FR2551154A1 - METHOD AND DEVICE FOR DAMPING TORSION VIBRATIONS OF A COMBUSTION ENGINE ASSEMBLY - GEARBOX - Google Patents
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Abstract
UNITE D'ENTRAINEMENT DU TYPE COMPRENANT UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE 10, UNE BOITE DE VITESSES 26 ET UN EMBRAYAGE 16 A FRICTION TRANSMETTANT LE COUPLE ENTRE L'ARBRE DE SORTIE DU MOTEUR ET L'ARBRE D'ENTREE DE LA BOITE DE VITESSES. LE PROCEDE SELON L'INVENTION CONSISTE A MAINTENIR UN PATINAGE PREDETERMINE ENTRE LA SORTIE DU MOTEUR ET L'ENTREE DE LA BOITE DE VITESSE, EN VUE D'AMORTIR LES VIBRATIONS DE TORSION. APPLICATION A L'EQUIPEMENT DE VEHICULES AUTOMOBILES.DRIVE UNIT OF THE TYPE INCLUDING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE 10, A GEARBOX 26 AND A FRICTION CLUTCH 16 TRANSMITTING TORQUE BETWEEN THE MOTOR OUTPUT SHAFT AND THE GEARBOX INPUT SHAFT. THE PROCEDURE ACCORDING TO THE INVENTION CONSISTS OF MAINTAINING A PREDETERMINED SPACING BETWEEN THE OUTPUT OF THE MOTOR AND THE INPUT OF THE GEARBOX, WITH A VIEW TO DAMPING TORSIONAL VIBRATIONS. APPLICATION TO MOTOR VEHICLE EQUIPMENT.
Description
"PROCEDE ET DISPOSITIF POUR AMORTIR LES VIBRATIONS DE TORSION"METHOD AND DEVICE FOR DAMPING TORSION VIBRATIONS
D'UN ENSEMBLE MOTEUR A COMBUSTION BOITE DE VITESSES" OF A COMBUSTION ENGINE ASSEMBLY "GEARBOX"
L'invention concerne une unité d'entraînement comprenant un moteur à combustion interne, tel que du type 5 à piston, comprenant un arbre de sortie du moteur, comprenant en outre une boîte de vitesses comportant un arbre d'entrée, et un embrayage à friction transmettant un couple Ces unités d'entraînement sont utilisées en particulier dans des véhicules motorisés Dans ces unités 10 d'entraînement, les vibrations de torsion sont créées par les moteurs à combustion Il est nécessaire d'amortir ces vibrations de torsion de manière que les unités subséquentes qui sont reliées au moteur, et en particulier la boîte de vitesses, ne soient pas soumises à des vibra15 tions de torsion intolérables En outre, il est souhaitable d'éviter les bruits résultants de ces vibrations The invention relates to a drive unit comprising an internal combustion engine, such as a piston type, comprising an output shaft of the engine, further comprising a gearbox comprising an input shaft, and a clutch to These drive units are used particularly in motorized vehicles In these drive units, torsional vibrations are created by the combustion engines. It is necessary to dampen these torsional vibrations so that the subsequent units which are connected to the engine, and in particular the gearbox, are not subjected to intolerable torsional vibrations In addition, it is desirable to avoid the noise resulting from these vibrations.
de torsion.torsion.
Dans le passé, on a intégré des amortisseurs de vibrations de torsion dans les disques d'embrayages prévus 20 entre le moteur à combustion d'une part et la boîte de vitesses d'autre part Une telle construction est connue par exemple par le brevet allemand 1 680 049 Dans cette construction connue, on prévoit un premier amortisseur de vibrations de torsion pour le cas de fonctionnement au 25 ralenti, et un second amortisseur de vibrations séparé pour le fonctionnement en charge Même en ayant recours à ces dispositif très coûteux, il n'a pas été toujours possible d'amortir au niveau désiré les vibrations de torsion qui apparaissent Le problème de l'amortissement 30 est encore plus difficile à résoudre du fait que les divers composants des unités d'entraînement à moteur à combustion ont un poids de plus en plus réduit Du fait de cette réduction de poids, l'effet des vibrations de In the past, torsional vibration dampers have been integrated in the clutch disks provided between the combustion engine and the gearbox. Such a construction is known for example from the German patent. In this known construction, a first torsional vibration damper is provided for the case of idle operation, and a separate second vibration damper for load operation. Even with the use of these very expensive devices, it is It has not always been possible to damp the desired torsional vibrations at the desired level. The problem of damping is even more difficult to solve because the various components of the combustion engine drive units have a weight of more and more reduced Due to this weight reduction, the effect of the vibrations of
torsion est encore plus prononcé.twist is even more pronounced.
