Brevet FR2895771A1 — publié le 20070706

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour transmettre un couple d'une poulie à courroie au moyeu d'un groupe à en-traîner notamment d'un compresseur de climatisation de véhicule automobile, comportant au moins un élément d'amortissement de vibrations entre la poulie à courroie et le moyeu. Etat de la technique Les compresseurs de climatisation récents destinés à des véhicules automobiles ou à d'autres applications mobiles ont habituel- lement une poulie à courroie entraînée par un moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'une courroie. Un tel compresseur est également appelé compresseur sans embrayage. Le couple appliqué par la courroie à la poulie est transmis généralement à un moyeu solidaire en rotation de l'arbre du corn- presseur de climatisation. Un élément amortisseur de vibrations installé entre la poulie à courroie et le moyeu sert à amortir les vibrations du vilebrequin du moteur à combustion interne ou de la courroie ainsi que les vibrations liées aux charges alternées du compresseur de climatisation. Habituellement on fabrique de tels amortisseurs de vibration de rotation avec des élastomères. On connaît pour cela deux principes de construction à savoir des amortisseurs qui peuvent être sollicités en compression et des amortisseurs qui peuvent être sollicités en cisaille-ment. Dans le chemin de transmission du couple entre la poulie à courroie et l'arbre du compresseur, il est en outre habituel de prévoir une protection de surcharge qui coupe en général de manière irréversible ou réversible la transmission des efforts en cas de surcharge. Un dispositif du type décrit est par exemple connu selon le document DE-198 60 150-Al. Le dispositif connu fait partie d'une ligne de transmission d'un véhicule automobile intégrant un compres- Beur de climatisation. Le compresseur est entraîné par le moteur à combustion interne du véhicule automobile par l'intermédiaire d'une transmission à courroie. Les poulies à courroie en matière plastique utilisées ont un profil à nervure approprié. Le moyeu métallique fixé sur l'arbre du compresseur de climatisation est relié solidairement en rota- tion à la poulie d'entraînement qui comporte plusieurs organes d'entraînement répartis suivant un intervalle dans la direction périphérique. Des éléments en élastomère de forme trapézoïdale sont installés entre les organes d'entraînement des poulies d'entraînement et les nervures voisines de la poulie à courroie pour transmettre le couple de la poulie à courroie ou moyeu et amortir les vibrations ; il peut s'agir d'un élément annulaire commun. Aux vitesses de rotation élevées, sous l'effet des forces centrifuges, on peut avoir une déformation des éléments en élastomère et ainsi le développement d'intervalles d'air entre ceux-ci et les nervures ou les organes d'entraînement, ce qui engendre du bruit dans le cas de couples variables. Le nombre relativement important de composants du dispositif connu de transmission de couple constitue également un inconvénient. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces in- convénients et concerne à cet effet un dispositif caractérisé en ce que l'élément amortisseur de vibrations est relié rigidement au moyeu par sa périphérie intérieure, et sa périphérie extérieure est en prise par une liaison de forme avec la poulie à courroie par l'intermédiaire d'un élément de liaison. Le dispositif selon l'invention pour transmettre un couple a l'avantage de réduire le nombre de composants de pièces et de per-mettre une transmission de couple pratiquement sans jeu. Comme l'élément amortisseur de vibrations est relié rigidement par sa périphérie intérieure au moyeu et que sa périphérie extérieure est en prise par un élément de liaison par une liaison de forme avec la poulie à courroie, on évite en même temps les inconvénients qui peuvent être engendrés par une unité d'origine en une unique matière formée d'un élément amortisseur de vibrations et d'un élément de liaison par une liaison de forme avec la poulie à courroie du fait que les conditions auxquelles doit répondre l'élément amortisseur de vibrations sont très différentes de celles que doit respecter l'élément de liaison. On peut éviter un compromis de sélection de matière. En séparant les fonctions et en attribuant l'amortissement des vibrations à l'élément amortisseur de vibrations, et en affectant la liaison par un partenaire de liaison par exemple la poulie à courroie à l'élément de liaison, on peut optimiser les deux éléments. Un avantage est que l'encombrement de l'élément de liaison et la liaison par la forme avec la poulie à courroie peuvent être réduits. Il en résulte une réduction de la matière utilisée et une réduction du poids. L'encombrement plus faible de l'élément de liaison crée plus de place