Brevet FR2916823A1 — publié le 20081205

-1- La présente invention concerne le domaine des dispositifs de couplage d'un moteur avec un arbre de boîte de vitesses d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne un volant moteur destiné à équiper un tel dispositif de couplage. On connaît déjà dans l'état de la technique, notamment d'après FR 2 824 880, un dispositif de couplage de moteur de véhicule automobile, destiné à coupler un organe rotatif menant, tel qu'un vilebrequin lié au moteur, à un organe rotatif mené, tel qu'un arbre de boite de vitesses. Ce dispositif de couplage comporte un organe formant volant moteur, lié en rotation au vilebrequin. Un tel volant moteur est notamment destiné à lisser les acyclismes du vilebrequin. Afin de coupler le vilebrequin avec l'arbre de boîte, le volant moteur porte des plateaux de pression et de réaction, destinés à pincer un disque de friction lié en rotation avec l'arbre de boîte de vitesses. Ce disque de friction est solidarisé avec un moyeu de friction lié en rotation avec une extrémité de l'arbre de boîte de vitesses et libre en translation le long de l'axe de cet arbre. Ainsi, le disque de friction peut se déplacer axialement entre une position d'embrayage, dans laquelle il est pincé entre les plateaux de pression et de réaction (l'arbre de boîte étant alors entraîné en rotation par le vilebrequin), et une position de débrayage, dans laquelle il est libre. Habituellement, le volant moteur comporte un orifice central délimité par un contour intérieur du volant. Ce contour délimite, avec l'arbre de boîte de vitesses du véhicule s'étendant dans cet orifice central, un espace annulaire de logement du moyeu de friction. L'extrémité de l'arbre de boîte de vitesses, portant le moyeu de friction, est susceptible dans certains cas d'osciller radialement, par exemple à cause d'un balourd de la friction ou d'un désalignement entre les axes de l'arbre de boîte de vitesses et du volant moteur. Le cas échéant, du fait des oscillations radiales de l'arbre, le moyeu de friction, généralement métallique, peut entrer en contact intempestivement avec le contour intérieur du volant moteur, -2- également métallique. Un tel contact métal contre métal peut provoquer des bruits indésirables et/ou une usure prématurée du volant moteur, du moyeu et/ou de l'arbre de boîte de vitesses. L'invention a notamment pour but de limiter l'usure du volant moteur, du moyeu et de l'arbre de boîte de vitesses. A cet effet, l'invention a pour objet un volant moteur de véhicule automobile comportant un orifice central délimité par un contour intérieur du volant, ce contour étant destiné à délimiter, avec un arbre de boîte de vitesses du véhicule s'étendant dans l'orifice central, un espace annulaire de logement d'un organe monté déplaçable axialement sur l'arbre, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de limitation du déplacement radial de l'arbre de boîte, conformés de façon à maintenir un jeu radial entre le contour intérieur du volant et l'organe monté déplaçable axialement sur l'arbre. En limitant de cette manière le débattement radial de l'extrémité de l'arbre de boîte, on conserve un jeu sensiblement constant entre le volant moteur et le moyeu de friction, empêchant ainsi leur contact indésirable, ce qui permet donc de limiter l'usure de ces pièces. De plus, le volant moteur, portant de tels moyens de limitation, forme avec ces moyens de limitation un ensemble modulaire pouvant être rapporté en une seule opération de montage sur le véhicule automobile. Le volant moteur selon l'invention ne complique donc pas la chaîne de montage du véhicule automobile. De manière optionnelle, un volant moteur selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - L'organe monté déplaçable axialement sur l'arbre est un moyeu de friction. - Les moyens de limitation comportent un organe de limitation, de forme générale de révolution, emmanché dans le contour intérieur du volant moteur et comprenant une surface de limitation de débattement radial de l'arbre destinée à entourer l'arbre. 