Brevet FR2902165A1 — publié le 20071214

L'invention concerne un double volant amortisseur, en particulier pour véhicule automobile. Un double volant amortisseur comprend, de façon générale, deux volants d'inertie coaxiaux, centrés et guidés en rotation l'un sur l'autre au moyen d'un palier, et un amortisseur de torsion monté entre les deux volants et comportant des ressorts à spires hélicoïdales qui sont disposés dans un logement annulaire d'un des volants et qui s'appuient à leurs extrémités sur des butées formées sur ce volant et sur un voile annulaire solidaire de l'autre volant, pour la transmission d'un couple de rotation entre les volants et pour l'absorption et l'amortissement des acyclismes et des vibrations produits par le moteur à combustion interne du véhicule. Pour améliorer les performances de l'amortisseur de torsion, on a déjà proposé d'utiliser des couples de ressorts coaxiaux, qui ont des raideurs différentes et qui sont placés bout à bout. Toutefois, les appuis de ces ressorts l'un sur l'autre et leurs liaisons posent des problèmes qui ne sont pas résolus actuellement de façon satisfaisante. De plus, un tel couple de ressorts ne présente pas la même raideur à l'attaque du voile annulaire dans le sens direct de rotation et dans le sens rétro. On a également proposé d'utiliser des couples de ressorts dans lesquels un des ressorts a un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur de l'autre ressort et est disposé à l'intérieur de cet autre ressort. Il se pose alors un problème de frottement entre les deux ressorts en fonctionnement sous l'effet des forces centrifuges, qui peut provoquer un blocage des ressorts aux vitesses de rotation élevées. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, 30 satisfaisante et économique à ces problèmes. 2 Elle a pour objet un double volant amortisseur dont l'amortisseur de torsion a des performances nettement supérieures à celles des amortisseurs de torsion de la technique antérieure, pour un prix de revient comparable ou même inférieur. Elle propose à cet effet un double volant amortisseur, en particulier pour véhicule automobile, comprenant deux volants d'inertie coaxiaux et un amortisseur de torsion monté entre ces volants et comportant des ressorts à spires hélicoïdales disposés dans un logement annulaire d'un des volants et s'appuyant à leurs extrémités sur des butées de ce volant et sur un voile annulaire solidaire de l'autre volant, caractérisé en ce que les ressorts comprennent des ressorts longs et des ressorts courts coaxiaux, les ressorts courts étant vissés dans une partie médiane des ressorts longs. Grâce au vissage des ressorts l'un dans l'autre, les problèmes d'appui, de frottement et d'usure des ressorts l'un sur l'autre, qui se posaient dans la technique antérieure, sont évités. De plus, l'attaque du voile annulaire se fait avec la même raideur dans le sens direct de rotation et dans le sens rétro. On constate aussi une diminution du frottement des ressorts sur les goulottes de guidage montées dans le logement annulaire des ressorts, puisque les spires du ressort court, intercalées entre les spires du ressort long, peuvent s'appuyer directement sur la goulotte sans augmenter le frottement du ressort long sur cette goulotte. Selon une autre caractéristique de l'invention, les ressorts courts et les ressorts longs ont sensiblement le même diamètre de spire. On peut également prévoir que les spires de la partie médiane des ressorts longs ont un pas d'enroulement supérieur au pas des spires des parties d'extrémité de ces ressorts longs. Cela permet de visser un ressort court dans la partie médiane d'un ressort long, en évitant que les spires de ces ressorts soient jointives au repos, le pas entre les spires successives dans la partie médiane de 3 l'ensemble de ressorts étant par exemple sensiblement égal ou légèrement inférieur au pas des spires dans les parties d'extrémité du ressort long. En variante, on peut également prévoir que les spires du ressort long ont un pas d'enroulement relativement important et constant sur toute la longueur du ressort long et permettent le vissage du ressort court en évitant que les spires successives de ces deux ressorts soient jointives ou sensiblement jointives au repos. Les ressorts courts sont de préférence cintrés en arc de cercle à l'état libre tandis que les ressorts longs sont droits ou cintrés en arc de cercle à l'état libre. Les extrémités des ressorts courts vissés dans les ressorts longs peuvent être dirigées toutes les deux radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe de rotation du double volant amortisseur lorsque ce sont les parties des spires radialement les plus internes qui sont au contact les unes des autres lorsque les ressorts sont comprimés au maximum. En variante, les extrémités des ressorts courts vissés dans les ressorts longs peuvent être dirigées toutes les deux radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe de rotation lorsque ce sont les parties radialement les plus externes des spires qui sont en appui les unes sur les autres lorsque les ressorts sont comprimés au maximum. Dan un mode de réalisation préféré de