Brevet FR3039869A1 — publié le 20170210

Procédé de dimensionnement d'un amortisseur d'oscillations de torsion d'un croupe motopropulseur de véhicule La présente invention concerne le dimensionnement d'un amortisseur d'oscillations de torsion appartenant à un groupe motopropulseur de véhicule. Un tel amortisseur d'oscillations de torsion est par exemple interposé entre le moteur de propulsion du véhicule et la boîte de vitesses du véhicule et il est disposé dans le chemin du couple fourni par le moteur de propulsion aux roues motrices du véhicule. L'amortisseur est destiné à réduire les oscillations de torsion qui se propagent dans le groupe motopropulseur du fait des acyclismes du moteur thermique. Dans ce but, il est connu d'utiliser un amortisseur avec deux étages d'amortissement montés en série et de disposer, entre les deux étages d'amortissement de cet amortisseur, un dispositif de type pendulaire, comprenant un support et des corps pendulaires montés mobiles sur ce support. Le premier étage d'amortissement de l'amortisseur peut comprendre une pluralité d'organes de rappel élastique montés en parallèle, et la raideur de ces organes de rappel élastique, ainsi que le dispositif de type pendulaire sont dimensionnés de manière à filtrer les oscillations de torsion. Malgré un tel dimensionnement du premier étage d'amortissement de l'amortisseur et du dispositif de type pendulaire, les vibrations du support du dispositif de type pendulaire qui sont dues aux oscillations de torsion restent importantes. Les performances de filtrage fournies par le dispositif d'amortissement de type pendulaire ne sont alors pas optimales et les corps pendulaires de ce dernier peuvent entrer en saturation. Il existe un besoin pour remédier à cet inconvénient et l'invention a pour but de répondre à ce besoin. L'invention y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un procédé de dimensionnement du deuxième étage d'amortissement d'un amortisseur d'oscillations de torsion appartenant à un groupe motopropulseur de véhicule, ce groupe comprenant : - un système en amont de l'amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant un moteur de propulsion, - un système en aval de l'amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant une boîte de vitesses, et - l'amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant: - un premier étage d'amortissement, comprenant des premiers organes de rappel élastique, - le deuxième étage d'amortissement, comprenant des deuxièmes organes de rappel élastique, et - un dispositif d'amortissement de type pendulaire, comprenant un support et des corps pendulaires mobiles par rapport à ce support, le support étant disposé entre les premiers et 3039869 2 les deuxièmes organes de rappel élastique dans le sens de transmission du couple depuis le moteur de propulsion vers la boîte de vitesses, procédé dans lequel, connaissant : - la valeur du moment d'inertie du système en aval, 5 - la valeur du moment d'inertie du dispositif d'amortissement de type pendulaire, - la valeur de la raideur (K1) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les premiers organes de rappel élastique, et - la valeur de la raideur (Kgis) de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesse, on détermine la valeur de la raideur (K2) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les 10 deuxièmes organes de rappel élastique de manière à ce que le support du dispositif d'amortissement de type pendulaire soit un noeud pour l'onde se propageant dans le groupe motopropulseur du fait d'un acyclisme du moteur de propulsion. L'invention consiste à utiliser le deuxième étage d'amortissement de l'amortisseur d'oscillations de torsion pour annuler les vibrations sur le support du dispositif d'amortissement 15 de type pendulaire, puisque ce dernier forme alors un noeud pour l'onde correspondant à une oscillation de torsion se propageant dans le groupe motopropulseur, sans pour autant agir sur : - la valeur du moment d'inertie du système en aval et la valeur de la raideur de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, qui sont imposées par le constructeur du véhicule, et - la valeur du moment d'inertie du dispositif d'amortissement de type pendulaire et la valeur de la 20 raideur de l'organe de rappel élastique unique modélisant les premiers organes de rappel élastique, ces dernières valeurs étant choisies pour filtrer les oscillations de torsion se propageant dans le groupe motopropulseur. La valeur de la raideur de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique peut être déterminée en connaissant également la valeur du moment 25 d'inertie du système