Un objet principal de la présente invention est A main object of the present invention is
de fournir une unité d'entraînement du type défini cidessus dans laquelle les vibrations de torsion sont sup- to provide a drive unit of the type defined above in which the torsional vibrations are sup-
i primées dans une grande mesure En outre, la suppression des vibrations de torsion doit être obtenue pour un coût réduit Par ailleurs, les composants destinés à supprimer les vibrations de torsion doivent être petits pour économiser de l'espace. Tenant compte des buts indiqués cidessus, l'invention propose un procédé de fonctionnement pour une unité d'entraînement comprenant un moteur à combustion comportant un arbre de sortie du moteur, une boîte de vitesses 10 comportant un arbre d'entrée et une unité d'accouplement par friction transmettant un couple et interconnectant ledit arbre de sortie du moteur et ledit arbre d'entrée de la boîte de vitesses Selon ce procédé, la transmission du couple depuis l'unité d'accouplement par friction 15 est contrôlée de manière à maintenir un patinage prédéterminé entre l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses au moins dans les plages de vitesse de rotation dans lesquelles on s'attend à des vibrations de torsion Le procédé est particulièrement 20 valable pour des moteurs à combustion du type à piston à va-et-vient du fait que ces moteurs sont plus particulièrement soumis à des vibrations de torsion On a constaté que le maintien d'un léger patinage dans l'unité d'accouplement par friction se traduit par une suppression 25 très efficace des vibrations de torsion On a en outre In addition, the elimination of torsional vibrations must be obtained at a reduced cost. Moreover, the components intended to eliminate the torsional vibrations must be small in order to save space. Taking into account the aims indicated above, the invention proposes an operating method for a drive unit comprising a combustion engine comprising an output shaft of the engine, a gearbox comprising an input shaft and a drive unit. friction coupling coupling torque and interconnecting said motor output shaft and said gearbox input shaft According to this method, the torque transmission from the friction coupling unit 15 is controlled to maintain a predetermined slip between the output shaft of the motor and the input shaft of the gearbox at least in the rotational speed ranges in which torsional vibrations are expected. The method is particularly suitable for combustion engines of the reciprocating piston type because these motors are more particularly subjected to torsional vibrations. Slight slippage in the friction coupling unit results in very effective suppression of torsional vibrations.
constaté que même un petit patinage qui n'a pas d'effet négatif par rapport à la génération de chaleur garantit une suppression très efficace des vibrations de torsion. found that even a small slip that does not have a negative effect on heat generation ensures a very effective suppression of torsional vibrations.
Le procédé de l'invention peut être appliqué même 30 avec les embrayages connus qui sont habituellement prévus The process of the invention can be applied even with known clutches which are usually provided
entre le moteur et la boîte de vitesses en vue du démarrage et des changements de vitesse. between the engine and the gearbox for starting and shifting.
On a constaté en outre que l'on obtenait une suppression satisfaisante des vibrations de torsion même 35 pour une valeur du patinage inférieure à 100 t/mn On préfère un patinage d'environ 25 à environ 50 t/mn pour résuire la génération de chaleur et l'usure sur les faces It has further been found that a satisfactory suppression of torsional vibrations is obtained even for a slipping value of less than 100 rpm. A slip of about 25 to about 50 rpm is preferred to reduce heat generation. and wear on the faces
de friction.friction.
