FR2714949A1 - Volant amortisseur notamment pour véhicule automobile. - Google Patents

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Abstract

Le volant amortisseur comporte deux masses coaxiales (1, 2) montées rotatives l'une par rapport à l'autre à l'encontre d'un dispositif amortisseur de torsion (3), l'une des masses comportant un nez de centrage (4, 40) saillant axialement et pénétrant dans un évidement central (5, 50, 51,...) de l'autre masse, avec intervention de moyens de support (6) entre ledit nez et ledit évidement. Ces moyens (6) comportent au moins un palier lisse (70, 62 à 66) sous forme d'un matériau dur semi-cristallin polyetheretherketon tel que de l'"Arlon", pour montage rotatif de la masse à évidement central (5, 50, 51,...) sur la masse à nez central (4, 40). Application aux véhicules automobiles.

Description

La présente invention concerne les volants amortisseurs, notamment pour
véhicule automobile, du genre comportant globalement deux masses coaxiales montées rotatives l'une par rapport & l'autre & l'encontre d'un dispositif amortisseur de torsion, l'une des masses comportant un nez de centrage saillant axialement et pénétrant dans un évidement central de l'autre masse, avec intervention de moyens de support entre ledit nez et ledit évidement pour montage rotatif
de la masse à évidement central.
Un tel volant amortisseur est décrit dans les
documents FR-A-2 554 891 et FR-A-2 576 357.
Usuellement les moyens de support consistent en un roulement à billes, ce qui augmente le prix de revient
du volant amortisseur.
Il en est d'autant plus ainsi que ce roulement doit pouvoir supporter des températures de l'ordre de 2000c. En effet, dans un véhicule automobile, l'une des masses comporte un plateau constituant le plateau de réaction d'un embrayage, qui peut atteindre des températures non négligeables lors d'une utilisation sévère. De plus, ce roulement est le plus souvent lubrifié en sorte que la graisse qu'il contient peut s'échappper et venir ainsi souiller le plateau de réaction et/ou le dispositif de frottement, que comporte usuellement le dispositif amortisseur de torsion, en sorte que les performances et la durée de vie du volant
amortisseur sont réduites.
Enfin le roulement peut se gripper.
Pour pallier ces inconvénients on peut songer à utiliser des paliers lisses comme décrit dans les susmentionnés documents, mais d'autres problèmes se posent dans un volant amortisseur, en particulier des problèmes de lubrification des paliers lisses, ainsi que de résistance à l'abrasion (due aux mouvements oscillatoires du volant amortisseur), de tenue en température. En outre, des problèmes de corrosion peuvent se produire lorsque notamment le véhicule est immobilisé durant une grande durée. Tout ceci entraine que ces paliers lisses n'ont pas eu de débouchés industriels pour
les volants amortisseurs.
De plus, il est souhaitable d'avoir des moyens de support avec un coefficient de frottement le plus faible posssible. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients et donc de créer un nouveau volant amortisseur dépourvu de roulement à billes, avec des moyens de support résistant bien à l'abrasion, à la température et ayant un faible coefficient de frottement,
tout en étant peu sensible à la corrosion.
Suivant l'invention un volant amortisseur du type sus-indiqué est caractérisé en ce que les moyens de support comportent au moins un palier lisse sous forme d'un matériau thermoplastique dur semi- cristallin en polyetheretherketon tel que de l"'Arlon", pour montage rotatif de la masse à évidement central sur la masse à
nez central.
Grâce à l'invention, le volant amortisseur présente des moyens de support, qui résistent bien à
l'abrasion et ont un faible coefficient de frottement.
En outre, ce type de palier est stable pour les
températures que peut atteindre le volant amortisseur.
De plus, son épaisseur est plus faible que celle
d'un roulement.
Cette faible épaisseur permet de rallonger le plateau de réaction précité en sorte que les calories
sont mieux évacuées.
En outre, il est possible de ne pas déstandardiser le nez central et le plateau de réaction
du volant amortisseur.
