Brevet FR2818345A1 — publié le 20020621

L'invention concerne les dispositifs amortisseurs de torsion. On connaît des dispositifs amortisseurs de torsion, du type de ceux mis en oeuvre par exemple pour la constitution d'une friction d'embrayage pour véhicule automobile. Ces dispositifs amortisseurs de torsion sont usuellement du genre comportant, globalement, entre un élément d'entrée et un élément de sortie montés rotatifs l'un par rapport à l'autre, deux rondelles de guidage qui, disposées axialement de part et d'autre d'un voile, sont montées rotatives par rapport à celui-ci, des organes élastiques à action circonférentielle, qui sont interposés circonférentiellement entre les rondelles de guidage et le voile, et des moyens de frottement, qui, intervenant entre les rondelles de guidage et le voile, sont soumis à des moyens élastiques à action axiale. Pour la constitution d'une friction d'embrayage, l'élément d'entrée est, par exemple, un disque qui, à sa périphérie, est porteur de garnitures de frottement par lesquelles il est destiné à être serré entre le plateau de pression et le plateau de réaction de l'embrayage correspondant et, corollairement, l'élément de sortie est, par exemple, un moyeu qui est destiné à être calé en rotation sur l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. Souvent, ces dispositifs amortisseurs de torsion comportent deux amortisseurs, tels que l'amortisseur ci-dessus, qui cinématiquement entrent successivement en action lors d'un débattement angulaire entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie, à savoir, dans l'ordre inverse de leurs entrées en action, un amortisseur principal et un pré-amortisseur. Les amortisseurs ont à charge de filtrer les vibrations dues aux irrégularités de rotation du vilebrequin du moteur, au ralenti, véhicule à l'arrêt, pour ce qui concerne le pré-amortisseur, et en marche normale pour ce qui concerne l'amortisseur principal. La mise en oeuvre de moyens élastiques à action circonférentielle disposés circonférentiellement, en appui sur des rondelles de guidage et un voile, conduit à un encombrement radial pas toujours disponible, notamment lorsque sont présents deux amortisseurs, voir trois. La présente invention a pour but d'éviter cet inconvénient en proposant un dispositif amortisseur de torsion de faible encombrement radial. Selon l'invention, un dispositif amortisseur de torsion du genre comportant, globalement, entre un élément d'entrée et un élément de sortie montés rotatifs l'un par rapport à l'autre, des organes élastiques à action circonférentielle et des moyens d'amortissement, est caractérisé par le fait que l'élément d'entrée et l'élément de sortie sont des arbres coaxiaux, l'un plein s'étendant à l'intérieur de l'autre creux, l'un des arbres dit premier arbre étant muni d'un filetage avec lequel coopère à vissage une pièce filetée pouvant se déplacer axialement par rapport à l'autre dit second arbre tout en étant solidaire en rotation de ce dernier, les organes élastiques prenant appui axialement, d'un côté, sur ladite pièce filetée et, de l'autre côté, sur ledit second arbre. Avantageusement, des moyens de roulement disposés à distance axiale l'un de l'autre sont prévus entre les arbres. De préférence, le premier arbre est l'arbre plein portant le filetage qui est un filetage externe avec lequel coopère à vissage la pièce filetée qui est un écrou, laquelle est solidaire en rotation du second arbre prévu creux. En variante, le premier arbre est l'arbre plein portant à sa périphérie des cannelures axiales anti-rotation solidarisant en rotation la pièce filetée avec ledit arbre, laquelle pièce filetée coopère par sa périphérie externe en vissage avec un vissage interne du second arbre prévu creux. Selon une autre variante, le premier arbre est l'arbre creux muni d'un filetage interne avec lequel coopère périphériquement la pièce filetée coopérant par ailleurs intérieurement avec des cannelures externes anti-rotation ménagées à la périphérie du second arbre prévu plein. Selon encore une autre variante, le premier arbre est l'arbre creux muni intérieurement de cannelures axiales anti-rotation avec lesquelles coopère périphériquement la pièce filetée vissée sur le second arbre prévu plein. De préférence, l'un des arbres porte une couronne dentée dont les dents sont montées, avec jeu circonférentiel, dans des cannelures droites ménagées à la surface interne de l'autre arbre creux. Avantageusement, les organes élastiques sont des ressorts hélicoïdaux ; les organes élastiques sont des ressorts