Brevet FR2895479A1 — publié le 20070629

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale les volants moteur. Elle concerne plus particulièrement un volant moteur d'un dispositif de transmission de couple d'un moteur qui comprend un moyeu et une masse inertielle annulaire de plus grand diamètre que le moyeu et solidaire de ce moyeu, et des moyens d'amortissement des oscillations de la masse inertielle annulaire par rapport à ce moyeu, comportant au moins un organe d'amortissement reliant le moyeu à la masse inertielle annulaire et apte à se déformer élastiquement suivant la direction de l'axe de rotation du volant moteur. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour les volants moteurs de type flexible. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Pour réduire les vibrations du moteur dans le domaine de moyennes fréquences (200-1000 Hz), on utilise généralement un volant moteur dit assoupli. Pour assouplir le volant moteur il est connu de réaliser des fenêtres traversantes diamétralement opposées sur le disque ce qui permet d'avoir une flexibilité autour d'un ou de plusieurs axes privilégiés appartenant au plan moyen du volant moteur, c'est-à-dire dans le plan transversal à l'axe de l'arbre menant. Cependant, lorsque le moteur est en fonctionnement, la souplesse du volant moteur peut provoquer, par flexion de la masse inertielle, des débattements du volant moteur dans la direction axiale de l'arbre menant qui dépassent la limite tolérable. Il en résulte des problèmes de tenue mécanique du volant moteur et du disque d'embrayage qui coopère avec le volant moteur. Il est donc nécessaire pour ce type de volant moteur de trouver un moyen d'amortissement qui permet de réduire les débattements axiaux du volant moteur sans avoir toutefois un impact significatif sur sa souplesse en flexion. Le document WO 2004/065807 décrit, dans son mode de réalisation illustré par la figure 13, un volant moteur qui comprend un moyeu et une masse inertielle annulaire fixée au moyeu. II est aussi prévu un organe d'amortissement des oscillations de la masse inertielle annulaire par rapport à ce moyeu, apte à se déformer élastiquement suivant la direction de l'axe de rotation du volant. Toutefois, dans ce mode de réalisation, l'organe d'amortissement est rapporté avec un système de fixation sur le moyeu et est situé entre le moyeu et la masse inertielle du volant moteur. L'organe d'amortissement est donc monté dans le volant moteur lors de l'assemblage du moyeu et de la masse inertielle du volant moteur. La masse inertielle et le moyeu d'un tel volant moteur forment nécessairement deux pièces distinctes. II en résulte que le coût de fabrication et le temps de montage des pièces d'un tel volant moteur sont importants. Au surplus, dans ce dispositif, l'organe d'amortissement comporte une partie extérieure dont une seule face prend appui contre et coopère par friction avec la masse inertielle annulaire du volant moteur. L'amortissement des débattements axiaux du volant moteur est donc limité. OBJET DE L'INVENTION La présente invention propose un nouveau volant moteur dont les débattements axiaux sont réduits. À cet effet, on propose selon l'invention un volant moteur d'un dispositif de transmission de couple d'un moteur comprenant un moyeu et une masse inertielle annulaire de plus grand diamètre que le moyeu et solidaire de ce moyeu, des moyens d'amortissement des oscillations de la masse inertielle annulaire par rapport à ce moyeu, comportant au moins un organe d'amortissement reliant le moyeu à la masse inertielle annulaire et apte à se déformer élastiquement suivant la direction de l'axe de rotation du volant moteur, dans lequel l'organe d'amortissement est réalisé sous la forme d'un insert autour duquel le volant moteur est coulé. Lors de la flexion du volant moteur, l'organe d'amortissement frotte sur les parties de la masse inertielle annulaire du volant moteur avec lesquelles il est en contact ce qui réduit les débattements axiaux de la masse inertielle annulaire du volant moteur. Grâce à l'organe d'amortissement apte à se déformer élastiquement, le volant moteur conserve la souplesse que lui procurent ses capacités de flexion. Ainsi les amplitudes importantes des débattements axiaux de la masse inertielle sont diminuées, sans impacter de façon significative les capacités de flexion de l'ensemble du volant moteur. Au surplus, un tel organe d'amortissement ne nécessite aucun moyen de fixation. Enfin l'encombrement du dispositif de transmission est réduit du fait que l'organe d'amortissement est intégré dans le volant moteur. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du volant moteur selon l'invention sont les suivantes : l'organe d'amortissement s'étend radialement et présente une partie centrale insérée dans l'épaisseur du moyeu et une partie extérieure insérée dans la masse inertielle annulaire ; la partie centrale de l'organe d'amortissement est solidaire du moyeu et la partie extérieure de l'organe d'amortissement est mobile radialement par rapport à la masse inertielle annulaire ; la partie centrale de l'organe d'amortissement est de forme annulaire et l'organe d'amortissement comprend deux languettes qui s'étendent radialement depuis la partie centrale et dont la partie terminale constitue la partie extérieure de l'organe d'amortissement ; le volant moteur présentant au moins un axe privilégié de flexion, chaque languette est disposée le long d'un axe privilégié de flexion du volant moteur ; la partie extérieure des languettes est élargie ; la masse inertielle annulaire est pourvue de fourreaux encastrés adaptés à recevoir la partie extérieure de l'organe d'amortissement ; l'état de surface des parties terminales des languettes est adapté pour favoriser le contact entre lesdites parties terminales et la masse inertielle annulaire ; Le volant moteur comprenant une pluralité d'inserts selon l'une des revendications précédentes, axialement espacés de sorte que lors de la coulée du volant moteur de la matière enveloppe chacun des inserts individuellement ; l'organe d'amortissement est une plaque ; la plaque est une rondelle. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés de plusieurs modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue de côté d'un volant moteur et d'un vilebrequin ; la figure 2A est une vue en coupe dans le plan médian du volant moteur selon un premier mode de réalisation ; la figure 2B est une vue en coupe axiale du volant moteur de la figure 2A ; la figure 3A est une vue en coupe dans le plan médian du volant moteur selon un deuxième mode de réalisation la figure 3B est une vue en coupe axiale du volant moteur de la figure 3A ; la figure 4A est une vue en coupe dans le plan médian du volant moteur selon un troisième mode de réalisation ; la figure 4B est une vue en coupe axiale du volant moteur de la figure 4A ; la figure 5A est une vue en coupe dans le plan médian du volant moteur selon un quatrième mode de réalisation la figure 5B est une vue en coupe axiale du volant moteur de la figure 5A ; la figure 6A est une vue en coupe dans le plan médian du volant moteur selon un cinquième mode de réalisation la figure 6B est une vue en coupe axiale du volant moteur de la figure 6A. En préliminaire, on notera que les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation représentés sur les différentes figures seront, dans la mesure du possible, référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois. Sur la figure 1, on a représenté une partie d'un dispositif de transmission de couple d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Ce dispositif de transmission de couple comprend un arbre menant, ici un vilebrequin 10 pourvu d'un plateau 11 de fixation, ainsi qu'un volant moteur 20 destiné à coopérer avec un disque d'embrayage (non représenté). Comme représenté sur les figures 2A et 2B, le volant moteur 20 comporte, d'une part, un moyeu 22 adapté à être fixé au plateau 11 du vilebrequin 10 et, d'autre part, une masse inertielle 21 annulaire qui, de plus grand diamètre que le moyeu 22, est solidaire de ce moyeu 22. De même que le moyeu, la masse inertielle 21 présente une face radiale arrière orientée du côté du vilebrequin 10 et une face radiale avant opposée destinée à