l'invention, l'amortisseur de torsion comprend deux ensembles formés chacun d'un ressort court vissé dans un ressort long, chaque ressort long s'étendant au repos sur un peu moins de 180 autour de l'axe de rotation. Avantageusement, chaque ensemble précité formé d'un ressort court vissé dans un ressort long contient un troisième ressort à spires hélicoïdales, ayant un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur des deux autres ressorts et une longueur inférieure à celle du ressort long, ce troisième ressort étant à l'intérieur de l'ensemble des deux autres ressorts. Cette caractéristique permet d'augmenter de 45% environ le couple de rotation transmissible par le double volant amortisseur, et d'avoir une 4 courbe de couple en fonction du débattement angulaire qui comprend trois pentes différentes, favorisant le filtrage des acyclismes et des vibrations aux valeurs maximales du couple transmis, sans réduire le débattement angulaire et sans modifier la structure du double volant amortisseur. 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 double volant amortisseur selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale de ce double volant amortisseur, représenté au repos ; - la figure 3 et une vue semblable à la figure 2, mais représente les ressorts dans leur état de compression maximale ; - les figures 4, 5 et 6 sont des vues schématiques en perspective des ressorts de l'amortisseur de torsion ; - la figure 7 est une vue semblable à la figure 2, mais représente une variante de réalisation de l'invention ; - la figure 8 est un graphe représentant la courbe de variation du couple de rotation transmissible en fonction du débattement angulaire pour le sens direct de rotation. Le double volant amortisseur des figures 1 à 3 comprend essentiellement un volant d'inertie primaire 10, fixé par des vis 12 en bout d'un arbre moteur ou vilebrequin 14 d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile et associé à une tôle annulaire flexible 16, un volant d'inertie secondaire 18 formant le plateau de réaction d'un embrayage 20 et un amortisseur de torsion 22 qui est monté entre les deux volants d'inertie 10 et 18 pour transmettre le couple moteur d'un volant à l'autre et pour absorber et amortir les vibrations et oscillations relatives entre les volants résultant des acyclismes de rotation générés par le moteur à combustion interne. L'amortisseur de torsion 22 comprend des ressorts longs 24 à spires hélicoïdales, représentés en figure 5 et des ressorts courts 26 à spires hélicoïdales, représentés en figure 4 et qui sont vissés dans la partie médiane des ressorts longs 24 comme représenté en figure 6 pour former 5 des ensembles 28 de deux ressorts qui sont disposés dans un logement annulaire du volant primaire 10 et qui s'appuient à leurs extrémités sur des butées 30 formées sur le volant primaire 10 et sur un couvercle annulaire 32 fixé sur la périphérie extérieure du volant primaire 10 entre celui-ci et le volant secondaire 18. Les extrémités des ensembles de ressorts 28 s'appuient également sur des pattes radiales 34 d'un voile annulaire 36 dont la partie périphérique radialement interne est fixée par des rivets 38 sur le volant secondaire 18. Des goulottes de guidage 39 à section incurvée sont disposées dans le logement annulaire des ressorts, entre la paroi radialement externe de ce logement et les parties radialement externes des spires des ressorts. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, l'amortisseur de torsion comprend deux ensembles 28 de ressorts longs et de ressorts courts, les ressorts longs s'étendant chacun sur un peu moins de 180 au repos et les pattes radiales 34 du voile annulaire 36 étant diamétralement opposées, de même que les butées 30 du volant primaire et du couvercle 32. Dans l'exemple de réalisation des figures 4 à 6, les ressorts 24 et 26 ont des spires de même diamètre et leurs fils ont la même section circulaire. Le pas d'enroulement des spires du ressort 26 est identique au pas d'enroulement des spires de la partie médiane 38 du ressort 24, ce pas étant supérieur au pas d'enroulement des spires des parties d'extrémité du ressort 24 et étant déterminé pour que les spires des ressorts 24 et 26 vissés l'un dans l'autre ne soient pas jointives au repos, comme représenté en figure 6. 6 En variante, le pas d'enroulement des spires du ressort 24 pourrait être constant sur toute la longueur du ressort et égal à celui de la partie médiane 38 de ce ressort représenté en figure 5. En variante, le pas d'enroulement des spires du ressort 26 pourrait être inférieur au pas d'enroulement des spires de la partie médiane 38 du ressort 24. Le pas d'enroulement des spires du ressort 26 est alors déterminé pour que chaque spire d'extrémité 40 du ressort 26 vienne en contact, au repos, avec la spire du ressort 24 adjacente situé du coté de l'autre extrémité du ressort 26. Cela permet d'obtenir une courbe de variation du couple de rotation transmissible en fonction du débattement angulaire similaire à celle illustrée en figure 8 et discutée pour une variante de réalisation de l'invention illustrée par la figure 7. Les extrémités 40 du ressort court 26 sont