Brevet FR3011605A1 — publié le 20150410

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à un mécanisme d'amortissement de couple, notamment pour une application à un véhicule automobile, et notamment à un convertisseur de couple ou un double volant amortisseur. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Il a été proposé, dans le document US 8 479 901, un mécanisme d'amortissement de torsion autour d'un axe de rotation, comportant un organe d'entrée tournant autour de l'axe de rotation, un organe de sortie tournant autour de l'axe de rotation par rapport à l'organe d'entrée, un organe intermédiaire tournant autour de l'arbre de rotation par rapport à l'organe d'entrée et à l'organe de sortie, au moins un premier organe élastique disposé entre l'organe d'entrée et l'organe intermédiaire pour travailler en fonction de variations angulaires entre l'organe d'entrée et l'organe intermédiaire avec une raideur 1(1, au moins un deuxième organe élastique disposé entre l'organe intermédiaire et l'organe de sortie pour travailler en fonction de variations angulaires entre l'organe intermédiaire et l'organe de sortie avec une raideur K2, une ou plusieurs masselottes pendulaires suspendues à l'organe intermédiaire pour osciller angulairement autour de l'axe de rotation par rapport à l'organe intermédiaire. Ce dispositif permet de filtrer les variations de couple moteur à bas régime, et fonctionne de façon satisfaisante dans nombre de situations. Mais il trouve ses limites, que l'on cherche ici à repousser. EXPOSE DE L'INVENTION [0003] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à améliorer la filtration des variations de couple moteur à bas régime, et notamment en dessous de 1500 tours par minutes. [0004] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un mécanisme d'amortissement de torsion autour d'un axe de rotation, comportant un organe d'entrée tournant autour de l'axe de rotation, un organe de sortie tournant autour de l'axe de rotation par rapport à l'organe d'entrée, un organe intermédiaire tournant autour de l'arbre de rotation par rapport à l'organe d'entrée et à l'organe de sortie, au moins un premier organe élastique disposé entre l'organe d'entrée et l'organe intermédiaire pour travailler en fonction de variations angulaires entre l'organe d'entrée et l'organe intermédiaire avec une raideur K1, au moins un deuxième organe élastique disposé entre l'organe intermédiaire et l'organe de sortie pour travailler en fonction de variations angulaires entre l'organe intermédiaire et l'organe de sortie avec une raideur K2, une ou plusieurs masses pendulaires suspendues à l'organe intermédiaire pour osciller par rapport à l'organe intermédiaire et un organe de friction pour générer un couple de frottement H3 entre l'organe d'entrée et l'organe de sortie. [0005] L'introduction du couple de frottement H3 introduit dans le système mécanique oscillant une hystérésis qui modifie la nature même du comportement mécanique. En effet la masse pendulaire provoque un déphasage, idéalement une opposition de phase, entre le couple entrant appliqué par l'organe d'entrée et le couple sortant appliqué par le deuxième organe élastique à l'organe de sortie. L'organe de friction permet d'appliquer à l'organe de sortie un couple qui est en phase avec le couple entrant, et qui interfère de façon destructive avec le couple sortant transmis par l'organe intermédiaire à l'organe de sortie. C'est donc la combinaison unique de la masse pendulaire présente sur l'organe intermédiaire, nécessaire pour obtenir le déphasage, et d'un organe de friction agissant directement entre organe d'entrée et organe de sortie, qui permet de générer au niveau de l'organe de sortie de composantes de couple en opposition de phase. Par ailleurs, la composante H3 introduit dans les équations différentielles du mouvement une composante de stabilisation, qui permet de mieux maîtriser la variabilité du comportement du système mécanique oscillant observée en pratique du fait des tolérances de fabrication des différents éléments du mécanisme et de son environnement. [0006] Le couple maîtrisé de frottement H3 permet d'améliorer de manière significative la performance d'amortissement du mécanisme lorsqu'une telle amélioration est requise. On peut ainsi, dans une gamme de mécanisme de torsion, obtenir une différentiation retardée en introduisant ou non l'hystérésis H3 suivant les conditions d'utilisation. [0007] De