en amont de l'amortisseur d'oscillations de torsion. Strictement parlant, le deuxième étage d'amortissement de l'amortisseur d'oscillations de torsion et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses ne sont pas en série, puisqu'entre autres, la sortie de cet amortisseur présente un moment d'inertie non nul. Néanmoins, du fait des ordres de grandeur présents, l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de 30 rappel élastique de ce deuxième étage d'amortissement et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses peuvent être considérés comme deux raideurs en série dont la raideur équivalente Ktot est : Ktot= (K2*Kgis)/(K2+Kgis). Cette raideur équivalente Ktot présente une valeur optimale Ktot optim qui est fonction de la vitesse du moteur de propulsion et de l'ordre d'excitation du moteur du véhicule, ce dernier étant 35 égal au nombre d'explosions de ce moteur par tour de vilebrequin, et on peut choisir la valeur de 3039869 3 la raideur de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique de manière à ce que : - (Kgis/K2)>5, notamment (Kgis/K2)>10, notamment (Kgis/K2)>100, Kgis désignant la valeur de la raideur de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, et 5 - K2 5, notamment (Kgis/K2)>10, notamment (Kgis/K2)>100, Kgis désignant la valeur de 25 la raideur de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, et - K2 5, notamment (Kgis/K2)>10, notamment (Kgis/K2)>100. Tout ou partie ou partie des caractéristiques mentionnées précédemment s'applique encore à 15 l'un des trois autres aspects de l'invention qui viennent d'être décrits. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente de façon schématique un groupe motopropulseur de véhicule dans lequel peut être mise en oeuvre l'invention.. 20 La figure 1 représente un groupe motopropulseur 1 de véhicule, ainsi que ce véhicule 12. Ce véhicule peut être une automobile ou un véhicule dit « industriel », un tel véhicule industriel étant par exemple un véhicule de transport en commun, un poids lourd ou encore un véhicule agricole. Le groupe motopropulseur 1 comprend ici : 25 - un moteur de propulsion, ce dernier étant un moteur thermique, - un convertisseur de couple hydrodynamique 3 comprenant une entrée, une flexplate, une pompe, une turbine et une sortie, - un amortisseur d'oscillations de torsion comprenant deux étages d'amortissement en série, et un dispositif d'amortissement de type pendulaire disposé entre ces deux étages, 30 - une boîte de vitesses, - un cardan élastique avant, - un cardan élastique arrière, - une arbre de propulsion en deux parties reliant les cardans élastiques avant et arrière, - un différentiel arrière, et 35 - des roues motrices. 3039869 9 Le moteur de propulsion, l'entrée du convertisseur de couple hydrodynamique, la flexplate, la pompe et la turbine constituent dans l'exemple considéré un système en amont de l'amortisseur d'oscillations de torsion. Ce système en amont est regroupé sur la figure 1 avec l'entrée de l'amortisseur de torsion pour former un bloc 2. 5 Le premier étage d'amortissement de l'amortisseur comprend des premiers organes de rappel élastique montés en parallèle et modélisés sur la figure 1 par un unique organe de rappel élastique de raideur Kl, ces premiers organes de rappel élastique étant disposés entre l'entrée et la sortie de ce premier étage. La sortie du premier étage de l'amortisseur est solidaire du support 4 du dispositif 10 d'amortissement de type pendulaire. Ce dernier présente des pistes de roulement coopérant avec des organes de roulement tels que des rouleaux pour guider le déplacement des corps pendulaires 3 qui sont également munis de pistes de roulement. La connexion entre le support 4 et les corps pendulaires 3 est représentée sous la forme d'une raideur. Les corps pendulaires 3, pris dans leur ensemble, présentent un moment d'inertie Ip. 15 Le support 4 du dispositif d'amortissement de type pendulaire est également solidaire de l'entrée du deuxième étage d'amortissement de l'amortisseur de torsion. Ce deuxième étage comprend des deuxièmes organes de rappel élastique montés en parallèle et modélisés sur la figure 1 par une raideur K2. Ces deuxièmes organes de rappel élastique sont disposés entre l'entrée et la sortie 15 de ce deuxième étage d'amortissement. 