orientées radialement vers l'extérieur, les parties radialement internes des spires des deux ressorts étant en appui les unes sur les autres lorsque les ressorts sont comprimés au maximum comme représenté en figure 3. Si l'on souhaite que les parties radialement externes des spires des deux ressorts soient en appui les unes sur les autres lorsque les deux ressorts sont comprimés au maximum, les extrémités 40 du ressort court 26 sont orientées radialement vers l'intérieur. Grâce au vissage des ressorts courts 26 dans la partie médiane des ressorts longs 24, les parties d'extrémités 42 des ressorts longs qui sont en appui sur les pattes radiales 34 du voile annulaire 36 peuvent être identiques et de même longueur. L'attaque du voile annulaire par les ressorts 24 se fait avec la même raideur dans le sens direct de rotation et dans le sens rétro. On améliore ainsi l'absorption et l'amortissement des vibrations et des acyclismes au ralenti et pour les faibles charges du moteur. Il est par ailleurs très intéressant de disposer un ressort 44 à l'intérieur de chaque ensemble 28 formé d'un ressort court 26 vissé dans un ressort long 24, comme représenté schématiquement en figure 7, ce 7 ressort 44 ayant un diamètre externe inférieur au diamètre interne de l'ensemble 28 et une longueur inférieure à celle du ressort long 24, cette longueur étant toutefois supérieure à celle de l'ensemble 28 des ressorts 24 et 26 comprimés au maximum. Ainsi, ce troisième ressort 44 peut jouer son rôle de filtrage des vibrations et des acyclismes aux vitesses de rotation élevées et permet de transmettre un couple de rotation notablement supérieur à celui que pourrait transmettre un amortisseur de torsion ne comprenant que les deux ensembles 28 de ressorts 24 et 26, comme illustré par la courbe de la figure 8. Cette courbe représente la variation du couple de rotation transmissible C en fonction du débattement angulaire D entre les volants. On voit sur cette courbe que, pour un débattement angulaire maximal de 58 , le couple transmissible atteint 364 Nm alors que, pour le même débattement angulaire, cette valeur maximale ne serait que de 258 Nm en l'absence des ressorts 44. On voit également que cette courbe présente une partie finale 46 ayant une pente supérieure à celle des deux autres parties de la courbe, cette pente étant due à la raideur des ressorts 44. Dans ce mode de réalisation, les appuis des extrémités des ressorts 44 sur les pattes radiales 34 du voile annulaire 36 sont assurés par des coupelles de centrage 48, elle-même centrées sur des parties en saillie 50 des bords latéraux des pattes radiales 34. REVENDICATIONS 1. Double volant amortisseur, en particulier pour véhicule automobile, comprenant deux volants d'inertie coaxiaux (10, 18) et un amortisseur de torsion (22) monté entre ces volants et comportant des ressorts à spires hélicoïdales disposés dans un logement annulaire d'un des volants et s'appuyant à leurs extrémités sur des butées (30) de ce volant et sur un voile annulaire (36) solidaire de l'autre volant, caractérisé en ce que les ressorts comprennent des ressorts longs (24) et des ressorts courts (26) coaxiaux, les ressorts courts étant vissés dans une partie médiane (38) des ressorts longs. 2. Double volant amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts longs (24) et les ressorts courts (26) ont sensiblement le même diamètre. 3. Double volant amortisseur selon la revendication 1ou 2, caractérisé en ce que les spires de la partie médiane (38) des ressorts longs ont un pas d'enroulement supérieur au pas des spires des parties d'extrémité (42) de ces ressorts longs. 4. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les spires de l'ensemble (28) formé par un ressort court (26) vissé dans un ressort long (24) sont non jointives au repos. 5. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ressorts courts (26) sont cintrés en arc de cercle à l'état libre. 6. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ressorts longs (24) sont droits ou cintrés en arc de cercle à l'état libre. 7. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités (40) des ressorts courts sont dirigées radialement vers l'extérieur par rapport l'axe de rotation du 9 double volant amortisseur. 8. Double volant amortisseur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les extrémités des ressorts courts (26) sont dirigées radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe de rotation du double volant amortisseur. 9. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amortisseur de torsion comprend deux ensembles (28) formés chacun d'un ressort court vissé dans un ressort long, chaque ressort long (24) s'étendant au repos sur un peu moins de 180 autour de l'axe de rotation. 10. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque ensemble formé d'un ressort court vissé dans un ressort long (24) contient un troisième ressort (44) à spires hélicoïdales, ayant un diamètre extérieur inférieur au diamètre interne des deux autres ressorts, et une longueur inférieure à celle du ressort long (24), ce troisième ressort (44) étant à l'intérieur de l'ensemble formé par les deux autres ressorts.