Brevet FR2890716A1 — publié le 20070316

L'invention concerne un volant d'inertie flexible pour une transmission de couple, en particulier pour véhicule automobile, ce volant d'inertie étant destiné à être entraîné en rotation par un arbre menant tel que le vilebrequin d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, et pouvant former le plateau de réaction d'un embrayage ou le volant primaire d'un double volant amortisseur dont le volant secondaire est lié au volant primaire par un amortisseur de torsion et constitue le plateau de réaction d'un embrayage. Un volant d'inertie flexible comprend en général une masse d'inertie périphérique formée d'un ou plusieurs éléments en fonte, qui est fixée sur une tôle annulaire flexible dont la partie périphérique radialement interne comporte des trous de passage de vis de fixation sur l'arbre menant. Comme cette tôle annulaire flexible est d'épaisseur relativement faible, sa partie périphérique radialement interne de fixation sur l'arbre menant est renforcée par une rondelle ayant une épaisseur plus importante et sur laquelle les têtes des vis de fixation peuvent s'appuyer. La fabrication et l'assemblage d'un tel volant flexible sont relativement longs et délicats et sont donc coûteux. On a déjà proposé dans le document FR-A-2 849 683 un volant d'inertie flexible qui comporte une masse d'inertie périphérique portée par un élément flexible destiné à être fixé à l'arbre menant, cet élément flexible comportant des bras radiaux qui définissent un axe privilégié d'oscillation perpendiculaire à l'axe de rotation du volant, ces bras radiaux étant par exemple au nombre de deux et diamétralement opposés l'un à l'autre. On a constaté en effet qu'en fonctionnement, un volant d'inertie flexible se déforme en flexion autour d'un axe qui est perpendiculaire à son axe de rotation et qui a une position angulaire déterminée par rapport au vilebrequin du moteur, cette flexion du volant étant liée à une flexion du dernier maneton du vilebrequin. Le volant d'inertie flexible décrit dans le document FR-A-2 849 683 est particulièrement conçu pour répondre à ce phénomène et pour l'absorber au moins en partie, en découplant du vilebrequin le volant qui oscille autour de l'axe de flexion défini par ses bras radiaux. Ce volant d'inertie flexible présente en outre l'avantage de pouvoir être réalisé d'une seule pièce en fonte et d'être alors particulièrement économique. La présente invention a notamment pour but de perfectionner encore un volant d'inertie flexible de ce type et d'améliorer son comportement vibratoire. Elle propose à cet effet un volant d'inertie flexible pour une transmission de couple, en particulier pour véhicule automobile, comprenant une partie annulaire centrale destinée à être fixée à un arbre menant pour l'entraînement du volant en rotation, une masse d'inertie périphérique, et des moyens de liaison de la partie annulaire centrale à la masse d'inertie périphérique, où les moyens de liaison précités sont constitués par un bras radial unique, s'étendant entre la partie annulaire centrale et la masse d'inertie périphérique. Le volant d'inertie selon l'invention n'a donc pas une configuration symétrique par rapport à son axe de rotation, ce qui lui confère des propriétés avantageuses du point de vue de son comportement vibratoire. Le volant selon l'invention présente en effet un premier axe de flexion qui est perpendiculaire à son axe de rotation et à l'axe du bras radial précité, et un second axe de flexion qui est défini par l'axe du bras radial, le premier axe de flexion étant excentré par rapport à l'axe de rotation du volant et passant dans le bras radial précité. Le volant selon l'invention peut donc être découplé en flexion de l'arbre menant, d'une part autour de son premier axe de flexion et d'autre part autour de son second axe de flexion. La rigidité de ce volant autour de son premier axe de flexion est inférieure à sa rigidité autour de son second axe de flexion, mais ses fréquences de résonance autour de ces deux axes sont significativement inférieures à la fréquence de résonance en flexion du volant rigide, soit en général inférieures à 300 Hz, voire inférieures à 200 Hz. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ce volant d'inertie comprend un second bras radial qui s'étend entre la partie annulaire centrale et la masse d'inertie périphérique, ce second bras radial étant diamétralement opposé au bras radial précité et étant coupé ou interrompu transversalement, de sorte qu'il ne constitue pas un moyen de liaison entre la partie annulaire centrale et la masse d'inertie périphérique du volant. Ce second bras radial est de préférence coupé ou interrompu au voisinage de sa zone de raccordement à la masse d'inertie périphérique. Sa présence réduit le défaut de symétrie du volant par rapport à son axe de rotation. Par ailleurs, le premier bras radial précité reliant la partie annulaire centrale à la masse d'inertie périphérique du volant, peut être dimensionné pour compenser le balourd en rotation dû à la l'interruption transversale du second bras radial. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce volant d'inertie comprend des moyens d'amortissement des vibrations qui sont portés par sa partie annulaire centrale et qui coopèrent par frottement avec sa masse d'inertie périphérique. Dans un mode de réalisation préféré, ces moyens d'amortissement des vibrations comprennent une rondelle en tôle destinée à être fixée sur la partie annulaire centrale du volant, et comportant à sa périphérie extérieure des languettes sensiblement radiales destinées à être appliquées élastiquement sur la masse d'inertie périphérique. De préférence, les extrémités radialement externes de ces languettes sont coudées parallèlement à l'axe de rotation du volant et s'appliquent élastiquement sur une surface interne correspondante de la masse d'inertie périphérique, en passant dans la fente de coupe ou d'interruption du second bras radial. Le volant d'inertie selon l'invention est encore caractérisé en ce qu'il comprend un axe de torsion, qui est parallèle à son axe de rotation et qui passe par une partie la plus étroite du premier bras radial. Avantageusement, le volant d'inertie selon l'invention est monobloc, et est réalisé en fonte. Il peut également être réalisé en aluminium pour certaines applications. En variante, il peut être réalisé en tôle. Dans ce cas, il peut avoir avantageusement une structure feuilletée au moins en ce qui concerne la partie annulaire centrale et le bras radial, et être alors formé d'un empilement axial d'éléments en tôle qui sont appliqués et serrés les uns sur les autres. Cette structure feuilletée offre l'avantage d'amortir les vibrations par frottement des éléments de cette structure les uns sur les autres. 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 axiale d'un volant d'inertie selon l'invention, la coupe étant faite selon la ligne I-I de la figure 2; - la figure 2 est une vue de face de ce volant d'inertie; - les figures 3, 4 et 5 sont des vues en perspective de ce volant d'inertie et représentent respectivement les deux axes de flexion et l'axe de torsion du volant. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, le volant d'inertie 10 selon l'invention est réalisé d'une seule pièce en fonte et comprend une partie annulaire centrale 12 de fixation sur l'extrémité d'un arbre menant 14 tel que le vilebrequin d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, la fixation étant réalisée au moyen de vis (non représentées) passant dans des orifices 16 formés dans cette partie annulaire centrale 12 et répartis uniformément sur une circonférence autour de l'axe de rotation 18 du volant et de l'arbre 14. Cette partie annulaire centrale 12 est réalisée avec une épaisseur suffisante pour assurer une fixation correcte du volant d'inertie sur l'arbre 14, et est reliée à une masse d'inertie périphérique 20 par un bras radial unique 22 qui s'étend entre la périphérie externe de la partie centrale 12 et la périphérie interne de la masse d'inertie 20 et qui a, dans le mode de réalisation représenté, une épaisseur inférieure à celle de la partie centrale 12, et, a fortiori, à celle de la masse d'inertie 20. Ce bras radial 22 constitue un élément de liaison flexible entre la partie centrale 12 et la masse d'inertie périphérique 20 et est délimité par deux faces sensiblement planes, perpendiculaires à l'axe de rotation 18, et par des flancs 24 de forme incurvée concave, qui sont raccordés par des arrondis à la partie centrale annulaire 12 et à la masse d'inertie 20. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, un second bras radial 26, diamétralement opposé au bras radial 22 s'étend entre la partie annulaire centrale 12 et la masse d'inertie périphérique 20 mais est interrompu ou coupé transversalement au voisinage de sa zone 28 de raccordement à la masse d'inertie périphérique 20, dont il est séparé par une fente transversale 30, ce second bras 26 ayant par ailleurs les mêmes formes et dimensions que le premier bras radial 24. En outre, des moyens d'amortissement des vibrations sont montés sur la partie annulaire centrale 12 et coopèrent par frottement avec la masse d'inertie périphérique 20, ces moyens comportant une rondelle 32 qui a sensiblement les mêmes dimensions radiales que la partie annulaire centrale 12 du volant d'inertie et qui est interposée entre cette partie annulaire centrale 12 et l'extrémité de l'arbre 14 sur lequel est fixé le volant d'inertie, cette rondelle étant