Brevet FR3051869A1 — publié le 20171201

Dispositif de transmission de couple, notamment pour véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif de transmission de couple, notamment pour véhicule automobile. La demande de brevet FR 2 986 593 divulgue un dispositif de transmission de couple comportant un double volant amortisseur comprenant un volant primaire fixé à l'extrémité d'un vilebrequin d'un moteur thermique, un volant secondaire et des organes élastiques montés entre le volant primaire et le volant secondaire. Le dispositif comporte en outre des masses pendulaires montées de façon mobile en périphérie radialement externe d'un support, la périphérie radialement interne du support étant fixée au volant secondaire. Le volant secondaire est destiné à former un plateau de réaction d'un mécanisme d'embrayage comportant un disque de friction couplé à un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, et un plateau de pression actionné par un diaphragme et mobile entre une position embrayée dans laquelle il serre le disque de friction sur une surface radiale du volant secondaire, et une position débrayée dans laquelle il libère le disque de friction. En fonctionnement et en position embrayée du mécanisme d'embrayage, le couple issu du vilebrequin est transmis à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesse, par l'intermédiaire du dispositif de transmission de couple. Les organes élastiques et les masses pendulaires forment des moyens d'amortissement permettant de filtrer les vibrations dues aux acyclismes de rotation du moteur. En effet, un moteur thermique présente des acyclismes du fait des explosions se succédant dans les cylindres du moteur, ces acyclismes variant notamment en fonction du nombre de cylindres. Les moyens d'amortissement ont alors pour fonction de filtrer les vibrations engendrées par les acyclismes, à au moins une fréquence déterminée, et interviennent avant la transmission du couple moteur à la boîte de vitesses. A défaut, des vibrations pénétrant dans la boîte de vitesses y provoqueraient en fonctionnement des chocs, bruits ou nuisances sonores particulièrement indésirables, ainsi qu'un endommagement prématuré de la boîte de vitesses. Le mouvement des masses pendulaires par rapport au support permet de générer un couple résistant de filtration s'opposant au couple oscillant du moteur. 3051869 2 Il a été constaté que, dans certains modes de fonctionnement, l'ensemble des éléments du dispositif peuvent engendrer, au niveau de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, des chocs dans la plage de fonctionnement du moteur, c'est-à-dire pour des vitesses de rotation du moteur comprises entre 200 et 7000 tours par minute. Il 5 convient de limiter autant que possible de tels chocs, afin d'améliorer le confort de l'utilisateur et éviter une dégradation prématurée du dispositif de transmission ou de la boîte de vitesses. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème, étant précisé que le problème peut aussi se poser sur des 10 dispositifs de transmission ne comportant pas de double volant amortisseur pourvu d'un volant primaire couplé en rotation à l'élément d'entrée de couple, un volant secondaire formant l'organe intermédiaire et des organes élastiques montés entre les volants primaire et secondaire et formant au moins en partie les premiers moyens élastiques cités ci-après ; mais par exemple sur des dispositifs tels que des 15 convertisseurs de couple hydrodynamique avec support de masses pendulaire fixé entre deux étages d'organes élastiques ou sur des disques d'embrayage à friction avec support de masses pendulaires fixé sur l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses. L'invention propose un dispositif de transmission de couple notamment pour véhicule automobile, destiné à être monté entre un élément d'entrée de couple, tel par 20 exemple qu'un vilebrequin d'un moteur, et un élément de sortie de couple, tel par exemple qu'un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, et comportant : - un organe intermédiaire apte à pivoter autour d'un axe de rotation X et présentant une masse mf apte à générer un moment d'inertie If par rapport à l'axe X, - des premiers moyens élastiques présentant une première constante de raideur en 25 torsion Kfi, et