Une unité d'entraînement selon l'invention comprend un moteur à combustion interne tel que du type à piston à va-et-vient et une boîte de vitesses Le moteur à combus5 tion comprend un arbre de sortie La boîte de vitesses comprend un arbre d'entrée Une unité d'accouplement par friction qui transmet le couple est prévue pour interconnecter l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses L'unité d'accouplement par friction 10 qui transmet le couple peut être une unité d'embrayage qui est également utile pour le démarrage et le changement des vitesses Des moyens de détection de patinage sont prévus et détectent le patinage entre l'arbre de sortie A drive unit according to the invention comprises an internal combustion engine such as a reciprocating piston type and a gearbox. The combustion engine comprises an output shaft. The gearbox comprises a drive shaft. A friction coupling unit which transmits the torque is provided for interconnecting the motor output shaft and the gearbox input shaft. The friction coupling unit 10 which transmits the torque can be a clutch unit which is also useful for starting and shifting Slip detecting means are provided and detecting slippage between the output shaft
du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses. engine and the input shaft of the gearbox.
Des moyens de réglage du patinage sont prévus pour régler un patinage désiré entre l'arbre de sortie du moteur et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses Des moyens de comparaison sont reliés aux moyens de détection de patinage d'une part et aux moyens de réglage de patinage d'autre 20 part Ces moyens de comparaison comparent le patinage réglé par les moyens de réglage de patinage et le patinage mesuré par les moyens de détection de patinage et fournissent un signal de résultat de comparaison Des moyens de commande de transmission de couple sont prévus, qui com25 mandent la transmission du couple en réponse au signal de résultat de comparaison de manière que le patinage mesuré Skid adjustment means are provided for adjusting a desired slip between the output shaft of the motor and the input shaft of the gearbox. Comparison means are connected to the slip detection means on the one hand and This comparison means compares the slippage set by the slip control means with the slippage measured by the slip detection means and provides a comparison result signal. torque transmission is provided, which includes transmitting the torque in response to the comparison result signal so that measured slip
soit continuellement rapproché du patinage fixé. is continually close to the fixed slip.
Dans les embrayages de véhicules motorisés ordinaires, la transmission du couple par l'embrayage dépend de la force d'engagement par laquelle le disque d'embrayage est engagé entre les faces de friction du logement de In clutches of ordinary motorized vehicles, torque transmission by the clutch depends on the engagement force by which the clutch disc is engaged between the friction faces of the housing of the clutch.
l'embrayage et de la plaque de pression Avec ces embrayages ordinaires, la transmission du couple peut être contrôlée par une modification contrôlée de la force d'enga35 gement de l'embrayage. The clutch and the pressure plate With these ordinary clutches, the transmission of the torque can be controlled by a controlled change in the engagement force of the clutch.
L'invention, les avantages de son fonctionnement et les buts spécifiques que l'on atteint par sa mise en The invention, the advantages of its operation and the specific goals achieved by its implementation
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oeuvre seront bien compris à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé dans lequel: This work will be well understood from the description which follows, with reference to the appended schematic drawing in which:
Figure 1 représente schématiquement une unité d'entraînement selon l'invention; Figure 1 shows schematically a drive unit according to the invention;
Figure 2 représente un mode de réalisation simplifié de cette unité d'entraînement. Figure 2 shows a simplified embodiment of this drive unit.
Selon la figure 1, l'unité d'entraînement comprend un moteur à combustion du type à piston à va-et-vient ( 10). 10 Le moteur à combustion ( 10) comprend un arbre de sortie ( 12) Cet arbre de sortie ( 12) du moteur est relié de According to Figure 1, the drive unit comprises a reciprocating piston type combustion engine (10). The combustion engine (10) comprises an output shaft (12). This output shaft (12) of the engine is connected with
façon à tourner avec le carter ( 14) d'un embrayage ( 16). to rotate with the housing (14) of a clutch (16).