Pour cela il suffit de faire appel à au moins une
bague remplaçant en partie le roulement usuel.
D'une manière générale le palier selon l'invention est économique et permet de diminuer notablement le prix de revient du volant amortisseur, tout en augmentant la durée de vie de celui-ci et sa fiabilité. Aucun souillage du plateau de réaction et/ou du dispositif de frottement n'est à craindre du fait que
le palier est du type à frottement à sec.
En outre, ce palier est un excellent isolant électrique et à une bonne résistance au cisaillement et au fluage. Il a également une bonne résistance à la fatigue. Il accepte des charges élevées et à une bonne
tenue aux fortes contraintes.
Ce palier a globalement les mêmes propriétés qu'un revêtement en carbone diamant amorphe appelé aussi dans la littérature "pseudo carbone diamant". Ce revêtement étant approximativement amorphe et contenant du carbone avec une faible proportion d'hydrogène. Pour plus de précision, on se reportera au document FR-A-2 675 517 décrivant un procédé avec introduction, à l'aide de vanne, d'un gaz carboné dans une chambre dans
laquelle on fait le vide auparavant à l'aide d'une pompe.
Après cette introduction on effectue une décharge électrique à l'aide d'un générateur haute-fréquence entraînant une ionisation du gaz carboné, en sorte que les atomes perdent partiellement leurs électrons avec formation d'un plasma. Le support métallique contenu dans la chambre précitée et servant de support à la pièce à revêtir, par exemple le nez du volant amortisseur, se charge alors négativement avec attraction des ions positifs présents dans le plasma, ce qui donne naissance
au revêtement en carbone amorphe.
Ainsi les moyens de palier, suivant une caractéristique, peuvent comporter le palier lisse précité, par exemple en "Arlon" et également un
revêtement en carbone diamant amorphe.
Ainsi on obtient un volant amortisseur avec des moyens de support qui, comme précités, résistent bien & l'abrasion, à la corrosion et ont une bonne résistance au
cisaillement et au fluage.
La description qui va suivre illustre l'invention
en regard des dessins annexes dans lesquels: - la figure 1 est une demivue en coupe axiale d'un volant amortisseur selon l'invention; - la figure 2 est une vue partielle selon la flèche 2 de la figure 1, la deuxième masse ayant été enlevée ainsi que la pièce en tôle masquant les ressorts; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 pour un autre exemple de réalisation; - les figures 4 à 7 sont des vues simplifiées montrant la partie centrale du volant amortisseur pour
d'autres exemples de réalisation.
Dans les figures est illustré un volant amortisseur, dit communément double volant amortisseur, pour véhicule automobile du genre comportant deux masses 1, 2 coaxiales montées rotatives l'une par rapport à l'autre à l'encontre d'un dispositif amortisseur de torsion 3, l'une des masses comportant un nez central 4 saillant axialement et pénétrant dans un évidement central 5 de l'autre masse, avec intervention de moyens de support 6 entre ledit nez 4 et ledit évidement 5 pour
montage rotatif de la masse à évidement central 5.
Ainsi qu'on le sait ce volant amortisseur permet de filtrer les vibrations qui prennent naissance tout au long de la chalne cinématique que constitue une transmission, chaîne cinématique qui, sur un véhicule automobile, va du moteur à combustion interne aux arbres
de roues.
Plus précisément ici la première masse 1, ou masse d'entrée est destinée à être calée en rotation sur le vilebrequin 7 du moteur, tandis que la deuxième masse 2, ou masse de sortie est destinée à être calée en
rotation sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses.
La première masse 1 reçoit donc le couple du moteur, tandis que la deuxième masse 2 transmet le couple
à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses.
Ici c'est la première masse 1 qui comporte le nez central 4, tandis que la seconde masse 2 présente
l'évidement central 5.
La masse 1 est solidarisée au vilebrequin 7 par une pluralité de vis 8 traversant chacune des trous 9 et pratiqués en coïncidence respectivement dans le nez 4 et dans un flasque transversal 11. Comme visible à la figure 1, le nez 4 centre le flasque 11 et les vis 8
assemblent le flasque 11 et le nez 5.
