Brevet FR2845742A1 — publié le 20040416

Volant moteur flexible. La présente invention porte sur un volant moteur pour un moteur à combustion interne, en particulier pour un véhicule automobile, et plus précisément sur un volant moteur flexible constitué par l'association d'une pièce rigide et d'une tôle flexible. Il est connu de réaliser un volant moteur flexible en associant deux pièces mécaniques distinctes, l'une rigide appelée plateau, la seconde 10 flexible appelée tôle d'entraînement. Le plateau se présente sous forme sensiblement annulaire, et remplit deux fonctions: d'une part sa masse est utilisée pour amortir les variations périodiques de couple liées au cycle de fonctionnement du moteur, 15 d'autre part ledit plateau comporte une face d'appui adaptée pour réaliser la fonction de plateau d'embrayage à friction. Ce plateau est fixé sur la périphérie externe de la tôle d'entraînement, qui se présente sensiblement sous la forme d'un disque 20 flexible, la partie centrale de ladite tôle d'entraînement étant reliée à un arbre moteur, par exemple à un vilebrequin d'un moteur à combustion interne. Ainsi, les vibrations en flexion induites par l'arbre moteur peuvent être absorbées par la tôle 25 d'entraînement, ce qui limite les effets d'amplification desdites vibrations pour certaines fréquences de résonance. Dans la figure 2 du document EP 0 385 752, est 30 donné un relevé de mesures expérimentales permettant de constater qu'avec un volant flexible de rigidité axiale comprise entre 1000 kg/mm et 2200 kg/mm, le niveau de vibrations est nettement inférieur à celui obtenu avec un volant rigide, sur la bande de fréquence de 200 Hz à 1000 Hz, qui correspond à une phase d'accélération du véhicule. Des exemples de 5 réalisation de tôles d'entraînement comportant notamment plusieurs parties annulaires coaxiales décalées axialement les unes par rapport aux autres sont décrits dans ce document. Sur la figure 1 est représentée également une couronne de démarreur (R), 10 fixée sur la partie périphérique externe de la tôle d'entraînement, pour assurer le lien avec un démarreur. Dans le document FR 2 796 434, est proposé une 15 amélioration consistant à intégrer entre le plateau et la tôle d'entraînement, une rondelle élastique (56) telle qu'une rondelle Belleville ou analogue, afin de contrôler la charge exercée sur la tôle d'entraînement (50), et l'adapter aux modes 20 vibratoires à absorber. Il est également proposé dans ce document d'utiliser une rondelle de frottement (62) interposée entre la tôle d'entraînement et ladite rondelle élastique, en vue d'améliorer les effets d'amortissement des vibrations de flexion 25 transmises par l'arbre moteur à ladite tôle d'entraînement. Il est connu également de relier une cible circulaire se présentant sous forme de repères de 30 mesure disposés en couronne, ladite cible étant fixée de manière rigide en son centre à l'arbre moteur, le défilement desdits repères, lors du mouvement de rotation induit par le moteur, étant détecté par un capteur fixe (lié au groupe motopropulseur par exemple). Ce dispositif de mesure permet notamment d'obtenir des informations instantanées sur la position et la vitesse angulaire du vilebrequin d'un moteur, et d'utiliser lesdites informations pour 5 ajuster de manière dynamique les paramètres de fonctionnement du moteur. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le document WO 90/07051, la cible étant réalisée au moyen d'une roue dentée (17) comportant des dents (19) régulièrement réparties sur 10 la périphérie de ladite roue, l'une des dents (40) ayant été éliminée pour définir la référence angulaire de rotation de la cible. Ce dispositif permet, moyennant un traitement du signal émis par le capteur de lecture, d'avoir accès à la puissance 15 instantanée successivement produite dans chacun des cylindres du moteur, et par suite de détecter notamment le déséquilibre de puissance d'un cylindre par rapport aux autres et de modifier en conséquence l'alimentation du cylindre en mélange aircarburant. 