5 10 15 20 25 30 -3- - L'organe de limitation comporte une première extrémité axiale emmanchée dans le contour intérieur du volant moteur, et une seconde extrémité axiale portant la surface de limitation. Un tel organe de limitation est économique à fabriquer, et peut être agencé de manière simple dans le volant moteur. - La surface de limitation est dimensionnée de façon à coopérer avec l'arbre de boîte avec un jeu radial, de préférence égal à un millimètre. On évite ainsi des frottements entre l'organe de limitation et l'arbre de boîte, tant que cet arbre n'oscille pas trop radialement. - L'organe de limitation est suffisamment rigide pour que tous les efforts radiaux appliqués par l'arbre de boîte à cet organe de limitation soient rapportés au contour intérieur. - Le volant moteur étant susceptible d'être lié en rotation à un organe menant du véhicule automobile, par exemple un vilebrequin du moteur du véhicule automobile, l'organe de limitation est suffisamment souple pour se déformer de façon qu'au moins une partie des efforts radiaux appliqués par l'arbre de boîte à cet organe de limitation soit rapportée à l'organe menant. Un tel organe relativement souple est particulièrement adapté lorsque les efforts appliqués par l'arbre de boîte sont relativement importants. En effet, en se déformant pour rapporter les efforts sur l'organe menant, on diminue les risques de rupture de l'organe de limitation. - La seconde extrémité axiale de l'organe de limitation comporte des saillies radiales extérieures conformées pour entrer en contact avec l'organe menant lorsque l'organe de limitation se déforme sous l'effet des efforts radiaux appliqués par l'arbre de boîte à cet organe de limitation. - L'organe de limitation est en polymère, par exemple en polyamide, de préférence polyamide PA66. Un tel matériau est économique et possède en outre une faible adhérence. De plus, -4- un contact polymère contre métal est peu susceptible de générer des bruits gênants et d'user prématurément le moyeu de friction. On peut également utiliser d'autres matériaux : STANYL, TW271, F6, PEEK, notamment pour éviter des risques thermiques. - La surface de limitation est formée par un insert en matériau à faible adhérence, par exemple en cuivre ou en téflon , porté par l'organe de limitation. On facilite ainsi le glissement de l'arbre dans l'organe de limitation. - Le volant moteur comprend des volants primaire et secondaire sensiblement coaxiaux, couplés grâce à des moyens d'amortissement, le contour intérieur étant porté par le volant primaire. En effet, l'invention est particulièrement bien adaptée à un volant du type double volant amortisseur, dans lequel le moyeu de friction est en grande partie logé dans un orifice central du volant primaire, pour des raisons d'encombrement axial. L'invention à également pour objet un organe de limitation du débattement radial d'un arbre de boîte de vitesses de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il a une forme générale cylindrique conformée pour permettre l'emmanchement de l'organe de limitation dans un contour intérieur d'un volant moteur, et en ce qu'il comporte une surface de limitation de débattement radial de l'arbre destinée à entourer cet arbre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de couplage comportant un volant moteur selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un organe de limitation destiné à être agencé dans le volant moteur de la figure 1 On a représenté sur la figure 1 un dispositif 10 de couplage d'un organe rotatif menant 12, tel qu'un vilebrequin classique lié au moteur d'un véhicule -5- automobile, avec un organe rotatif mené 14, tel qu'un arbre de boite de vitesses classique de ce véhicule automobile. Le dispositif 10 comporte un volant moteur 16, et des moyens 17 de solidarisation en rotation de ce volant moteur 16 avec le vilebrequin 12. Par exemple, les moyens 17 de solidarisation comportent des vis. De préférence, le volant moteur 16 est un double volant amortisseur, comprenant un volant primaire 16A et un volant secondaire 16B, sensiblement coaxiaux. Le volant secondaire 16B est monté rotatif sur un moyeu 18 du volant primaire 16A, par exemple à l'aide d'un palier glissant classique 20. En variante, le volant secondaire pourrait être monté rotatif sur le moyeu 18 à l'aide d'un roulement à billes comprenant une bague extérieure solidarisée au volant secondaire et une bague intérieure solidarisée au moyeu du volant primaire. Les volants primaire 16A et secondaire 16B sont couplés grâce à des moyens d'amortissement classiques (non représentés). Un tel double volant amortisseur est destiné à filtrer les bruits et vibrations provenant du moteur. On notera que le moyeu 18 du volant primaire 16A comporte un contour intérieur 19 délimitant un orifice central du volant, dans lequel une extrémité de l'arbre de boîte de vitesses 14 est