Le flasque 11 porte à sa périphérie externe une couronne entretoise 12 d'orientation axiale, ici d'un seul tenant avec le flasque 11. Bien entendu la couronne 12 peut être rapportée, par exemple par rivetage ou
roulage, sur le flasque 11.
La couronne 12 porte une couronne de démarrage 13 propre à être entraînée par le démarreur du véhicule, ainsi que des cibles d'allumage 14 sous forme de creux
(figure 2) ou de bosses (non représentées).
Une pièce en tôle 15 de forme tortueuse épouse la forme de la couronne 12 en étant implantée à l'extrémité libre de celle-ci. La pièce 15 est fixée par soudage à la couronne 12 et présente à sa périphérie interne une partie en forme de flasque transversal dirigé vers l'axe
de l'ensemble.
La seconde masse 2 comporte une plateau 21 formant le plateau de réaction d'un embrayage classique, dont on voit partiellement en 22 le disque de friction, doté de garnitures de frottement, et en 23 le plateau de pression. C'est sur le rebord périphérique 24 du plateau 21 que l'on vient fixer le couvercle de l'embrayage (non visible) avec intervention d'un diaphragme (non visible)
entre le couvercle et le plateau de pression.
Pour plus de précision on se reportera par exemple à la figure 1 des documents FR-A-2 554 891 et US-A-4,729,465 sachant que normalement l'embrayage est engagé, le disque 22 étant serré, sous l'action du
diaphragme, entre les plateaux 21, 23.
Le disque 22 présentant à sa périphérie interne un moyeu (non visible) calé en rotation sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, la seconde masse est ainsi calée en rotation sur ledit arbre d'entrée par
l'intermédiaire de l'embrayage.
Le plateau 21 présente à sa périphérie interne un
alésage constituant l'évidement central 5 précité.
Un voile 31 est rapporté à l'aide de vis 32 sur le plateau de réaction 21, à la périphérie interne de celui-ci radialement en deça des garnitures de frottement
du disque 21.
Le voile 31 présente à sa périphérie externe en saillie une pluralité de bras 33 radiaux, dont l'un est
visible à la figure 2.
Chaque bras 33 présente circonférentiellement des doigts 34 pénétrant chacun dans une creusure d'une coupelle d'appui 35 (figure 2). Des ressorts à boudins concentriques 36, 37 interviennent entre deux bras consécutifs 33, avec interposition de coupelles 35 entre les extrémités circonférentielles des ressorts 36, 37 et
les bras 33.
Ces bras 33 pénètrent dans la cavité délimitée
par la pièce 15, la couronne 12 et le flasque 11.
Le flasque 11 et la pièce 15 portent à rivetage des blocs 39 en regard des bras 33, pour appui des ressorts 36, 37 à action circonférentielle via les coupelles 35. Ainsi les ressorts 36, 37 peuvent être graissés, de la graisse étant prévue dans la cavité précitée. Bien entendu au lieu de blocs, la pièce 15 et le flasque 11 peuvent présenter des emboutis pour l'appui des ressorts 36, 37. On notera que les ressorts externes 36 portent des patins 38, montés sur une spire du ressort 36, lesdits patins venant frotter contre la périphérie
interne de la couronne 12.
Les pièces 31, 33, 35, 36, 37, 38, 39 appartiennent au dispositif amortisseur de torsion 3,
précité, mécaniquement interposé entre les deux masses.
Ainsi, de manière connue en soi, lors du débattement angulaire relatif entre les deux masses 1, 2 les ressorts 36, 37 sont comprimés. Le dispositif amortisseur de torsion 3 comporte également un dispositif de frottement 46, à action axiale, implanté à la périphérie externe du
nez 4, ici de forme tubulaire et métallique.