L'embrayage ( 16) comprend une plaque de pression ( 18), qui est guidée axialement à l'intérieur du carter ( 14) 15 de l'embrayage de manière à tourner avec ce dernier La plaque de pression ( 18) est sollicitée vers la gauche comme montré sur la figure par un ressort à diaphragme ( 20) Un disque d'embrayage ( 22) et engagé entre la plaque de pression ( 18) et le carter ( 14) de l'embrayage, 20 par l'action du ressort à diaphragme ( 20) Le disque d'embrayage ( 22) est monté sur un arbre d'entrée ( 24) d'une boîte de vitesses ( 26) Le disque d'embrayage ( 22) peut se déplacer axialement par rapport à l'arbre d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses et lui est relié pour tourner avec lui La plaque de pression ( 18) est combinée à un induit ( 28) d'un enroulement électromagnétique fixe ( 30) L'enroulement électromagnétique ( 30) est relié à une unité d'alimentation de courant ( 32), qui est de son côté reliée à la batterie ( 34) du véhicule motorisé Pour 30 dégager l'embrayage ( 16) au démarrage ou à chaque changement de vitesse, l'enroulement électromagnétique ( 30) peut être désexcité par l'unité d'alimentation électrique en activant une unité à pédale d'embrayage ( 38) Quand l'enroulement électromagnétique ( 30) est excité, l'induit 35 ( 28) est tiré vers la droite à l'encontre de l'action du ressort à diaphragme ( 20) de manière que le disque ( 22) de l'embrayage soit dégagé de son engagement par friction The clutch (16) comprises a pressure plate (18), which is axially guided inside the housing (14) of the clutch so as to rotate with the latter. The pressure plate (18) is urged towards the left as shown in the figure by a diaphragm spring (20) A clutch disc (22) and engaged between the pressure plate (18) and the clutch housing (14), 20 by the action of the diaphragm spring (20) The clutch disk (22) is mounted on an input shaft (24) of a gearbox (26). The clutch disk (22) can move axially relative to the gearbox the input shaft (24) of the gearbox and connected thereto for rotation with it The pressure plate (18) is combined with an armature (28) of a fixed electromagnetic winding (30) The electromagnetic winding (30) 30) is connected to a power supply unit (32), which in turn is connected to the battery (34) of the motorized vehicle. the clutch (16) at the start or at each change of speed, the electromagnetic winding (30) can be de-energized by the power supply unit by activating a clutch pedal unit (38) When the winding electromagnetic (30) is energized, the armature (28) is pulled to the right against the action of the diaphragm spring (20) so that the disc (22) of the clutch is disengaged from its frictional engagement
avec le carter ( 14) de l'embrayage et la plaque de pression ( 18). with the crankcase (14) of the clutch and the pressure plate (18).
Selon l'invention, on maintient un patinage prédéterminé entre l'arbre de sortie ( 12) du moteur et l'ar5 bre d'entrée ( 24) de la boite de vitesses ou en d'autres termes entre le carter ( 14) de l'embrayage et la plaque de pression ( 18) d'une part, et le disque d'embrayage ( 22) d'autre part Le patinage prédéterminé est contrôlé par l'enroulement électromagnétique ( 30) La transmission du 10 couple de l'embrayage ( 16) dépend de la somme de la force élastique du ressort à diaphragme ( 20) d'une part et de la force de traction exercée par l'enroulement électromagnétique ( 30) sur l'induit ( 28) d'autre part Cette somme est contrôlée par une variation contrôlée du courant d'excitation passant dans l'enroulement électromagnétique ( 30), de manière que le patinage désiré soit maintenu According to the invention, a predetermined slip is maintained between the output shaft (12) of the engine and the input shaft (24) of the gearbox or in other words between the housing (14) of the clutch and the pressure plate (18) on the one hand, and the clutch disc (22) on the other hand The predetermined slip is controlled by the electromagnetic winding (30). The transmission of the torque of the clutch (16) depends on the sum of the elastic force of the diaphragm spring (20) on the one hand and the tensile force exerted by the electromagnetic coil (30) on the armature (28) on the other hand sum is controlled by a controlled variation of the excitation current passing through the electromagnetic coil (30), so that the desired slip is maintained
dans l'embrayage ( 16).in the clutch (16).
