Brevet FR3057322A1 — publié le 20180413

DOUBLE VOLANT MOTEUR COMPORTANT DES AMORTISSEURS HYDRAULIQUES La présente invention concerne un double volant moteur prévu pour relier un moteur thermique à une transmission d'un véhicule automobile, afin de filtrer les oscillations de couple générées par ce moteur, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'un tel double volant moteur. Les combustions successives des moteurs thermiques génèrent une irrégularité cyclique du couple moteur, qui doit être filtrée pour réduire les excitations vibratoires de la transmission entraînée par ce moteur et de la caisse du véhicule, afin d'améliorer les prestations acoustiques et vibratoires. En particulier les moteurs à trois cylindres se développant actuellement sur les véhicules automobiles, délivrent des excitations à une fréquence plus basse qui pose des nouveaux problèmes de filtration. Le système de filtration le plus utilisé comporte un volant simple qui est rigide, présentant une forte inertie, et un disque d'embrayage comprenant un amortisseur à ressorts. Ce système de filtration filtre bien les vibrations à des fréquences moyennes générées par un moteur tournant suffisamment vite, mais mal les vibrations aux basses fréquences venant des moteurs délivrant un fort couple à des vitesses faibles. Un autre type de système de filtration connu à double volant, présenté notamment par le document EP-A1-2000700, comporte un premier volant fixé sur le vilebrequin comprenant dans une gorge annulaire périphérique deux ressorts disposés circonférentiellement, qui sont bloqués à chaque extrémité par deux appuis décalés axialement. Un deuxième volant porté par un palier axial, comporte un voile disposant de deux doigts radiaux insérés chacun entre les extrémités des deux ressorts, qui passent entre les deux appuis du premier volant afin de comprimer ces ressorts alternativement dans un sens ou dans l'autre pour amortir les vibrations. 3057322 2 La gorge annulaire contient généralement de la graisse pour éviter une usure des ressorts frottant dessus. Un embrayage comprenant un disque qui peut comporter un système de filtration complémentaire à ressorts, est fixé sur le deuxième volant moteur. 5 Ces systèmes de filtration à double volant filtrent bien les vibrations à bas régime grâce au deuxième volant d'inertie relié au premier volant par des ressorts comprenant une grande course. Toutefois dans certains cas particuliers, notamment avec une rotation du moteur à très bas régime lors des démarrages, ou dans le cas d'un 10 freinage d'urgence du véhicule, on peut obtenir un couple d'impact important du deuxième volant sur le premier comprimant complètement les ressorts en mettant les spires jointives, et provoquant un impact de fin de course qui peut endommager le double volant moteur. Avec un couple d'impact qui peut aller de 1 000 à 10 000Nm, on constate en particulier des casses des ressorts ou 15 des doigts radiaux du voile. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces problèmes de l'art antérieur. Elle propose à cet effet un double volant moteur prévu pour la filtration des oscillations de couple délivrées par un moteur thermique, comprenant un 20 premier volant d'inertie portant par un palier axial un deuxième volant d'inertie, et comprenant des ressorts disposés circonférentiellement présentant suivant le sens d'oscillation une extrémité en appui sur un volant et l'autre extrémité en appui sur l'autre volant, ce double volant étant remarquable en ce qu'il comporte des amortisseurs hydrauliques disposés 25 entre un volant et les appuis des ressorts. Un avantage de ce double volant moteur est qu'en cas de couple d'impact important d'un volant sur l'autre, on peut quand les ressorts arrivent à leur compression complète faire agir les amortisseurs hydrauliques sur une petite course pour absorber l'énergie restante, afin d'éviter un choc en fin de 30 course. 3057322 3 De cette manière on protège les différents composants du double volant, ce qui évite des détériorations et des casses. Le double volant selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre 5 elles. Avantageusement, les amortisseurs hydrauliques comportent chacun un piston recevant l'appui d'un ressort, coulissant dans une chambre de travail cylindrique contenant un fluide. En particulier la chambre de travail peut comporter vers l'avant dans la 10 direction de l'appui du ressort, des orifices de passage du fluide présentant une section calibrée. Dans ce cas les amortisseurs hydrauliques peuvent comporter chacun une chambre d'évacuation entourant la chambre de travail, recevant le fluide après le passage des orifices. 15 Selon un mode de réalisation, la chambre d'évacuation comporte un gaz sous pression. Selon un autre mode de réalisation, la chambre d'évacuation comporte un ressort de rappel pressant sur un piston délimitant le volume du fluide. En particulier, chaque amortisseur hydraulique peut comporter un piston 20 de travail rentrant dans une chambre de travail cylindrique, comprenant un jeu périphérique présentant une section calibrée de freinage du passage du fluide de l'autre côté de ce piston. En particulier, les amortisseurs hydrauliques peuvent être disposés entre les ressorts et les doigts radiaux d'un voile lié au deuxième volant. 