réalisée en tôle d'acier avec une épaisseur faible et comportant à sa périphérie externe des languettes 34 qui sont parallèles aux axes des bras radiaux 22 et 26 et qui s'étendent en direction de la zone 28 de raccordement formée sur la masse d'inertie 20 et correspondant au second bras radial 26. Les extrémités libres des languettes 34 sont coudées sensiblement parallèlement à l'axe de rotation 18, et s'étendent dans la fente 30 séparant l'extrémité du second bras radial 26 de sa zone de raccordement 28 pour s'appliquer élastiquement sur la tranche de cette zone de raccordement 28. Ainsi, les vibrations relatives de la partie annulaire centrale 12 et de la masse d'inertie périphérique 20 du volant d'inertie peuvent être amorties, au moins en partie, par frottement des extrémités coudées des languettes 34 sur la tranche de la zone de raccordement précitée. De façon classique, une couronne de démarreur 36 est rapportée et fixée sur la périphérie externe de la masse d'inertie 20. Le volant d'inertie selon l'invention présente un premier axe Al d'oscillation en flexion, dont la position est représentée schématiquement en figure 3, ce premier axe de flexion Al étant perpendiculaire à l'axe de rotation 18 du volant d'inertie et à l'axe longitudinal des bras radiaux 22, 26, et s'étendant en travers du premier bras radial 22, de façon sensiblement tangente à la périphérie externe de la partie annulaire centrale 12 du volant d'inertie. Un second axe A2 d'oscillation en flexion est présenté par ce volant d'inertie et est défini par l'axe longitudinal des bras radiaux 22 et 26, comme représenté schématiquement en figure 4. Ce second axe de flexion passe par l'axe de rotation du volant d'inertie. Ce volant présente également un axe A3 d'oscillation en torsion, qui est parallèle à l'axe de rotation 18 et qui traverse le premier bras radial 22 dans sa partie la plus étroite, en un point qui est situé sur l'axe longitudinal des bras radiaux 22 et 26. La rigidité du volant d'inertie en flexion autour de l'axe Al est plus faible que sa rigidité en flexion autour de l'axe A2 et plus faible également que sa rigidité en torsion autour de l'axe A3. Typiquement, le bras radial 22 qui relie la partie centrale 12 du volant à sa masse d'inertie périphérique 20, est dimensionné pour avoir une fréquence de résonance en flexion inférieure à 250 Hz et de préférence comprise entre 70 et 190 Hz, notamment entre 85 et/ou 150 Hz, et une fréquence de résonance en torsion qui est supérieure ou égale à 200 Hz (dans le cas d'un moteur à essence) ou à 350 Hz (dans le cas d'un moteur diesel). De façon générale, les dimensions du bras radial 22 sont comprises entre 5 et 15 mm en épaisseur, entre 40 et 100 mm en largeur, et entre 10 et 50 mm en longueur. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, ces dimensions sont de 10 mm en épaisseur, de 60 mm en largeur, et de 20 mm en longueur. Un volant d'inertie ainsi réalisé en fonte, de préférence en fonte à graphite sphéroïdal, qui a un meilleur comportement en flexion, peut avoir des fréquences de résonance de 87 Hz autour de l'axe Al, de 182 Hz autour de l'axe A2, et de 297 Hz autour de l'axe A3. Des essais de centrifugation du volant d'inertie selon l'invention, ont révélé un comportement équivalent à celui d'un volant rigide, mais avec un centre d'expansion qui est décalé du côté du second bras radial 26, par rapport à l'axe de rotation. Le balourd qui en résulte peut être compensé au moyen d'un excédent de masse sur le premier bras radial 22. On a constaté également que le comportement vibratoire de ce volant d'inertie variait relativement peu avec l'épaisseur du bras radial 22 et avec les rayons de courbure de ses bords latéraux 24, ce qui signifie que cette configuration de volant d'inertie est relativement stable en fréquence. Le volant d'inertie selon l'invention doit être fixé sur un vilebrequin 14 dans une position angulaire relative déterminée. Toutefois, ce volant supporte mieux les défauts de positionnement angulaires que ceux de la technique antérieure, et on a constaté qu'il restait flexible quelle que soit sa position angulaire sur le vilebrequin. Dans la forme de réalisation qui a été décrite et représentée, le volant d'inertie comporte un second bras radial 26 qui est diamétralement opposé au premier bras radial 22 et qui n'en diffère que par sa fente transversale 30 de coupe ou d'interruption. En variante, le volant d'inertie selon l'invention peut ne pas comporter de second bras radial 26 et de zone de raccordement correspondante 28 formée sur la périphérie interne de la masse d'inertie 20. Ce volant d'inertie aura, de façon générale, le même comportement vibratoire que celui des figures 1 et 2, mais son balourd en rotation sera plus important. Comme