hélicoïdaux de raideurs différentes mis en série ; les ressorts hélicoïdaux sont mis en série par l'intermédiaire de rondelles d'appui crénelées solidaires en rotation de la pièce filetée. En variante, les moyens élastiques sont constitués par des empilages de rondelles élastiques. De préférence, les moyens d'amortissement sont obtenus par frottement entre la pièce filetée et le filetage ; les moyens d'amortissement sont obtenus par frottement des dents axiales de l'écrou dans les rainures axiales avec lesquelles elles coopèrent pour son entraînement en rotation. Selon une disposition préférée, la pièce filetée se déplace dans une enceinte contenant un lubrifiant qui participe à l'amortissement de la vibration ; elle est munie d'ajutages calibrés la traversant de part en part. De préférence, le dispositif amortisseur est associé à un disque de friction d'embrayage dont le moyeu est solidaire en rotation de l'élément d'entrée. Avantageusement, l'élément de sortie est lié à un arbre d'entrée de boîte de vitesses ou constitue cet arbre. De préférence, l'ensemble constitué par l'élément d'entrée, l'élément de sortie et les composants intermédiaires forme un sous-ensemble pré-assemblé. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, des modes de réalisation représentés sur les dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif amortisseur de torsion selon l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle de la figure 1 à plus grande échelle ; - les figures 3 et 4 sont des vues analogues à la figure 2 et représentent chacune une variante ; - la figure 5 est un schéma illustrant une variante par rapport aux figures 1 et 2. Le dispositif amortisseur de torsion 10 représenté sur les figures 1 et 2 comporte, globalement, entre un élément d'entrée 11 et un élément de sortie 32 montés rotatifs l'un par rapport à l'autre, deux amortisseurs A et B qui, cinématiquement, entrent successivement en action lors d'un débattement angulaire entre l'élément d'entrée 11 et l'élément de sortie 32, à savoir, dans l'ordre inverse de leurs entrées en action, un amortisseur principal A et un préamortisseur B. L'élément d'entrée 11 comporte ici un disque 13 qui porte annulairement à sa périphérie, sur l'une et l'autre de ses faces, des garnitures de frottement 14. L'amortisseur A comporte deux rondelles de guidage 20,21 qui, disposées axialement de part et d'autre d'un voile 22, sont montées rotatives par rapport à celui-ci dans les limites d'un débattement angulaire déterminé, des organes élastiques 23 qui sont interposés circonférentiellement entre les rondelles de guidage 20,21 et le voile 22, et des moyens de frottement 25 qui, intervenant entre les rondelles de guidage 20,21 et le voile 22, sont soumis à des moyens élastiques 26 à action axiale. Ici, les rondelles de guidage 20,21 de l'amortisseur principal A sont solidarisées l'une à l'autre, et maintenues à une distance déterminée l'une de l'autre, par des entretoises 27 qui interviennent, de place en place, à leur périphérie. Le disque 13, porteur des garnitures de frottement 14, est solidarisé à la rondelle de guidage 20 par des rivets 24. Les entretoises 27 traversent, avec un jeu circonférentiel, des passages 28 prévus à cet effet à la périphérie externe du voile 22, et, par coopération en butée avec les extrémités des passages 28, elles définissent les limites du débattement angulaire des rondelles de guidage 20,21 par rapport au voile 22. Ici, le voile 22 est solidaire en rotation de l'élément de sortie 12 de l'amortisseur A, qui est un moyeu présentant intérieurement des cannelures 15, en étant engagé, et serti, à sa périphérie interne, sur ce moyeu 12. Les organes élastiques à action circonférentielle 23 de l'amortisseur principal A sont implantés, pour partie, dans des fenêtres 17 des rondelles de guidage 20,21 et, pour partie, dans des fenêtres 18 en vis à vis du voile 22. Ils sont chacun constitués ici de deux ressorts hélicoïdaux coaxiaux allongés sensiblement tangentiellement à une circonférence de l'ensemble. Les moyens de frottement 25 de l'amortisseur principal A comportent des rondelles de frottement disposées axialement entre les rondelles de guidage 20, 21 et le voile 22, de part et d'autre de celui-ci, en étant sollicitées axialement par une rondelle élastique 26 disposée entre la rondelle de guidage 21 et une rondelle d'application 29 entraînée en rotation par la rondelle de guidage 21 grâce à des ouvertures qu'elle présente et qui reçoivent des pattes axiales ménagées à la périphérie externe de la rondelle d'application 