Plus en détail, il est prévu un premier-détecteur de vitesse de rotation ( 40) sur l'arbre de sortie ( 12) du moteur et un second détecteur de vitesse de rotation ( 42) sur l'arbre d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses Les détecteurs de vitesse de rotation ( 40) et ( 42) sont reliés à un premier comparateur ( 44), qui fournit un signal représentant la différence entre la vitesse de ro25 tation de l'arbre de sortie ( 12) du moteur et de l'arbre d'entrée ( 24) de la boîte de vitesses, c'est-à-dire un signal représentant le "patinage" Le groupe de composants comprenant les détecteurs de vitesse de rotation ( 40,42) et le premier comparateur ( 44) peut être considéré comme 30 "détecteur de patinage" Le signal de patinage représentant le patinage mesuré est envoyé par le premier comparateur ( 44) à un second comparateur ( 46) Ce second comparateur ( 46) est en outre relié à une unité de réglage de patinage, qui applique un signal représentant le pati35 nage désiré au second comparateur ( 46) Le patinage désiré dépend de la valeur de la rotation absolue de l'arbre de sortie ( 12) du moteur, comme indiqué par la connexion entre le premier détecteur de vitesse de-rotation ( 40) et l'unité de réglage de patinage ( 48) Le second comparateur ( 46) compare le signal provenant du premier comparateur ( 44) et représentant le patinage mesuré d'une part et le signal provenant de l'unité de réglage de patinage ( 48) et représentant le patinage désiré d'autre part Cette différence doit devenir nulle et le signal du résultat de la comparaison provenant du second comparateur ( 46)est donc renvoyé à l'unité d'alimentation élec10 trique ( 32), de manière à contrôler la force de traction exercée par l'enroulement électromagnétique ( 30) sur l'induit ( 28) en vue de faire rapprocher le patinage In more detail, there is provided a first rotational speed sensor (40) on the output shaft (12) of the motor and a second rotational speed sensor (42) on the input shaft (24). The rotational speed detectors (40) and (42) are connected to a first comparator (44), which provides a signal representing the difference between the rotational speed of the output shaft (12). of the engine and the input shaft (24) of the gearbox, ie a signal representing "slip" The group of components comprising the rotational speed detectors (40,42) and the first comparator (44) can be considered as "slip detector" The slip signal representing the measured slip is sent by the first comparator (44) to a second comparator (46). This second comparator (46) is further connected to a skating adjustment unit, which applies a signal representing the The desired slip depends on the value of the absolute rotation of the output shaft (12) of the motor, as indicated by the connection between the first rotational speed sensor (40) and the motor. slip adjusting unit (48) The second comparator (46) compares the signal from the first comparator (44) and representing the measured slip on the one hand and the signal from the slip control unit (48) and representing This difference must become zero and the signal of the result of the comparison coming from the second comparator (46) is therefore sent back to the electrical power supply unit (32) so as to control the force of the traction exerted by the electromagnetic coil (30) on the armature (28) to bring the skating closer
apparaissant dans l'embrayage ( 16) du patinage désiré. appearing in the clutch (16) of the desired slip.
Si on désire un patinage dans l'embrayage ( 16) 15 situé seulement dans certaines plages de vitesse de rotation ou dans une certaine plage de vitesse de rotation, un programme correspondant peut être envoyé à l'unité de réglage de patinage ( 48) Ce programme peut fournir une valeur nulle pour le patinage désiré dans toutes les gam20 mes de vitesse de rotation qui sont à l'extérieur des If it is desired to slip in the clutch (16) located only in certain rotational speed ranges or in a certain rotational speed range, a corresponding program may be sent to the slip control unit (48). program can provide a zero value for the desired slip in all rotational speed gam20s that are outside the
gammes dans lesquelles on désire un patinage prédétermine. ranges in which one wishes a predetermined skating.