préférence, le couple de frottement H3 est supérieur à 2 Nm, et de préférence supérieur à 5 Nm. [0008] Pour éviter des effets négatifs à des régimes moteurs plus élevés, on choisit H3 de préférence inférieur à 15 Nm, et de préférence inférieur à 10 Nm. [0009] Comme discuté par ailleurs dans la demande FR1258945, on a intérêt à ce que K2/K1 soit supérieur à 2, ce qui permet d'augmenter la première fréquence propre de l'organe intermédiaire au-delà du domaine fréquentiel correspondant au bas régime moteur que l'on cherche à filtrer, par exemple en obtenant une fréquence propre à 3000 ou 4000 tours par minute. En pratique, la valeur maximale du rapport K2/K1 sera limitée notamment par des considérations relatives à l'encombrement des organes élastiques, de sorte que le rapport K2/K1 sera de préférence inférieur à 5, et de préférence inférieur à 3. La minimisation de l'amplitude des oscillations de l'organe intermédiaire permet de limiter le débattement nécessaire de la ou des masses pendulaires sur l'organe intermédiaire. Cette moindre sollicitation de la ou des masses pendulaires permet alors d'optimiser leur comportement (course, masse...). [0010] Suivant un mode de réalisation, l'organe de friction est constitué par au moins une rondelle de friction, disposée entre organe d'entrée ou un organe solidaire de l'organe d'entrée, et organe de sortie ou un organe solidaire de l'organe de sortie. [0011] Suivant un mode de réalisation, l'organe d'entrée est solidaire d'un organe de sortie d'un embrayage de verrouillage. L'organe d'entrée peut également être, éventuellement de façon concomitante, solidaire d'un moyeu de turbine. [0012] De préférence, l'organe de sortie est solidaire d'un arbre d'entrée d'une boîte de transmission. L'organe de sortie peut notamment comporter un moyeu cannelé dans lequel peut être inséré un arbre de transmission. [0013] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un convertisseur de couple comportant un mécanisme d'amortissement de torsion tel que décrit précédemment, ainsi qu'un embrayage de verrouillage et une turbine de convertisseur liés à l'organe d'entrée du mécanisme d'amortissement. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : la figure 1, une vue schématique fonctionnelle d'une système mécanique incluant un mécanisme d'amortissement de couple selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2, une vue de face du mécanisme de la figure 1; - la figure 3, une coupe suivant le plan de coupe A-A de la figure 2; - la figure 4, une coupe suivant la section B-B de la figure 2; - la figure 5 une coupe suivant la section D-D de la figure 2. [0015] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE REALISATION [0016] Sur la figure 1, on a illustré de façon schématique un convertisseur de couple 10 situé entre un vilebrequin 12 et un arbre d'entrée de boîte de transmission 14. Ce convertisseur de couple comporte de manière connue en soi un convertisseur hydrocinétique 16 et un embrayage de verrouillage 18 disposés en parallèle entre le vilebrequin 12 et un organe d'entrée 20 d'un mécanisme amortisseur de torsion 22 dont l'organe de sortie 24 est solidaire à l'arbre d'entrée de la boîte transmission 14. Un organe intermédiaire 26 est interposé entre l'organe d'entrée 20 et l'organe de sortie 24, relié à l'organe d'entrée 20 par un premier organe élastique 28 de rigidité K1 et à l'organe de sortie 24 par un deuxième organe élastique 30 de rigidité K2. Une masse pendulaire 31 est suspendue à l'organe intermédiaire 26. Par ailleurs, un organe de friction 32 introduit une hystérésis entre l'organe d'entrée 20 et l'organe de sortie 24. [0017] Comme il apparaîtra plus clairement dans les illustrations structurelles des figures 2 à 5, les organes d'entrée 20 et de sortie 24 sont des organes tournant autour d'un même axe géométrique de rotation 100, mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre, et chacun par rapport à l'organe intermédiaire 26, lui-même également mobile en rotation autour de l'axe de rotation 100. La masse pendulaire 31 est susceptible d'osciller par rapport à l'organe intermédiaire 26. L'organe de friction disposé entre l'organe d'entrée et l'organe de sortie génère ainsi un couple de frottement H3 entre l'organe d'entrée et l'organe de sortie. Le premier organe élastique 28 et le deuxième organe élastique 30 sont disposés en série entre l'organe d'entrée 20 et l'organe de sortie 24, au sens où un