Brevet FR2855579A1 — publié le 20041203

L'invention concerne un dispositif d'amortissement d'oscillations de rotation destiné à des volants d'inertie à deux masses, à faible friction. Des 5 exigences croissantes imposées au comportement vibratoire de volants d'inertie à deux masses ne peuvent être satisfaites que de manière insuffisante à l'aide de systèmes à ressort. Des volants d'inertie à deux masses à systèmes à ressort atteignent, aux vitesses de 10 rotation élevées, un comportement d'amortissement favorable avec le moins de friction possible entre les deux masses d'inertie. Toutefois, dans la plage de vitesses de rotation inférieure, notamment dans le domaine de la résonance, que l'on traverse au cours de 15 la phase de démarrage, il faudrait au contraire une friction élevée pour amortir les fortes oscillations qui apparaissent. Par ailleurs, il existe déjà des solutions mécaniques 20 pour le blocage temporaire des deux masses d'inertie au moyen de goupilles ou de freins à bande. Dans des embrayages électromagnétiques conventionnels, la bobine d'excitation du champ magnétique est disposée 25 axialement devant ou derrière les parties d'embrayage en rotation, tel que le laissent entrevoir les solutions conformes aux documents DE 36 16 768 Ai, DE 36 07 701 Ai, JP 60-122043 et JP 61-119845. Cela permet d'obtenir une petite longueur de spire et ainsi une faible 30 résistance de bobine. La bobine peut être glissée axialement dans un noyau en U qui, en commun avec la bobine peut être fixé de manière stationnaire. Cela rend possible un montage simple. Si grâce à l'embrayage deux parties rotatives doivent presser l'une sur l'autre en fonction du courant de 2 2855579 bobine, le flux magnétique aux extrémités du corps en U stationnaire est transmis, par l'intermédiaire d'entrefers radiaux, à l'une des moitiés d'embrayage en rotation, et la force de pressage est alors engendrée 5 dans d'autres entrefers axiaux entre les moitiés d'embrayage. Dans les entrefers radiaux, la force de traction magnétique est absorbée en soi par des pièces de forme annulaire, sans qu'il se produise un mouvement de pièce (réduction d'entrefer ou d'interstice, 10 friction). Ces modes de construction conventionnels d'embrayages magnétiques nécessitent beaucoup d'espace de construction, qui n'est pas disponible dans la cloche 15 d'embrayage à côté de l'embrayage et du volant d'inertie à deux masses. En outre le contenu énergétique magnétique est si élevé que dans le cas d'une tension de réseau de bord de 20 typiquement 14 V, de fortes variations de forces ne peuvent être obtenues qu'avec des courants très élevés et donc à l'aide d'une électronique de coûts élevés. Le but de l'invention consiste à concevoir l'embrayage 25 magnétique pour un volant d'inertie à deux masses, également désigné comme actionneur électromagnétique, de façon à ce qu'il permette, tout en conservant l'espace de construction disponible, de bloquer les deux masses d'inertie du volant d'inertie pour la plage inférieure 30 des vitesses de rotation, et de faire varier de manière flexible la force de friction en fonction de la vitesse de rotation et/ou à l'intérieur d'une période d'oscillation, ainsi que de faibles coûts de fabrication. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un 3 2855579 dispositif d'amortissement d'oscillations de rotation entre un moteur à combustion interne et une transmission ou boite de vitesses, composé d'au moins un embrayage à friction et d'au moins un volant d'inertie avec au moins 5 deux masses d'inertie pouvant tourner relativement l'une par rapport à l'autre à l'encontre de l'action d'un amortisseur d'oscillations de rotation, grâce au fait qu'il est possible de faire varier la rotation relative entre les deux masses d'inertie, au moyen d'un 10 dispositif électrique. Un autre avantage réside dans le fait que le dispositif électrique est un dispositif électromagnétique. Il s'avère en outre avantageux que le dispositif électromagnétique forme un embrayage à friction. Un autre avantage est donné par le fait que le dispositif électromagnétique dispose d'éléments intermédiaire disposés à la périphérie du volant d'inertie, par l'intermédiaire desquels les deux masses d'inertie peuvent être couplées. De manière avantageuse, ledit au moins un élément 25 intermédiaire est réalisé en tant que bobine avec un corps magnétique doux entourant au moins partiellement la bobine. Selon, une configuration de l'invention, la bobine est 30 disposée de manière stationnaire, radialement à l'extérieur des parties d'embrayage rotatives. Selon la solution conforme à l'invention, il s'avère également avantageux que les deux parties du corps en 35 fer puissent être réunies axialement en étant espacées radialement, et entourent la bobine. Un autre avantage réside dans le fait que l'entourage de la bobine se fait en laissant libre une zone de rupture sur sa surface périphérique radialement intérieure, et 5 cette zone de rupture présente une largeur de 1 mm