20 Il est connu de réaliser une cible du type de celle décrite ci-dessus, directement dans la masse d'un volant d'inertie d'un moteur. Par exemple, dans le document US 5 907 979, ladite cible est constitué 25 par des trous borgnes (4), directement percés dans le volant d'inertie (1) , et séparés les uns des autres par des ponts de matière (7). Une telle cible peut être détectée par un capteur orienté parallèlement à l'axe de rotation du volant d'inertie, ainsi ce type 30 de cible sera désigné par cible axiale. Sur la figure 2 du document EP 1 186 894 on peut voir une pièce mécanique cylindrique (pouvant être un volant d'inertie d'un moteur à combustion interne) équipée de dents (1) sur sa périphérie externe, le passage desdites dents pouvant être détecté par un capteur (2a, 2b) orienté en direction du centre de rotation de ladite pièce cylindrique. Dans ce dernier cas, le capteur étant orienté selon un rayon de la couronne 5 formant la cible, on qualifiera la cible de cible radiale. Il est certes intéressant d'intégrer la fonction de cible dans le volant d'inertie, comme cela est 10 décrit ci-dessus, toutefois cela conduit à un surcot important en termes d'usinage (perçage de trous borgnes ou taillage de dents sur la périphérie par exemple). Si on désire intégrer une cible de mesure à un volant moteur flexible, on se heurte à une 15 difficulté supplémentaire: il est indispensable de prévoir des moyens d'indexation entre le plateau (qui joue le rôle de volant d'inertie) sur lequel est usinée la cible, et la tôle d'entraînement fixée sur le vilebrequin. En effet, il est indispensable de 20 pouvoir positionner correctement au montage, le repère de référence de la cible usinée sur le plateau par rapport à une position connue du vilebrequin, correspondant par exemple au point mort haut d'un des cylindres du moteur. A supposer qu'une indexation 25 entre le vilebrequin et la tôle d'entraînement soit réalisée, il est nécessaire de prévoir également des moyens pour indexer la position du plateau par rapport à ladite tôle d'entraînement. L'objet de la présente invention concerne un volant moteur flexible pour un moteur à combustion interne d'un type nouveau, en particulier pour un véhicule automobile, qui permet de s'affranchir des inconvénients cités ci-dessus pour la réalisation et le montage d'une cible de mesure. Le volant moteur flexible objet de l'invention comprend notamment un plateau adapté pour assurer la 5 fonction de plateau d'embrayage à friction, et une tôle d'entraînement se présentant sous la forme d'un disque flexible, fixé dans sa partie centrale au vilebrequin d'un moteur, ledit plateau étant fixé sur la partie périphérique de la tôle d'entraînement. Le 10 volant moteur objet de l'invention est caractérisé en ce que la tôle d'entraînement comporte une cible formée par des repères de mesure, lesdits repères étant disposés sensiblement en forme de couronne centrée sur l'axe de rotation de ladite tôle, de 15 sorte que le défilement desdits repères composant ladite cible puisse être détecté par un capteur fixe par rapport au groupe motopropulseur lorsque ledit moteur est en fonctionnement. Ainsi, un volant moteur flexible conforme à l'invention ne requiert aucune 20 indexation particulière entre le plateau et la tôle d'entraînement, puisque les repères sont réalisés directement sur le disque lié au vilebrequin, et de plus, aucun usinage du plateau n'est requis pour la réalisation de la cible, celle-ci pouvant être 25 obtenue de manière très économique. En effet, selon une autre caractéristique de l'invention, les repères formant ladite cible sont avantageusement réalisés directement dans la tôle 30 d'entraînement par un procédé de découpage. On pourra réaliser indifféremment une cible radiale ou axiale par un tel procédé de découpage, comme cela est illustré par exemple dans les figures 1 et 2 (cible axiale) ou 3 et 4 (cible radiale) annexées à cette description. Selon un autre caractéristique de l'invention, les repères de mesure constituant la cible sont avantageusement positionnés au voisinage de la 5 périphérie externe de la tôle d'entraînement. En effet, à résolution angulaire égale, la difficulté de réalisation d'une cible (taille des repères, précision) est inversement proportionnelle au diamètre de ladite cible. Afin de disposer du plus grand diamètre possible pour la tôle d'entraînement, dans le cas o l'on désire intégrer une couronne de démarreur au volant moteur, il sera avantageux, contrairement aux 15 enseignements donnés par le document EP 0 385 752, de faire supporter ladite couronne de démarreur, non pas par la tôle d'entraînement, mais par le plateau. Ainsi, le diamètre de la tôle d'entraînement n'est pas limité au diamètre intérieur de la couronne. 20 C'est pourquoi, selon une autre caractéristique de l'invention, une couronne de démarreur est fixée sur la périphérie externe du plateau, et la tôle d'entraînement possède un rayon supérieur au rayon intérieur de la couronne de démarreur. 