Brevet FR2902166A1 — publié le 20071214

L'invention concerne un double volant amortisseur, en particulier pour véhicule automobile, comprenant deux volants d'inertie coaxiaux qui sont supportés et centrés l'un sur l'autre, et un amortisseur de torsion agencé entre les deux volants et comportant des ressorts montés dans un logement annulaire d'un des volants. Ces ressorts sont à disposition circonférentielle autour de l'axe de rotation des volants d'inertie et viennent en appui à leurs extrémités sur des pattes radiales d'un voile annulaire solidaire de l'autre des volants d'inertie. On a proposé d'équiper ce double volant amortisseur d'un tiroir d'hystérésis, qui est constitué d'un couvercle, d'une rondelle d'appui, d'une rondelle élastique et d'une rondelle d'hystérésis et qui permet de freiner les oscillations relatives des volants au démarrage et à l'arrêt du moteur à combustion interne du véhicule, mais cette solution est coûteuse et relativement volumineuse. L'invention a notamment pour but d'éviter cet inconvénient de la technique antérieure. 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 agencé entre les volants et comprenant des ressorts montés dans un logement annulaire d'un premier des volants et venant en appui à leurs extrémités sur un voile annulaire solidaire du second des volants, caractérisé en ce que des patins d'hystérésis sont interposés radialement entre les ressorts et le voile annulaire et comprennent des moyens limitant leur débattement angulaire par rapport au voile annulaire, ainsi que des surfaces radialement externes de forme annulaire concave venant en contact avec les ressorts et des surfaces annulaires radialement internes venant en appui sur des parois du logement annulaire des ressorts. 2 Les patins d'hystérésis selon l'invention permettent d'amortir efficacement les acyclismes et oscillations relatives des volants au démarrage et à l'arrêt du moteur du véhicule tandis que leur action diminue au fur et à mesure que la vitesse de rotation augmente, car les forces centrifuges exercées sur les ressorts viennent annuler l'appui des ressorts sur les patins d'hystérésis. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les ressorts précités comprennent des ressorts longs associés à des ressorts courts qui sont disposés dans une partie médiane des ressorts longs. Cette disposition permet entre autres d'avoir des parties de ressorts de faible raideur aux extrémités des ressorts longs, ce qui permet d'uniformiser la réponse de l'amortisseur dans le sens direct et dans le sens rétro. Les ressorts courts peuvent avoir un diamètre de spire légèrement inférieur ou égal à celui des ressorts longs et sont vissés dans les ressorts longs. Avantageusement, les ressorts courts sont des ressorts droits à l'état libre, cette disposition permettant d'appliquer plus efficacement les patins d'hystérésis sur les parois du logement des ressorts dans le premier volant. Les ressorts longs peuvent être des ressorts droits à l'état libre, ou bien peuvent être préformés et cintrés en arc de cercle pour leur montage dans le double volant amortisseur. Les extrémités des ressorts courts comprennent des pièces d'immobilisation en rotation autour de leur axe, chacune de ces pièces étant montée entre deux spires d'un ressort long et comportant un doigt radial qui s'étend entre ces spires et qui coopère par butée avec une cavité du logement annulaire formé dans le premier volant. Les ressorts longs sont eux-mêmes immobilisés en rotation autour de leur axe dans ces logements annulaires, par appui de leurs extrémités 30 sur des parois de ce logement. 3 De façon générale, le double volant amortisseur selon l'invention présente également les avantages suivants : - la liaison entre les ressorts coaxiaux ne pose aucun problème, - les ressorts longs et courts sont indépendants l'un de l'autre, de sorte qu'en cas de fortes accélérations, par exemple au moment du démarrage, le frottement des ressorts sur la goulotte de guidage prévue dans leur logement annulaire est plus important et les acyclismes générés par le moteur sont mieux amortis, - si le second ressort à un diamètre légèrement différent, par exemple légèrement inférieur à celui du premier ressort, on a un effet soft spring avec un amortissement dû à l'interpénétration des spires de diamètre inférieur avec les spires adjacentes de diamètre supérieur, ce que l'on ne pouvait réaliser jusque-là qu'en alternant des spires de diamètres différents dans un même ressort. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, avantages et détails de celle-ci apparaîtront plus clairement à l'aide 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 est une vue correspondant à la figure 2 et représente l'amortisseur de torsion dans l'état de compression maximale des ressorts ; - 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 schématique partielle en coupe axiale et à plus grande échelle, représentant un patin d'hystérésis et une pièce d'immobilisation en rotation des ressorts courts ; - la figure 8 est une vue correspondant à la figure 7 et représente les moyens d'immobilisation en rotation des ressorts longs ; 4 - la figure 9 est une vue schématique en perspective d'un patin d'hystérésis. 