Ce dispositif 46 comprend une rondelle de frottement 42, propre à engrener avec des rivets 41 solidaires du voile 31, une rondelle d'application 43 calée en rotation sur le nez 4, et une rondelle élastique à action axiale 44, ici une rondelle Belleville, prenant appui sur la rondelle 43 et sur un épaulement 45 solidaire du nez 4 en étant ici d'un seul tenant avec le nez 4. Ainsi la rondelle 42 est serrée entre la rondelle 43 et le flasque 11 sous l'action de la rondelle élastique 44, et un frottement intervient, de manière connue en soi, lors du mouvement relatif entre les deux masses, la rondelle 42 entralnée par les rivets 41 se déplaçant à frottement par rapport au flasque 11 et à la rondelle 43, calée sur le nez 4 à l'aide de pattes
engagées dans des rainures du nez 4.
Le plateau de réaction 21, usuellement en fonte, s'échauffe. En effet à chaque engagement de l'embrayage les garnitures de frottement du disque 22 viennent frotter sur le plateau 21, qui peut atteindre ainsi des températures, de l'ordre de 200 au niveau des moyens de
support 6.
A cet effet, et pour supprimer le roulement & billes intervenant usuellement entre les deux masses du volant amortisseur afin d'abaisser le coût du volant amortisseur, les moyens de support sont caractérisés en ce qu'il comporte au moins un palier lisse sous forme d'un matériau dur semi-cristallin en polyetheretherketon tel que de l'"Arlon" pour montage rotatif de la masse à
évidement central 5 sur la masse à nez central 4.
Ce palier est d'une mise en oeuvre aisée et permet dans certains cas de conserver le maximum de
pièces de l'amortisseur.
Ainsi, dans les figures 1 et 2, le plateau de
réaction 21 et le nez tubulaire 4 sont du type standard.
Le roulement classique est remplacé par deux bagues coaxiales 70, 71 dont une, par exemple la bague , consiste en un palier lisse selon l'invention, qui évite tout polution du plateau 21 et/ou du dispositif 46,
car il est du type à sec.
L'évidement central 5 du plateau 21 est donc cylindrique. Ainsi, la bague interne 70 est emmanchée à serrage sur la périphérie externe cylindrique du nez 4 tubulaire en étant calée axialement par l'épaulement 45 et par une rondelle d'appui 81 pour les vis 8 interposée
entre l'extrémité libre du nez 4 et la tête des vis 8.
La bague externe 71 est emmanchée à serrage dans l'alésage interne cylindrique et épaulé 5 du plateau 21 en étant calée axialement par ledit épaulement, que comporte le plateau de réaction 21 à sa périphérie interne du côté opposé au voile 31, et par un épaulement
dudit voile 31.
Ainsi les bagues 70, 71 sont solidarisées
respectivement au nez 4 et au plateau 21.
La bague 71 est ici en acier traité résistant aux
usures, tandis que la bague 70 est en "Arlon".
A son extrémité adjacente à l'épaulement 45, la bague 70 présente une collerette, tandis que la bague 71 présente à son niveau une creusure pour logement de
ladite collerette.
La bague 70 épaulée a donc en section une forme de L et est obtenue par moulage par injection suivie
étentuellement d'un usinage.
A la figure 3, le nez 4 présente, à sa périphérie externe, en regard de l'évidement central 50 du plateau 21, au voisinage de son extrémité libre, une saillie radiale annulaire 72 de forme pointue avec deux faces inclinées formant en section un V. L'évidement central 50 du plateau 21 présente une partie cylindrique, puis une partie inclinée formant une
face inclinée à la périphérie interne du plateau 21.
La partie cylindrique est destinée à centrer une bague cylindrique épaulée 73 en "Arlon" interposée radialement entre la périphérie externe du nez 4 et la
périphérie interne de l'alésage 50.
Une rondelle élastique à action axiale 144, ici une rondelle Belleville, prend appui sur l'épaulement de la bague 73 et sur un épaulement du voile 31 formé à la faveur d'une creusure pratiquée, à la périphérie interne
du voile 31, en regard du plateau 21.
La rondelle 144 sollicite la bague 73 en direction de la saillie 72. Cette bague 73, ici en "Arlon" selon l'invention, présente une face inclinée
complémentaire en regard de la saillie 72.