destinée à s'étendre. Le dispositif de couplage 10 comporte en outre un dispositif de friction 22, comprenant notamment un disque de friction 24 solidaire d'un moyeu de friction 26 lié en rotation à l'arbre de boîte 14. En effet, le moyeu de friction 26 comporte des cannelures intérieures 28 destinées à coopérer avec des cannelures extérieures complémentaires 30 ménagées sur l'arbre de boîte 14. Grâce à ces cannelures complémentaires 28, 30, le dispositif de friction 22 est lié en rotation avec l'arbre de boîte 14, tout en restant libre axialement le long de l'axe de cet arbre de boîte 14. Ainsi, de manière classique, le disque de friction 24 peut se déplacer axialement entre une position d'embrayage, dans laquelle il est pincé entre des plateaux de pression et de réaction (non représentés) liés au volant secondaire 16B, et une position de débrayage, dans laquelle il est libre. On notera que le contour intérieur 19 délimite, avec l'arbre de boîte 14, un espace annulaire de logement du moyeu de friction 26. Lorsque le disque de -6- friction 24 se déplace axialement entraîné par le plateau de pression, le moyeu de friction 26 se déplace également axialement dans cet espace annulaire de logement. Un jeu radial J est prévu entre le moyeu de friction 26 et le contour intérieur 19 lorsque l'arbre de boîte 14 et le volant moteur 16 sont coaxiaux. Afin de maintenir ce jeu radial J, notamment de le maintenir sensiblement constant, le volant moteur 16 comporte des moyens 32 de limitation du déplacement radial de l'arbre de boîte 14. Ces moyens de limitation 32 comportent un organe de limitation 34, de forme générale cylindrique conformée pour permettre l'emmanchement de cet organe de limitation 34 dans le contour intérieur 19. Cet organe de limitation 34 est représenté plus en détail sur la figure 2. De préférence, l'organe de limitation 34 est en polymère, par exemple en polyamide PA66. En effet, un tel matériau est particulièrement résistant à l'usure et possède un faible coefficient de frottement. L'organe de limitation 34 comporte des première 36 et seconde 40 extrémités axiales. La première extrémité axiale 36 porte une surface extérieure 38 emmanchée dans le contour intérieur 19 du volant moteur 16. La seconde extrémité axiale 40 prolonge axialement la première partie, et porte une surface intérieure 42 formant une surface de limitation entourant une surface lisse portée par un prolongement axial 43 de l'extrémité de l'arbre de boîte de vitesses 14. Ainsi, lorsque l'extrémité de l'arbre 14 oscille radialement, la surface lisse du prolongement 43 coopère avec la surface de limitation 42 de façon à limiter le débattement radial de cette extrémité de l'arbre 14. De préférence, la surface de limitation 42 est dimensionnée de façon à coopérer avec l'arbre de boîte 14 avec un jeu, par exemple un jeu d'un millimètre. Ainsi, on limite les frottements entre l'organe de limitation 34 et l'arbre de boîte de vitesses 14, dont l'extrémité distale reste libre tant qu'elle n'oscille pas trop radialement. La surface de limitation 42 peut être formée par un insert en matériaux à faible adhérence, par exemple du cuivre ou du téflon , porté par l'organe de limitation 34, de façon à réduire les frottements éventuels de l'arbre de boîte 14 -7- contre cette surface de limitation 42. Cet insert peut être indifféremment rapporté sur l'organe de limitation 34 ou inséré par surmoulage. Par ailleurs, l'organe de limitation 34 comporte, à sa seconde extrémité 40, des sailles radiales extérieures 44. L'organe de limitation 34 est conformé de façon que, lorsqu'il est emmanché sur le volant moteur 16 et que ce volant moteur 16 est fixé au vilebrequin 12, la seconde extrémité 40 de l'organe de limitation 34 est logée dans un logement 46 ménagé dans le vilebrequin 12. En outre, les saillies 44 sont conformées pour coopérer, avec ou sans jeu, avec un contour délimitant ce logement 46. Ainsi, lorsque l'arbre de boîte 14 applique des efforts radiaux à l'organe de limitation 34, celui ci se déforme de façon qu'au moins une partie de ces efforts radiaux soit rapportée au vilebrequin 12 par l'intermédiaire des saillies 44. On notera que l'organe de limitation 34 ne peut se déformer de cette manière que s'il est suffisamment souple. Un tel organe de limitation souple est préféré dans le cas où les efforts radiaux appliqués par l'arbre de boîte sont importants. En effet, en rapportant les efforts sur le vilebrequin 12, on diminue les risques de rupture