29. Comme connu en soi, les garnitures 14 du disque 13 sont adaptées à être serrées entre, d'une part, un plateau de réaction 1, solidarisé par des vis 2 au vilebrequin d'un moteur de véhicule automobile, et, d'autre part, le plateau de pression 3 d'un mécanisme d'embrayage qui comporte par ailleurs un couvercle 4, fixé au plateau de réaction 1 par des vis 5 et des moyens élastiques de serrage, ici un diaphragme 6 monté articulé sur le couvercle 4. Une telle disposition étant bien connue en elle-même, elle ne sera pas décrite davantage ici ; un ensemble de butée de débrayage 7 permet, par action sur l'extrémité libre des doigts du diaphragme 6, de libérer les garnitures de frottement 14. Ici, l'élément de sortie 12 de l'amortisseur principal A entraîne l'élément d'entrée 31 du pré-amortisseur B. L'élément d'entrée 31 du pré-amortisseur B est un arbre dit primaire ayant des cannelures externes 33 qui engrènent avec les cannelures internes 15 du moyeu 12, lequel entraîne donc en rotation l'arbre primaire 31. Au delà des cannelures externes 33, l'arbre primaire 31 s'étend à l'intérieur d'un arbre creux ou arbre secondaire constituant l'élément de sortie 32 du pré-amortisseur B ; ici, l'arbre secondaire 32 est l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses du véhicule automobile. L'arbre secondaire 32 est porté à rotation, via un roulement 34, par une cloison transversale 35 traversée par l'arbre secondaire 32 et fermant en partie la cloche d'embrayage 8. L'arbre primaire 31 est monté tournant par rapport à l'arbre secondaire 32, en étant supporté par des moyens de roulement 36,37 disposés, à distance axiale l'un de l'autre, entre les arbres primaire 31 et secondaire 32, et ce dans les limites d'un débattement angulaire déterminé ; ici, les moyens de roulement 36,37 sont des roulements à billes ; en variante, ce sont des paliers lisses. L'extrémité de l'arbre primaire 31, opposée à celle qui porte les cannelures externes 33, porte, au delà du roulement externe 37, une couronne dentée 38 dont les dents sont montées, avec jeu circonférentiel, dans des cannelures droites 39 ménagées à la surface interne de l'arbre secondaire creux 32 ; c'est ce jeu circonférentiel qui limite le débattement angulaire entre les arbres primaire 31 et secondaire 32. La partie centrale de l'arbre primaire 31, entre les paliers ou roulements 36 et 37, est munie d'un filet 41 avec lequel coopère à vissage un écrou 42. A sa périphérie externe, l'écrou 42 présente des dents axiales 43 logées dans des rainures axiales 44 anti-rotation, permettant à l'écrou 43 d'être déplaçable axialement tout en étant solidaire en rotation de l'arbre secondaire 32. Les organes élastiques du pré-amortisseur B sont constitués par des ressorts hélicoïdaux 45,46 disposés axialement de part et d'autre de l'écrou 42 et entourant avec jeu radial le filet 41 en étant disposés à l'intérieur de l'arbre secondaire 32 ; les ressorts 45,46 prennent appui, d'un côté, sur l'écrou 42 et, de l'autre côté, sur des butées transversales 47,48 par l'intermédiaire des roulements 36 et 37, via des rondelles crénelées 49,50 dont la périphérie engrène avec les rainures axiales 44, ce qui les rend solidaires en rotation de l'écrou 42 ; ces butées transversales 47,48 sont ici des circlips logés dans des gorges ménagées à l'intérieur de l'arbre secondaire 32 et arrêtant axialement, vers l'extérieur, les chemins de roulement externes des roulements 36,37. Le fonctionnement du dispositif amortisseur de torsion selon l'invention découle de la description ci-dessus. La raideur des ressorts 45,46 du pré-amortisseur B étant prévue inférieure à celle des ressorts 23 de l'amortisseur A, dans un premier temps le disque de friction 11 et l'arbre primaire 31 tournent à l'unisson et déplacent dans un sens ou dans l'autre, selon le sens de la rotation, l'écrou 42, l'arbre secondaire 32 étant supposé fixe, en comprimant le ressort 45 ou le ressort 46 : lorsque le jeu circonférentiel des dents de la couronne dentée 38 dans les cannelures droites 39 de l'arbre secondaire 32 est rattrapé, l'amortisseur principal A entre en action, le disque 13 et les rondelles de guidage 20,21 se déplaçant relativement au voile 22 et au moyeu 12 en comprimant les ressorts 23. Ces déplacements ont lieu avec amortissement ; dans le cas de l'amortisseur principal A, il est obtenu grâce aux rondelles de frottement 25 ; dans le cas du pré-amortisseur B, il peut être obtenu par un frottement de l'écrou 42 sur le filet 41 et/ou dans les rainures 44 ; il est à noter que, comme les éléments qui