aptes à être montés entre l'élément d'entrée de couple et l'organe intermédiaire, - des seconds moyens élastiques présentant une seconde constante de raideur en torsion Kf2, et aptes à être montés entre l'organe intermédiaire et l'élément de sortie de couple, et 30 - un dispositif d'amortissement pendulaire comprenant : 3051869 3 - un support dont la masse ms est apte à générer un moment d'inertie Is par rapport à l'axe X, le support étant relié à l'organe intermédiaire par des troisièmes moyens élastiques présentant une constante de raideur en torsion Kc, et - au moins une masse pendulaire dont la masse mp est apte à générer un 5 moment d'inertie Ip, par rapport à l'axe X, la constante de raideur en torsion K, ayant une valeur choisie pour que la fréquence de résonance du dispositif d'amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support de ce dispositif d'amortissement pendulaire supérieure à une plage de vitesses prédéfinie pour ce support. 10 On choisit par exemple pour K, une valeur comprise entre 250 et 5000 Nm/°. La fréquence de résonance du dispositif d'amortissement pendulaire peut ainsi correspondre à une vitesse du support du dispositif d'amortissement pendulaire supérieure à la plage de vitesses [600 tr/min, 7000 tr/min], notamment supérieure à la plage de vitesses [600 tr/min, 3000 tr/min], notamment supérieure à la plage de 15 vitesses [800 tr/min, 2000 tr/min]. La fréquence de résonance du dispositif d'amortissement pendulaire correspond par exemple à une vitesse du support du dispositif d'amortissement pendulaire qui serait atteinte si le moteur thermique tournait à une vitesse supérieure à sa vitesse maximale, cette vitesse maximale étant par exemple la vitesse au rupteur. 20 L'invention permet ainsi d'éviter que le pic de résonance du à la résonance du dispositif d'amortissement pendulaire n'occasionne de perturbations dans la plage de vitesses prédéfinie. La raideur K, ainsi déterminée permet de limiter les vibrations du dispositif d'amortissement pendulaire, en particulier dans la plage de fonctionnement normal du moteur. En d'autres termes, la raideur K, est ajustée de façon à ce que la 25 fréquence propre des vibrations générées par le dispositif d'amortissement pendulaire soit située au-delà de la plage de vitesses prédéfinie, notamment au-delà de la vitesse maximale de rotation du support du dispositif d'amortissement pendulaire. La valeur de cette constante de raideur en torsion K, peut être calculée à l'aide d'une équation impliquant un coefficient de sécurité. Le coefficient de sécurité peut 30 avoir une valeur donnant une valeur pour la constante de raideur en torsion Kc telle que la fréquence de résonance du dispositif d'amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support du dispositif d'amortissement pendulaire qui serait atteinte lorsque 3051869 4 le moteur thermique tourne à une vitesse supérieure à sa vitesse maximale, cette vitesse maximale étant notamment comprise entre 4500 tr/min et 7000 tr/min. La vitesse maximale du moteur thermique est par exemple la vitesse au rupteur. En variante, le coefficient de sécurité peut avoir une valeur donnant une valeur pour 5 la constante de raideur en torsion K, telle que la fréquence de résonance du dispositif d'amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support du dispositif d'amortissement pendulaire atteinte lorsque le moteur thermique tourne à une vitesse inférieure à sa vitesse maximale, cette vitesse maximale étant notamment sa vitesse au rupteur, mais à une vitesse à laquelle le dispositif d'amortissement pendulaire n'agit 10 pas sur la filtration des vibrations dues aux acyclismes de rotation du moteur, ces dernières étant déjà filtrées par certains au moins des moyens élastiques précités. Le dispositif peut encore comprendre l'élément d'entrée de couple précité, et la constante de raideur en torsion K, peut être calculée à l'aide de l'équation : (1 s to(G2aoin»f K, = a(n. C0e)2 [ Gain Is+Ip10( 20 )+If 15 où : a est le coefficient de sécurité précité, a étant inférieur ou égal à 2, n est l'ordre d'excitation du moteur, co, est la vitesse de rotation de l'élément d'entrée de couple correspondant à la vitesse maximale du moteur thermique, notamment à la vitesse au rupteur, en rad/s, 20 IS est le moment d'inertie du