pour l'élément amortisseur de vibrations ce qui en amé- liore le fonctionnement. La fonction d'amortissement de vibrations exige que le matériau présente une très grande souplesse et une certaine caractéristique d'amortissement pour compenser ou atténuer l'énergie conte-nue dans les chocs et les vibrations par déformation élastique mais également par transformation en chaleur, et de ne pas transmettre cette énergie directement à l'utilisateur qui est par exemple le compresseur. En particulier en cas de résonance, il est avantageux d'amortir les vibrations car en théorie, sans amortissement, les composants peuvent 15 osciller jusqu'à la rupture. Pour l'élément amortisseur de vibrations selon l'invention, on utilise d'une manière particulièrement avantageuse des élastomères ayant un meilleur comportement d'amortissement que les matériaux métalliques des ressorts. De manière préférentielle on utilise des matières telles que du caoutchouc iso butylène - iso propène 20 (caoutchouc de butyle IIR), du caoutchouc naturel (NR), du ter polymérisat éthylène - propylène (EPDM), du caoutchouc nitruré (HNBR) et/ou des matériaux analogues. Les propriétés mécaniques de rigidité en torsion et d'amortissement ainsi que de fiabilité sont si possible constantes avantageusement pendant toute la plage d'utilisation. 25 Pour assurer la fonction de liaison avec la poulie à courroie, il faut une matière ayant une très grande résistance et une très grande rigidité avec en même temps une grande dureté et de préférence un coefficient de dilatation thermique avantageux qui est si possible analogue à celui des autres éléments de liaison de la poulie à courroie. 30 La grande résistance et la grande rigidité de la matière permettent d'avoir un encombrement réduit et une économie de matière. Une certaine dureté est avantageuse pour les contraintes dynamiques alternées qui se produisent pour répondre à la condition de durabilité. Il est avantageux que l'élément amortisseur de vibrations 35 avec l'élément de liaison constitue une combinaison solidaire, intégrée. De manière préférentielle, l'élément amortisseur de vibrations est réalisé au niveau de sa périphérie intérieure dans sa zone proche du moyeu par une matière qui se relie bien au moyeu. Il est avantageux que les dilatations de température puissent être compensées sans engendrer des tensions importantes. Cela s'obtient avantageusement avec une matière à forte élasticité notamment du caoutchouc. De façon avantageuse, au moins l'une des zones proches de la poulie à courroie de l'élément de liaison est en une matière dont les caractéristiques sont proches de celles de la matière de la poulie à courroie. L'élément de liai-son est de préférence réalisé en une seule pièce dans un matériau. Une liaison sans jeu de l'élément de liaison et de la poulie à courroie est possible si dans toute la plage de températures d'utilisation, les coefficients de dilatation thermiques des deux matières reliées sont pratiquement analogues. Mais comme même pour des coef- 15 ficients de dilatation identiques on aura un faible jeu à cause des tolérances de fabrication, ces différences ainsi que la différence qui existe en général entre les coefficients de dilation des deux éléments en liaison se compense par compression. La combinaison formée de l'élément amortisseur de vibrations et de l'élément de liaison s'installe avec pré- 20 contrainte sur la poulie à courroie qui est de préférence en matière plastique. Comme en général le matériau de la poulie courroie est formé dans le contour extérieur de la liaison par la forme, et a un coefficient de dilatation inférieur à celui de la matière de l'élément de liaison dans lequel est formé le contour intérieur, la compression est réalisée avan- 25 tageusement pour avoir une interférence nulle à la température d'utilisation minimale pour éviter tout jeu et que pour une température d'utilisation maximale, on a la plus grande interférence sans que les composants ne soient endommagés par la dilatation thermique. La conception peut également se faire de manière préférentielle pour qu'avec la 30 plus grande compression, les contraintes autorisées dans les deux éléments de liaison ne risquent pas d'être dépassées. Dans la zone de contact de la liaison, il serait idéal d'avoir une matière aussi souple que possible pour compenser les variations d'interférence décrites ci-dessus au prix d'une augmentation de tension élastique aussi faible que possi- 35 ble. La liaison de forme permet ici d'avoir une compression et une com- pensation des tolérances des pièces et de la dilatation thermique différentielle, réalisée par une liaison de force. Une matière avantageuse pour la réalisation de la poulie à courroie est une matière thermodurcissable de préférence renforcée par des fibres. Cette matière a une forte rigidité, une