assurent ce frottement transmettent aussi le couple moteur, l'amortissement ainsi réalisé est proportionnel à ce couple moteur ; on peut également prévoir une étanchéité au droit des roulements 36 et 37 et définir ainsi deux chambres de part et d'autre de l'écrou 42 : les jeux périphériques externes et internes de l'écrou font communiquer ces deux chambres et en les remplissant d'un lubrifiant, graisse ou huile, la traversée de ces jeux avec pertes de charge du lubrifiant, dans un sens ou dans l'autre, conduit à l'amortissement recherché ; si nécessaire, des ajutages calibrés traversant globalement l'écrou 42 de part en part peuvent venir compléter l'action de ces jeux ; il est possible d'économiser un joint d'étanchéité en fermant transversalement l'arbre secondaire 32 côté boîte de vitesses ; en variante, le lubrifiant est l'huile de la boîte de vitesses, la chambre évoquée ci-dessus qui lui est adjacente communiquant avec le carter de la boîte de vitesses. On notera qu'avantageusement, dans le cas du pré-amortisseur B, l'amortissement est fonction du couple qu'il transmet, pratiquement proportionnel à celui-ci. Selon la variante de la figure 3, les ressorts hélicoïdaux 45,46 sont remplacés par des empilages de rondelles élastiques, respectivement 145,146. Selon la variante de la figure 4, des jeux de ressorts de raideurs différentes sont montés en série de part et d'autre de l'écrou 42, d'un côté des ressorts 245,247 et, de l'autre côté des ressorts 246,248, avec interposition de rondelles d'appui crénelées 249,25 respectivement, entraînées en rotation par les rainures axiales 44 de l'arbre secondaire 32. Ainsi, il est possible de varier le couple transmis en fonction du débattement angulaire. Dans les exemples décrits précédemment, l'arbre primaire 31 est plein et l'arbre secondaire 32 est creux ; bien entendu, la structure peut être inversée et l'arbre primaire, entraîné par le moyeu 12, pourrait être creux et l'arbre secondaire plein ; une telle variante est représentée schématiquement sur la figure 5, où l'arbre primaire 131 est creux et porte un filet interne 141 avec lequel coopère l'écrou 142 ici fileté extérieurement ; intérieurement, l'écrou 142 coopère avec des rainures 144 anti-rotation ménagées à la périphérie de l'arbre secondaire 132 ici plein ; selon cette disposition, l'arbre primaire 131 creux est fermé côté disque de friction 11 et ouvert côté boîte de vitesses : il n'est alors pas nécessaire de prévoir de joints d'étanchéité pour l'amortissement lié au préamortisseur B par l'huile de la boîte de vitesses. Dans l'exemple décrit à propos des figures 1 et 2, le filet 41 est externe et coopère avec un taraudage interne de l'écrou 42 qui est empêché de tourner par sa périphérie externe par rapport à l'arbre secondaire 32 ; dans l'exemple de la figure 5, l'écrou 142 présente un filetage externe qui coopère avec le taraudage interne 141 de l'arbre creux 131, tandis qu'il est solidaire en rotation de l'arbre plein 132 dont la partie centrale est de section non circulaire et traverse un passage de section correspondante ménagé centralement dans l'écrou 142. On comprendra que bien entendu on peut également inverser chacune de ces deux structures, c'est à dire ménager les cannelures anti-rotation 44 à la périphérie de l'arbre plein primaire 41, ou les cannelures anti-rotation 144 à la périphérie interne de l'arbre creux primaire 131, le filet 41 ou 141 étant prévu en conséquence, ainsi bien évidemment que l'écrou 42 ou 142. Dans les exemples décrits et représentés, on a choisi de gagner radialement de la place en traitant de manière axiale le pré-amortisseur B ; bien entendu, on peut choisir les constituants en sorte de traiter de cette manière axiale également tout ou partie de l'amortisseur principal A ; à titre d'exemple, les ressorts 246 et 247 de la variante de la figure 4 peuvent constituer le préamortisseur, et les ressorts 248,245 le premier étage de l'amortisseur principal A. Il est possible également, si nécessaire, d'assurer, en vue d'un refroidissement, une circulation d'huile dont l'alimentation pourrait consister en un conduit traversant l'arbre plein, tel que l'arbre 31 selon les figures 1 et 2, ou l'arbre 132 selon la figure 5, le débit dans ce conduit résultant de la gravité ou d'une mise en pression. En variante, des billes sont interposées dans la liaison vis-écrou, en combinaison ou non avec une lubrification telle que ci-dessus. L'ensemble constitué par l'élément d'entrée, l'élément de sortie et les composants intermédiaires peut former un sous-ensemble