déjà indiqué, ce volant est avantageusement réalisable d'une seule pièce en fonte et est alors particulièrement économique. II peut également être réalisé d'une seule pièce en tôle d'acier. Il peut aussi avoir une structure feuilletée, soit dans son ensemble, soit au niveau de la partie annulaire centrale 12 et du ou des bras 22 et 26, qui sont alors constitués d'un empilement d'éléments en tôle et qui sont fixés à l'extrémité extérieure du bras 22 sur une masse d'inertie annulaire en fonte. REVENDICATIONS 1. Volant d'inertie flexible pour une transmission de couple, en particulier pour véhicule automobile, comprenant une partie annulaire centrale (12) destinée à être fixée à un arbre menant (14) pour l'entraînement du volant en rotation, une masse d'inertie périphérique (20) et des moyens de liaison de la partie annulaire centrale à la masse d'inertie périphérique, caractérisée en ce que les moyens de liaison précités sont constitués par un bras radial unique (22) s'étendant entre la partie annulaire centrale (12) et la masse d'inertie périphérique (20). 2. Volant d'inertie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente un premier axe de flexion (Al) perpendiculaire à l'axe de rotation (18) du volant et à l'axe du bras radial (22). 3. Volant d'inertie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier axe de flexion (Al) est excentré par rapport à l'axe de rotation (18) du volant et s'étend en travers du bras radial (22). 4. Volant d'inertie selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il présente un second axe de flexion (A2) défini par l'axe du bras radial (22). 5. Volant d'inertie selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que sa rigidité autour du premier axe de flexion est inférieure à sa rigidité autour du second axe de flexion. 6. Volant d'inertie l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un second bras radial (26), diamétralement opposé au bras radial (22) précité, et s'étendant entre la partie annulaire centrale (12) et la masse d'inertie périphérique (20), ce second bras radial (26) étant coupé ou interrompu transversalement. 7. Volant d'inertie selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second bras radial (26) est coupé ou interrompu au voisinage de sa zone (28) de raccordement à la masse d'inertie périphérique (20). 8. Volant d'inertie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'amortissement des vibrations, portés par sa partie annulaire centrale (12), et coopérant par frottement avec sa masse d'inertie périphérique (20). 9. Volant d'inertie selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement des vibrations comprennent une rondelle (32) en tôle, destinée à être fixée sur la partie annulaire centrale (12) du volant et comportant à sa périphérie extérieure des languettes (34) destinées à être appliquées élastiquement sur la masse d'inertie périphérique (20). 10. Volant d'inertie selon la revendication 9, caractérisé en ce que les extrémités radialement externes des languettes (34) sont coudées parallèlement à l'axe de rotation (18) et s'appliquent élastiquement sur une surface intérieure correspondante de la masse d'inertie périphérique (20). 11. Volant d'inertie selon la revendication 10, caractérisé en ce que les languettes (34) s'étendent diamétralement à l'opposé du premier bras radial (22). 12. Volant d'inertie selon l'ensemble des revendications 7 et 10, caractérisé en ce que les languettes (34) de la rondelle (32) s'étendent le long du second bras radial (26) et leurs extrémités coudées s'étendent dans la fente de coupe ou d'interruption (30) de ce bras. 13. Volant d'inertie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un axe de torsion (A3), parallèle à son axe de rotation (18) et s'étendant à travers la partie la plus étroite du premier bras radial (22). 14. Volant d'inertie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier bras radial (22) comporte un excédent de masse pour compenser un balourd en rotation dû à l'absence d'une liaison radiale entre la partie annulaire centrale (12) et la masse d'inertie périphérique (20), diamétralement à l'opposé du premier bras radial (22). 15. Volant d'inertie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est monobloc. 16. Volant d'inertie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en fonte. 17. Volant d'inertie selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il est réalisé en tôle d'acier. 18. Volant d'inertie selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'au moins sa partie annulaire centrale (12) et son bras radial (22) de liaison à la masse d'inertie périphérique (20), ont une structure feuilletée et sont formés d'un empilement axial d'éléments en tôle appliqués et serrés les uns sur les autres.