Brevet FR2925638A1 — publié le 20090626

REN053FR PJ8308 dépôt DA 1 La présente invention concerne un volant d'inertie de moteur à combustion interne, destiné à être monté entre un moteur à combustion interne, notamment à plusieurs cylindres en ligne, et une transmission de véhicule automobile. Elle concerne aussi un véhicule automobile en tant que tel équipé d'un tel volant d'inertie. Enfin, elle concerne un procédé de fabrication d'un tel volant d'inertie. Un tel volant d'inertie, aussi appelé volant moteur, est destiné à être entraîné en rotation autour d'un axe par un arbre menant. Dans le cas d'un dispositif de transmission de couple pour véhicule automobile, l'arbre menant est le vilebrequin d'un moteur à combustion interne, et le couple est transmis à un élément mené tel que l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses par exemple, en général par l'intermédiaire d'au moins un embrayage et un amortisseur de torsion. Selon une disposition illustrée notamment par la publication FR2844566, la plupart des volants d'inertie, notamment les volants souples, sont composés de deux éléments, dont un disque relativement épais, qui est capable d'entrer en contact de friction avec un élément d'un embrayage, rapporté sur un deuxième élément plus mince, se présentant par exemple sous la forme d'un disque de tôle plus ou moins flexible, venant se fixer sur l'arbre de sortie du moteur. Lorsqu'un moteur est en fonctionnement, le volant moteur se déforme en flexion en oscillant autour d'axes perpendiculaires à son axe de rotation, sous l'excitation d'impulsions liées à chaque phase de combustion et des forces centrifuges de l'attelage mobile. Les déformations du volant excitent en retour le vilebrequin et peuvent avoir un impact non négligeable sur les vibrations du moteur. Plus le volant est raide en flexion, plus cet impact est important. A l'inverse, plus le volant est souple en flexion, plus son mouvement est découplé du vilebrequin, donc moins il a d'impact sur les vibrations du moteur. REN053FR PJ8308 dépôt ÔÀ Pour réduire les vibrations du moteur dans le domaine de moyennes fréquences (200-1000 Hz), on utilise donc généralement un volant moteur dit assoupli. Pour assouplir le volant moteur, il est proposé notamment du document FR2883943 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 dispositif de friction d'embrayage. Il est donc nécessaire pour ce type de volant moteur de trouver un système 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 FR2895471 décrit un volant flexible qui répond à ce besoin en prévoyant un élément flexible destiné à être fixé à l'arbre menant, caractérisé en ce que cet élément flexible comprend des bras radiaux définissant un axe privilégié d'oscillation perpendiculaire à l'axe de rotation du volant. Cette construction est très complexe. Dans la technique actuelle, illustrée par exemple par le document WO9939111, la masse annulaire d'un volant d'inertie flexible est en général formée par une couronne en fonte fixée par des vis ou des rivets sur la périphérie radiale externe d'une tôle annulaire flexible dont la partie périphérique radialement interne comporte des trous de passage de vis de fixation sur l'arbre menant, c'est à dire sur le vilebrequin d'un moteur à REN053FR PJ8308 dépôt DÂ 3 combustion. Cette solution nécessite de multiples opérations d'usinage des trous de fixation et de vissage, ce qui rend la fabrication complexe et coûteuse. En vue de réduire l'amplitude de débattements du volant d'inertie souple, une rondelle d'amortissement de type rondelle de Belleville est insérée entre la tôle et la masse annulaire, ce qui augmente encore le coût et le temps de fabrication. L'objet de l'invention est donc de proposer un volant d'inertie présentant des débattements axiaux réduits tout en présentant une souplesse en 10 flexion. L'objet de l'invention est aussi de proposer un procédé de fabrication simple et économique d'un volant d'inertie. 15 A cet effet, l'invention repose sur un volant d'inertie pour véhicule automobile comprenant un moyeu central adapté à une liaison du volant d'inertie avec un arbre menant et un anneau d'inertie, caractérisé en ce qu'il comprend des joints amortissants disposés entre le moyeu central et l'anneau d'inertie. 