Sur l'autre face inclinée de la saillie 72 est prévu un revêtement en carbone diamant amorphe 62. Ce revêtement est déposé de préférence sur le nez 4 et est donc interposé entre l'alésage interne du plateau de réaction 21 (la face inclinée de celui-ci) et la face
concernée de la saillie 72.
Bien entendu en variante on peut déposer le
revêtement 62 sur la face inclinée du plateau 21.
Ainsi les moyens de support comportent en partie
le revêtement 62 et en partie la bague 73.
Ainsi qu'on l'aura compris, les faces inclinées de la bague 73 et du plateau 21 forment entre elles un creux annulaire destiné & recevoir de manière complémentaire la saillie 72 de forme triangulaire. La rondelle élastique 144 permet de rattraper les
jeux, la bague 73 étant plaquée contre la saillie 72.
Une partie cylindrique prolonge la saillie 72 en
direction du flasque 11.
Cette partie cylindrique est délimitée par un épaulement 145 formé à la faveur d'un changement de diamètre du nez et c'est sur cet épaulement que prend appui la rondelle élastique 44 du dispositif de
frottement 46.
On notera que la partie cylindrique précitée forme une partie de centrage pour la bague 73 entourant celle-ci. Bien entendu, le support en "Arlon" selon
l'invention peut être fractionné en deux demi-bagues.
Ainsi à la figure 4, une bague unique 74 est emmanchée à serrage dans l'évidement central cylindrique en étant calée axialement par le voile 31 de la même
manière qu'à la figure 1.
Dans cette figure le nez 40 est d'un seul tenant avec le flasque 11 métallique et un circlips 146 monté dans une gorge du nez 40 remplace l'épaulement 45 de la
figure 1.
La bague 74 est donc solidaire du plateau 21 et est montée à sa périphérie interne sur un palier 63 en
"Arlon" emmanché sur la périphérie externe du nez 40.
Ce palier a donc en section une forme de U créé par les deux demi-bagues à section en forme de L, que comporte le palier 63. La bague 74, ici en acier traité, est donc revêtue d'un palier lisse selon l'invention, interposé radialement entre le nez 40 et la bague 74
creusée pour montage des deux demi-bagues du palier 63.
Bien entendu on peut inverser les structures.
Ainsi à la figure 5 la bague 174 est emmanchée à serrage sur le nez 40 en étant calée axialement par l'épaulement
146, et directement par la tête de la vis 8.
C'est la périphérie externe de la bague 174, qui est revêtue du palier lisse en "Arlon" 64, à section en
forme de U formé par deux demi-bagues.
Ainsi, à la figure 4, le glissement se produit au niveau du nez 40, et à la figure 5 au niveau de l'alésage
5.
A la figure 6, le palier en "Arlon" 65 intervient directement entre le nez 4 et l'évidement cylindrique 51
central du plateau de réaction 21.
Ce palier 65, avec deux demi-bagues, est calé
axialement sur le nez 40 comme & la figure 4.
Cette disposition est particulièrement avantageuse. En effet, le palier 65 ayant une faible épaisseur, pour une taille donnée du nez 4 cela revient à
prolonger radialement vers l'intérieur le plateau 21.
Par rapport au mode de réalisation de la figure 1, ce plateau 21 est prolongé d'une longueur
correspondant à l'épaisseur de la bague 71.
Ainsi, l'alésage 51 est moins chaud que l'alésage de la figure 5, les calories étant mieux évacuées du fait de l'augmentation de longueur radialement vers
l'intérieur du plateau 21.
On appréciera également que la périphérie interne du plateau 21 est simplifiée. En variante, compte tenu de l'augmentation de longueur du plateau 21, on peut doter la périphérie interne dudit plateau 21 et du voile 31 de perçages ronds traversants (non visibles) pour favoriser
une meilleure ventilation dudit plateau 21.
Bien entendu on peut inverser les structures et le nez 4 peut présenter en saillie radiale une couronne
76 (figure 7) remplaçant la bague 174 de la figure 5.