à 3 mm. Aussi bien sur la partie primaire que sur la partie secondaire du corps de fer, sont placés des éléments 10 collecteurs. En revanche, la largeur axiale de la partie d'embrayage stationnaire, notamment au niveau de la surface périphérique radialement intérieure, est choisie aussi 15 grande que possible, en maximisant ainsi la surface d'entrefer pour le passage du flux magnétique de la partie stationnaire aux parties rotatives de l'embrayage magnétique, les éléments collecteurs possédant de grandes surfaces d'entrefer, et le flux magnétique étant 20 concentré dans l'élément collecteur, d'au moins un facteur 3, de préférence de plus d'un facteur 4. La surface de section transversale pour le flux magnétique est, au niveau des entrefers radiaux, plus grande d'un facteur 3 à 10 que la surface de section transversale de 25 flux dans la zone de culasse radialement en-dehors de la bobine. Pour permettre un agrandissement axial des deux surfaces d'entrefer, les deux côtés des parties de corps de fer 30 présentent avantageusement des diamètres différents, ce qui conduit à ce que les deux surfaces peuvent même se chevaucher dans la vue de dessus radiale, et la distance minimale nécessaire pour un faible flux de dispersion est garantie par le gradin radial. 35 L'épaisseur radiale des branches des deux moitiés du s5 2855579 corps magnétique doux stationnaire, situées au niveau des entrefers radiaux, diminue en direction de la zone de rupture, en ménageant ainsi de la place pour la bobine. Dans la zone de rupture du corps magnétique doux 5 est avantageusement disposé un anneau de stabilisation en un matériau stable, ni électriquement, ni magnétiquement conducteur, qui est fixé aux deux extrémités de branches en stabilisant ainsi leur position. Il s'avère avantageux que l'anneau de 10 stabilisation soit réalisé sous forme d'aimant permanent lié dans de la matière plastique, en agissant ainsi comme écran magnétique. Par ailleurs, tous les espaces creux dans la partie d'embrayage stationnaire, peuvent être remplis, après montage, par un liant, de préférence une résine, cela s'effectuant de préférence dans une installation sous vide ou une installation sous pression. La résine assure une résistance élevée du module de construction et, en 20 outre, une protection contre la corrosion. Par ailleurs, la résine améliore la résistance de l'isolation et l'évacuation de chaleur. Grâce à la variation de section transversale dans le 25 noyau magnétique doux stationnaire de l'embrayage magnétique, on exploite bien l'espace de construction disponible d'une part, et l'on abaisse nettement la densité de flux dans les entrefers radiaux d'autre part. L'énergie magnétique accumulée dans les entrefers se 30 réduit proportionnellement avec la densité de flux. Comme celle-ci, dans le circuit magnétique sinon pratiquement totalement fermé avec du matériau hautement perméable, domine largement le contenu énergétique, cet abaissement du contenu énergétique facilite considérablement l'établissement et l'interruption de la force magnétique. 6 2855579 La section transversale pour le flux magnétique dans les deux parties rotatives de l'embrayage magnétique est de préférence à nouveau rétrécie, à partir de la surface 5 d'entrefer également grande, de manière continue jusqu'à un minium, de sorte que la densité de flux magnétique au niveau des surfaces de contact axialement en regard des deux parties d'embrayage rotatives, vaut entre 70% et 90% de la densité de flux de saturation. Avantageusement, le flux alterne non pas seulement une fois entre les deux parties d'embrayage rotatives, mais plusieurs fois, de préférence trois fois. A cet effet, dans les tôles véhiculant le flux, d'au moins une moitié d'embrayage rotative, sont usinées des fentes tangentielles pourvues d'un matériau de remplissage, qui dans la direction périphérique, sont interrompues par quelques rares nervures minces dans la 20 direction axiale et tangentielle. De faibles courants de bobine suffisent déjà à saturer ces nervures. Pour le courant de bobine maximum, moins de 10% du flux total circule à travers ces nervures. Les nervures permettent de préfabriquer d'un seul tenant le corps de tôle conduisant le flux d'au moins une des moitiés d'embrayage rotatives. En commun avec le matériau de remplissage dans les 30 fentes tangentielles, de préférence du matériau de friction collé ou appliqué par injection, ainsi que pourvues d'éléments de fixation complémentaires à la moitié d'embrayage, les nervures absorbent également les forces tangentielles. Il s'avère avantageux, qu'au moins sur l'une des deux 7 2855579 moitiés d'embrayage rotatives soit placé un anneau de culasse mobile axialement, qui est fixé par des éléments de ressort non magnétiques sur le restant du corps de l'une des deux masses d'inertie de façon telle, que pour 5 une bobine non alimentée en courant, il présente une distance d'espacement minimale à un autre corps magnétique doux dans l'autre moitié d'embrayage. Les