25 Selon une variante de l'invention, la cible est axiale, et constituée par un ensemble de lumières découpées dans la tôle d'entraînement, lesdites lumières étant séparées par des ponts de matière. Selon une autre variante de l'invention, la cible est radiale, et est constituée par des sortes de dents séparées par des interstices, lesdits interstices étant obtenus par des découpes dans le bord périphérique externe du disque flexible formant la tôle d'entraînement. Le choix entre cible axiale ou cible radiale résulte en général des contraintes d'encombrement spécifiques du groupe motopropulseur du véhicule, qui 5 déterminent de quelle manière peut être implanté le capteur (configuration axiale ou radiale). Les deux variantes de l'invention citées ci-dessus montrent que l'on peut réaliser indifféremment une cible axiale ou radiale, à faible cot, par procédé de 10 découpage. Ainsi, on peut adapter un volant moteur selon l'invention à l'une ou à l'autre des configurations (axiale ou radiale), par simple changement de la tôle d'entraînement, en conservant un plateau strictement identique. Par conséquent, 15 l'invention apporte la possibilité de standardiser le plateau (pièce usinée) pour différents modèles de véhicules, indépendamment des contraintes d'implantation du capteur. Dans le cas o l'on désire mettre en oeuvre un capteur de proximité, du type par exemple capteur à réluctance variable, pour détecter notamment le franchissement des limites des lumières citées cidessus, il est intéressant de bien dégager la cible 25 des pièces mécaniques voisines, et notamment du plateau. En effet, si le plateau par exemple est en contact avec la portion de la tôle d'entraînement dans laquelle sont découpées les fenêtres formant la cible, le capteur de proximité devra nécessairement 30 avoir une sensibilité inférieure à l'épaisseur de la tôle pour pouvoir détecter le franchissement des bords desdites fenêtres, sous réserve bien sr d'avoir été réglé précisément. C'est pourquoi, selon une autre caractéristique de l'invention, les repères formant la cible seront avantageusement positionnés dans une zone annulaire de la tôle d'entraînement n'entrant pas en contact avec le plateau, l'interstice axial entre la tôle d'entraînement et le 5 plateau étant par exemple au moins égal à l'épaisseur de ladite tôle d'entraînement dans ladite zone annulaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cible comporte essentiellement des repères de 10 mesure normaux, identiques, répartis régulièrement sur une portion annulaire de la tôle d'entraînement, et comporte au moins un repère de référence distinct, par sa forme ou par sa position, desdits repères normaux. Selon une variante de réalisation de l'invention, une rondelle élastique est placée entre la tôle d'entraînement et le plateau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de 20 la description qui suit, faite à titre de référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale selon la ligne I-I de la figure 2, d'un 25 volant moteur flexible selon l'invention, comportant une cible axiale; - la figure 2 est une vue de face du volant moteur flexible de la figure 1; 30 - la figure 3 est une vue en coupe axiale selon la ligne III-III de la figure 4, d'un volant moteur flexible selon l'invention, comportant une cible radiale; - la figure 4 est une vue de face du volant moteur flexible de la figure 3; Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, une tôle d'entraînement 1 est fixée sur un vilebrequin 2, grâce à des vis de fixation 3, avec en intermédiaire une rondelle d'appui 4. Un plateau 5, 10 comportant une face usinée 8 destinée à recevoir un disque d'embrayage à friction (non représenté), est fixé sur la portion périphérique externe de la tôle 1 grâce à des vis de fixation 6, une rondelle élastique 7 étant insérée au montage entre ladite tôle 1 et 15 ledit plateau 5. Une couronne de démarreur 9, de rayon intérieur Ri, inférieur au rayon R de la tôle 1, est intégrée au plateau 5, dans sa partie périphérique externe. La tôle d'entraînement 1 comporte une zone annulaire 1', décalée axialement par rapport au plan de contact (P) entre la tôle 1 et le plateau 5, de sorte qu'il existe un interstice de dimension dl dans la direction axiale, entre le plateau (la couronne de 25 démarreur étant considérée ici comme partie intégrante dudit plateau) et ladite tôle, dans ladite zone annulaire 1'. Un capteur de proximité 10, fixé sur le groupe 30 motopropulseur 11, est disposé parallèlement à l'axe (V) du vilebrequin, à une distance d2 de la tôle d'entraînement 1, de sorte que sa fenêtre de mesure concide sensiblement avec la zone annulaire 1', dans la partie