Ce palier 66 intervient entre la couronne 76 et
l'alésage interne 5 du plateau 21.
Les bagues du palier 66 en "Arlon" sont calées axialement par le voile 31 et le plateau 21 comme à la
figure 5.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. En particulier, comme décrit dans les susmentionnés documents FR-A-2 554 891 et US-A-4,729,465 (figure 1), le nez peut être solidaire du plateau 21 de la seconde masse 2 et l'évidement peut être formé par la périphérie interne du flasque 11 avantageusement épaissi à cet effet. De même on peut faire toutes les combinaisons possibles, à savoir, que l'une des demi-bagues des figures 4 à 7 peut être remplacée par un revêtement en carbone diamant amorphe pratiqué sur l'une quelconque des
pièces concernées, de préférence la moins massive.
A la figure 3, le revêtement 62 peut être
remplacé par une bague conique en "Arlon".
Bien entendu le palier selon l'invention peut être renforcé de verre, ce qui lui assure une meilleure résistance mécanique aux fortes températures. Un tel palier peut être utilisé à des températures supérieures à 260 C, son point de fusion cristalline étant de l'ordre
de 360 C.
Ce palier accepte des charges élevées et sa nature cristalline lui permet de supporter indéfinimment des charges critiques de 175N/mm2. En outre il se consume en donnant du monoxyde et du bioxyde de carbone, sa
température d'inflammation instantanée étant de 575 C.
Bien entendu, ce palier de préférence peut être renforcé par des fibres de carbone, qui lui assure également une meilleure résistance mécanique de rupture
aux fortes températures.
On peut ajouter des charges lubrifiantes, telles que du bisulfure de de molybdène ou du graphite, dans sa composition afin d'abaisser son coefficient de frottement et d'améliorer sa résistance à l'usure grace à sa lubrification.

Claims (7)

REVENDICATIONS
1- Volant amortisseur, notamment pour véhicule automobile, du genre comportant globalement deux masses coaxiales (1,2) montées rotatives l'une par rapport à l'autre à l'encontre d'un dispositif amortisseur de torsion (3), l'une des masses comportant un nez de centrage (4,40) saillant axialement et pénétrant dans un évidement central (5,50,51,...) de l'autre masse, avec intervention de moyens de support (6) entre ledit nez et ledit évidement pour montage rotatif de la masse à évidement central (5,50,51,...), caractérisé en ce que les moyens de support (6) comportent au moins un palier
lisse (70,62 à 66) sous forme d'un matériau dur semi-
cristallin en polyetheretherketon tel que de l"'Arlon", pour montage rotatif de la masse à évidement central
(5,50,51,...) sur la masse à nez central (4,40).
2- Volant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit palier lisse intervient entre une première bague (71,74,174) solidaire de l'un des éléments nez central (4,40) - évidement central (5,51,50) et l'autre des éléments évidement central (5,51,50) nez
central (4,40).
3- Volant selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit palier lisse est en forme de bague (70) solidaire du nez central (4), et en ce que ladite bague (70) présente une collerette pour coopération avec ladite
première bague.
4- Volant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le nez central (4) présente une saillie (72) globalement à section de forme triangulaire, et en ce que lesdits moyens de support comportent une bague (73) soumise à l'action d'un moyen élastique à action axiale (144) pour solliciter ladite bague (73) au
contact d'une face de ladite saillie.
- Volant selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un revêtement en carbone amorphe (62) intervient entre l'autre face de la saillie (72) et l'alésage interne (50) de la masse & évidement central, comportant
une face inclinée à cet effet.
6- Volant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit palier lisse intervient directement entre
le nez central (4,40) et ledit évidement central (5,51).
7- Volant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit palier lisse comporte deux bagues & section en forme de L interposées entre le nez central
(40) et l'évidement central (51).
8- Volant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit palier lisse intervient directement entre une couronne (76) du nez central (4) et l'évidement
central (5) de la masse à évidement central.
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