Brevet FR3049667A1 — publié le 20171006

- 1 - Dispositif de transfert de couple L'invention concerne un dispositif de transfert de couple avec une pièce d'entrée et une pièce de sortie ainsi qu'un pendule centrifuge avec un support de pendule et des masses pendulaires réparties sur la périphérie et suspendues de manière oscillante à celui-ci, et un embrayage à friction disposé de manière à agir entre la pièce d'entrée et la pièce de sortie. Des dispositifs de transfert de couple génériques sont notamment présents dans des transmissions de véhicules automobiles. De tels dispositifs de transfert de couple peuvent p. ex. être montés comme volants d'inertie contre le vilebrequin de moteurs à combustion interne au moyen d'une pièce d'entrée, la pièce de sortie étant raccordée à d'autres dispositifs successifs sur le trajet du couple, tels qu'un embrayage à friction, un embrayage double composé de deux embrayages à friction, un convertisseur de couple ou un dispositif similaire. De manière particulièrement avantageuse - comme l'a notamment divulgué le document W02015/106746 A2 - de tels dispositifs de transfert de couple peuvent être mis en oeuvre dans des transmissions hybrides. Dans cette publication, la pièce d'entrée et la pièce de sortie sont accouplées au moyen d'un dispositif à ressort pour former un volant d'inertie bi-masse, l'embrayage à friction étant disposé entre une pièce de bride pour la sollicitation du dispositif à ressort côté sortie et une masse oscillante secondaire de la pièce de sortie. Des dispositifs de transfert de couple sont en outre connus par le document W02014/082629 A1, en tant que volants d'inertie monomasses à pendules centrifuges pour l'isolation des vibrations de torsion, un embrayage à friction étant disposé entre un support de pendule des masses 3049667 - 2 - pendulaires du pendule centrifuge et la masse oscillante pour protéger le pendule centrifuge contre de fortes variations de couple. L'invention vise à perfectionner un dispositif de transfert de couple avec un pendule centrifuge et un embrayage à friction, en particulier pour une transmission hybride. 5 Ce problème est résolu par un dispositif de transfert de couple avec une pièce d'entrée et une pièce de sortie, ainsi qu'un pendule centrifuge avec un support de pendule et des masses pendulaires réparties sur la périphérie et suspendues de manière oscillante à celui-ci, et un embrayage à friction disposé de manière à agir entre la pièce d'entrée et la pièce de sortie, l'embrayage à friction étant disposé 10 radialement à l'intérieur des masses pendulaires. D'autres formes d'exécution avantageuses du dispositif exposé ci-dessus font également partie de la présente invention. Le dispositif de transfert de couple proposé sert à une transmission de couple, en particulier dans une transmission avec un moteur à combustion interne et un 15 engrenage allant du moteur à combustion interne à un autre dispositif en aval sur le trajet de couple du moteur à combustion interne, tel qu'un embrayage à friction, un embrayage double composé de deux embrayages à friction, un convertisseur de couple. Le dispositif de transfert de couple comprend une pièce d'entrée et une pièce de sortie. La pièce d'entrée peut être directement raccordée à un vilebrequin du 20 moteur à combustion interne. La pièce d'entrée peut être réalisée comme volant d'inertie, tel qu'un volant d'inertie monomasse. La masse oscillante peut être composée de pièces en tôle avec des ensembles de masses prévus de préférence extérieurement dans la direction radiale, tels qu'une couronne de démarreur, un épaulement axial formé d'un seul tenant d'une pièce en disque raccordée au 25 vilebrequin, au moyen de masses additionnelles, telles que des anneaux de tôle 3049667 - 3 - simple ou pliés, un anneau capteur pour la commande du moteur à combustion interne, ou des pièces similaires. Dans une transmission hybride, la pièce d'entrée ou la pièce de sortie peut être accouplée à un rotor d'un moteur électrique, en étant p. ex. fixement raccordée ou raccordée de manière commutable au moyen d'un embrayage 5 et/ou d'un embrayage à friction. Le dispositif de transfert de couple comprend un pendule centrifuge associé à la pièce d'entrée et/ou à la pièce de sortie avec un support de pendule et des masses pendulaires réparties sur la périphérie et suspendues de manière oscillante à celui-ci. L'épaulement axial éventuellement prévu pour la pièce d'entrée peut servir de 10 protection anti-éclatement du pendule centrifuge et freiner des composants accélérés radialement vers l'extérieur du pendule centrifuge en cas de