solidité importante et des propriétés constantes dans la plage de températures d'utilisation ainsi qu'un faible coefficient de dilatation thermique. En variante, on peut utiliser une matière thermoplastique renforcée par des fibres ayant une charge importante par exemple du polyphényl sulfure (PPS). L'élément amortisseur de vibrations peut être combiné avantageusement par un procédé de vulcanisation, avec sa face intérieure au moyeu en général métallique. Ce procédé de vulcanisation s'utilise avantageusement pour fabriquer également la liaison entre l'élément amortisseur de vibrations et l'élément de liaison. Cela permet au moyeu, à l'élément amortisseur de vibrations et à l'élément de liaison d'être reliés solidairement par une liaison de force, définitive pour for-mer une combinaison. De façon avantageuse, la matière utilisée pour l'élément de liaison permet d'appliquer le procédé de vulcanisation avec des tem- pératures de procédé élevées et d'installer l'élément de liaison comme insert placé dans la moule et relié à l'élément amortisseur de vibrations. Il est possible avantageusement de presser la combinai-son formée de l'élément amortisseur de vibrations et l'élément de liaison à la poulie à courroie. Cela permet de compenser les tolérances. La compression est telle que l'élément de liaison et la poulie à courroie sont reliées sans jeu au moins dans la plage des températures d'utilisation. Une matière avantageuse pour l'élément de liaison est par exemple une matière thermoplastique telle qu'une polyamide (PA), du polyoxyméthylène (POM) ou une matière analogue. Cela permet de réaliser une bonne liaison avec la poulie à courroie pour un encombrement aussi réduit que possible et une utilisation de matière réduite. Selon un développement avantageux, la périphérie extérieure de l'élément de liaison est munie d'une couche de contact souple qui est en contact avec la poulie à courroie. La couche de contact est formée de préférence d'un élastomère. La zone du contour extérieur de l'élément de liaison qui réalise la liaison par la forme avec le contour périphérique intérieur de la poulie à courroie aura une couche de con-tact souple. On peut utiliser celle-ci avantageusement pour réaliser la compression nécessaire pour garantir une transmission de force sans jeu par cette liaison par la forme. Si on utilise la couche de contact souple, on peut choisir une matière faiblement souple pour l'élément de liaison, par exemple la même matière que celle de la poulie à courroie ou une matière analogue ayant le même coefficient de dilatation thermique que la poulie à courroie. On élimine ainsi dans une très large me-sure l'influence des variations de la température d'utilisation sur les dilatations différentes des pièces de l'élément de liaison et de la poulie à courroie. On peut toutefois exclure une faible différence pour les composants réels du fait des géométries différentes, les différences d'orientation des fibres ou pour des raisons analogues. Par comparaison 15 avec une réalisation de l'élément de liaison sans couche de contact souple, on peut réduire l'interférence géométrique de la liaison par la forme, ce qui avec l'utilisation simultanée d'une couche de contact moins rigide se traduit avec des tensions réduites d'un multiple et qui sont nécessairement engendrées par la compression. 20 On peut en outre prévoir un élément de liaison assurant la fixation axiale de la combinaison formée de l'élément amortisseur de vibrations et de l'élément de liaison sur le moyeu. Dans des conditions normales, la fixation axiale est assurée par le vissage du moyeu sur l'arbre du compresseur. En cas de rupture d'un point de rupture de 25 consigne, usuel, du moyeu, il n'y a plus de liaison entre le moyeu intérieur/arbre de compresseur et le moyeu extérieur/élément amortisseur. La liaison moyeu extérieur/élément amortisseur est tenue axialement seulement par la compression avec liaison de force dans la denture de la poulie à courroie, assurant la tenue axiale. Sous l'effet des vibrations, 30 les variations de température ou autre, cette solution peut être délicate. L'élément de liaison peut être conçu par exemple sous la forme de crochets d'encliquetage ou moyens analogues pour réaliser une liaison par la forme avec la partie intérieure du moyeu par exemple un disque de butée. En particulier si l'on utilise une matière thermoplastique comme élément de liaison, l'élément de protection peut être prévu sur l'élément de liaison en particulier être moulé sur l'élément de liaison. Cela peut se faire par un procédé d'injection habituel pour des matières thermoplastiques. Cela permet une grande liberté de conception des pièces moulées. On peut ainsi fabriquer de manière précise par exemple des parties en contre dépouille et des détails. L'élément de liaison peut être réalisé