Brevet FR3044726A1 — publié le 20170609

SYSTEME D'EMBRAYAGE COMPORTANT UN AMORTISSEUR DE TORSION A DEUX RAIDEURS ET ENSEMBLE DE PROPULSION INTEGRANT UN TEL SYSTEME DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte la filtration des fluctuations de couple d'un moteur à combustion interne ayant un régime de fonctionnement dans lequel certains des cylindres sont désactivés. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Dans le document W02015/090309 est décrit un système d'embrayage comportant, disposés en série entre un moteur à combustion interne et une boîte de transmission: un double volant amortisseur, une friction d'embrayage et un amortisseur de torsion intégré à la friction d'embrayage. Une butée de fin de course limite le débattement angulaire de l'amortisseur de friction, de sorte que ce dernier est neutralisé dès que le couple appliqué dépasse une valeur seuil qui est de préférence inférieure à 55% du couple maximal du moteur. La plage de fonctionnement de l'amortisseur de torsion correspond ainsi aux faibles couples, et est ainsi particulièrement adaptée à l'amortissement des fluctuations de couple lorsque le moteur fonctionne à bas régime et que certains de ses cylindres sont désactivés. Toutefois, les multiples transitions entre modes de fonctionnement en passant par les ressorts de l'amortisseur de friction et mode de fonctionnement en butée s'avèrent difficiles à maîtriser sur la durée de vie du système d'embrayage. EXPOSE DE L'INVENTION [0003] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer des moyens simples pour filtrer les fluctuations de couple transmis par le vilebrequin d'un moteur à combustion interne susceptible de fonctionner sur une large plage de couple élargie incluant des modes de fonctionnement à faible couple, par exemple réalisés par neutralisation de certains des cylindres du moteur, et des modes de fonctionnement à pleine puissance. [0004] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un Système d'embrayage comportant en série, tournant autour d'un axe de révolution 3044726 2 commun: un double volant amortisseur; un amortisseur de torsion comportant un organe primaire, un organe secondaire, l'organe secondaire étant mobile en rotation autour de l'axe de révolution par rapport à l'organe primaire sur une plage de débattement angulaire de l'organe secondaire au moins d'une position angulaire de 5 référence de l'organe secondaire à une position de fin de course de l'organe secondaire, l'amortisseur de torsion comportant en outre des éléments élastiques rappelant l'organe secondaire vers la position de référence de l'organe secondaire et exerçant un couple de rappel minimal ou nul sur l'organe secondaire dans la position de référence et un couple de rappel maximal CA dans la position de fin de course de 10 l'organe secondaire; et une friction d'embrayage disposée cinématiquement entre le double volant amortisseur et l'organe primaire de l'amortisseur de torsion pour transmettre un couple moteur du double volant d'amortisseur à l'amortisseur de torsion. Selon l'invention, les éléments élastiques de l'amortisseur de torsion sont tels que sur une première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe 15 secondaire constituant au moins 1/4 et de préférence au moins 1/3 de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire, l'amortisseur de torsion présente une raideur angulaire inférieure ou égale à une première valeur K3, et que sur une deuxième portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire constituant au moins 1/4 et de préférence au moins 1/3 de la plage de débattement 20 angulaire de l'organe secondaire et plus proche de la position de fin de course de l'organe secondaire que la première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire, l'amortisseur de torsion présente une raideur angulaire supérieure ou égale à une deuxième valeur K4, K4 étant supérieur à 2 K3. [0005] Lorsque le couple vu par l'amortisseur de torsion est en deçà d'un seuil 25 correspondant au débattement maximal de la première portion de la plage de débattement angulaire, la raideur angulaire reste en deçà de la valeur K3, alors que lorsque le couple augmente et est suffisant pour provoquer un débattement angulaire dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire, la raideur prend une valeur supérieure à K4. Chaque portion de la plage de fonctionnement est 30 suffisamment importante pour que l'effet de l'amortisseur de couple soit sensible aussi bien à faible couple, dans la première portion de la plage de fonctionnement, qu'à couple plus élevé, dans la deuxième portion de la plage de fonctionnement. 3044726 3 [0006] En pratique, la raideur dans la première portion de la plage de débattement angulaire sera constante et égale à K3 ou sensiblement constante, par exemple dans un intervalle entre 0,9 K3 et K3. De façon similaire, la raideur dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire sera en pratique constante et 5 égale à K4 ou sensiblement constante, par exemple dans un intervalle entre 0,9 K4 et K4. [0007] La première portion de la plage de débattement angulaire et la deuxième portion de la plage de débattement angulaire sont par définition disjointes. Elles sont de préférence complémentaires, au sens où elles constituent à elles deux l'ensemble 10 de la plage de débattement angulaire, le débattement angulaire maximal dans la première portion de la plage correspondant au débattement angulaire minimal dans la deuxième portion de la plage. Alternativement, on peut prévoir une portion de la plage de débattement angulaire qui serve de transition entre la première et la deuxième portion. Cette portion de transition doit toutefois être aussi étroite que 15 possible, par exemple limité à moins de 10% de l'ensemble de la plage de débattement angulaire. [0008] L'architecture de l'amortisseur de torsion peut varier, et intégrer le cas échéant un pendule de torsion ou un voile intermédiaire entre l'organe primaire et l'organe secondaire. 