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 et qui sert à transmettre le couple moteur d'un volant à l'autre et à absorber et amortir les vibrations et oscillations relatives entre les volants résultant des acyclismes générés par le moteur à combustion interne. L'amortisseur de torsion 22 comprend des ressorts longs 24 à spires hélicoïdales, à orientation circonférentielle, qui sont disposés dans un logement annulaire du volant primaire 10 et qui viennent en appui à leurs extrémités sur des pattes radiales 26 d'un voile annulaire 28 fixé à sa périphérie interne par des rivets sur le volant secondaire 18. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, les ressorts longs 24 sont au nombre de deux et s'étendent chacun sur un peu moins de 180 au repos, les pattes radiales 26 sur lesquelles s'appuient les extrémités des ressorts étant diamétralement opposées. Ces ressorts longs 24 sont associés à des ressorts courts 30 à spires hélicoïdales dont les spires ont un diamètre sensiblement égal ou légèrement inférieur, par exemple, à celui des spires des ressorts longs 24, les ressorts courts 30 ayant une longueur qui est comprise typiquement entre la moitié et les deux tiers de la longueur des ressorts 24 et étant montés par vissage dans les ressorts longs de façon à se trouver sensiblement au milieu de ces derniers, comme représenté aux figures 2 et 6. Les ressorts 24 et 30 sont disposés dans un logement annulaire formé par la partie périphérique externe du volant primaire 10 et par un couvercle annulaire 32 fixé sur la périphérie du volant primaire, et sont guidés dans ce logement annulaire par des goulottes 34 de forme annulaire interposées radialement entre les ressorts et la paroi externe du logement annulaire. 5 Les ressorts courts 30 sont immobilisés en rotation autour de leur axe par des pièces en matière plastique 36 qui sont montées chacune entre deux spires d'un ressort long 24 et qui comprennent un doigt antirotation 38 qui s'étend radialement vers l'extérieur entre les spires du ressort long 24 pour s'engager, soit entre deux surfaces internes du logement annulaire des ressorts comme représenté en figure 1, soit entre le rebord périphérique extérieur 40 du volant primaire 10 et/ou de la goulotte 34 et le couvercle annulaire 32 comme représenté en figure 7. Chaque pièce 36 a sensiblement le même diamètre extérieur que les spires des ressorts sur une moitié de sa circonférence, l'autre moitié de sa circonférence ayant un diamètre extérieur plus faible permettant l'enroulement d'une demi-spire du ressort court 30. Les deux parties de diamètres différents des pièces 36 sont reliées par deux faces radiales diamétralement opposées 42 qui sont tournées du côté opposé au doigt 38 et qui forment des butées pour les extrémités du ressort court 30, celui-ci se terminant par deux demi-spires inférieures dont les extrémités s'appuient sur une face radiale 42 d'une des pièces 36 et sur la face radiale 42 diamétralement opposée de l'autre pièce 36 pour interdire la rotation du ressort 30 autour de son axe. Les extrémités 44 du ressort long 24 s'étendent tangentiellement, par rapport aux spires, en direction de l'axe de rotation des volants et font légèrement saillie à l'extérieur des spires du ressort, comme représenté en figure 8, ces extrémités 44 venant s'appuyer sur des butées formées sur le volant primaire 10 et sur le couvercle annulaire 32, respectivement, pour interdire la rotation du ressort 24 autour de son axe. Des patins d'hystérésis 46 sont interposés radialement entre les parties médianes des couples de ressorts 24, 30 et le voile annulaire 28 6 avec une possibilité de rotation limitée par rapport au voile annulaire grâce à la présence de dents 48 formées en saillie sur la surface radialement interne des patins 46 et qui engrènent avec jeu avec une denture extérieure 50 du voile annulaire 28. La surface périphérique externe 52 des patins 46 est une surface annulaire concave qui épouse la forme des ressorts 24 et 30, tandis que la surface périphérique interne de ces patins forme un V dont les branches 54 épousent les formes des surfaces internes du logement des ressorts formé par le volant primaire 10 et par le couvercle annulaire 32 (figure 7). Les dents 48 de chaque patin d'hystérésis 46 sont réunies par une paroi radiale 56 sur un de leurs côtés, cette paroi radiale 56 s'étendant le long de la denture 50 du voile annulaire 28 et formant une surface d'appui anti-basculement du patin. A l'arrêt, les patins d'hystérésis 46 sont appliqués sur le volant primaire 10 et sur le couvercle annulaire 32 par les ressorts 24 et 30. Il est avantageux que les ressorts courts 30 soient des ressorts droits à l'état libre. Lorsque ces ressorts sont montés dans le logement annulaire du volant primaire comme représenté en figure 2, leur partie médiane exerce sur les patins d'hystérésis 46 une force radiale dirigée vers l'axe de rotation. Dans le mode de réalisation représenté, les ressorts courts 30 sont plus longs que