de l'organe de limitation 34. On notera enfin que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation 20 précédemment décrit. Par exemple, en variante, l'organe de limitation 34 pourrait être suffisamment rigide pour que cet organe de limitation 34 ne se déforme pas ou peu sous l'action des efforts radiaux appliqués par l'arbre de boîte à cet organe de limitation 34, de sorte que tous ces efforts radiaux appliqués par l'arbre de 25 boîte 14 sont rapportés au contour intérieur 19 du volant moteur 16. Dans une autre variante, l'organe de limitation 34 pourrait être fixé au volant moteur 16 d'une autre manière que par emmanchement. REVENDICATIONS 1. Volant moteur (16) de véhicule automobile comportant un orifice central délimité par un contour intérieur (19) du volant, ce contour étant destiné à délimiter, avec un arbre de boîte de vitesses (14) du véhicule s'étendant dans l'orifice central, un espace annulaire de logement d'un organe (26) monté déplaçable axialement sur l'arbre, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (32) de limitation du déplacement radial de l'arbre de boîte (14), conformés de façon à maintenir un jeu radial (J) entre le contour intérieur (19) du volant et l'organe monté déplaçable axialement sur l'arbre. 2. Volant moteur (16) selon la revendication 1, dans lequel l'organe monté déplaçable axialement sur l'arbre (14) est un moyeu de friction (26). 3. Volant moteur (16) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de limitation (32) comportent un organe de limitation (34), de forme générale de révolution, emmanché dans le contour intérieur (19) du volant moteur et comprenant une surface (42) de limitation de débattement radial de l'arbre (14) destinée à entourer l'arbre (14). 4. Volant moteur (16) selon la revendication 3, dans lequel l'organe de limitation (34) comporte une première extrémité axiale (36) emmanchée dans le contour intérieur (19) du volant moteur, et une seconde extrémité axiale (40) portant la surface de limitation (42). 5. Volant moteur (16) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la surface de limitation (42) est dimensionnée de façon à coopérer avec l'arbre de boîte (14) avec un jeu radial, de préférence égal à un millimètre. 6. Volant moteur (16) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel l'organe de limitation (34) est suffisamment rigide pour que tous les efforts radiaux appliqués par l'arbre de boîte (14) à cet organe de limitation (34) soient rapportés au contour intérieur (19). 7. Volant moteur (16) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel, le volant moteur (16) étant susceptible d'être lié en rotation à un organe menant (12) du véhicule automobile, par exemple un vilebrequin du moteur du véhicule automobile, l'organe de limitation (34) est suffisamment-9- souple pour se déformer de façon qu'au moins une partie des efforts radiaux appliqués par l'arbre de boîte (14) à cet organe de limitation (34) soit rapportée à l'organe menant (12). 8. Volant moteur (16) selon les revendications 4 et 7 prises ensemble, dans lequel la seconde extrémité axiale (40) de l'organe de limitation (34) comporte des saillies radiales extérieures (44) conformées pour entrer en contact avec l'organe menant (12) lorsque l'organe de limitation (34) se déforme sous l'effet des efforts radiaux appliqués par l'arbre de boîte (14) à cet organe de limitation (34). 9. Volant moteur (16) selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel l'organe de limitation (34) est en polymère, par exemple en polyamide, de préférence polyamide PA66. 10. Volant moteur (16) selon la revendication 9, dans lequel la surface de limitation (42) est formée par un insert en matériau à faible adhérence, par exemple en cuivre ou en téflon , porté par l'organe de limitation (34). 11. Volant moteur (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des volants primaire (16A) et secondaire (16B) sensiblement coaxiaux, couplés grâce à des moyens d'amortissement, le contour intérieur (19) étant porté par le volant primaire (16A). 12. Organe (34) de limitation du débattement radial d'un arbre de boîte de vitesses (14) de véhicule automobile, caractérisé : en ce qu'il a une forme générale cylindrique conformée pour permettre l'emmanchement de l'organe de limitation (34) dans un contour intérieur (19) d'un volant moteur (16), et en ce qu'il comporte une surface (42) de limitation de débattement radial de l'arbre (14) destinée à entourer cet arbre(14).