Brevet FR3031366A1 — publié le 20160708

L'invention concerne notamment un dispositif de filtrage de vibrations agencé pour être mis en place dans une chaîne de transmission d'un véhicule automobile. On connait par la demande de brevet FR 2 885 194 un double volant amortisseur. On connait par ailleurs par la demande de brevet FR 2 832 776 et le brevet US 4 220 233 un embrayage à friction. La présente invention vise à proposer un dispositif de filtrage de vibrations amélioré, notamment pour permettre de mieux filtrer les vibrations, notamment sur une grande plage de vitesses de rotation. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de filtrage de vibrations agencé pour être mis en place dans une chaîne de transmission d'un véhicule automobile, ce dispositif de filtrage de vibrations étant agencé pour filtrer des vibrations en provenance d'un moteur à combustion et pouvant se propager vers une boîte de vitesses, ce dispositif de filtrage comportant : des premier et deuxième étages de filtrage, le deuxième étage de filtrage étant capable d'être interposé entre le premier étage et la boîte de vitesses, le premier étage de filtrage comportant au moins un élément flexible capable de transmettre un couple et fléchir pour atténuer la transmission de vibrations en provenance du moteur notamment lorsque du couple est transmis par cet élément flexible, et le deuxième étage de filtrage étant agencé pour coopérer avec le premier étage de filtrage pour augmenter la capacité de filtrage global du dispositif au moins pour une plage de vitesses de rotation prédéterminée à laquelle fonctionne la chaîne de transmission, notamment pour des vitesses de rotation inférieures à 3 000 tr/min, notamment inférieures à 2 000 tr/min. Grâce à l'invention, l'adjonction, avantageusement en série, du deuxième étage de filtrage au premier étage permet un meilleur filtrage global par le dispositif de filtrage, notamment lorsque celui-ci est associé à un moteur à faible ordre d'explosion, par exemple un moteur à trois ou deux cylindres. En particulier, l'invention permet d'atténuer de manière satisfaisante les acyclismes en entrée de boite de vitesse, notamment à basses vitesses de rotation, par exemple inférieures à 2 000 tr/min, et rapports élevés, par exemple aux 5ème et 6ème rapports. Autrement dit, le deuxième étage de filtrage est agencé pour découpler le mode de transmission, mode qui est issu de l'excitation de la chaîne de transmission par le moteur thermique à haut rapport et faible régime moteur, au moins pour une plage de vitesses de rotation allant de 0 tr/min à un seuil de vitesses prédéterminé, seuil notamment inférieur à 3 000 tr/min, de préférence inférieur à 2 000 tr/min. Notamment le deuxième étage de filtrage est agencé de sorte à être sensiblement sans effet dans le filtrage de vibrations en provenance du premier étage, pour des vitesses de rotation supérieures à un seuil prédéterminé, ce seuil étant notamment supérieur à 2 000 tr/min. Avantageusement les premier et deuxième étages sont couplés en série. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'élément flexible du premier étage comporte une lame élastique flexible. Si on le souhaite, la lame flexible comporte une surface de came 30 et le premier étage comporte un suiveur de came agencé pour coopérer avec la surface de came de sorte que le suiveur de came puisse exercer un effort de flexion sur la lame flexible. Le cas échéant, le premier étage de filtrage comporte un volant d'inertie primaire et un volant d'inertie secondaire mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de rotation, et l'élément flexible est capable de transmettre un couple entre ces volants primaire et secondaire et fléchir pour atténuer la transmission de vibrations en provenance du volant primaire vers le volant secondaire. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le premier étage de filtrage comporte au moins deux éléments flexibles capables de transmettre un couple et fléchir pour atténuer la transmission de vibrations en provenance du moteur lorsque du couple est transmis par ces éléments flexibles. Les deux lames flexibles sont notamment symétriques l'une de l'autre par une rotation autour de l'axe de rotation, notamment par une rotation de 1800 . Préférentiellement le deuxième étage comporte au moins un amortisseur de torsion agencé pour filtrer des vibrations en provenance du premier étage de filtrage. Avantageusement l'amortisseur de torsion comporte au moins un ressort, notamment un ressort à spires. L'amortisseur de torsion peut comporter une pluralité de ressorts, notamment de ressorts à spires. Par