pré-assemblé. REVENDICATIONS 1. Dispositif amortisseur de torsion du genre comportant, globalement, entre un élément d'entrée et un élément de sortie montés rotatifs l'un par rapport à l'autre, des organes élastiques à action circonférentielle et des moyens d'amortissement, caractérisé par le fait que l'élément d'entrée (31,131) et l'élément de sortie (32,132) sont des arbres coaxiaux, l'un (31,131) plein s'étendant à l'intérieur de l'autre (32,132) creux, l'un (31,131) des arbres dit premier arbre étant muni d'un filetage (41,141) avec lequel coopère à vissage une pièce filetée (42,142) pouvant se déplacer axialement par rapport à l'autre (32,132) dit second arbre tout en étant solidaire en rotation de ce dernier, les organes élastiques (45-46,145-146, 245-246-247-248) prenant appui axialement, d'un côté, sur ladite pièce filetée (42,142) et, de l'autre côté, sur ledit second arbre (32,132). 2. Dispositif amortisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que des moyens de roulement (36,37) disposés à distance axiale l'un de l'autre sont prévus entre les arbres (31,32). 3. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le premier arbre (31) est l'arbre plein portant le filetage (41) qui est un filetage externe avec lequel coopère à vissage la pièce filetée qui est un écrou (42), laquelle est solidaire en rotation du second arbre prévu creux. 4. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le premier arbre (31) est l'arbre plein portant à sa périphérie des cannelures axiales anti-rotation solidarisant en rotation la pièce filetée avec ledit arbre, laquelle pièce filetée coopère par sa périphérie externe en vissage avec un vissage interne du second arbre prévu creux. 5. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le premier arbre (131) est l'arbre creux muni d'un filetage interne (141) avec lequel coopère périphériquement la pièce filetée (142) coopérant par ailleurs intérieurement avec des cannelures externes (144) anti-rotation ménagées à la périphérie du second arbre (132) prévu plein. 6. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le premier arbre (131) est l'arbre creux muni intérieurement de cannelures axiales anti-rotation avec lesquelles coopère périphériquement la pièce filetée vissée sur le second arbre prévu plein. 7. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'un des arbres (31) porte une couronne dentée (38) dont les dents sont montées, avec jeu circonférentiel, dans des cannelures droites (39) ménagées à la surface interne de l'autre arbre (32). 8. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les organes élastiques (45-46,145-146, 245-246-247-248) sont des ressorts hélicoïdaux. 9. Dispositif amortisseur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les organes élastiques (245-246-247-248) sont des ressorts hélicoïdaux de raideurs différentes mis en série. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les ressorts hélicoïdaux (246-248,247-249) sont mis en série par l'intermédiaire de rondelles d'appui crénelées (249,250) solidaires en rotation de la pièce filetée (42). 11. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les organes élastiques (145-146) sont constitués par des empilages de rondelles élastiques. 12. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les moyens d'amortissement sont obtenus par frottement entre la pièce filetée (42) et le filetage (41). 13. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les moyens d'amortissement sont obtenus par frottement des dents axiales (43) de l'écrou (42) dans les rainures axiales (44) avec lesquelles elles coopèrent pour son entraînement en rotation. 14. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que la pièce filetée (42) se déplace dans une enceinte contenant un lubrifiant qui participe à l'amortissement de la vibration. 15. Dispositif amortisseur selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la pièce filetée (42) est munie d'ajutages calibrés la traversant de part en part. 16. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'il est associé à un disque de friction d'embrayage dont le moyeu (12) est solidaire en rotation de l'élément d'entrée (31). 17. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que l'élément de sortie (32,132) est lié à un arbre d'entrée de boîte de vitesses ou constitue cet arbre. 18. Dispositif amortisseur selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que l'ensemble constitué par l'élément d'entrée, l'élément de sortie et les composants intermédiaires forme un sous-ensemble préassemblé.