20 Ce volant peut comprendre un disque plat entre le moyeu central et l'anneau d'inertie, dont la face extérieure est destinée à coopérer par friction avec un disque d'embrayage, et les joints amortissants peuvent être disposés entre le moyeu central et le disque plat. De plus, le moyeu central peut comprendre des fenêtres traversantes pour l'assouplir en flexion, des bras du moyeu central étant disposés entre ces fenêtres traversantes et non liés aux autres parties du volant d'inertie pour aménager des espaces dans lesquels sont placés des joints amortissants. 25 30 REN053FR PJ8308 dépôt DA 4 Le moyeu central peut comprendre des fenêtres traversantes pour l'assouplir en flexion, des bras de liaison du moyeu central étant disposés entre ces fenêtres traversantes pour lier solidairement le moyeu central aux autres parties du volant d'inertie globalement formé d'une seule pièce. Selon un mode d'exécution, le moyeu central peut comprendre quatre fenêtres traversantes réparties symétriquement sur la partie périphérique du moyeu central par rapport aux axes x et y, l'axe x étant perpendiculaire au plan de symétrie d'un arbre menant et l'axe y étant l'axe défini par l'intersection du plan moyen du volant moteur et du plan de symétrie d'un arbre menant, et le volant d'inertie peut comprendre deux joints amortissants disposés sur l'axe y et deux bras de liaison disposés sur l'axe x. Selon un autre mode d'exécution, le moyeu central peut comprendre six fenêtres traversantes réparties symétriquement sur la partie périphérique du moyeu central par rapport aux axes x et y, l'axe x étant perpendiculaire au plan de symétrie d'un arbre menant et l'axe y étant l'axe défini par l'intersection du plan moyen du volant moteur et du plan de symétrie d'un arbre menant, et le volant d'inertie peut comprendre quatre joints amortissants disposés de part et d'autre de deux fenêtres traversantes centrées sur l'axe y. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un volant d'inertie tel que décrit précédemment. L'invention porte aussi sur un procédé de fabrication d'un volant d'inertie tel qué décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes 30 suivantes : REN053FR PJ8308 dépôt DA 5 - moulage en une seule pièce du volant d'inertie incluant le moulage d'un moyeu central et d'un anneau d'inertie ; - réalisation de joints amortissants entre le moyeu central et l'anneau d'inertie. L'étape de réalisation de joints amortissants peut être obtenue par injection de matière amortissante. De plus, l'étape de moulage en une seule pièce du volant d'inertie peut 10 inclure le moulage d'un disque plat entre le moyeu central et l'anneau d'inertie. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes d'exécution 15 particuliers faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente une vue schématique de côté d'un volant d'inertie et d'un vilebrequin ; 20 la figure 2 représente une vue en coupe de face selon un plan médian d'un volant d'inertie selon un premier mode d'exécution de l'invention ; la figure 3 représente une vue en coupe de côté selon un plan médian d'un volant d'inertie selon le premier mode d'exécution de l'invention ; la figure 4 représente une vue en coupe de face selon un plan médian 25 d'un volant d'inertie selon un second mode d'exécution de l'invention ; la figure 5 représente une vue en coupe de côté selon un plan médian d'un volant d'inertie selon le second mode d'exécution de l'invention. La figure 1 représente une partie d'un dispositif de transmission de couple 30 d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Ce dispositif5 REN053FR PJ8308 dépôt DA 6 de transmission de couple comprend un arbre menant, ici un vilebrequin 1, ainsi qu'un volant moteur 2 destiné à coopérer avec un disque d'embrayage (non représenté). Comme représenté sur les figures 2 et 3, le volant moteur 2 comporte un moyeu central 10, entouré par un disque plat 20 dont la face extérieure 21 est destinée à coopérer