exemple le deuxième étage comporte en outre un disque de friction portant des garnitures de friction capables d'être serrées entre un plateau de réaction pouvant être entrainé en rotation par un arbre menant et un plateau de pression sollicité axialement vers le plateau de réaction par des éléments embrayeur, ces éléments embrayeurs comprenant notamment un diaphragme. Le cas échéant le disque de friction est relié par l'amortisseur de torsion à un moyeu solidaire en rotation d'un arbre mené, cet arbre mené étant notamment l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. Avantageusement le volant d'inertie secondaire du premier étage de filtrage forme le plateau de réaction du deuxième étage de filtrage. Notamment l'élément flexible du premier étage de filtrage est monté sur le plateau de réaction du deuxième étage de filtrage, par exemple à l'aide de rivets. De préférence la raideur développée par le deuxième étage de filtrage est supérieure, par exemple d'au moins par un facteur 2, à celle développée par le premier étage de filtrage afin de limiter le débattement du deuxième étage à la fréquence de résonance du premier étage de filtrage. Le cas échéant, le rapport entre l'hystérésis du premier étage de filtrage et celle du deuxième étage de filtrage est établi. Par exemple, le premier étage du dispositif de filtrage fait partie d'un double volant amortisseur. Le premier étage de filtrage peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le suiveur de came est un galet monté mobile en rotation sur l'un desdits volants d'inertie primaire et secondaire, et l'élément flexible est monté sur l'autre des volants. Le suiveur de came est un galet monté mobile en rotation de préférence sur le volant d'inertie primaire. - le galet est monté mobile en rotation sur l'autre desdits volants d'inertie primaire et secondaire par l'intermédiaire d'un palier. - le premier étage de filtrage comporte une seconde lame élastique pourvue d'une surface de came et un second suiveur de came agencé pour coopérer avec la surface de came de ladite seconde lame élastique, la première et la seconde lames élastiques étant symétriques par rapport à l'axe de rotation X. - la surface de came s'étend avantageusement sur une ouverture angulaire supérieure à 30°, notamment supérieure à 45° ou 600 , par exemple supérieure à 90°. - la surface de came présente avantageusement, lorsqu'elle est observée suivant l'axe de rotation des volants, une forme sensiblement concave, cette concavité étant du côté de l'axe de rotation. - la première et la seconde lames élastiques sont portées par un corps annulaire. - la première et la seconde lames élastiques sont solidarisées à l'un desdits volants d'inertie primaire et secondaire, chacune de manière indépendante. - le premier étage de filtrage comporte une troisième et une quatrième lames élastiques pourvues d'une surface de came et un troisième et un quatrième suiveurs de came agencés pour coopérer respectivement avec la surface de came de la troisième et de la quatrième lames élastiques. - la troisième et la quatrième lames élastiques sont portées par un deuxième corps annulaires et sont symétriques par rapport à l'axe de rotation X, le deuxième corps annulaire étant décalées axialement le long de l'axe X par rapport au premier corps annulaire. - les troisième et quatrième lames élastiques sont décalées angulairement de 90° par rapport aux première et seconde lames élastiques. - le suiveur de came est disposé radialement à l'extérieur de la lame élastique. - la surface de came est formée sur une portion courbée de la lame élastique. - la lame élastique comporte une portion courbe, s'étendant de manière circonférentielle, à l'extrémité libre de laquelle est formée la 30 surface de came. - la lame élastique est portée par un corps annulaire qui est fixé sur le volant d'inertie primaire, le suiveur de came étant porté par une tige s'étendant entre le volant d'inertie secondaire et un voile, le volant d'inertie secondaire et le voile s'étendant de part et d'autre dudit corps annulaire. - le volant primaire comporte un moyeu radialement interne supportant un palier de centrage du volant d'inertie secondaire sur le volant d'inertie primaire et une portion annulaire présentant des orifices de passage de vis de fixation dudit premier étage de filtrage au nez du vilebrequin d'un moteur, s'étendant radialement au-delà du palier de centrage du volant d'inertie secondaire, le corps annulaire de support de la lame élastique étant pourvue d'orifices de passages desdites vis de fixation du premier étage de filtrage sur le nez de vilebrequin. - la lame élastique