20 La boîte de vitesses 5, le cardan élastique avant 6, la première partie 7 de l'arbre de propulsion, la deuxième partie 8 de l'arbre de propulsion, le cardan élastique arrière 9 et le différentiel arrière 10 forment ici un système en aval de l'amortisseur d'oscillations de torsion, le moment d'inertie de ce système en aval étant désigné par la suite I transmission. En variante, un cardan intermédiaire est présent entre la première partie 7 et la deuxième partie 25 8 de l'arbre de propulsion et I transmission prend également en compte la présence de ce cardan intermédiaire. Ce système en aval de l'amortisseur d'oscillations de torsion est disposé en entrée des roues motrices 11 du véhicule. Comme on peut le voir sur la figure 1, la connexion entre: 30 - d'une part la sortie 15 du deuxième étage d'amortissement et la sortie du convertisseur de couple hydrodynamique, et - d'autre part la boîte de vitesses 5 est réalisée par l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses 5 qui présente une raideur Kgis. En pratique, du fait de la faible valeur de moment d'inertie de la sortie 15 du deuxième étage 35 d'amortissement et de la sortie du convertisseur de couple hydrodynamique, on peut considérer 3039869 10 que le deuxième étage d'amortissement de l'amortisseur d'oscillations de torsion et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses sont en série, de sorte que l'on peut considérer que le support 4 du dispositif d'amortissement de type pendulaire est connecté à la boîte de vitesses 5 via une raideur équivalente Ktot = (K2*Kgis)/ (K2+Kgis). 5 Toujours dans l'exemple de la figure 1 : - la connexion entre la boîte de vitesses 5 et le cardan élastique avant 6 est réalisée par l'arbre de sortie de la boîte de vitesses 5 qui présente une raideur Kgos, - la connexion entre le cardan élastique avant 6 et la première partie 7 de l'arbre de propulsion présente une raideur K cardan avant, 10 - la connexion entre la première partie 7 de l'arbre de propulsion et la deuxième partie 8 de l'arbre de propulsion présente une raideur K arbre_propulsion, - la connexion entre la deuxième partie 8 de l'arbre de propulsion et le cardan élastique arrière 9 présente une raideur K cardan arrière, - la connexion entre le cardan élastique arrière 9 et le différentiel arrière 10 présente une raideur 15 K diff arrière, - la connexion entre le différentiel arrière 10 et les roues motrices 11 est réalisée par les arbres de roues selon une raideur unique K arbres roues correspondant aux deux arbres de roues en parallèle, et - la connexion entre les roues motrices 11 et le véhicule 12 est réalisée par les pneus qui 20 présentent une raideur équivalente pour l'ensemble de ces pneus égale à Kpneus. La raideur équivalente Ktot aux raideurs Kgis et K2 considérées comme montées en série a une valeur optimale pouvant être calculée comme suit: K optim = ne2 x w2 x I transmission - K arbres roues, ne désignant l'ordre d'excitation du moteur thermique du véhicule, 25 w désignant la vitesse du moteur de propulsion, Selon l'exemple décrit, la valeur du moment d'inertie I transmission, la valeur de la raideur Kl, la valeur de la raideur Kgis, et la valeur du moment d'inertie du dispositif d'amortissement de type pendulaire, ainsi le cas échéant que la valeur du moment d'inertie du système en amont de l'amortisseur d'oscillations de torsion étant données, on détermine la valeur de la raideur K2 de 30 manière à ce que le support 4 du dispositif d'amortissement de type pendulaire soit un noeud pour l'onde se propageant dans le groupe motopropulseur du fait d'un acyclisme du moteur de propulsion, c'est-à-dire de manière à annuler ces vibrations sur le support 4. Selon cet exemple, on obtient cette annulation des vibrations sur le support 4 en choisissant K2 tel que (K2*Kgis)/(K2+Kgis)4Cmin(Ktot optim), min(Ktot optim) désignant la valeur minimale 35 de la valeur optimale de la raideur équivalente Ktot et étant compris entre 0,84 et 1,1. 3039869 11 Deux cas de figures peuvent alors se présenter. Lorsque la raideur Kgis est élevée, par exemple telle que Kgis/K2>5, notamment Kgis/K2>10, notamment Kgis/K2>100, on choisit alors égal à 1,1 de telle sorte que K2 REVENDICATIONS1. Procédé de dimensionnement du deuxième étage d'amortissement d'un amortisseur d'oscillations de torsion appartenant à un groupe motopropulseur de véhicule (1), ce groupe comprenant : - un système en amont de l'amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant un moteur de propulsion, - un système en aval de l'amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant une boîte de vitesses (5), et - l'amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant: - un premier étage d'amortissement, comprenant des premiers organes de rappel élastique, - le deuxième étage d'amortissement, comprenant des deuxièmes organes de rappel élastique, et - un dispositif d'amortissement de type pendulaire, comprenant un support (4) et des corps pendulaires (3) mobiles par rapport