20 [0009] Suivant un mode de réalisation, les éléments élastiques de l'amortisseur de couple comportent des éléments élastiques à longue course qui travaillent dans la première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire et dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire, et des éléments élastiques additionnels qui travaillent uniquement dans la deuxième 25 portion plage de débattement angulaire de l'organe secondaire. Les éléments élastiques à longue course peuvent être par exemple des ressorts à boudin courbes ou droits, de préférence disposés orthoradialement par rapport à l'axe de révolution. Les éléments élastiques additionnels peuvent être par exemple des ressorts à boudin courbes ou droits, qui ne sont pas contraints dans la première portion de la plage de 30 débattement angulaire du fait par exemple d'un jeu préexistant, et qui travaillent dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire. 3044726 4 [0010] Suivant un mode de réalisation, l'amortisseur de torsion est intégré à la friction d'embrayage. La friction d'embrayage peut notamment comporter au moins un plateau de pression lié cinématiquement au double volant amortisseur, et un disque de friction mobile en rotation autour de l'axe de révolution, l'organe primaire 5 de l'amortisseur de couple étant de préférence situé radialement à l'intérieur et axialement en recouvrement avec le disque de friction et/ou le plateau de pression. L'organe primaire de l'amortisseur de couple peut notamment être intégré au disque de friction ou réalisé par un voile fixé directement au disque de friction. [0011] Suivant un mode de réalisation, la plage de débattement angulaire de 10 l'organe secondaire est supérieure à 8°, et de préférence supérieure à 10° et de préférence inférieure à 20°, de préférence inférieure à 15°. Ces valeurs sont compatibles avec un amortisseur de couple de faible diamètre, permettant le cas échéant l'intégration à la friction d'embrayage décrite précédemment. [0012] De préférence, K4 est inférieur à 5K3, et de préférence inférieur à 4 K3. Les 15 valeurs K3 et K4 sont ainsi à la fois suffisamment différentes pour permettre un dimensionnement optimisé pour les faibles couples (en ce qui concerne K3 ) et un dimensionnement optimisé pour les forts couples (en ce qui concerne K4 ), en couvrant toute la plage de couple du moteur, et suffisamment proches pour que le comportement soit parfaitement maîtrisé dans la transition entre les différentes 20 portions de la plage de débattement angulaire. [0013] Suivant un mode de réalisation les éléments élastiques de l'amortisseur de torsion sont tels que la position de fin de course est atteinte pour un couple maximal d'amortissement de l'amortisseur de torsion mesuré entre le l'organe primaire et l'organe secondaire supérieur ayant une valeur CA, et en ce que, au moins lorsque l'on 25 applique entre l'organe primaire et l'organe secondaire un couple quelconque inférieur à CA /6, et de préférence, au moins lorsque l'on applique entre l'organe primaire et l'organe secondaire un couple quelconque inférieur à CA /5, l'organe secondaire se trouve dans la première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire. En d'autres termes, la première portion de la plage de 30 débattement angulaire correspond à au moins un sixième, et de préférence au moins un cinquième de la plage de couple. 3044726 5 [0014] Suivant un mode de réalisation, le double volant amortisseur comporte au moins un volant primaire mobile en rotation autour d'un axe de révolution, un volant secondaire mobile en rotation autour de l'axe de révolution par rapport au volant primaire et des éléments élastiques travaillant entre le volant primaire et le volant 5 secondaire, le volant secondaire étant mobile en rotation autour de l'axe de révolution par rapport au volant primaire sur une plage de débattement angulaire du volant secondaire d'une position angulaire médiane de repos du volant secondaire dans laquelle les éléments élastiques du double volant amortisseur exercent un couple de rappel minimal en valeur absolue sur le volant secondaire à une position de 10 fin de course du volant secondaire dans lequel les éléments élastiques du double volant amortisseur exercent un couple de rappel maximal du double volant amortisseur, ayant une valeur comprise entre 95% et 105% de du couple de rappel maximal de l'amortisseur de torsion. En d'autres termes, le double volant amortisseur et l'amortisseur de torsion sont dimensionnés pour être fonctionnels sur des plages 15 de couple identiques ou sensiblement identiques. [0015] L'architecture du double volant amortisseur peut varier, et intégrer le cas échéant un pendule de torsion ou un voile intermédiaire entre le volant primaire et le volant secondaire. [0016] Le double volant secondaire peut être à raideur constante ou sensiblement 20 constante sur