On connaît des unités d'entraînement dans lesquelles le fonctionnement de l'embrayage ( 16) est réalisé 25 automatiquement en fonction de divers paramètres, tels que la vitesse de rotation du moteur ( 10) et la vitesse de rotation de la boite de vitesses ( 26) Dans de tels cas, on prévoit déjà des détecteurs de vitesse de rotation sur l'arbre de sortie ( 12) du moteur et sur l'arbre 30 d'entrée de la boîte de vitesses ( 24) Ces détecteurs, selon la présente invention, peuvent être utilisés en Drive units are known in which the operation of the clutch (16) is performed automatically according to various parameters, such as the rotational speed of the motor (10) and the speed of rotation of the gearbox ( In such cases, speed detectors are already provided on the output shaft (12) of the motor and on the input shaft of the gearbox (24). invention can be used in
plus pour maintenir le patinage contrôlé. more to maintain controlled skating.
Alors que dans le mode de réalisation préféré, le patinage contrôlé est prévu dans l'embrayage ( 16) qui 35 remplit la fonction additionnelle de séparer les arbres ( 12) et ( 24) au démarrage et aux changements de vitesse, on comprendra que l'on puisse également prévoir une unité While in the preferred embodiment, the controlled slip is provided in the clutch (16) which performs the additional function of separating the shafts (12) and (24) upon starting and shifting, it will be appreciated that one can also foresee a unity
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d'accouplement mono-fonctionnelle dont le seul but est de maintenir un patinage prédéterminé entre les arbres ( 12) et ( 24) Si un embrayage est également prévu, cette unité d'accouplement mono-fonctionnelle peut être montée en série avec l'engrenage entre le moteur et la boîte de vitesses. Dans le mode de réalisation modifié de la figure 2, ( 28 ') représente un élément de tube relié à la plaque de pression ( 18) Cet élément de tube ( 28 ') comprend une bride radiale ( 29) qui constitue la partie rotative d'un palier de dégagement d'embrayage ( 31) La partie non rotative du palier de dégagement d'embrayage ( 31) est désignée par la référence ( 33) Une unité de traction ( 35) est reliée à la partie non rotative ( 33) L'unité de traction ( 35) est reliée à l'unité d'alimentation électrique ( 32). 15 Pour le reste, le mode de réalisation de la figure 2 est identique à celui de la figure 1 On notera que l'unité mono-functional coupling whose sole purpose is to maintain a predetermined slip between shafts (12) and (24) If a clutch is also provided, this mono-functional coupling unit can be connected in series with the gearing between the engine and the gearbox. In the modified embodiment of FIG. 2, (28 ') represents a tube element connected to the pressure plate (18). This tube element (28') comprises a radial flange (29) which constitutes the rotating part of the tube. a clutch release bearing (31) The non-rotating part of the clutch release bearing (31) is designated by the reference (33) A traction unit (35) is connected to the non-rotating part (33) The traction unit (35) is connected to the power supply unit (32). For the rest, the embodiment of FIG. 2 is identical to that of FIG. 1. It will be noted that the unit
de traction ( 35) peut être une unité de traction hydraulique, pneumatique ou mécanique. traction device (35) can be a hydraulic, pneumatic or mechanical traction unit.
Le mode de réalisation de la figure 2 est le mode 20 de réalisation préféré. The embodiment of Figure 2 is the preferred embodiment.
Alors que l'on a montré et décrit en détail un mode de réalisation spécifique de l'invention pour illustrer l'application des principes de cette invention, on comprendra qu'elle puisse être mise en oeuvre de toute While a specific embodiment of the invention has been shown and described in detail to illustrate the application of the principles of this invention, it will be understood that it can be implemented in any manner.
autre manière sans s'écarter de tels principes Plus particulièrement, on notera que tout fonctionnement électrique, électromagnétique, hydraulique et pneumatique de l'embrayage est possible. Another way without departing from such principles More particularly, it will be appreciated that any electrical, electromagnetic, hydraulic and pneumatic operation of the clutch is possible.
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ST | Notification of lapse |