coopérer par friction avec le disque d'embrayage (non représenté). Le moyeu du 10 constitue la partie centrale du volant moteur 20. Ici le volant moteur 20 comporte des ouvertures, ou fenêtres traversantes 23, 24, 25, 26 pratiquées dans le moyeu, ou partie centrale, du volant moteur. Ici, les deux fenêtres traversantes 25, 26 sont diamétralement opposées et symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe X perpendiculaire au plan de symétrie du vilebrequin 10 ce qui permet d'avoir une flexibilité autour de cet axe X. Similairement, les deux fenêtres traversantes 23, 24 sont diamétralement opposées et symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe Y, c'est-à-dire l'axe défini par l'intersection du plan moyen du volant moteur 20 et du plan de symétrie du vilebrequin 10 ce qui permet d'avoir une flexibilité autour de cet axe. Les niveaux de flexibilité autour des deux axes privilégiés X et Y peuvent être ajustés en agissant sur la dimension et la forme des fenêtres traversantes. Les positions de ces axes privilégiés l'un par rapport à l'autre et par rapport au plan du vilebrequin peuvent être ajustés afin de découpler les modes de flexion autour de chacun de ces deux axes, c'est-à-dire afin de positionner, dans le domaine des fréquences, le mode de flexion du volant autour de l'axe X suffisamment loin du mode de flexion autour de l'axe Y pour ne pas augmenter les vibrations du vilebrequin. Le volant moteur comporte également des moyens d'amortissement des oscillations de la masse inertielle 21 annulaire par rapport au moyeu 22. Ces moyens d'amortissement comportent un organe d'amortissement 30 reliant le moyeu 22 à la masse inertielle 21 annulaire et apte à se déformer élastiquement suivant la direction de l'axe du vilebrequin 10 confondu avec l'axe Al de rotation du volant moteur. Avantageusement, l'organe d'amortissement 30 est réalisé sous la forme d'un insert autour duquel le volant moteur 20 est coulé. L'organe d'amortissement 30 s'étend dans un plan transversal à l'axe Al et présente une partie centrale 33 insérée dans l'épaisseur du moyeu 22 et une partie extérieure 312, 322 insérée dans la masse inertielle 21 annulaire. La partie centrale 33 de l'organe d'amortissement 30 est solidaire du moyeu 22 et la partie extérieure 312, 322 de l'organe d'amortissement 30 est mobile radialement par rapport à la masse inertielle 21 annulaire, par glissement accompagné d'une dissipation d'énergie par friction, lorsque le volant moteur vibre en flexion. Ici, l'organe d'amortissement est une plaque flexible 30 réalisée dans un matériau, de l'acier par exemple, suffisamment élastique pour pouvoir se déformer sous l'effet des débattements de la masse inertielle et suffisamment résistant mécaniquement pour pouvoir tenir sous l'effet des contraintes alternées imposées par la masse inertielle en flexion. La plaque est d'un seul tenant et est obtenue par emboutissage puis découpage (ou poinçonnement). La plaque présente une épaisseur faible, comprise par exemple entre 1,5 mm et 3 mm. Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 2A et 2B, la plaque flexible 30 comprend des languettes 31, 32 qui s'étendent radialement depuis la partie centrale 33 et dont la partie terminale constitue la partie extérieure 312, 322 de l'organe d'amortissement. La partie centrale 33 est ici en forme de couronne et relie entre elles les deux languettes. Ces languettes 31, 32 comprennent également une partie intermédiaire 311, 321. Le moyeu 22 du volant 20 comporte des orifices 27 pour le passage de vis de fixation 12. La partie centrale 33 de la plaque est disposée entre les orifices 27 et les fenêtres traversantes 23, 24, 25, 26 pratiquées dans le moyeu 22. Comme représenté sur la figure 2A, chaque languette est disposée le long d'un axe privilégié de flexion du volant moteur 20, ici l'axe Y. En variante, on pourrait aussi prévoir de disposer des languettes suivant l'axe X. Les surfaces des parties terminales des languettes et des parties de la masse inertielle annulaire destinées à être en contact peuvent être adaptées pour favoriser les frottements entre lesdites parties par