l'ensemble de la plage de débattement angulaire. [0017] Alternativement, les éléments élastiques du double volant amortisseur sont tels que sur une première portion de la plage de débattement angulaire du volant secondaire constituant au moins 1/4 et de préférence au moins 1/3 de la plage de débattement angulaire du volant secondaire et incluant la position angulaire 25 médiane de repos du volant secondaire, le double volant amortisseur présente une raideur angulaire inférieure à une première valeur K1, et que sur une deuxième portion de la plage de débattement angulaire du volant secondaire constituant au moins 1/4 et de préférence au moins 1/3 de la plage de débattement angulaire du volant secondaire, le double volant amortisseur présente une raideur angulaire 30 supérieure à une deuxième valeur K2, K2 étant supérieur à 2 K1. 3044726 6 [0018] En pratique, la raideur dans la première portion de la plage de débattement angulaire sera constante et égale à K1 ou sensiblement constante, par exemple dans un intervalle entre 0,9 K1 et K1. De façon similaire, En pratique, la raideur dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire sera 5 constante et égale à K2 ou sensiblement constante, par exemple dans un intervalle entre 0,9 K2 et K2. [0019] Lorsque le moteur fonctionne dans un régime à faible couple, le double volant amortisseur et l'amortisseur de couple en série fonctionnent dans la première portion de leur plage de débattement angulaire respective et présentent une raideur 10 globale K. Pour fixer les idées, dans le cas d'une raideur constante K1 dans la première portion de la plage de débattement angulaire du volant secondaire et une raideur constante K3 dans la première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire, la raideur résultante K sera telle que: K = + K3 [0020] Lorsque le moteur fonctionne à fort couple, le double volant amortisseur 15 et l'amortisseur de couple en série fonctionnent dans la deuxième portion de leur plage de débattement angulaire respective, et la raideur K est fonction de K2 et K4. Pour fixer les idées, dans le cas d'une raideur constante K2 dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire du volant secondaire et une raideur constante K4 dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire de l'organe 20 secondaire, la raideur résultante K sera telle que K2 K4 K = K2 + K4 [0021] La première portion et la deuxième portion de la plage de débattement angulaire du volant secondaire sont par définition disjointes. Elles sont de préférence complémentaires, au sens où elles constituent à elles deux l'ensemble de la plage de débattement angulaire du volant secondaire, le débattement angulaire maximal dans 25 la première portion de la plage correspondant au débattement angulaire minimal dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire du volant secondaire. Ki - K3 3044726 7 Alternativement, on peut prévoir une portion de la plage de débattement angulaire qui serve de transition entre la première et la deuxième portion. Cette portion de transition doit toutefois être aussi étroite que possible, par exemple limité à moins de 10% de l'ensemble de la plage de débattement angulaire du volant secondaire. 5 [0022] En pratique, le couple de transition entre la première portion et la deuxième portion de la plage de débattement angulaire de l'amortisseur de torsion peut être inférieur, égal, ou supérieur au couple de transition entre la première portion et la deuxième portion de la plage de débattement angulaire du double volant amortisseur. Si les deux couples de transition sont égaux, on aura seulement les deux 10 modes de fonctionnement du mécanisme décrit plus haut. Si par contre les deux couples de transition ne sont pas égaux, il existera un mode de fonctionnement de transition entre les deux modes de fonctionnement à faible couple et fort couple, ce mode de transition étant borné par les deux couples de transition du double volant amortisseur et de l'amortisseur de torsion. 15 [0023] En pratique, le double volant amortisseur, disposé en amont de la friction d'embrayage, et disposant d'un volume d'implantation plus important que l'amortisseur de torsion, présente une plage de débattement angulaire plus importante que la plage de débattement angulaire de l'amortisseur de torsion, par exemple de 60 ou 70° de part et d'autre de la position angulaire médiane de repos, 20 alors que la plage de débattement angulaire de l'amortisseur de torsion est de l'ordre de 12° à 15°, et uniquement dans le sens direct. [0024] Pour que le double volant amortisseur et l'amortisseur de torsion soient fonctionnels sur des plages de couple identiques ou sensiblement identiques, il est donc nécessaire que les raideurs K3 et K3 soient plus importantes que la ou les 25 raideurs du double volant amortisseur. Dans l'hypothèse d'un double volant amortisseur à double raideur, on pourra par exemple avoir K2 REVENDICATIONS1 Système d'embrayage (10) comportant en série, tournant autour d'un axe de révolution (100) commun: - un double volant amortisseur (22); - un amortisseur de torsion (26) comportant un organe primaire (40), un organe secondaire (50), l'organe secondaire (50) étant mobile en rotation autour de l'axe de révolution (100) par rapport à l'organe primaire (40) sur une plage de débattement angulaire de l'organe secondaire (50) au moins d'une position angulaire de référence de l'organe secondaire (50) à une position de