supérieure de la figure 1. Cette vue en coupe fait apparaître une lumière 12, découpée dans la tôle d'entraînement 1, ladite lumière concidant, dans la position choisie pour la 5 représentation, avec la tête de lecture 10' du capteur 10. La zone annulaire 1' comporte une pluralité de lumières du type de la lumière 12, séparées entre-elles de ponts de matière, l'un desdits ponts 13 étant représenté sur cette vue en 10 coupe dans la zone 1', en partie inférieure de la figure 1. Lors de la rotation du volant moteur, la distance axiale entre la tête de lecture 10' du 15 capteur 10, et la matière la plus proche, passe alternativement d'une valeur égale à Dl=dl+e+d2 (concidence avec une fenêtre), e étant l'épaisseur de la tôle d'entraînement, à une valeur égale à D2=c (concidence avec un pont de matière). 20 Plus la différence entre Dl et D2 est importante, plus la cible sera " contrastée " du point de vue du capteur de proximité, et plus il sera aisé de régler ledit capteur (incertitude sur la 25 distance d2) pour qu'il puisse détecter, de manière franche et fiable, le franchissement des limites entre les fenêtres et les ponts de matières constituant les repères de mesure de la cible. Cette différence Dl-D2=dl+e étant directement liée à la 30 valeur dl, on comprend mieux l'utilité de l'interstice ménagé entre la tôle d'entraînement et le plateau, dans la zone annulaire correspondant à la cible. il Sur la figure 2 est représentée en vue de face, la tôle d'entraînement 1, de rayon R. Cette tôle présente une série de 7 orifices 21, répartis en couronne au voisinage de la périphérie interne de 5 ladite tôle 1, lesdits orifices étant destinés au passage de vis (vis 3 de la figure 1) pour la fixation de ladite tôle à l'extrémité d'un vilebrequin. On a également une série de 9 vis 6, réparties en couronne, servant à fixer le plateau 10 (masqué ici par la tôle 1) sur la tôle d'entraînement 1. Les dents qui apparaissent au-delà du bord externe de la tôle 1 sont la partie visible de la couronne de démarreur 9, liée au plateau. Au voisinage du bord périphérique extérieur de ladite tôle 1, est représentée la cible axiale constituée de lumières 12, séparées par des ponts de matière 13. Lesdites lumières sont inscrites dans un anneau de rayon intérieur R2 et de rayon 20 extérieur R3. Lesdites lumières sont réparties régulièrement en couronne, et sont presque toutes identiques ainsi que les ponts de matière les séparant, à l'exception de la lumière 12' et du pont 13' voisin de celle-ci, nettement plus 25 étendus angulairement que leurs homologues 12 et 13 respectivement. La lumière 12' et le pont 13' constituent une référence pour l'obtention d'une information sur la position angulaire de la cible en cours de rotation. Le capteur, non représenté 30 sur la figure, est placé de sorte que sa fenêtre de lecture concide sensiblement avec le point C, situé sur le cercle de rayon R4, pour détecter le passage successif des lumières et des ponts de matière lors du mouvement de rotation de la cible. La mesure du temps de passage d'une fenêtre (ou d'un pont) permet en outre de calculer la vitesse angulaire instantanée du vilebrequin. La figure 3 est pratiquement identique à la figure 1, c'est pourquoi les éléments communs sont désignés par les mêmes numéros de référence que sur la figure 1. La différence essentielle est que le 10 capteur 10 est orienté perpendiculairement à l'axe (V) du vilebrequin, et dont la tête de lecture 10' concide sensiblement avec la zone annulaire 201' de la tôle d'entraînement 201, dans la partie supérieure de la figure 3. Cette configuration correspond au cas 15 o l'on utilise une cible radiale, c'est à dire lorsque l'on a effectué par exemple des découpes dans le bord de la tôle d'entraînement, pour former des sortes de dents, séparées par des interstices. La vue en coupe de la tôle montre que le capteur concide avec un interstice 212, de profondeur p. La zone annulaire 201' de la tôle, dans la partie inférieure de la figure 3, présente une portion 213 qui n'est pas découpée, ce qui signifie qu'à cet 25 endroit existe une dent. Dans cette configuration radiale, on peut constater que le décalage axial de l'anneau 201' (interstice de dimension dl), est nécessaire pour 30 permettre la mise en place du capteur 10, afin que celui-ci n'interfère pas avec la couronne de démarreur 9. Il est clair que la profondeur des interstices séparant les dents doit être suffisante pour que le capteur de proximité 10 puisse détecter de manière franche et fiable le passage successif de dents et d'interstices, lorsque la cible est mise en rotation. 