support du dispositif d'amortissement pendulaire, par rapport à l'axe X, en kg.m2, Ip est le moment d'inertie de la masse pendulaire du dispositif d'amortissement pendulaire, par rapport à l'axe X, en kg.m2, If est le moment d'inertie de l'organe intermédiaire, par rapport à l'axe X, en kg.m2, 25 « Gain » est le gain du dispositif d'amortissement pendulaire, ce gain étant calculé lorsque ce dispositif d'amortissement pendulaire est monté sur un banc et fixé à la sortie d'un étage d'amortissement formé par des organes élastiques, le gain étant alors calculé comme suit : Gain = 201og izëz K (Oz-937) L étant le moment d'inertie du composant formé par la sortie de l'étage 30 d'amortissement et par le support du dispositif d'amortissement pendulaire, ce moment d'inertie étant calculé par rapport à l'axe de rotation du banc, et exprimé en kg.m2, 3051869 5 K étant la constante de raideur en torsion de l'étage d'amortissement, Oz désignant la rotation autour de l'axe de rotation du banc du support du dispositif d'amortissement pendulaire, et Oy désignant la rotation autour de l'axe de rotation du banc de l'entrée de l'étage 5 d'amortissement. Lorsque le coefficient de sécurité a est inférieur ou égal à 1, le dispositif peut comporter en outre des moyens de frottement montés entre l'organe intermédiaire et le support du dispositif d'amortissement pendulaire, de façon à générer un couple d'hystérésis lors de la rotation relative de l'organe intermédiaire par rapport au 10 support. L'ordre d'excitation du moteur est généralement égal au nombre de cylindres du moteur divisé par 2. Dans le cas d'un moteur thermique à quatre cylindres et d'un cycle à quatre temps par exemple, l'ordre d'excitation de ce moteur est égal à 2. Les moyens élastiques précités, notamment les troisièmes moyens élastiques, 15 peuvent être formés par des éléments distincts de l'organe intermédiaire et du support du dispositif d'amortissement pendulaire. En variante, les moyens élastiques précités peuvent être formés, intégralement ou en partie, par des zones élastiquement déformables de l'organe intermédiaire et/ou du support du dispositif d'amortissement pendulaire. 20 C'est ainsi notamment que les troisièmes moyens élastiques peuvent être formés par le support du dispositif d'amortissement pendulaire, celui-ci étant par exemple formé d'une tôle fine ayant des zones élastiquement deformable et présentant une constante de raideur en torsion Kc. Par ailleurs, dans le cas où 1 REVENDICATIONS1. Dispositif de transmission de couple, notamment pour véhicule automobile, destiné à être monté entre un élément d'entrée de couple (E), tel par exemple qu'un vilebrequin (5) d'un moteur, et un élément de sortie de couple (S), tel par exemple qu'un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses, et comportant : - un organe intermédiaire (19) apte à pivoter autour d'un axe X et présentant une masse mf apte à générer un moment d'inertie If, par rapport à l'axe X, - des premiers moyens élastiques présentant une première constante de raideur en torsion Kfi, et aptes à être montés entre l'élément d'entrée de couple (E) et l'organe intermédiaire (19), - des seconds moyens élastiques présentant une seconde constante de raideur en torsion Kf2, et aptes à être montés entre l'organe intermédiaire (19) et l'élément de sortie de couple (S), et - un dispositif d'amortissement pendulaire comprenant : - un support (33) dont la masse ms est apte à générer un moment d'inertie IS par rapport à l'axe X, le support (33) étant relié à l'organe intermédiaire (19) par des troisièmes moyens élastiques présentant une constante de raideur en torsion Kc, et - au moins une masse pendulaire (37) dont la masse mp est apte à générer un moment d'inertie Ip, par rapport à l'axe X, la constante de raideur en torsion K, ayant une valeur choisie pour que la fréquence de résonance du dispositif d'amortissement pendulaire corresponde à une vitesse du support (33) de ce dispositif d'amortissement pendulaire supérieure à une plage de vitesse prédéfinie pour ce support (33). 