défectuosité de celui-ci. Un embrayage à friction est disposé de manière à agir entre la pièce d'entrée et la pièce de sortie. Il est à comprendre ici que l'embrayage à friction est adapté à la transmission d'un couple défini du moteur à combustion interne et patine en cas de 15 dépassement de celui-ci, si bien que la transmission est limitée au couple prévu. Il va de soi que l'effet de l'embrayage à friction est également présenté pour les couples transmis au moteur à combustion interne par le reste de la transmission. Il est proposé de disposer l'embrayage à friction radialement à l'intérieur des masses pendulaires du pendule centrifuge. Du fait du décalage radial vers l'extérieur des 20 masses pendulaires du pendule centrifuge et de la disposition radialement à l'intérieur de l'embrayage à friction, c'est un espace de montage particulièrement précieux qui est rendu disponible pour les masses pendulaires, pour l'efficacité du pendule centrifuge radialement vers l'extérieur contre le dispositif de transfert de couple sur toute la périphérie, comparativement à des agencements avec des espaces de 25 montage de l'embrayage à friction et des masses pendulaires qui se chevauchent au 3049667 - 4 - moins en partie dans la direction radiale, ou comparativement à un embrayage à friction disposé radialement à l'extérieur des masses pendulaires. Des agencements avantageux du pendule centrifuge contre la pièce d'entrée sont en outre disponibles, ce qui permet notamment d'éviter, ou en tout cas de réduire des déséquilibres de 5 l'embrayage à friction susceptibles d'avoir un impact négatif sur le pendule centrifuge. L'efficacité du pendule centrifuge peut généralement être améliorée par la mesure proposée. Pour pouvoir toutefois transmettre le couple exigé ou défini à un diamètre inférieur par l'embrayage à friction, celui-ci peut présenter plusieurs appariements de friction dans 10 la direction axiale du dispositif de transfert de couple rotatif autour d'un axe de rotation. Des disques d'embrayage ou des appariements de friction analogues peuvent p. ex. être pourvus de surfaces de friction complémentaires. L'embrayage à friction peut ainsi être réalisé comme embrayage à lamelles avec des lamelles en couches alternées côté entrée et côté sortie. Les lamelles peuvent être réalisées 15 comme lamelles de friction, sur lesquelles sont appliquées des garnitures ou comme lamelles en acier formant un contact de friction purement métallique. La disposition de couches alternées de lamelles de friction et de lamelles en acier est avantageuse. L'agencement des lamelles en acier côté entrée et des lamelles de friction côte sortie de l'embrayage à friction est avantageux. 20 Le support du pendule centrifuge peut être avantageusement raccordé à la pièce d'entrée, par exemple radialement à l'intérieur des masses pendulaires ou radialement entre les masses pendulaires et l'embrayage à friction, en étant notamment riveté. Ceci permet de réduire le déséquilibre agissant sur les masses pendulaires, par rapport à un agencement du support de pendule contre la pièce de 3049667 - 5 - sortie, et d'obtenir un couplage direct avec les vibrations de torsion transmises au vilebrequin. Le pendule centrifuge peut être constitué d'une bride de pendule formant le support de pendule et de pièces de pendule suspendues de part et d'autre contre celle-ci. 5 Des pièces de pendule axialement opposées forment en l'occurrence un pendule respectif, les pièces de pendule étant raccordées par des moyens de connexion tels que des axes d'écartement ou des disques intercalaires traversant des évidements correspondants dans la bride de pendule, en étant notamment rivetés. Suivant une forme d'exécution préférentielle, le support de pendule est constitué de deux pièces 10 en disque espacées axialement l'une de l'autre au moyen d'axes à épaulement et qui reçoivent entre elles les masses pendulaires axialement. Les axes à épaulement Peuvent simultanément former la connexion, telle que le rivetage avec la pièce d'entrée, ce qui permettra de diminuer le nombre de composants du dispositif de transfert de couple et de faciliter leur montage. 