses d'inertie 22 se déplacent d'un seul bloc à l'intérieur du corps 10, ce qui évite tout phénomène de balourd. Dans la variante de réalisation des figures 5 et 6, les passages d'écoulement du liquide visqueux entre les masses d'inertie et le corps 10 comprennent des rainures circonférentielles 42 formées dans les flancs des nervures 34, sensiblement sur toute la partie non interrompue de ces nervures, comme représentée en figure 6. Les extrémités circonférentielles des logements 24 des ressorts 30 sont fermées par des parois radiales 44 comportant une fente radiale 46 juste dimensionnée pour le passage de la nervure 34. Dans ces conditions, ce sont les rainures circonférentielles 42 des nervures 34 qui forment les passages d'écoulement du liquide mis en mouvement par le déplacement des masses d'inertie 22. Comme représenté schématiquement en figure 6, les dimensions des rainures 42 diminuent progressivement en direction des cloisons de séparation 20, de sorte que l'amortissement visqueux devient de plus en plus important quand les masses d'inertie 22 se rapprochent des parois de séparation 20 en raison de la diminution des sections de passage du liquide qui se traduit par une augmentation des pertes de charge. On a représenté schématiquement en figures 7 et 8 un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel le corps 10 de forme cylindrique ne comporte qu'une chambre annulaire qui est continue et s'étend sur 3600 autour de l'axe de rotation 23. Les masses d'inertie qui sont montées dans le corps 10 sont des rondelles 50 de forme circulaire, qui s'étendent sur 3600 et qui sont mobiles en rotation à l'intérieur du corps 10. Ces rondelles d'inertie 50 sont axialement empilées et sont séparées par des rondelles intercalaires 52 de plus faible épaisseur, solidaires en rotation du disque 10. Des fenêtres 54 en arc de cercle centrées sur l'axe de rotation 23 sont formées dans les disques 50 pour recevoir des organes élastiquement déformables tels que des ressorts hélicoïdaux 30 du même type que ceux du premier mode de réalisation, ces ressorts 30 prenant appui à leurs extrémités sur les bords radiaux des fenêtres 54 ainsi que sur des butées formées par des plaquettes ou languettes 56 portées par les rondelles intercalaires 52 et/ou par le corps 10. Des entretoises (non représentées) peuvent être montées entre les rondelles 50 et 52 pour définir des jeux axiaux faibles entre ces rondelles. En fonctionnement, les vibrations et oscillations en rotation appliquées au corps 10 sont absorbées par les ressorts 30 et amorties par le cisaillement ou le laminage, entre les rondelles 50 et 52, du liquide visqueux remplissant le corps 10. En variante, comme représenté en figure 9, les rondelles d'inertie 50 peuvent être formées avec une denture périphérique interne 60 dont les dents délimitent entre elles des logements de réception des ressorts 30 et forment également des moyens de centrage et de guidage en rotation des rondelles 50 sur un moyeu 62 qui constitue la paroi périphérique interne du corps 10. Ce moyeu 62 comporte une denture périphérique externe 63 dont les dents sont en appui sur les extrémités des ressorts 30, de part et d'autres des dentures 60 des rondelles 50. Comme représenté schématiquement en figure 10, les rondelles intercalaires 52 sont de préférence ondulées circonférentiellement de façon à ce que chaque rondelle intercalaire 52 placée entre deux rondelles d'inertie 50 vienne en contact par le sommet d'une ondulation avec une rondelle 50 et par le sommet d'une ondulation suivante avec l'autre rondelle 50. Lors des débattements angulaires relatifs entre les rondelles d'inertie 50 et les rondelles intercalaires 52, il se forme des coins d'huile, représentés schématiquement en 64 au voisinage des zones de contact des rondelles 52 sur les rondelles 50, ces coins d'huile contribuant à l'amortissement de ces débattements angulaires relatifs et augmentant le coefficient d'amortissement. Comme on l'a représenté schématiquement en figure 2, le corps 10 peut avantageusement être formé de deux demi-coquilles 66 et 68, sensiblement symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, et qui sont assemblées l'une sur l'autre de façon étanche, par exemple par vissage le long de leur périphérie interne et de leur périphérie externe. Les nervures 34 sont formées par des pièces rapportées qui sont fixées par serrage entre les deux demi-coquilles 66 et 68. Pour l'assemblage, il suffit de poser les masses d'inertie 22 avec les nervures 34 et les ressorts 30 dans la demi-coquille 66, de poser la demi-coquille 68 sur la demi-coquille 66 et de les fixer par vissage. Le remplissage du corps 10 par de l'huile ou par un autre liquide approprié se fait ensuite par introduction du liquide dans au moins un orifice d'une des demi-coquilles 66 et 68, qui est ensuite obturé à étanchéité par un bouchon vissé ou analogue. REVENDICATIONS 1-Dispositif pour l'amortissement d'oscillations en rotation, en particulier pour véhicule automobile, comprenant un corps annulaire (10) entraîné en rotation et comportant au moins une chambre annulaire ou en portion d'anneau (18) fermée de façon étanche et remplie d'un fluide visqueux, au moins une masse d'inertie (22) annulaire ou en portion d'anneau montée mobile en rotation dans ladite chambre (18) autour de l'axe dudit corps, et au moins un passage d'écoulement de fluide permettant des déplacements angulaires relatifs de ladite masse (22) et dudit corps, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiquement déformables (30) montés entre le corps et ladite masse (22) pour l'entraînement en rotation de la masse par le corps et pour l'absorption des vibrations et oscillations relatives en rotation du corps et de la masse. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (10) comprend au moins deux chambres (18) précitées de même étendue angulaire autour de l'axe de rotation et qui sont circonférentiellement alignées, des moyens (20) de séparation sensiblement étanche entre les chambres (18), une masse d'inertie (22) précitée montée mobile en rotation dans chaque chambre (18), et des moyens (40) de maintien d'une distance angulaire constante entre les masses d'inertie. 3-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les masses d'inertie (22) sont reliées entre elles par des entretoises circonférentielles rigides (40). 4-Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les entretoises (40) sont guidées dans des orifices formés dans les moyens (20) de séparation desdites chambres (18). 5-Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens élastiquement déformables comprennent des ressorts (30) à action circonférentielle, guidés dans des logements annulaires (24,54) desdites masses et dont les extrémités sont sensiblement en appui, au repos, sur des butées solidaires des masses d'inertie (22), d'autres butées d'appui sur les extrémités des ressorts (30) étant formées par le corps (10) et étant susceptibles de pénétrer dans lesdits logements annulaires pour mettre les ressorts (30) en contrainte lors des vibrations et oscillations relatives entre le corps (10) et les masses d'inertie (22). 6-Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les masses d'inertie (22) sont mobiles avec un jeu faible dans lesdites chambres annulaires (18) et en ce que lesdits logements annulaires (24) des masses d'inertie forment également des passages d'écoulement turbulent de fluide lors des vibrations et oscillations relatives entre le corps (10) et les masses d'inertie. 7-Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les passages d'écoulement de fluide sont délimités par des parois ou rebords d'extrémité (32,44) des logements annulaires (24) et par des nervures annulaires (34) portées par le corps et engagées dans des orifices ou des rainures correspondants desdites parois ou rebords d'extrémité des logements annulaires (24). 8-Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les passages d'écoulement de fluide ont des dimensions variables sur leur longueur circonférentielle et diminuant en direction des extrémités desdites chambres annulaires (18). 9-Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que lesdits logements annulaires (24) sont formés dans la partie périphérique radialement interne des masses d'inertie (22). 10-Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les masses d'inertie (22) sont des secteurs cylindriques. 11-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chambre annulaire et ladite masse d'inertie s'étendent sur 3600 et en ce que la masse d'inertie comprend au moins une rondelle (50) montée libre en rotation par rapport au corps (10) entre deux rondelles intercalaires (52) solidaires du corps (10) en rotation. 12-Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les rondelles intercalaires (52) sont circonférentiellement ondulées et viennent en contact avec la rondelle d'inertie (50) au sommet de leurs ondulations. 13-Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comprend un empilement axial de rondelles (50) libres en rotation par rapport au corps (10) et séparées les unes des autres par des rondelles intercalaires (52). 14-Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les moyens élastiquement déformables (30) sont montés dans des fenêtres (54) des rondelles (50) libres en rotation et prennent appui sur les bords radiaux de ces fenêtres ainsi que sur des butées formées par des languettes ou plaquettes (56) portées par les rondelles intercalaires (52) et/ou par le corps (10). 15-Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les moyens élastiquement déformables (30) sont logés entre les dents de dentures périphériques internes des rondelles (50) libres en rotation et de dentures périphériques externes d'un moyeu (62) du corps (10). 16-Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est formé de deux demi-coquilles (66,68) assemblées fixement à étanchéité l'une sur l'autre et entre lesquelles sont disposées lesdites masses d'inertie (22,50) et les moyens élastiquement déformables (30).