les patins d'hystérésis 46. Les ressorts longs 24 peuvent également être des ressorts droits à l'état libre, qui sont moins coûteux que des ressorts cintrés en arc de cercle. En variante, les ressorts longs 24 peuvent toutefois être des ressorts préformés par cintrage pour faciliter leur montage et celui des ressorts courts 30 dans le logement annulaire du volant primaire 10. Pendant le fonctionnement du double volant amortisseur, les oscillations relatives entre les deux volants dues aux acyclismes du moteur à combustion interne du véhicule, sont absorbées par compression et détente des ressorts 24 et 30 et sont freinées par les frottements entre 7 d'une part les ressorts et les patins d'hystérésis 46 et d'autre part entre ces patins et les surfaces conjuguées du volant primaire 10 et du couvercle annulaire 32. Ces frottements sont les plus importants au démarrage et à l'arrêt du moteur. Ensuite, quand le moteur tourne, des forces centrifuges s'exercent sur les ressorts 24 et 30 et diminuent progressivement les forces radiales appliquées par ces ressorts sur les patins d'hystérésis. Le filtrage des vibrations par le double volant amortisseur selon l'invention est donc excellent. De plus, ce double volant amortisseur peut utiliser des ressorts droits, moins coûteux que les ressorts cintrés, et des patins d'hystérésis qui sont moins coûteux et moins volumineux que les tiroirs d'hystérésis de la technique antérieure. REVENDICATIONS 1. Double volant amortisseur, en particulier pour véhicule automobile, comprenant deux volants d'inertie coaxiaux (10, 18) et un amortisseur de torsion (22) agencé entre les volants et comportant des ressorts montés dans un logement annulaire d'un premier des volants et venant en appui à leurs extrémités sur un voile annulaire (28) solidaire d'un second des volants, caractérisé en ce que des patins d'hystérésis (46) sont interposés radialement entre les ressorts (24, 30) et le voile annulaire (28) et comprennent des moyens limitant leur débattement angulaire par rapport au voile annulaire, ces patins d'hystérésis ayant des surfaces radialement externes (52) de forme annulaire concave venant en contact avec les ressorts et des surfaces annulaires radialement internes (54) venant en appui sur des parois du logement annulaire des ressorts. 2. Double volant amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les patins d'hystérésis sont interposés au repos entre une partie médiane des ressorts (24, 30) et le voile annulaire (28). 3. Double volant amortisseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ressorts comprennent des ressorts longs (24) et des ressorts courts (30) disposés dans une partie médiane des ressorts longs. 4. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les patins d'hystérésis (46) sont, au repos, appliqués radialement par les ressorts sur des parois du logement annulaire des ressorts. 5. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les patins d'hystérésis (46) comprennent des dents (48) qui engrènent avec jeu avec une denture (50) du voile annulaire (28). 9 6. Double volant amortisseur selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les ressorts courts (30) ont un diamètre de spire inférieur ou égal à celui des spires des ressorts longs et sont vissés dans les ressorts longs. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les ressorts courts (30) ont une longueur supérieure à celle des patins d'hystérésis. 8. Double volant amortisseur selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les ressorts courts (30) sont des ressorts droits à l'état libre. 9. Double volant amortisseur selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les ressorts longs (24) sont des ressorts droits à l'état libre. 10. Double volant amortisseur selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les ressorts longs (24) sont des ressorts préformés en arc de cercle à l'état libre. 11. Double volant amortisseur selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que les extrémités des ressorts courts (30) comprennent des pièces (36) d'immobilisation en rotation autour de leur axe dans le logement annulaire précité. 12. Double volant amortisseur selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque pièce (36) d'immobilisation en rotation est montée entre deux spires du ressort long (24) et comporte un doigt radial (38) qui s'étend entre ces spires et coopère par butée avec une cavité du logement annulaire recevant les ressorts. 13. Double volant amortisseur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ressorts longs (24) sont immobilisés en rotation autour de leur axe dans le logement annulaire, par appui de leurs extrémités (44) sur des parois de ce logement. 14. Double volant amortisseur selon l'une des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que l'amortisseur de torsion (22) comprend deux ressorts10 longs (24) s'étendant chacun sur un peu moins de 180 au repos, deux ressorts courts (30) montés chacun dans un ressort long (24) et deux patins d'hystérésis (46) montés chacun entre un couple de ressorts (24, 30) et le voile annulaire (28).