est portée par un corps annulaire solidaire du volant secondaire, le volant primaire comportant un moyeu radialement interne supportant un palier, de centrage du volant d'inertie secondaire par rapport au volant d'inertie primaire, le palier comportant une bague interne coopérant avec le moyeu radialement interne et une bague externe serrée entre le corps annulaire de support de la lame élastique et le volant d'inertie secondaire. - les organes de frottement comportent une première rondelle de frottement apte à être entraînée en rotation par l'un des volants d'inertie primaire et secondaire et une seconde rondelle de frottement apte à être entraînée en rotation par l'autre des volants d'inertie primaire et secondaire, et une rondelle élastique de type « Belleville » agencée pour exercer un effort de poussée de la première rondelle de frottement contre la seconde rondelle de frottement. - le premier étage de filtrage comporte des butées de fin de course aptes à limiter le débattement angulaire relatif entre les volants d'inertie primaire et secondaire.30 L'invention a également pour objet une chaîne de transmission de véhicule automobile, comportant un dispositif de filtrage de vibrations tel que décrit ci-dessus, et une boîte de vitesses associée à ce dispositif de filtrage. L'invention est particulièrement avantageuse lorsque la vitesse de rotation est en dessous de 3000 tours/minute, notamment en dessous de 2000 tours/minute, et des rapports de boîte élevés sont enclenchés, par exemple le rapport 5 ou 6. Par exemple, la chaîne de transmission est associée à un moteur à combustion à trois cylindres ou deux cylindres. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective, schématique et partielle, d'un dispositif de filtrage selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique et partielle, en coupe, du dispositif de la figure 1, et - la figure 3 illustre la variation de l'accélération représentative des vibrations filtrées par le dispositif de la figure 1 en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion. On a représenté sur les figures 1 et 2 un dispositif de filtrage de vibrations 1 agencé pour être mis en place dans une chaîne de transmission d'un véhicule automobile, ce dispositif de filtrage de vibrations 1 étant agencé pour filtrer des vibrations en provenance d'un moteur à combustion 2 et pouvant se propager vers une boîte de vitesses 53, ce dispositif de filtrage comportant : des premier 3 et deuxième 4 étages de filtrage, le deuxième étage de filtrage 4 étant capable d'être interposé entre le premier étage 3 et la boîte de vitesses 53, le premier étage de filtrage 3 comportant des éléments flexibles 5 capables de transmettre un couple et fléchir pour atténuer la transmission de vibrations en provenance du moteur, comme on va le décrire plus bas. Le deuxième étage de filtrage 4 est agencé pour réduire des vibrations en provenance du premier étage de filtrage3. Les premier 3 et deuxième 4 étages sont couplés en série. Le premier étage 3 comporte un volant d'inertie primaire 8, destiné à être fixé en bout d'un vilebrequin du moteur à combustion interne 2 et un volant d'inertie secondaire 9 qui est centré et guidé sur le volant primaire 8 au moyen d'un palier 10. Le volant secondaire 9 est destiné à former le plateau de réaction 11 d'un embrayage formé par le deuxième étage de filtrage 4 relié à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses 53. Les volants d'inertie primaire 8 et secondaire 9 sont destinées à être montés mobiles autour d'un axe de rotation X et sont, en outre, mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre autour dudit axe X. Le volant primaire 8 comporte un moyeu 15 radialement interne supportant le palier 10, une portion annulaire 16 s'étendant radialement et une portion cylindrique 17 s'étendant axialement, du côté opposé au moteur, depuis la périphérie externe de la portion annulaire 16. La portion annulaire 16 est pourvue, d'une part, d'orifices de passage de vis 18 de fixation, destinés à la fixation du volant primaire 8 sur le vilebrequin du moteur. Le volant primaire 8 porte, sur sa périphérie extérieure, une couronne dentée 19 pour l'entraînement en rotation du volant primaire 8, à l'aide d'un démarreur. Le volant secondaire 9 comporte sur sa périphérie interne un épaulement 20 servant à l'appui du palier 10. Le volant secondaire 9 comporte une surface annulaire plane 21, tournée du côté opposé au volant primaire 8, formant une surface d'appui pour une garniture de friction 22 d'un disque de friction 23 du deuxième étage de filtrage 4. Les volants primaire 8 et secondaire 9 sont