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant l'élément d'entrée de couple (E), la constante de raideur en torsion K, étant calculée à l'aide de l'équation : (1 s to(G2aoin))If Ke = a(n. C0e)2 [ Is+Ip10(G2aoin)+Ifi a étant un coefficient de sécurité, a étant notamment inférieur ou égal à 2, n étant =l'ordre d'excitation du moteur, co, étant la vitesse de rotation de l'élément d'entrée de couple (E) correspondant à la vitesse maximale du moteur thermique, en rad/s, 3051869 16 IS étant le moment d'inertie du support (33) du dispositif d'amortissement pendulaire, par rapport à l'axe X, en kg.m2, Ip étant le moment d'inertie de la masse pendulaire (37) du dispositif d'amortissement pendulaire, par rapport à l'axe X, en kg.m2, 5 If est le moment d'inertie de l'organe intermédiaire (19), par rapport à l'axe X, en kg.m2, « Gain » est le gain du dispositif d'amortissement pendulaire, ce gain étant calculé lorsque ce dispositif d'amortissement pendulaire est monté sur un banc et fixé à la sortie d'un étage d'amortissement formé par des organes élastiques, le gain étant alors 10 calculé comme suit : Gain = 201og izëz K (Oz-ey) I, étant le moment d'inertie du composant formé par la sortie de l'étage d'amortissement et par le support du dispositif d'amortissement pendulaire, ce moment d'inertie étant calculé par rapport à l'axe de rotation du banc, et exprimé en kg.m2, K étant la constante de raideur en torsion de l'étage d'amortissement, 15 Oz désignant la rotation autour de l'axe de rotation du banc du support du dispositif d'amortissement pendulaire, et Oy désignant la rotation autour de l'axe de rotation du banc de l'entrée de l'étage d' amortissement. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comprenant des moyens de frottement (42, 20 45) montés entre l'organe intermédiaire (19) et le support (33) de façon à générer un couple d'hystérésis entre l'organe intermédiaire (19) et le support (33). 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, a étant inférieur ou égal à 1. 5. Dispositif de transmission de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un double volant amortisseur comportant un volant 25 primaire (1) couplé en rotation à l'élément d'entrée de couple (5, E), un volant secondaire (19) formant l'organe intermédiaire, et des organes élastiques (15) montés entre le volant primaire (1) et le volant secondaire (19) et formant au moins en partie les premiers moyens élastiques. 6. Dispositif de transmission de couple selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il 30 comporte un mécanisme d'embrayage comprenant un disque de friction, un plateau de pression actionné par un diaphragme et mobile entre une position embrayée dans laquelle il serre le disque de friction sur au moins une partie du volant secondaire (19), 3051869 17 et une position débrayée dans laquelle il libère le disque de friction, le disque de friction étant couplé en rotation à l'élément de sortie de couple (S), les seconds moyens élastiques étant formés au moins en partie par le disque de friction. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de 5 frottement comportent au moins une languette (42) fixée à l'organe intermédiaire (19) ou respectivement au support (33) du dispositif d'amortissement pendulaire et apte à être maintenue élastiquement en appui sur une surface de frottement (45) de ce support (33), ou respectivement de l'organe intermédiaire (19), de manière à générer un couple d'hystérésis lors de la rotation relative du support (33) du dispositif d'amortissement 10 pendulaire par rapport à l'organe intermédiaire (19). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la languette (42) comporte une première extrémité (43), radialement interne, fixée à l'organe intermédiaire (19), et une seconde extrémité (44), radialement externe, en appui sur une surface radiale (45) du support (33) du dispositif d'amortissement pendulaire. 15 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support (33) du dispositif d'amortissement pendulaire s'étend radialement par rapport à l'axe (X), la masse pendulaire (37) comportant deux parties (37a, 37b) situées axialement de part et d'autre du support (33) et fixées l'une à l'autre. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support (33) 20 du dispositif d'amortissement pendulaire comporte deux parties s'étendant radialement par rapport à l'axe (X) et de façon fixe l'une par rapport à l'autre, la masse pendulaire (37) étant montée axialement entre les deux parties radiales du support (33).