déplacement angulaire quasistatique dans un sens de l'organe de sortie 24 par rapport à l'organe d'entrée 20 provoque une augmentation de l'énergie potentielle élastique des deux organes élastiques 28, 30, alors qu'un déplacement angulaire relatif dans le sens opposé provoque une diminution de l'énergie potentielle élastique des deux organes élastiques 28, 30. [0018] Structurellement, l'organe d'entrée 20 du mécanisme 22 est constitué par sous-ensemble comportant une paire de rondelles de guidage 34, 36 fixées l'une à l'autre de façon en soi connue, une cloche 38 de l'embrayage de verrouillage 18 fixée à la rondelle de guidage 34 et un moyeu de turbine 40 du convertisseur hydrocinétique 16 fixé à l'autre rondelle de guidage 36. Le moyeu de turbine 40 est monté tournant autour d'un moyeu central cannelé 42 dans lequel vient s'emmancher l'arbre d'entrée (non représenté) de la boîte de transmission 14. Les deux rondelles de guidage 34, 36 délimitent entre elles un volume 44 dans lequel est disposé un voile 46 fixé par des rivets 48 au moyeu central 42 et constituant avec ce dernier l'organe de sortie 24. Le voile 46 forme une étoile qui, dans ce mode de réalisation, présente trois branches 50. La rondelle de guidage 36 est ajourée par trois grandes fenêtres 52 en arc de cercle séparées deux à deux par trois ponts de matière radiaux 54. Sur les figures, la position angulaire des ponts de matière 54 de la rondelle 36 et des branches 50 du voile 46 coïncide, mais leur positionnement angulaire relatif peut naturellement varier avec les variations angulaires entre organe d'entrée 20 et organe de sortie 24. [0019] L'organe intermédiaire 26 est constitué d'un support annulaire 56 auquel sont fixés par des rivets 58 (figure 5) trois bras 60 s'étendant radialement à l'intérieur du volume 44, en alternance avec les branches 50 du voile en étoile 46. Le support annulaire 56 est monté de manière à pouvoir tourner autour du moyeu central 42, le positionnement axial relatif des deux pièces étant assuré par une rondelle 60. [0020] Dans le volume délimité par les deux rondelles de guidage 34, 36 sont logés des ressorts 62, 64 au nombre de six, trois constituant le premier organe élastique 28 et trois constituant le deuxième organe élastique 30. Les trois ressorts 62 constituant le premier organe élastique 28 sont bandés chacun entre un des bras 60 du de l'organe intermédiaire 26 et un des ponts 54 constitué dans la rondelle de guidage 36, de manière à travailler lors des mouvements angulaires relatifs entre l'organe intermédiaire 26 et l'organe d'entrée 20. Les trois ressorts 64 constituant le deuxième organe élastique 30 sont bandés chacun entre un bras 60 de l'organe intermédiaire 26 et une des branches 50 du voile en étoile 46, de manière à travailler lors des mouvements angulaires relatifs entre l'organe intermédiaire 26 et l'organe de sortie 24. On notera que l'encombrement des ressorts 62 du premier organe élastique 28 est plus important que celui des ressorts 64 constituant le deuxième organe élastique 30, la rigidité K1 du premier organe élastique 28 étant de préférence inférieure à celle K2 du deuxième organe élastique 30, dans un rapport K2/K1 compris entre 2 et 5, et de préférence entre 2 et 3. [0021] Le support 56 de l'organe intermédiaire comporte un prolongement radial 66 vers l'extérieur, pourvu de fenêtres 68 permettant de guider des masselottes 70, dans ce mode de réalisation au nombre de quatre, constituant la masse pendulaire 31. [0022] Enfin, l'organe de friction 32 est constitué par une rondelle de friction 72, ici du type rondelle Belleville, introduite entre la cloche 38 et le moyeu central 42. [0023] Le mécanisme d'amortissement de torsion 22 est destiné à filtrer à l'entrée de la boîte de transmission les fluctuations de couple inhérentes au moteur à pistons, et plus spécifiquement à limiter les fluctuations de couple à bas régime moteur, en deçà de 1500 tours par minute. [0024] La masse pendulaire 31 de l'organe intermédiaire 26 permet d'introduire une inversion de phase entre la composante de couple instantané transmise par l'organe d'entrée 20 à l'organe intermédiaire 26 et la composante de couple instantané transmise par l'organe intermédiaire 26 à l'organe de sortie 24. La masse pendulaire est donc choisie de manière à avoir une fréquence propre très faible par rapport à aux fréquences des oscillations de couple au régime moteur visé. Pour un régime moteur