15 Les masses pendulaires du pendule centrifuge sont préférentiellement formées au moyen de deux paliers oscillants espacés dans la direction périphérique entre les masses pendulaires et le support de pendule. A cet effet, des évidements à voies de roulement en arc sont prévus dans le support de pendule, p. ex. dans la bride de pendule ou les deux pièces en disque, et des évidements à voies de roulement 20 complémentaires sont prévus dans les masses pendulaires. Sur les voies de glissement axialement opposées roule un corps de roulement reliant les évidements, tel qu'un rouleau des masses pendulaires accélérées radialement vers l'extérieur dans le champ de force centrifuge du dispositif de transfert de couple rotatif autour de l'axe de rotation. La forme des voies de roulement prescrit un angle d'oscillation défini 25 pour le mouvement pendulaire des masses, celui-ci étant adapté à un ou plusieurs 3049667 - 6 - ordres d'oscillation du moteur à combustion interne. Les voies de roulement peuvent prescrire un mouvement pendulaire rotatif ou non rotatif autour du centre de gravité des masses pendulaires. Suivant une forme d'exécution avantageuse du dispositif de transfert de couple, les 5 lamelles côté entrée de l'embrayage à friction sont suspendues solidairement en rotation dans les axes à épaulement pour la connexion des pièces en disque du pendule centrifuge qui forment le support de pendule, ce qui permet une nouvelle économie de composants, en particulier celle d'un support de lamelles extérieur, avec une économie correspondante d'espace de montage. 10 La pièce de sortie peut être pourvue de moyens de connexion adaptés au raccordement prévu avec un dispositif suivant dans la transmission. La pièce de sortie forme en l'occurrence un support de lamelles pour la réception solidaire en rotation des lamelles côté sortie. Le support de lamelles peut être intégré d'un seul tenant dans la pièce de sortie. La pièce de sortie peut être fabriquée en tôle. La pièce de 15 sortie peut former un plateau de contre-pression pour un embrayage à friction et comporter des moyens de connexion pour la réception d'un plateau de pression afin de former l'embrayage à friction. La pièce de sortie peut comporter des moyens de connexion pour l'accouplement d'un convertisseur de couple ou du rotor d'un moteur électrique. Da manière préférentielle, la connexion peut être prévue au moyen d'une 20 denture coaxiale à l'axe de rotation, telle qu'une cannelure d'emmanchement. Suivant une forme d'exécution préférentielle, la pièce de sortie peut être réalisée comme moyeu avec une denture intérieure. Le moyeu peut être réalisé comme pièce en tôle, pièce forgée ou frittée ou similaire. Le support de lamelles peut être formé d'un seul tenant par un épaulement axial du moyeu présentant un profil circonférentiel où sont 25 suspendues solidairement en rotation les lamelles côté sortie. 3049667 - 7 - Un jeu de denture peut être prévu entre le support de lamelles et les lamelles côté sortie. Le jeu de denture peut être prévu radialement et axialement pour compenser un décalage entre l'arbre recevant le moyeu et l'arbre recevant la pièce d'entrée, le vilebrequin par exemple. 5 Pour pré-contraindre axialement le paquet de lamelles formé par les lamelles côté entrée et celles côté sortie et régler ainsi le couple de friction prescrit, les lamelles sont pré-contraintes au moyen d'un élément élastique à action axiale, tel qu'une rondelle-ressort entre la pièce d'entrée et la pièce en disque du support de pendule plus espacée axialement de la pièce d'entrée. L'élément élastique s'appuie 10 préférentiellement en tant que rondelle-ressort radialement vers l'intérieur contre la pièce d'entrée ou un anneau de renforcement pour la réception du dispositif de transfert de couple sur le vilebrequin et il est préférentiellement centré côté entrée. En tant que rondelle-ressort, l'élément élastique pré-contraint préférentiellement radialement vers l'extérieur la lamelle suivante la plus proche et avec elle toute la 15 pièce en disque du pendule centrifuge disposée contre une butée de la pièce d'entrée, distante de la pièce d'entrée. Aussi l'embrayage à friction ou le paquet de lamelles sont-ils disposés axialement à l'intérieur du pendule centrifuge, ce qui permet de prévoir un espace de construction axial plus étroit. En particulier pour rendre le dispositif de transfert de couple étanche par rapport à 20 l'extérieur et le protéger contre la pénétration de saletés, de poussière et d'eau, dans l'espace intérieur, notamment entre les masses pendulaires et le support de pendule ainsi que les paliers oscillants, une membrane d'étanchéité pré-contrainte axialement est prévue entre la pièce de sortie, telle que le moyeu, et la pièce d'entrée, telle que la pièce en disque plus espacée axialement du support de pendule. La membrane 25 d'étanchéité peut être raccordée à la pièce de sortie telle que le moyeu, en étant 3049667 - 8 - notamment rivetée, et être axialement pré-contrainte contre la pièce d'entrée telle que la pièce en disque. La membrane d'étanchéité peut