fin de course de l'organe secondaire (50), l'amortisseur de torsion comportant en outre des éléments élastiques (46, 48) rappelant l'organe secondaire vers la position de référence de l'organe secondaire (50) et exerçant un couple de rappel minimal ou nul sur l'organe secondaire dans la position de référence (50) et un couple de rappel maximal CA dans la position de fin de course de l'organe secondaire (50); et - une friction d'embrayage (24) disposée cinématiquement entre le double volant amortisseur (22) et l'organe primaire (40) de l'amortisseur de torsion (26) pour transmettre un couple moteur du double volant d'amortisseur (22) à l'amortisseur de torsion (26); caractérisé en ce que les éléments élastiques (46, 48) de l'amortisseur de torsion (26) sont tels que sur une première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire constituant au moins 1/4 et de préférence au moins 1/3 de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire (50), l'amortisseur de torsion (26) présente une raideur angulaire inférieure ou égale à une première valeur K3, et que sur une deuxième portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire constituant au moins 1/4 et de préférence au moins 1/3 de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire et plus proche de la position de fin de course de l'organe secondaire (60) que la première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire (60), l'amortisseur de torsion présente une raideur angulaire supérieure ou égale à une deuxième valeur K4, K4 étant supérieur à 2 K3. 3044726 20 2. Système d'embrayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments élastiques (46, 48) de l'amortisseur de couple (50) comportent des éléments élastiques à longue course (46) qui travaillent dans la première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire et dans la deuxième portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire, et des éléments élastiques additionnels (48) qui travaillent uniquement dans la deuxième portion plage de débattement angulaire de l'organe secondaire. Système d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amortisseur de torsion (26) est intégré à la friction d'embrayage (24). Système d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire (50) est supérieure à 8°, et de préférence supérieure à 10° et de préférence inférieure à 20°, de préférence inférieure à 15°. Système d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que K4 est inférieur à 5K3, et de préférence inférieur à 4 K3. Système d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments élastiques (46, 48) de l'amortisseur de torsion (26) sont tels que la position de fin de course est atteinte pour un couple maximal d'amortissement de l'amortisseur de torsion (26) mesuré entre le l'organe primaire (40) et l'organe secondaire (50) supérieur ayant une valeur CA, et en ce que, au moins lorsque l'on applique entre l'organe primaire et l'organe secondaire un couple quelconque inférieur à CA /6, et de préférence, au moins lorsque l'on applique entre l'organe primaire (40) et l'organe secondaire (50) un couple quelconque inférieur à CA /5, l'organe secondaire (50) se trouve dans la première portion de la plage de débattement angulaire de l'organe secondaire (50). 5 103. 4. 15 5. 20 6. 25 30 3044726 21 7. Système d'embrayage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le double volant amortisseur (22) comporte au moins un volant primaire (28) mobile en rotation autour d'un axe de révolution (100), un 5 volant secondaire (30) mobile en rotation autour de l'axe de révolution (100) par rapport au volant primaire (28) et des éléments élastiques (32, 34) travaillant entre le volant primaire (28) et le volant secondaire (30), le volant secondaire (30) étant mobile en rotation autour de l'axe de révolution (100) par rapport au volant primaire (28) sur une plage de débattement angulaire du 10 volant secondaire (30) d'une position angulaire médiane de repos du volant secondaire (30) dans laquelle les éléments élastiques (32, 34) du double volant amortisseur exercent un couple de rappel minimal en valeur absolue sur le volant secondaire (30) à une position de fin de course du volant secondaire (30) dans lequel les éléments élastiques du double volant amortisseur (22) exercent 15 un couple de rappel maximal du double volant amortisseur (22), ayant une valeur comprise entre 95% et 105% de du couple de rappel maximal de l'amortisseur de torsion (26). 8. Système d'embrayage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les 20 éléments élastiques (32, 34) du double volant amortisseur (22) sont tels que sur une première portion de la plage de débattement angulaire du volant secondaire (30) constituant au moins 1/4 et de préférence au moins 1/3 de la plage de débattement angulaire du volant secondaire (30) et incluant la position angulaire médiane de repos du volant secondaire (30), le double volant 25 amortisseur (22) présente une raideur angulaire inférieure à une première valeur K1, et que sur une deuxième portion de la plage de débattement angulaire du volant secondaire constituant au moins 1/4 et de préférence au moins 1/3 de la plage de débattement angulaire du volant secondaire, le double volant amortisseur (22) présente une raideur angulaire supérieure à une deuxième 30 valeur K2, K2 étant supérieur à 2 K1. 3044726 22 9. Système d'embrayage selon la revendication 8, caractérisé en ce que K2