5 La figure 4 est similaire à la figure 2, elle représente notamment la tôle d'entraînement 201 de la figure 3. La tôle 201, de rayon extérieur R5, présente à sa périphérie des dents 213, séparées par des découpes 212 partant du bord de ladite tôle, et 10 dont le fond concide avec un cercle de rayon R6, centré sur le centre de ladite tôle. Lesdites dents 213 et interstices 212 sont pratiquement tous identiques, et répartis régulièrement sur la périphérie de la tôle 201, à l'exception de la dent 15 213' et de l'interstice 212', voisin de celle-ci, nettement plus étendus angulairement que leurs homologues 213 et 212 respectivement. La dent 213' et l'interstice 212' constituent une référence pour l'obtention d'une information sur la position 20 angulaire de la cible en cours de rotation. L'ensemble des dents et interstices forme une cible de mesure radiale, le défilement des repères de mesure (frontières dent/interstice) pouvant être détecté par le capteur de proximité (non représenté 25 sur cette figure) orienté perpendiculairement à l'axe de rotation de la tôle 201, dirigé vers son centre selon la droite (M), et dont la tête de mesure est positionnée au point D situé en un point d'un cercle de rayon R7, légèrement supérieur à R5. Le capteur 30 doit être choisi suffisamment sélectif pour déterminer une différence entre le passage d'une dent (213 ou 213') ou d'un interstice (212 ou 212') devant sa tête de mesure, lors du mouvement de rotation de la tôle d'entraînement 201. REVENDICATIONS 1) Volant moteur flexible pour moteur à combustion interne, en particulier pour un véhicule automobile, comprenant notamment: un plateau (5) adapté pour assurer la fonction de plateau d'embrayage à friction (8), et une tôle d'entraînement (1, 201) se présentant sous la forme d'un disque flexible, 10 fixé dans sa partie centrale au vilebrequin d'un moteur (2), ledit plateau (5) étant fixé sur une partie périphérique de la tôle d'entraînement (1, 201), caractérisé en ce que ladite tôle d'entraînement comporte une cible formée par des repères de mesure (12, 13, 12', 13', 212, 213, 212', 213'), disposés sensiblement en forme de 20 couronne centrée sur l'axe de rotation de ladite tôle, de sorte que le défilement desdits repères composant ladite cible puisse être détecté par un capteur (10) fixe par rapport au groupe motopropulseur lorsque ledit moteur est en 25 fonctionnement. 2) Volant moteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les repères de mesure formant ladite cible sont réalisés directement dans la tôle d'entraînement (1, 201) par un procédé de découpage. 3) Volant moteur flexible selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les repères de mesure constituant la cible sont 5 positionnés au voisinage de la périphérie externe de la tôle d'entraînement. 4) Volant moteur flexible selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 10 les repères sont constitués de lumières (12, 12') séparées par des ponts de matière (13, 13'). ) Volant moteur flexible selon l'une des 15 revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les repères sont constitués par des sortes de dents (213, 213') séparées par des interstices (212, 212') obtenus par des découpes dans le bord périphérique externe du disque flexible. 20 6) Volant moteur flexible selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les repères formant ladite cible sont positionnés dans une zone annulaire (1', 201') de la tôle 25 d'entraînement n'entrant pas en contact avec le plateau, l'interstice axial (dl) entre la tôle d'entraînement et le plateau étant au moins égal à l'épaisseur de ladite tôle d'entraînement dans ladite zone annulaire. 30 7) Volant moteur flexible selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une couronne de démarreur (9) est fixée sur la périphérie externe du plateau (5), et en ce que la tôle d'entraînement (1, 201) possède un rayon (R) supérieur au rayon intérieur (RI) de ladite couronne de démarreur. 8) Volant moteur flexible selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cible comporte essentiellement des repères de mesure normaux (12, 13, 212, 213), identiques, et répartis régulièrement sur une portion 10 annulaire de la tôle d'entraînement, et en ce qu'elle comporte au moins un repère de référence (12', 13', 212', 213') distinct desdits repères normaux par sa forme ou par sa position. 9) Volant moteur flexible selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une rondelle élastique (7) est placée entre la tôle d'entraînement (1) et le plateau (5).