à ce support (4), le support (4) étant disposé entre les premiers et les deuxièmes organes de rappel élastique dans le sens de transmission du couple depuis le moteur de propulsion vers la boîte de vitesses (5), procédé dans lequel, connaissant : - la valeur du moment d'inertie (I transmission) du système en aval, - la valeur du moment d'inertie du dispositif d'amortissement de type pendulaire, - la valeur de la raideur (K1) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les premiers organes de rappel élastique, et - la valeur de la raideur (Kgis) de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses (5), on détermine la valeur de la raideur (K2) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique de manière à ce que le support (4) du dispositif d'amortissement de type pendulaire soit un noeud pour l'onde se propageant dans le groupe motopropulseur (1) du fait d'un acyclisme du moteur de propulsion. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on détermine la valeur de la raideur (K2) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique en connaissant également la valeur du moment d'inertie du système en amont de l'amortisseur d'oscillations de torsion. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la raideur équivalente (Ktot) au montage en série de : - de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique du deuxième étage d'amortissement, et - l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses 3039869 13 présente une valeur optimale (Ktot optim) qui est fonction de la vitesse du moteur de propulsion et de l'ordre d'excitation du moteur du véhicule, et dans lequel on choisit la valeur de la raideur (K2) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique de manière à ce que : 5 - (Kgis/K2)>5, et - K2 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la raideur équivalente (Ktot) au montage en série de : 10 - de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique du deuxième étage d'amortissement, et - l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses présente une valeur optimale (Ktot optim) qui est fonction de la vitesse du moteur de propulsion et de l'ordre d'excitation du moteur du véhicule, et dans lequel on choisit la valeur de la raideur 15 (K2) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique de manière à ce que : - Kgis/K2 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système en amont de l'amortisseur d'oscillations de torsion comprend en outre un convertisseur de couple hydrodynamique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système en aval de l'amortisseur d'oscillations de torsion comprend en outre un arbre de sortie de boîte de 25 vitesses, un pont et un différentiel arrière. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque étage d'amortissement de l'amortisseur d'oscillations de torsion présente une entrée et une sortie, et dans lequel le support (4) du dispositif d'amortissement de type pendulaire est solidaire de la sortie du premier étage et de l'entrée du deuxième étage. 30 8. Groupe motopropulseur pour véhicule (1) comprenant : - un amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant: - un premier étage d'amortissement, comprenant des premiers organes de rappel élastique, - le deuxième étage d'amortissement, comprenant des deuxièmes organes de rappel élastique, et 3039869 14 - un dispositif d'amortissement de type pendulaire, comprenant un support (4) et des corps pendulaires (3) mobiles par rapport à ce support (4), le support (4) étant disposé entre les premiers et les deuxièmes organes de rappel élastique dans le sens de transmission du couple depuis le moteur de propulsion vers la boîte de vitesses (5), 5 - un système en amont de l'amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant un moteur de propulsion, et - un système en aval de l'amortisseur d'oscillations de torsion, comprenant une boîte de vitesses (5), la valeur du moment d'inertie (I transmission) du système en aval, la valeur du moment d'inertie 10 du dispositif d'amortissement de type pendulaire, la valeur de la raideur (KI) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les premiers organes de rappel élastique, la valeur de la raideur (Kgis) de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses (5) étant prédéfinies, et la valeur de la raideur (K2) de l'organe de rappel élastique unique modélisant les deuxièmes organes de rappel élastique étant alors choisie de manière à ce que le support (4) du dispositif 15 d'amortissement de type pendulaire soit un noeud pour l'onde se propageant dans le groupe motopropulseur du fait d'un acyclisme du moteur de propulsion.