par friction avec le disque d'embrayage, non représenté, ce disque plat 20 étant lui-même entouré par un anneau d'inertie 30. Le moyeu central 10 comprend quatre fenêtres traversantes 11 pour assouplir les raideurs de flexion du volant moteur. Ces fenêtres 11 sont diamétralement opposées et symétriquement disposées par rapport aux axes x et y, l'axe x étant perpendiculaire au plan de symétrie du vilebrequin 1 et l'axe y étant l'axe défini par l'intersection du plan moyen du volant moteur 2 et du plan de symétrie du vilebrequin 1. Elles permettent ainsi plus précisément une flexibilité du volant moteur autour de ces axes x, y. Le moyeu moteur 10 comprend de plus deux bras 12. disposés entre des fenêtres 11 sur sa périphérie, dans sa partie radiale externe, non directement liés avec le reste du volant moteur 2, notamment le disque plat 20. Le moyeu central 10 comprend sur sa périphérie deux bras de liaison 13 aussi disposés entre des fenêtres 11, qui assurent une liaison entre le moyeu central 10 et le disque plat 20. Par ces deux bras de liaison 13, le disque plat 20 et le moyeu central 10 sont deux éléments indissociables, formant une structure continue, monolithique. Enfin, le moyeu central 10 comprend une ouverture centrale de centrage 14 et des ouvertures 15 pour sa fixation sur un arbre menant. L'anneau d'inertie 30 présente une plus grande épaisseur pour remplir sa fonction de masse annulaire, mais vient dans la continuité du disque plat 20. Il n'y a pas de réelle distinction physique entre les trois éléments 10, 20, 30 du volant moteur 2 : ce sont des parties d'une même pièce qui remplissent des fonctions différentes. Selon un élément essentiel de l'invention, des joints REN053FR PJ8308 dépôt DA 7 amortissants 16 réalisés dans une matière amortissante de type caoutchouc ou élastomère sont disposés entre le moyeu central et le reste du volant d'inertie, plus précisément dans l'espace entre les bras 12 du moyeu central 10 et le disque plat 20 dans ce mode d'exécution. L'invention porte aussi sur le procédé de fabrication d'un tel volant moteur. Comme l'ensemble de ses parties du moyeu central 10 à l'anneau d'inertie 30 en passant par le disque plat 20 forment une seule et même pièce,. il peut facilement être obtenu par un procédé de fonderie classique. Un tel procédé comprend donc plus précisément les étapes suivantes : - moulage des parties moyeu central 10, disque plat 20 et anneau d'inertie 30 pour former un volant moteur 2 ; - réalisation de joints amortissants 16 par exemple par injection de 15 matière amortissante. Ensuite, le procédé comprendra les étapes de finitions comme l'usinage du trou de centrage 14 et des trous de fixation 15. Lorsqu'un moteur de véhicule automobile équipé d'un volant moteur selon 20 l'invention est en fonctionnement, le volant d'inertie 2 oscille en flexion entraînant des mouvements dynamiques axiaux de sa périphérie radiale externe, notamment des parties de l'anneau d'inertie 30 et du disque plat 20. Particulièrement quand le volant d'inertie 2 entre en résonance en flexion, ses parties périphériques bougent fortement dans le sens axial. 25. Comme dans le même temps le moyeu central 10 reste relativement immobile, les joints amortissants 16, liés à la fois au moyeu central 10 immobile et aux parties périphériques se déplaçant axialement, sont sollicités en cisaillement. Par nature, ils absorbent ainsi dans une telle situation une partie de l'énergie cinétique de ce déplacement et REN053FR PJ8308 dépôt DA 8 remplissent ainsi une fonction d'amortissement des mouvements dynamiques axiaux de la périphérie radiale du volant d'inertie. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la seule réalisation décrite précédemment. Notamment, plus de deux joints amortissants 16 peuvent être réalisés. Les figures 4 et 5 illustrent à cet effet un second mode d'exécution dans lequel les mêmes références sont utilisées pour les mêmes éléments, et dans lequel le volant moteur 2 comprend quatre joints amortissants 16 disposés de part et d'autre de deux fenêtres traversantes 11 centrées sur l'axe y, le moyeu central 10 comprenant un total de six fenêtres 11. De plus, 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 11. Enfin, les deux parties de moyeu central 10 et disque plat 20 peuvent être une même partie indissociée. La solution permet donc d'atteindre les objets proposés et présentent l'avantage d'un volant d'inertie simple et économique, ne nécessitant plus de tôle en acier, ni de rondelle d'amortissement, ni de vis de fixation. Revendications 1. Volant d'inertie pour véhicule automobile comprenant un moyeu central (10) adapté à une liaison du volant d'inertie (2) avec un arbre menant (1) et un anneau d'inertie (30), caractérisé en ce qu'il comprend des joints amortissants (16) disposés entre le moyeu central (10) et l'anneau d'inertie (30). 2. Volant d'inertie pour véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un disque plat (20) entre le moyeu central (10) et l'anneau d'inertie (30), dont la face extérieure (21) est destinée à coopérer par friction avec un disque d'embrayage, et en ce que les joints amortissants (16) sont disposés entre le moyeu central (10) et le disque plat (20). 3. Volant d'inertie pour véhicule automobile selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyeu central (10) comprend des fenêtres traversantes (11) pour l'assouplir en flexion, des bras (12) du moyeu central (10) étant disposés entre ces fenêtres traversantes (11) et non liés aux autres parties du volant d'inertie (2) pour aménager des espaces dans lesquels sont placés des joints amortissants (16). 4. Volant d'inertie pour véhicule automobile selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyeu central (10) comprend des fenêtres traversantes (11) pour l'assouplir en flexion, des bras de liaison (13) du moyeu central (10) étant disposés entre ces fenêtres traversantes (11) pour lier solidairement le moyeu central (10) aux autres parties du volant d'inertie (2) globalement formé d'une seule pièce.REN053FR PJ8308 dépôt DA 10 5. Volant d'inertie pour véhicule automobile selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le moyeu central (10) comprend quatre fenêtres traversantes (11) réparties symétriquement sur la partie périphérique du moyeu central (10) par rapport aux axes x et y, l'axe x étant perpendiculaire au plan de symétrie d'un arbre menant (1) et l'axe y étant l'axe défini par l'intersection du plan moyen du volant moteur (2) et du plan de symétrie d'un arbre menant (1), et en ce qu'il comprend deux joints amortissants (16) disposés sur l'axe y et deux bras de liaison (13) disposés sur l'axe x. 6. Volant d'inertie pour véhicule automobile selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le moyeu central (10) comprend six fenêtres traversantes (11) réparties symétriquement sur la partie périphérique du moyeu central (10) par rapport aux axes x et y, l'axe x étant perpendiculaire au plan de symétrie d'un arbre menant (1) et l'axe y étant l'axe défini par l'intersection du plan moyen du volant moteur (2) et du plan de symétrie d'un arbre menant (1), et en ce qu'il comprend quatre joints amortissants (16) disposés de part et d'autre de deux fenêtres traversantes (11) centrées sur l'axe y. 7. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un volant d'inertie selon l'une des revendications précédentes. 8. Procédé de fabrication d'un volant d'inertie selon l'une des 25 revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - moulage en une seule pièce du volant d'inertie (2) incluant le moulage d'un moyeu central (10) et d'un anneau d'inertie (30) ; -réalisation de joints amortissants (16) entre le moyeu central (10) 30 et l'anneau d'inertie (30).REN053FR PJ8308 dépôt DA 11 9. Procédé de fabrication d'un volant d'inertie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de réalisation de joints amortissants (16) est obtenue par injection de matière amortissante. 10. Procédé de fabrication d'un volant moteur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'étape de moulage en une seule pièce du volant d'inertie (2) inclut le moulage d'un disque plat (20) entre le moyeu central (10) et l'anneau d'inertie (30). 10