de 900 à 1500 tours par minutes, soit 15 à 25 tours par seconde, la fréquence propre de la masse pendulaire 26 sera de par exemple inférieure à 10 Hz. [0025] L'organe de friction 32 permet quant à lui la transmission à l'organe de sortie 24 d'une composante de couple instantanée en phase avec le couple moteur. A la fréquence observée, les deux composantes de couple vues par l'organe de sortie 24 sont en opposition de phase et se compensent, partiellement ou intégralement, suivant leurs amplitudes respectives. On obtient ainsi la réduction recherchée des fluctuations du couple. [0026] Naturellement, de nombreuses variantes sont possibles, notamment quant au nombre de masselottes, au nombre de ressorts, de bras et de branches, ou au nombre de pièces constitutives de l'organe d'entrée, de l'organe de sortie et de l'organe intermédiaire. Suivant les besoins, l'organe d'entrée peut ou non inclure l'organe de sortie de l'embrayage et/ou l'organe de sortie de l'accouplement hydrocinétique. [0027] Il est possible d'introduire des ressorts et/ou une friction entre la masse pendulaire et le support intermédiaire. [0028] Il peut également exister une friction H1 entre organe d'entrée et organe intermédiaire et/ou H2 entre organe intermédiaire et organe de sortie, mais ces frictions seront de préférence faibles par rapport à la friction introduite par la rondelle de friction entre l'organe d'entrée et l'organe de sortie, de préférence au moins trois fois et de préférence au moins cinq fois plus faibles en terme de couple. On pourra par exemple avoir des couples de frottement H1 et H2 maîtrisés de l'ordre de 1Nm, pour une couple H3 de l'ordre de 5Nm.5 REVENDICATIONS1 Mécanisme d'amortissement de torsion (22) autour d'un axe de rotation (100), comportant un organe d'entrée (20) tournant autour de l'axe de rotation (100), un organe de sortie (24) tournant autour de l'axe de rotation (100) par rapport à l'organe d'entrée (20), un organe intermédiaire (26) tournant autour de l'arbre de rotation (100) par rapport à l'organe d'entrée (20) et à l'organe de sortie (24), au moins un premier organe élastique (28) disposé entre l'organe d'entrée (20) et l'organe intermédiaire (26) pour travailler en fonction de variations angulaires entre l'organe d'entrée (20) et l'organe intermédiaire (26) avec une raideur Ki, au moins un deuxième organe élastique (30) disposé entre l'organe intermédiaire (28) et l'organe de sortie (24) pour travailler en fonction de variations angulaires entre l'organe intermédiaire (26) et l'organe de sortie (30) avec une raideur K2, une ou plusieurs masselottes pendulaires (70) suspendues à l'organe intermédiaire (26) pour osciller par rapport à l'organe intermédiaire (26) caractérisé en ce que le mécanisme comporte en outre un organe de friction (32) pour générer un couple de frottement H3 entre l'organe d'entrée (20) et l'organe de sortie (24). 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que H3 est supérieur à 2 Nm, et de préférence supérieur à 5 Nm. 3. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que H3 inférieur à 15 Nm, et de préférence inférieur à 10 Nm. 4. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que K2/K1 est supérieur à 2 et inférieur à 5, de préférence inférieur à 3. 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de friction (32) est constitué par au moins une rondelle de friction (32) disposée entre l'organe d'entrée (20) ou un organe solidaire de l'organe d'entrée (20) et l'organe de sortie (24) ou un organe solidaire de l'organe de sortie (24). 6. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'entrée (20) est solidaire d'un organe de sortie (38) d'un embrayage de verrouillage. 7. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'entrée (20) est solidaire d'un moyeu de turbine (40). 8. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de sortie (24) est solidaire d'un arbre d'entrée (14) d'une boîte de transmission. 9. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de sortie (24) comporte un moyeu cannelé (42). 15 10. Convertisseur de couple (10) comportant un convertisseur hydrocinétique (16) un embrayage de verrouillage (18), caractérisé en ce qu'il comporte en outre un mécanisme d'amortissement de torsion (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont l'organe d'entrée (20) est solidaire d'une 20 cloche (38) de l'embrayage de verrouillage (18) et d'une turbine du convertisseur hydrocinétique (16).