par exemple sous la forme de crochets d'enclipsage sur l'élément de liaison pour assurer un blocage axial de l'élément de liaison sur la poulie à courroie d'une façon particulièrement simple. Il est avantageux que l'élément de liaison soit intégré à la combinaison. Dans la liaison par la forme, pour la transmission du couple entre l'élément de liaison et la poulie à courroie, en cas de rupture d'un point de rupture de consigne habituel sur un limiteur de couple, l'élément de pro- tection maintient la combinaison dans sa position axiale. Le limiteur de couple est en général prévu dans le moyeu de l'ensemble de l'élément de transmission de force. En cas de surcharge, la liaison avec l'arbre du compresseur est coupée et la courroie peut continuer à fonctionner car la poulie à courroie tourne alors librement. Selon un autre développe- ment, l'élément de protection est en élastomère. L'élément de protection peut également se réaliser sous la forme d'une liaison par friction entre les composants. Cela peut être notamment avantageux dans le cas d'une réalisation symétrique des dents d'éléments de protection. L'élément de protection peut également être prévu dans la zone du moyeu. Il est particulièrement avantageux que l'élément de protection soit combiné à la réalisation symétrique des dents de liaison. L'élément de protection peut être réalisé sous la forme d'un siège pressé, d'un filetage mais aussi d'un disque de serrage. L'élément de protection peut être prévu en élastomère directement sur le moyeu. En cas de rupture de la sécurité de surcharge, les surfaces vulcanisées de l'élastomère sur le moyeu se séparent en partie. On évite ainsi que l'élément amortisseur de vibrations ne se dé-tache. L'élément protecteur peut être appliqué dans cette réalisation sans nécessiter de procédé de fabrication supplémentaire. Le cas échéant, on peut prévoir des éléments de protection sur l'élément de liaison et sur le moyeu. Il est en outre avantageux que le moyeu qui est habituellement en métal soit revêtu d'élastomère. On a ainsi une protection contre la corrosion, économique qui peut remplacer la protection contre la corrosion, métallique habituelle ou un verni protecteur habituel. On supprime ainsi des étapes du procédé de fabrication du dispositif selon l'invention. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - les figures la et lb montrent : • la figure la une coupe d'un dispositif préférentiel ; • la figure lb une vue de face du dispositif ; - la figure 2 montre un développement préférentiel avec un élément protecteur ; - les figures 3a et 3b montrent : • la figure 3a un premier mode de réalisation de la liaison entre un élément de liaison et une poulie à courroie ; • la figure 3b une variante de réalisation d'une liaison entre un élément de liaison et une poulie à courroie ; - les figures 4a, 4b, 4c montrent différents modes de réalisation d'un élément de protection proche du moyeu. Description des exemples de réalisation Les figures la et lb montrent une coupe (figure la) et une vue de face (figure lb) d'un dispositif selon l'invention pour transmettre un couple d'une poulie à courroie 14 à un moyeu 15 d'un groupe entraîné, non représenté en particulier d'un compresseur de climatisa- tion d'un véhicule automobile. Un élément amortisseur de vibrations 11 est prévu entre la poulie à courroie 14 et le moyeu 15. Cet élément est relié rigidement par sa périphérie intérieure 11 a au moyeu 15 et par sa périphérie extérieure 1 lb ; cet élément est relié par un élément de liai-son 12 par une liaison par la forme à la poulie à courroie 14. Le moyeu 15 est monté sur l'arbre 16 du groupe. La poulie à courroie 14 est montée à rotation par l'intermédiaire d'un palier à roulement 16 autour d'un axe 19 sur une bride non référencée d'un boîtier de compresseur 17 en étant fixée radialement et axialement. La fixation axiale se fait par l'intermédiaire d'une bague de fixation habituelle non représentée. La poulie à courroie 14 et l'élément de liaison 12 sont reliés de manière amovible par une liaison par la forme dans la direction radiale et dans la direction tangentielle et par une liaison par la force qui résulte de la compression des deux composants, dans la direction axiale. L'élément amortisseur de vibrations 11 forme avec l'élément de liaison 12, une combinaison solidaire intégrée 10 c'est-à-dire que les deux pièces sont reliées solidairement et de manière définitive ; de préférence l'élément amortisseur de vibrations 11 est vulcanisé sur l'élément de liaison 12. L'élément amortisseur de vibrations 11 est relié par sa périphérie intérieure 11 a de manière ferme et définitive au moyeu 15. L'élément amortisseur de vibrations 11 est formé d'une matière per-mettant de compenser des dilatations thermiques sans engendrer de tensions importantes ; il s'agit de préférence