à cet effet être réalisée comme une membrane de rondelle-ressort. L'invention sera décrite en détail en référence à l'exemple d'exécution illustré par les 5 fig. 1 et 2. Celles-ci représentent : Fig. 1 la partie supérieure d'un dispositif de transfert de couple rotatif autour d'un axe de rotation, en vue en coupe, et Fig. 2 le dispositif de transfert de couple de la fig. 1, la ligne de coupe étant 10 angulairement décalée par rapport à la ligne de coupe de la fig. 1. Les fig. 1 et 2 représentent la partie supérieure du dispositif de transfert de couple 1 rotatif autour d'un axe de rotation d, le long de deux lignes de coupe pivotées autour de l'axe de rotation d. Le dispositif de transfert de couple comprend la pièce 15 d'entrée 2, la pièce de sortie 3, le pendule centrifuge 4 associé à la pièce d'entrée et l'embrayage à friction 5 actif entre la pièce d'entrée 2 et la pièce de sortie 3. La pièce d'entrée 2 comporte la pièce en disque 6 préférentiellement fabriquée en tôle, laquelle est fixée par les vis 7 au vilebrequin 8 seulement suggéré d'un moteur à combustion interne. L'anneau de renforcement 9 est disposé entre les vis 7 et la pièce 20 en disque 6. La pièce en disque 6 présente radialement vers l'extérieur l'épaulement 10 formé d'un seul tenant qui reçoit la couronne de démarreur 11 et constitue une protection anti-éclatement pour le pendule centrifuge 4. La pièce de sortie 3 est dans l'exemple d'exécution représenté réalisée comme moyeu 12 raccordé solidairement en rotation par une denture intérieure à un arbre 30, 25 p. ex. à l'arbre du rotor d'un moteur électrique non représenté dans une transmission 3049667 - 9 - hybride, à un arbre d'entrée de boîte de vitesses ou similaire. Le moyeu 12 présente radialement vers l'extérieur le support de lamelles 13 axialement étendu avec le profil circonférentiel 14 pour l'embrayage à friction 5. Le pendule centrifuge 4 comporte le support de pendule 17 constitué des deux pièces 5 en disque 15, 16 axialement espacées et les masses pendulaires 20 constituées de plusieurs pièces en disque 18, 19. Les paliers oscillants entre les masses pendulaires 20 et le support de pendule 17 ou les pièces en disque 15, 16 pour le logement oscillant des masses pendulaires 20 dans le champ de force centrifuge du dispositif de transfert de couple rotatif 1 ne sont pas représentés et leur configuration 10 correspond à celle de paliers oscillants usuels avec des évidements et des voies de roulement dans les pièces en disque 15, 16 et les masses pendulaires 20 et un corps de roulement, tel un rouleau reliant les évidements axialement opposés et mobile sur les voies de roulement. Les pièces en disque 15, 16 sont logées contre la pièce en disque 6 au moyen des 15 axes à épaulement 21 répartis sur la périphérie et peuvent être serrées radialement vers l'extérieur dans l'épaulement axial 10 pour empêcher des vibrations, ou être centrées contre celle-ci. L'embrayage à friction 5 est disposé axialement à l'intérieur de l'espace de montage des pièces en disque 15, 16 du pendule centrifuge 4, radialement à l'intérieur des 20 masses pendulaires 20. Pour la transmission sans patinage du couple prescrit, l'embrayage à friction présente sur son extension axiale plusieurs contacts de friction entre la pièce d'entrée 2 et la pièce de sortie 3. A cet effet, l'embrayage à friction 5 est réalisé comme embrayage à lamelles 22 avec le paquet de lamelles 23. Le paquet de lamelles 23 est formé de lamelles côté entrée et côté sortie en couches alternées, 25 réalisé respectivement comme lamelles en acier 24 et lamelles de friction 25. Dans 3049667 - 10 - l'exemple d'exécution représenté, les lamelles de friction 25 sont associées côté sortie à la pièce de sortie 3 et les lamelles en acier 24 sont associées côté entrée à la pièce d'entrée 2. A cet effet, les lamelles en acier 24 sont suspendues solidairement en rotation dans les axes à épaulement 21. Les lamelles de friction 25 sont raccordées 5 solidairement en rotation à la pièce de sortie 3 côté sortie. A cet effet, elles sont suspendues dans le profil circonférentiel 14 du moyeu 12. Pour compenser un décalage axial éventuellement présenté de l'axe de rotation d et de l'axe de l'arbre recevant le moyeu 12, le jeu de denture 26 est prévu entre le profil circonférentiel 14 du moyeu 12 et les lamelles de friction 25. 