couplés en rotation par les éléments flexibles 5. Ces éléments 5 sont formés chacun par une lame élastique 25 montée solidaires en rotation du volant secondaire 9. Pour ce faire, chaque lame élastique 25 comporte une portion de fixation 26 pourvue d'orifices permettant le passage des rivets 59 de fixation au volant secondaire 9. Les deux lames élastiques 25 sont symétriques par rapport à l'axe de rotation X. Les lames élastiques 25 présentent, sur une portion courbée, une surface de came 26 qui est agencée pour coopérer avec un suiveur de came 29, porté par le volant primaire 8. Les lames élastiques 25 comportent chacune une portion courbe 28 s'étendant de manière sensiblement circonférentielle. Le rayon de courbure de la portion courbe 28 ainsi que la longueur de cette portion courbe sont déterminés en fonction de la raideur angulaire souhaitée entre les volants primaire et secondaire. La lame élastique 25 peut, au choix, être réalisée d'un seul tenant ou être composée d'une pluralité de lamelles disposées axialement les unes contre les autres. Les suiveurs de came 29 sont des galets portés par des tiges cylindriques 30 fixées au volant primaire 8. Les galets 29 sont montés mobiles en rotation sur les tiges cylindriques 22 autour d'un axe de rotation parallèle à l'axe de rotation X. Les galets 29 sont maintenus en appui contre leur surface de came 26 respective et sont agencés pour rouler contre ladite surface de came 26 lors d'un mouvement relatif entre les volants primaire 8 et secondaire 9. Les galets 29 sont disposés radialement à l'extérieur de leur surface de came 26 respective de sorte à maintenir radialement les lames élastiques 25 lorsqu'elles sont soumises à la force centrifuge. La surface de came 26 est agencée de telle sorte que, pour un débattement angulaire entre le volant primaire 8 et le volant secondaire 9, par rapport à une position angulaire relative de repos, le galet 29 se déplace sur la surface de came 26 et, ce faisant, exerce un effort de flexion sur la lame élastique 25. Par réaction, la lame élastique 25 exerce sur le galet 29 une force de rappel qui tend à ramener les volants primaire 8 et secondaire 9 vers leur position angulaire relative de repos. Ainsi, les lames élastiques 25 sont aptes à transmettre un couple entraînant du volant primaire 8 vers le volant secondaire 9 en amortissant des vibrations. On va maintenant décrire plus en détail le deuxième étage de filtrage 4. Le disque de friction 23 comporte outre la garniture de friction 22 sur une face, une autre garniture de friction 27 sur l'autre face du disque 22. Le deuxième étage de filtrage 4 comporte un amortisseur de torsion 35 agencé pour filtrer des vibrations en provenance du premier étage de filtrage 3. Le disque de friction 23 relie l'amortisseur de torsion 35 à un moyeu 36 solidaire en rotation d'un arbre mené coaxial à l'arbre menant. L'arbre mené est l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. L'amortisseur 35 de torsion comporte une pluralité de ressorts à spires 37. Pour le serrage des garnitures de friction 22 et 27, et la transmission d'un couple de rotation entre l'arbre menant et l'arbre mené, un plateau de pression 39 du deuxième étage 4 est sollicité axialement en direction du plateau de réaction 11 par un diaphragme annulaire 40 monté sur un couvercle 41. Le diaphragme 40 comporte des doigts radiaux 42 agencés pour coopérer avec une butée de débrayage. A l'état embrayé, les garnitures de friction 22 et 27 sont serrées entre les plateaux 11 et 39 et un couple est transmissible entre les arbres menant et mené. Pour le débrayage, on exerce sur les doigts 42 du diaphragme 40 un effort qui fait basculer le diaphragme 40 de sorte que le plateau de pression 39 peut être ramené vers le couvercle 41. On a représenté sur la figure 3 les variations, en ordonnée, exprimées en radian/s2, de l'accélération associée aux vibrations filtrées en fonction de la vitesse de rotation dans la chaine de transmission, vitesse exprimée, en abscisse, en tour par minute (tr/min). La courbe Cl correspond au filtrage par le premier étage 3 seul. La courbe C2 correspond au filtrage par les premier et deuxième étages 3 et 4. Comme on peut le voir, l'invention permet d'atténuer de manière 20 satisfaisante le phénomène de résonance du mode de roues à basses vitesses de rotation, inférieures à 2 000 tr/min, et rapports élevés, par exemple aux 5ème et 6ème rapports. Le deuxième étage de filtrage 4 est agencé de sorte à être sensiblement sans effet dans le filtrage de vibrations en provenance du 25 premier étage, pour des vitesses de rotation supérieures audit seuil prédéterminé.