de caoutchouc. L'élément de liaison 12 est une matière dont les caractéristiques sont proches de celles de la poulie à courroie 14. La figure 2 montre une variante dans laquelle la périphérie extérieure de l'élément de liaison 12 comporte un élément de protec- tion 20 sous la forme de crochets d'enclipsage. L'élément de protection 20 maintient la combinaison 10 dans sa position axiale par rapport à la poulie à courroie 14 en évitant le glissement en cas d'éventuelle sur-charge lorsque le moyen de limitation de couple habituel, non représenté entre le moyeu 15 et l'arbre 16, se casse. La fonction d'amortissement de l'élément amortisseur de vibrations 11 repose sur une sollicitation en cisaillement d'élastomère dans la zone comprise entre la périphérie extérieure 11 b et la surface de la périphérie intérieure 11 a de l'élément amortisseur de vibrations 11, périphérie intérieure reliée au moyeu 15. Les contraintes de cisaillement sont engendrées lorsque se produit une force de torsion statique ou dynamique entre la poulie à courroie 14 et le moyeu 15 dans cette zone. Les figures 3a, 3b montrent le détail de la liaison par la forme entre l'élément de liaison 12 et la poulie à courroie 14. La figure 3b montre une couche de contact souple 13 prévue à la périphérie de l'élément de liaison 12 et par laquelle l'élément de liaison 12 est en contact avec la poulie à courroie 14. Les figures 4a, 4b, 4c montrent des variantes d'un élément de liaison 20 prévu sur le moyeu 15. En cas de rupture d'une sécurité de surcharge, habituelle non représentée dans le moyeu 15, l'élément de liaison se met en oeuvre et protège la combinaison 10 reliée à la partie extérieure du moyeu 15, axialement vers la partie intérieure du moyeu 15. La figure 4a montre l'élément de protection 20 sous la forme d'un siège pressé 21 selon lequel un disque de butée 24 est pres- 15 sé sur la zone centrale de moyeu dans le cas de la figure 4 sous la forme d'une rondelle d'appui 24 avec un écrou vissé sur la zone centrale du moyeu ; à la figure 4c, la rondelle de butée 24 est installée avec une rondelle de serrage 23. Pour le reste les éléments correspondent aux éléments de même référence déjà décrits à l'aide des figures précédentes. 25 REVENDICATIONS 1 ) Dispositif pour transmettre un couple d'une poulie à courroie (14) au moyeu (15) d'un groupe à entraîner notamment d'un compresseur de climatisation de véhicule automobile, comportant au moins un élément d'amortissement de vibrations (11) entre la poulie à courroie (14) et le moyeu (15), caractérisé en ce que l'élément amortisseur de vibrations (11) est relié rigidement au moyeu (15) par sa périphérie intérieure (11 a), et sa périphérie extérieure (11 b) est en prise par une liaison de forme avec la poulie à courroie (14) l'intermédiaire d'un élément de liaison (12). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'amortissement de vibrations (11) avec l'élément de liaison (12) est réalisé sous la forme d'une combinaison (10) intégrée de manière solidaire. 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins la zone de l'élément de liaison (12) proche de la poulie à courroie est constituée par une matière ayant sensiblement les caractéristiques de la matière de la poulie à courroie (14). 4 ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone de l'élément de liaison (12) proche de la poulie à courroie a un coefficient de dilatation thermique comparable à celui de la poulie à courroie (14). 5 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément amortisseur de vibrations (11) et l'élément de liaison (12) sont reliés par un procédé de vulcanisation.356 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la combinaison (10) formée de l'élément amortisseur de vibrations (11) et de l'élément de liaison (12) est serrée à la poulie à courroie (14) pour compenser les tolérances, et l'élément de liaison (12) et la poulie à courroie (14) sont reliées au moins sans jeu dans la plage de température d'utilisation. 7 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément amortisseur de vibrations (11) est vulcanisé sur le moyeu (15). 8 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la périphérie extérieure (12a) de l'élément de liaison (12) est munie d'une couche de contact souple (13) qui est en contact avec la poulie à courroie (14). 9 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un élément de protection (20) qui en cas de rupture d'une sécurité de surcharge assure la protection axiale de la combinaison (10) formée de l'élément amortisseur de vibrations (11) et de l'élément de liaison (12). 10 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément protecteur (12) est intégré dans la combinaison (10). 11 ) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de protection (20) est installé sur le moyeu (15).35