10 La pré-contrainte axiale du paquet de lamelles 23 pour la réalisation d'un contact de friction des lamelles en acier 24 et lamelles de friction 25 est obtenue au moyen de l'élément élastique 27 réalisé comme rondelle-ressort, lequel est centré radialement vers l'intérieur contre l'anneau de renforcement 9 et pré-contraint radialement vers l'extérieur la première lamelle en acier 24 et avec elle le paquet de lamelles 23 contre 15 la pièce en disque 16. L'élément élastique 27 est suspendu solidairement en rotation dans les axes à épaulement 21. Le dispositif de transfert de couple 1 peut être prévu en deux parties pour montage final, interventions d'entretien, réparations et similaires. La pièce d'entrée 2 peut former un premier sous-ensemble avec le pendule centrifuge 4 et le paquet de 20 lamelles 23. La pièce de sortie forme alors un deuxième sous-ensemble ou un deuxième composant. Le premier sous-ensemble est monté sur le vilebrequin 8 séparément de la pièce de sortie 3 et il reste sur le vilebrequin 8 en cas de réparation, alors que la pièce de sortie 3 reste sur l'arbre recevant le moyeu 12. En fonctionnement, la pièce d'entrée 2 et la pièce de sortie 3 sont étanchéifiées l'une 25 par rapport à l'autre. Le pendule centrifuge 4 et l'embrayage à friction 5 peuvent en 3049667 - 11 - l'occurrence être prévus encapsulés par rapport à l'extérieur. Pour l'encapsulement ou l'étanchéification de la pièce d'entrée 2 par rapport à la pièce de sortie 3, la membrane d'étanchéité 29, préférentiellement une membrane d'étanchéité de rondelle-ressort, est fixée sur le moyeu 12 au moyen des rivets 28, et pré-contrainte 5 radialement vers l'extérieur contre la pièce en disque 16. 3049667 -12- Liste des signes de référence 1 Dispositif de transfert de couple 2 Pièce d'entrée 3 Pièce de sortie 4 Pendule centrifuge 5 Embrayage à friction 6 Pièce en disque 7 Vis 8 Vilebrequin 9 Anneau de renforcement 10 Epaulement 11 Couronne de démarreur 12 Moyeu 13 Support de lamelles 14 Profil circonférentiel 15 Pièce en disque 16 Pièce en disque 17 Support de pendule 18 Pièce en disque 19 Pièce en disque 20 Masse pendulaire 21 Axes à épaulement 22 Embrayage à lamelles 23 Paquet de lamelles 24 Lamelle en acier 25 Lamelle de friction 26 Jeu de denture 27 Elément élastique 28 Rivet 29 Membrane d'étanchéité Arbre d Axe de rotation REVENDICATIONS1. Dispositif de transfert de couple (1) avec une pièce d'entrée (2) et une pièce de sortie (3), ainsi qu'un pendule centrifuge (4) avec un support de pendule (17) et des masses pendulaires (20) réparties sur la périphérie et suspendues de manière oscillante à celui-ci, et un embrayage à friction (5) disposé de manière à agir entre la pièce d'entrée (2) et la pièce de sortie (3), caractérisé en ce que l'embrayage à friction (5) est disposé radialement à l'intérieur des masses pendulaires (20). 2. Dispositif de transfert de couple (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embrayage à friction (5) est réalisé comme embrayage à lamelles (22) comprenant des lamelles en couches alternées côté entrée et côté sortie. 3. Dispositif de transfert de couple (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support de pendule (17) est raccordé à la pièce d'entrée (2). 4. Dispositif de transfert de couple (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support de pendule (17) est constitué de deux pièces en disque (15, 16) espacées axialement l'une de l'autre au moyen d'axes à épaulement (21) et qui reçoivent entre elles les masses pendulaires (20) axialement. 5. Dispositif de transfert de couple (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pièces en disque (15, 16) sont raccordées à la pièce d'entrée (2) au moyen des axes à épaulement (21). 3049667 -14- 6. Dispositif de transfert de couple (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les lamelles côté entrée sont suspendues solidairement en rotation dans les axes à épaulement (21). 5 7. Dispositif de transfert de couple (1) selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la pièce de sortie (3) comporte un support de lamelles (13) intégré d'un seul tenant pour les lamelles côté sortie. 8. Dispositif de transfert de couple (1) selon la revendication 7, caractérisé 10 en ce qu'un jeu de denture (26) est prévu entre le support de lamelles (13) et les lamelles côté sortie. 9. Dispositif de transfert de couple (1) selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les lamelles sont pré-contraintes au moyen d'un élément 15 élastique (27) agissant axialement entre la pièce d'entrée (2) et la pièce en disque (16) du support de pendule (17) plus espacée axialement de la pièce d'entrée (2). 10. Dispositif de transfert de couple (1) selon l'une des revendications 1 à 9, 20 caractérisé en ce qu'une membrane d'étanchéité (29) pré-contrainte axialement est prévue entre la pièce de sortie (3) et la pièce d'entrée (2).