25 Avantageusement, les amortisseurs hydrauliques contiennent un fluide viscoélastique. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant un double volant moteur disposé entre un moteur thermique et une transmission, comprenant l'une quelconque des caractéristiques 30 précédentes. 3057322 4 L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est un schéma présentant en coupe transversale un double volant selon l'invention comportant des ressorts courbes ; - les figures 2, 3 et 4 présentent chacune en vue extérieure et en coupe axiale l'appui d'un ressort sur un amortisseur hydraulique de ce double volant, comportant successivement le ressort détendu, le ressort en fin de 10 course de compression, et l'amortisseur hydraulique comprimé ; - les figures 5 et 6 présentent chacune en vue extérieure et en coupe axiale un amortisseur hydraulique suivant une première variante, qui est successivement sorti et rentre ; et - les figures 7 et 8 présentent chacune en vue extérieure et en coupe 15 axiale un amortisseur hydraulique suivant une deuxième variante, qui est successivement sorti et rentré. La figure 1 présente un volant primaire 2 fixé sur l'extrémité du vilebrequin d'un moteur thermique, qui comporte dans une gorge annulaire deux ressorts courbes 12 disposés symétriquement. 20 Le volant primaire 2 comporte dans sa gorge annulaire pour chaque extrémité de ressort 12, deux appuis décalés axialement qui permettent de comprimer ce ressort dans une direction. Un volant secondaire recevant un embrayage de liaison avec une transmission, supporté par le volant primaire 2 par l'intermédiaire d'un palier 25 axial 6, comporte un voile 4 formé dans une tôle découpée, comprenant deux doigts radiaux 8 disposés symétriquement. Chaque doigt radial 8 du voile 4 inséré entre les extrémités adjacentes des ressorts 12, passe entre les appuis du volant primaire 2 pour alternativement comprimer un ressort ou l'autre. 30 On obtient dans un fonctionnement normal pour chaque sens d'oscillation de vitesse du moteur, une compression simultanée des deux 3057322 5 ressorts 12 qui transmet au volant secondaire le couple moteur tout en limitant les variations de couple venant de ces oscillations. Dans certains cas de fonctionnement, notamment pour les très basses vitesses de rotation, on peut obtenir une entrée en résonance de l'oscillation 5 du volant secondaire entraîné par les ressorts 12, qui génère des couples d'impact élevés sur les butées quand ces ressorts se compriment totalement en mettant leurs spires jointives. Chaque extrémité de ressort 12 est en appui sur un doigt radial 8 du voile 4 par l'intermédiaire d'un amortisseur hydraulique 10, qui comporte une 10 capacité de freinage élevée afin de ne pas présenter de compression lors de la transmission normale des couples moteurs. Lors de l'arrivée d'un fort couple venant de la mise en compression complète des ressorts 12, deux amortisseurs hydrauliques 10 commencent à agir afin d'amortir le couple restant au-delà de la compression totale de ces 15 ressorts pour éviter un impact sur les composants. Les amortisseurs hydrauliques 10 dissipent une énergie par le passage d'un fluide dans des orifices calibrés, qui absorbe le surcroît d'énergie que les ressorts 12 n'ont pas encaissé. Chaque amortisseur hydraulique 10 comporte un moyen élastique de 20 rappel, qui lui permet de revenir rapidement dans son état d'origine quand le volant secondaire est reparti dans l'autre sens en libérant la forte charge appliquée dessus par le ressort 12. De cette manière les amortisseurs hydrauliques 10 redeviennent opérationnels pour l'arrivée de l'oscillation suivante. 25 La figure 2 présente l'extrémité du ressort 12 au repos qui est en appui vers le côté avant indiqué par la flèche « AV », dans la direction de l'appui du ressort, sur un épaulement arrière plat d'un piston 22. Le piston 22 comporte une partie avant cylindrique ajustée dans un alésage d'un corps 20 pour délimiter une chambre de travail 24. 30 La base du corps 20 comporte de chaque côté un orifice de section calibrée 26, qui débouche sur une chambre périphérique d'évacuation 28 3057322 6 disposée autour de la chambre de travail 24, comprenant un contour extérieur de forme conique se resserrant vers l'arrière. La chambre d'évacuation 28 comporte un gaz sous pression, qui peut être séparé du fluide contenu dans la chambre de travail 24 par une 5 membrane ou un piston de séparation. La figure 3 présente dans une étape suivante le ressort 12 arrivant en fin de compression avec ses spires jointives, qui délivre une force de rappel correspondant à sa raideur et à cette compression. Cependant le volant secondaire présentant encore une vitesse par rapport au volant primaire 2, 10 on obtient une énergie résiduelle qui délivre un couple d'impact sur ce volant primaire. L'amortisseur hydraulique 10 présentant une capacité de freinage élevée grâce aux sections réduites des orifices calibrés 26, ne s'est pas encore comprimé. 