ressorts absorbent également des forces 10 tangentielles élevées. Grâce à la mobilité axiale des anneaux de culasse, on compense des tolérances de fabrication et l'usure des surfaces de contact. Les éléments de ressort garantissent en outre que les surfaces de contact, dans l'état non alimenté en courant 15 de l'embrayage, s'ouvrent de manière suffisamment large pour qu'il ne se produise pas de friction, par exemple sous la forme d'abrasion. Les éléments de ressort sont de préférence réalisés en 20 un acier spécial non magnétisable, et contribuent également à l'évacuation de la chaleur des anneaux de culasse. La part prépondérante, de la chaleur engendrée par la friction, est toutefois évacuée par l'intermédiaire des éléments collecteurs avec leurs 25 grandes surfaces d'entrefer. En-dehors de la diminution de la densité de flux d'entrefer, la variation de section transversale conforme à l'invention, améliore également le 30 refroidissement des composants d'embrayage actifs magnétiquement. Ce mode de construction présente l'avantage de permettre de respecter un encombrement de construction réduit. De 35 plus, les pertes de bobine sont faibles pour un encombrement de construction réduit. Par ailleurs, on garantit une sécurité de fonctionnement élevée ainsi qu'une fabrication économique des pièces de noyau en tant que pièces de formage en tôle. Dans la suite, l'invention va être explicitée plus en détail au regard d'un exemple de réalisation. Les dessins annexés montrent: Fig. 1 15 Fig. 2 20 Fig. 3 un embrayage complet, l'embrayage magnétique à glissement étant placé à la périphérie extérieure du volant d'inertie à deux masses, un circuit magnétique conforme à l'invention, avec des éléments d'anneaux de culasse, qui sont fixés de manière axialement mobile par l'intermédiaire de ressorts, un circuit magnétique conforme à l'invention, avec des éléments d'anneaux de culasse comme sur la figure 2, toutefois dans l'état fermé. La figure 1 montre l'agencement du dispositif d'amortissement 13, 14 conforme à l'invention, comprenant un embrayage à glissement magnétique 14 et un volant d'inertie à deux masses 10. Les figures 2 et 3 montrent les particularités caractéristiques du circuit magnétique. On peut y voir que les composants magnétiques doux des moitiés d'embrayage rotatives la, lb sont subdivisés en une zone de collecteur 2, qui collecte le flux au niveau de 35 l'entrefer radial et le concentre vers la surface de contact axiale, et un anneau de culasse 3 (qui fait office de fermeture d'une boucle supplémentaire du flux magnétique). Les éléments d'anneaux de culasse sont fixés de manière axialement mobile par l'intermédiaire de ressorts 5. Dans ces anneaux de culasse le flux 5 magnétique modifie sa direction de 180 de sorte qu'il s'établit un parcours de flux, en forme de méandres. Le volant d'inertie à deux masses comporte au moins un anneau de culasse fixé au moyen d'éléments de ressort 5. Dans l'exemple de réalisation, ce sont deux anneaux de 10 culasse, à savoir l'un sur la masse primaire et l'un sur la masse secondaire. La figure 2 montre des anneaux de culasse 3a, 3b axialement espacés, et la figure 3, ces anneaux appliqués axialement l'un contre l'autre. La zone de collecteur 2b et l'anneau de culasse 3b de la 15 partie secondaire sont ici reliés par des nervures 4 et peuvent être fabriqués d'une seule pièce dans un outil progressif. Dans la partie primaire, l'élément collecteur 2a et l'anneau de culasse 3a sont par contre des pièces séparées qui sont fabriquées séparément et 20 sont assemblées au moyen d'un élément de ressort 5 lors du montage. Dans la partie secondaire lb, on met de préférence en oeuvre en supplément, un élément de ressort, en vue de garantir à long terme la mobilité axiale de l'anneau de culasse 3b par rotation autour de 25 points fixes sur les nervures 4. Les nervures 4 facilitent non seulement la manipulation des pièces lors de la fabrication, mais assurent également un mouvement défini des anneaux de culasse 3a, 3b, en fonctionnement. L'entrefer de contact a entre la partie primaire et la partie secondaire la, lb est représenté de manière agrandie. En réalité il devra être le plus petit possible. Il doit toutefois présenter une grandeur minimale fonction de tolérances, en vue de garantir un 35 fonctionnement sans friction ou frottement aux vitesses de rotation élevées. Avec l'usure qui augmente, il 2855579 devient toutefois effectivement plus grand. A la place de la fixation des deux anneaux de culasse 3a, 3b au moyen de ressorts, il faudrait, dans le cas 5 d'un mode de réalisation avec seulement un passage axial de flux entre côté primaire et côté secondaire la, lb comme sur la figure 1, que l'un des deux éléments collecteurs 2a, 2b ou l'un des corps de base soit mobile axialement en tant qu'ensemble, par rapport à l'arbre et 10 au montage de support. Par ailleurs, il s'avère avantageux de disposer la bobine 9 axialement à côté du volant d'inertie 10 à deux masses 11, 12 ou à l'intérieur des ressorts en arc du 15 volant d'inertie à deux masses. Le flux magnétique est conduit autour du ressort en arc, par des tôles déformées, et les surfaces de contact sont placées dans une chambre étanche, de sorte que par un graissage permanent des surfaces de contact, il est possible 20 d'obtenir des paramètres de coefficient de frottement constants. Des changements de direction du flux au moyen d'anneaux de culasse autorisent l'utilisation de tôles minces, dont la transformation est simple et qui réduisent les pertes par courant de Foucault. il 2855579 REVENDICATIONS. 