glissement au moyen d'un processus d'usinage adéquat et/ou par dépose d'un revêtement spécifique. Le montage du dispositif de transmission est réalisé de la façon suivante. On réalise tout d'abord la plaque flexible 30 composée de la couronne 33 et des languettes 31, 32. Si nécessaire, on peut procéder au traitement des surfaces des parties terminales des languettes en contact avec la masse annulaire afin de permettre une mobilité relative entre les languettes et la masse annulaire. Enfin, on pose la plaque dans un moule du volant moteur avec un support permettant de bien positionner la plaque dans le moule. Enfin, on réalise le moulage du volant moteur par surmoulage du moyeu autour de la couronne et par surmoulage de la masse annulaire autour des languettes. Les parties terminales des languettes en acier sont en contact permanent avec la masse annulaire en fonte. En fonctionnement, lorsque le volant moteur 20 vibre en flexion autour de l'axe perpendiculaire au plan de symétrie du vilebrequin 10, la masse annulaire 21 bouge axialement par rapport à son moyeu 22 et tente de tirer les languettes 31, 32 également dans le sens axial. De ce fait, un effort de cisaillement est créé entre les languettes 31, 32 et la masse annulaire 21. Au-delà d'une certaine limite, les parties terminales 312, 322 des languettes 31, 32 glissent par rapport à la masse annulaire 21 et créent donc un frottement sur la masse annulaire. Chaque mouvement axial de la masse annulaire est accompagné d'un frottement avec les surfaces avant et arrière des parties terminales 312, 322 des languettes 31, 32. Ces frottements alternatifs permettent d'atténuer les mouvements de la masse annulaire dans le sens axial et donc réduit les débattements axiaux du volant moteur en flexion. Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 3A et 3B, le volant moteur 20 comprend un deuxième d'insert d'amortissement 40 axialement espacé du premier insert d'amortissement 30 de sorte que, lors de la coulée du volant moteur 20, de la matière enveloppe chacun des inserts 30 et 40 individuellement. Les plaques 30, 40 ne sont pas accolées les unes aux autres mais sont en contact sur chacune de leur face avec la masse inertielle pour augmenter les surfaces de frottement de la masse inertielle 21 sur les plaques lors des oscillations de flexion du volant moteur 20. On peut aussi selon un troisième mode de réalisation représenté sur les figures 5A et 5B,qui est une variante du premier mode de réalisation (figures 2A et 2B), utiliser une plaque 60 pourvue de languettes 61, 62 dont les parties extérieures 63, 64 sont élargies. Ainsi, les surfaces de contact entre les languettes et la masse inertielle annulaire sont augmentées. Selon un quatrième mode de réalisation représenté sur les figures 6A et 6B, on peut aussi prévoir que la masse inertielle annulaire soit pourvue de fourreaux 71, 72 encastrés adaptés à recevoir la partie extérieure de l'organe d'amortissement 30 afin d'améliorer la tenue en endurance des interfaces entre les languettes en acier et la masse annulaire en fonte. Dans ce mode de réalisation, les fourreaux sont solidaires de la masse annulaire et les languettes glissent dans les fourreaux. Lors du procédé de fabrication du volant moteur selon ce mode de réalisation, on assemble les fourreaux sur les languettes avec un certain niveau de précontrainte afin que les languettes restent toujours en contact avec les fourreaux tout en pouvant glisser lorsque qu'il y a un mouvement relatif entre la masse annulaire et le moyeu du volant. Puis, le volant moteur est surmoulé autour des fourreaux et de l'organe d'amortissement. En variante, on peut prévoir que la plaque ait la forme d'une rondelle, c'est-à-dire d'un disque évidé au niveau du passage du vilebrequin et des vis de fixations pour être en contact avec le moyeu et la masse inertielle annulaire du volant moteur sur toute leur étendue radiale. Selon un cinquième mode de réalisation représenté sur les figures 4A et 4B, qui est une variante du premier mode de réalisation (figures 2A et 2B), on peut utiliser une plaque en deux parties 51, 52. L'organe d'amortissement est dans ce mode de réalisation constitué de deux pièces qui comprennent chacune une languette 53, 57 dont l'extrémité proche du moyeu 22 est prolongée par une base 54, 56 élargie, ici rectangulaire, insérée dans le moyeu 22. Les deux bases 54, 56 rectangulaires sont distinctes et constituent la partie centrale de l'organe d'amortissement. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation 10 décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. Ici le volant moteur est ajouré. En variante, on peut prévoir d'utiliser l'organe d'amortissement tel que décrit ci-dessus avec un volant moteur plein. 15 REVENDICATIONS 1. Volant moteur (20) d'un dispositif de transmission de couple d'un moteur comprenant : un moyeu (22) et une masse inertielle (21) annulaire de plus grand diamètre que le moyeu (22) et solidaire de ce moyeu (22), des moyens d'amortissement des oscillations de la masse inertielle (21) annulaire par rapport à ce moyeu (22), comportant au moins un organe d'amortissement (30) reliant le moyeu (22) à la masse inertielle (21) annulaire et apte à se déformer élastiquement suivant la direction de l'axe de rotation (Al) du volant moteur (20), caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 51 ; 52 ; 60) est réalisé sous la forme d'un insert autour duquel le volant moteur (20) est coulé. 2. Volant moteur (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 51 ; 52 ; 60) s'étend radialement et présente une partie centrale (33 ; 54, 56) insérée dans l'épaisseur du moyeu (22) et une partie extérieure (312, 322 ; 63, 64) insérée dans la masse inertielle (21) annulaire. 3. Volant moteur (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie centrale (33;54,56) de l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 51 ; 52 ; 60) est solidaire du moyeu (22) et la partie extérieure (312, 322) de l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 51 ; 52 ; 60) est mobile radialement par rapport à la masse inertielle (21) annulaire lorsque le volant moteur fléchit. 4. Volant moteur (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 51 ; 52 ; 60) comprend extérieure (312, 322 ; 63, 64) de l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 51 ; 52 ; 60). 5. Volant moteur (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie centrale (33) de l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 60) est de forme annulaire et l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 60) comprend deux languettes (31,32;41,42;61,62). 6. Volant moteur (20) selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que, le volant moteur (20) présentant au moins un axe (X,Y) des languettes (31, 32 ; 41, 42 ; 53, 57 ; 61, 62) qui s'étendent radialement depuis la partie centrale (33 ; 54, 56 ) et dont la partie terminale constitue la partie privilégié de flexion, chaque languette (31, 32 ; 41, 42 ; 53, 57 ; 61, 62) est disposée le long d'un axe (Y) privilégié de flexion du volant moteur (20). 7. Volant moteur (20) selon l'une des trois revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie extérieure (63, 64) des languettes (61, 62) est élargie. 8. Volant moteur (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse inertielle (21) annulaire est pourvue de fourreaux (71, 72) encastrés adaptés à recevoir la partie extérieure de l'organe d'amortissement (30). 9. Volant moteur (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces des parties extérieures (312, 322 ; 63, 64) de l'organe d'amortissement (30) et les surfaces des parties de la masse annulaire (21) destinées à être en contact sont adaptées à favoriser les frottements entre lesdites parties. 10. Volant moteur (20) selon l'une des revendications précédentes, comprenant une pluralité d'inserts d'amortissement (30 ; 40 ; 51 ; 52 ; 60) axialement espacés de sorte que, lors de la coulée du volant moteur (20), de la matière enveloppe chacun des inserts (30) individuellement. 11. Volant moteur (20) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement (30 ; 40 ; 51 ; 52 ; 60) est une plaque. 12. Volant moteur (20) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque est une rondelle.