15 Avantageusement l'amortisseur hydraulique 10 contient un fluide viscoélastique qui ajoute à une forte viscosité favorisant le freinage lors du passage dans les orifices calibrés 26, une certaine compressibilité qui réalise un amortissement de l'impact. La figure 4 présente dans une étape suivante le couple d'impact qui a 20 transmis sa force au piston 22, en repoussant le fluide à travers les orifices calibrés 26, qui comprime le gaz de la chambre d'évacuation 28. On a une absorption d'énergie grâce au travail du fluide traversant les orifices calibrés 26. Ensuite lors du départ du volant secondaire dans l'autre direction avec 25 les ressorts 12 qui se détendent, la pression du gaz de la chambre d'évacuation 28 repousse le fluide vers la chambre de travail 24, pour ressortir le piston 22 qui revient dans sa position de repos sur une butée non représentée. La figure 5 présente un amortisseur hydraulique 10 suivant une 30 variante, comportant un piston 22 présentant un creux formant la chambre de 3057322 7 travail cylindrique 24, qui reçoit un piston de travail 40 relié au fond de l'alésage du corps 20 par une tige axiale. Le piston de travail 40 comporte un jeu périphérique avec la chambre de travail 24, présentant une section calibrée de freinage du passage du 5 fluide vers l'arrière quand le piston d'appui 22 descend. Le contour avant du piston 22 est en appui sur un ressort hélicoïdal de rappel 32, dont la base prend appui au fond de l'alésage du corps 20. La figure 6 présente le piston 22 en fin de course, le ressort de rappel 32 appliquant sur sa face avant une force de rappel vers l'arrière afin de le 10 remettre dans sa position de repos après une course d'amortissement. La figure 7 présente un amortisseur hydraulique 10 suivant une variante, comportant une chambre périphérique d'évacuation 28 comprenant une section annulaire constante. La chambre d'évacuation 28 reçoit à l'intérieur un ressort hélicoïdal de 15 rappel 32 prenant appui vers l'arrière au fond de cette chambre, et vers l'avant sur un piston annulaire 30 qui au repos se trouve juste au-dessus des perçages calibrés 26. De cette manière le piston annulaire 30 sépare la chambre d'évacuation 28 du fluide qui remplit la chambre de travail 24. La figure 8 présente l'amortisseur hydraulique 10 comprimé par le 20 ressort 12 venant en fin de course, le mouvement du piston 22 ayant été fortement freiné par le passage du fluide au travers des orifices calibrés 26. Le déplacement du fluide a déplacé le piston annulaire 30 en comprimant le ressort de rappel 32. Lors de la détente suivante du ressort 12, le ressort de rappel 32 renvoie par son piston annulaire 30 le fluide dans 25 la chambre de travail 24 pour préparer l'arrivée d'un nouvel impact. On obtient de cette manière avec une modification limitée de double volants moteur existants, comportant l'addition des amortisseurs hydrauliques sans changer l'architecture générale, une protection complémentaire évitant des chocs et des endommagements. 30 Le double volant moteur suivant l'invention s'applique en particulier pour des moteurs thermiques à trois cylindres, qui génèrent des oscillations de REVENDICATIONS1 - Double volant moteur prévu pour la filtration des oscillations de couple délivrées par un moteur thermique, comprenant un premier volant d'inertie (2) portant par un palier axial (6) un deuxième volant d'inertie (4), et comprenant des ressorts (12) disposés circonférentiellement présentant suivant le sens d'oscillation une extrémité en appui sur un volant et l'autre extrémité en appui sur l'autre volant, caractérisé en ce qu'il comporte des amortisseurs hydrauliques (10) disposés entre un volant (4) et les appuis des ressorts (12). 2 - Double volant moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les amortisseurs hydrauliques (10) comportent chacun un piston (22) recevant l'appui d'un ressort (12), coulissant dans une chambre de travail cylindrique (24) contenant un fluide. 3 - Double volant moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de travail (24) comporte vers l'avant dans la direction de l'appui du ressort (12), des orifices (26) de passage du fluide présentant une section calibrée. 4 - Double volant moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce 20 que les amortisseurs hydrauliques (10) comportent chacun une chambre d'évacuation (28) entourant la chambre de travail (26), recevant le fluide après le passage des orifices (26). 5 - Double volant moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre d'évacuation (28) comporte un gaz sous pression. 25 6 - Double volant moteur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la chambre d'évacuation (28) comporte un ressort de rappel (32) pressant sur un piston (30) délimitant le volume du fluide. 7 - Double volant moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque amortisseur hydraulique (10) comporte un piston de travail (40) 30 rentrant dans une chambre de travail cylindrique (24), comprenant un jeu 3057322 10 périphérique présentant une section calibrée de freinage du passage du fluide de l'autre côté de ce piston. 8 - Double volant moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les amortisseurs hydrauliques (10) sont 5 disposés entre les ressorts (12) et les doigts radiaux (8) d'un voile lié au deuxième volant (4). 9 - Double volant moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les amortisseurs hydrauliques (10) contiennent un fluide viscoélastique. 10 10 - Véhicule automobile comportant un double volant moteur disposé entre un moteur thermique et une transmission, caractérisé en ce que ce double volant moteur est selon l'une quelconque des revendications précédentes.