1. Dispositif d'amortissement d'oscillations de rotation entre un moteur à combustion interne et une transmission ou boite de vitesses, composé d'au moins un embrayage à 5 friction (1) et d'au moins un volant d'inertie (10) avec au moins deux masses d'inertie (11, 12) pouvant tourner relativement l'une par rapport à l'autre à l'encontre de l'action d'un amortisseur d'oscillations de rotation (13), caractérisé en ce qu'il est possible de faire varier la rotation relative entre les deux masses d'inertie (11, 12), au moyen d'un dispositif électrique (14). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que le dispositif électrique (14) est un dispositif électromagnétique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif électromagnétique forme un 20 embrayage à friction (14). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif électromagnétique (14) dispose d'éléments intermédiaires disposés à la périphérie du 25 volant d'inertie (10), par l'intermédiaire desquels les deux masses d'inertie (11, 12) peuvent être couplées. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit au moins un élément intermédiaire est 30 réalisé en tant que bobine avec un corps magnétique doux (7a, 7b) entourant au moins partiellement la bobine (9). 12 2855579 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bobine (9) est disposée de manière stationnaire, radialement à l'extérieur des parties d'embrayage rotatives (la, lb). 7. Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les deux parties du corps en fer (corps magnétique doux 7a, 7b) peuvent être réunies axialement en étant espacées radialement, et entourent 10 la bobine (9). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'entourage de la bobine (9) se fait en laissant libre une zone de rupture sur sa surface périphérique 15 radialement intérieure, et cette zone de rupture présente une largeur de 1 mm à 3 mm. 9. Dispositif selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'un anneau de stabilisation (8) est 20 réalisé sous forme d'aimant permanent lié dans de la matière plastique, et est en liaison avec les deux parties du corps en fer (7a, 7b). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, 25 caractérisé en ce que les deux côtés des parties de corps de fer présentent des diamètres différents. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les espaces creux dans la partie 30 d'embrayage stationnaire, peuvent être remplis par un liant, après montage. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'en guise de liant on utilise de préférence de la 35 résine. 13 2855579 13. Dispositif selon les revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le remplissage avec le liant s'effectue de préférence dans une installation sous vide ou une installation sous pression. 14. Dispositif selon les revendications 1 à 13, caractérisé en ce que dans au moins une moitié d'embrayage (la, lb), entre la partie secondaire d'un élément collecteur (2b) et la partie secondaire d'un 10 anneau de culasse (3b), sont usinées des fentes tangentielles. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les fentes tangentielles sont interrompues dans 15 la direction périphérique, par des nervures (4) minces dans la direction axiale et tangentielle. 16. Dispositif selon les revendications 14 et 15, caractérisé en ce que dans les fentes tangentielles est 20 introduit du matériau de remplissage. 17. Dispositif selon les revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'au moins sur l'une des deux moitiés d'embrayage (la, lb) est placé un anneau de culasse (3a, 25 3b) mobile axialement. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'anneau de culasse (3a, 3b) est fixé par des éléments de ressort (5) sur le restant du corps (2a, 30 2b). 19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que les éléments de ressort (5) sont réalisés de préférence en un acier non magnétisable. 35 20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, 14 2855579 caractérisé en ce qu'aussi bien sur la partie primaire (7a) que sur la partie secondaire (7b) du corps de fer, sont placés des éléments collecteurs (2a, 2b). 21. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les éléments collecteurs (2a, 2b) possèdent de grandes surfaces d'entrefer, et le flux magnétique est concentré dans l'élément collecteur (2a, 2b), d'au moins un facteur 3, de préférence de plus d'un facteur 4.