FR2802263A1

FR2802263A1 - Moteur a combustion comportant au moins un arbre de compensation

Info

Publication number: FR2802263A1
Application number: FR0014858A
Authority: FR
Inventors: Steffen Lehmann; Klemens Ehrmann; Uwe Weller
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2001-06-15
Anticipated expiration: 2020-11-17
Also published as: FR2802263B1; DE10058885A1

Abstract

L'invention concerne un moteur à combustion qui comporte au moins un arbre de compensation entraîné par le vilebrequin. Il est caractérisé en ce qu'un amortisseur (23) d'oscillations de rotation est prévu dans le trajet de transmission de couple entre le vilebrequin et l'arbre de compensation et inclut au moins un élément d'entrée (24) et un élément de sortie (25) qui peuvent tourner de façon limitée en opposition à des moyens d'amortissement (32) qui sont prévus entre eux et transmettent le couple d'entraînement à l'arbre de compensation. De préférence, une roue d'entraînement (12) est connectée au vilebrequin, une roue entraînée est connectée à l'arbre de compensation et l'amortisseur (23) d'oscillations de rotation est intégré dans au moins l'une de ces roues. De préférence aussi, le vilebrequin et l'arbre de compensation unique au moins sont connectés entre eux par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement sans fin.

Description

La présente invention concerne un moteurà combustion pour véhiculesà moteur, appelés simplement véhicules dans ce qui suit, qui comporte au moins un arbre de compensation entraîné par le vilebrequin. Des arbres de compensation pour moteursà combustion, appelés simplement moteurs en général dans ce qui suit, sont par exemple connus par le brevet allemand DE-OS 196 20233, et par les brevets des Etats Unis 4 677 948 et5 083 535. De tels arbres de compensation serventà compenser des moments d'inertie libres, en particulier du premier et/ou du deuxième ordre. De tels moments d'inertie libres apparaissent en particulier dans des moteursà pistons alternatifs. La connexion d'entraînement entre le vilebrequin du moteurà combustion et les arbres de compensation s'effectue, soit directement par des engrenages, soit par l'intermédiaire d'un moyen d'entraî nement sans fin, exemple une chaîne ou une courroie, en particulier une courroie crantée. Dans des systèmes d'entraînementà chaîne sans fin ouà courroie sans, une roue d'entraînement prévue sur le vilebrequin et entraînée par celui' est en connexion par l'intermédiaire de la chaîne sans fin et de la courroie sans fin, avec une roue entraînée prévue sur l'arbre de compensation correspondant. Chacune de ces roues est de préférence agencée à une extrémité l'arbre correspondant.

La fabrication moteurs modernes exige des matières de plus en plus légères, en particulier de l'aluminium et du magnésium, pour le bloc moteur, les têtes des cylindres ainsi que les pistons. Pour obtenir des économies de combustible, non seulement des moteurs plus légers sont utilisés, mais l'espace de course est en outre réduit, ce qui conduit aussià des structures dans lesquelles on n'utilise plus que deux ou trois cylindres. Afin de garantir la puissance nécessaire, les vitesses de rotation des moteurs doivent être de plus en plus élevées. Toutes ces tendances de développement conduisentà un fonctionnement moins calme ou, en d'autres termes, plus rude du moteur.Il est d'autant plus difficile d'amortir les oscillations, dans un tel moteur, que la plage des vitesses de rotation de ces moteurs est très large et peut s'étendre d'environ650 tours/minute en marcheà vide jusqu'à7000 tours/minute.

Afin de compenser au moins en partie les accélérations et les ralen tissements engendrés dans les cylindres par les processus de combustion, il est prévu connecter entre autres au vilebrequin ce que l'on appelle un volant, qui réduit par l'effet de sa masse les irrégularités de rotation du vilebrequin et qui peut également consister en un volant en plusieurs partiesà amortisseur d'oscillations intégré. Mais, puisqu'une masse trop élevée volant exerce une influence défavorable sur la souplesse de rotation du moteur et donc sur sa nervosité, cette mesure ne peut réduire que légèrement degré d'irrégularité du mouvement de rotation du vilebrequin. D'autres sources d'oscillations qui provoquent des vibrations, des basculements ou des pivotements au moins du moteur peuvent en outre résulter des processus de mouvement oscillants, tournants ou combinés de divers composants comme bielles, des pistions etc, produisent dans le moteur. Afin de minimiser encore les oscillations des moteursà combustion, on a par conséquent prévu masses addition nelles, particulier sous forme d'arbres de compensation tournants, au moyen desquels au moins les moments d'inertie libres premier et/ou du deuxième ordre, peuvent au moins partiellement être compensés.

tels arbres de compensation sont entraînés l'intermédiaire de systèmes d'entraînement du type mentionné dans l'introduction qui sont exposes, en raison des irrégularités de rotation du vilebrequin,à des sollici tations de forces considérables, qui peuvent en particulier être extrêmement élevées lors de l'apparition de certaines fréquences qui peuvent engendrer des oscillations de résonance. L'ampleur de ces sollicitations de force peut être suffisamment élevée pour qu'il puisse en résulter, pour moyen d'entraîne ment sans fin, au moins un allongement tel que la position angulaire définie de l'arbre de compensation, par rapport au vilebrequin, n'est plus garantie. Les sollicitations élevées peuvent même provoquer une rupture du moyen d'entraînement sans fin ou des engrenages.

C'est le but principal de la présente invention que de réaliser un agencement et un entraînement d'au moins un arbre de compensation qui évitent des sollicitations inadmissibles dans le système d'entraînement qui est prévu pour l'arbre de compensation et consiste par exemple en un moyen d'entraînement sans fin, comme une chaîne ou une courroie en particulier.

C'est un deuxième but de l'invention que de garantir un coût de construction économique et un faible espace nécessaire pour l'entraînement. C'est un troisième but que de réduire l'usure des bandes de guidage des tendeurs, lorsque le système d'entraînement de l'invention utilise des tendeurs de courroie ou de chaîne.

Ces buts sont atteints selon l'invention le fait qu'un amortisseur d'oscillations de rotation est prévu dans le trajet de transmission de couple entre le vilebrequin et l'arbre de compensation inclut au moins un élément d'entrée et un élément de sortie qui peuvent tourner de façon limitée en oppositionà des moyens d'amortissement sont prévus entre eux et transmettent le couple d'entraînementà l'arbre de compensation. Les moyens d'amortissement peuvent consister ici, de façon avantageuse, en accumulateurs d'énergie ou en moyens qui engendrent une friction ou une hystérésis. Des ressorts cylindriques, en particulier en acier, ressorts en caoutchouc, des ressorts en spirale etc. sont particulièrement adaptés comme accumulateurs d'énergie. Les moyens d'amortissement sont préférence agencés entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie d'une manière telle qu'ils sollicitent ces éléments vers une position angulaire initiale définie ou lesy maintiennent en l'absence de couple.

De façon avantageuse, le système d'entraînement qui intervient entre le vilebrequin et larbre de compensation peut comprendre une roue d'entraî nement connectée au vilebrequin et une roue entraînée connectéeà l'arbre de compensation.

La roue d'entraînement et la roue entraînée peuvent être directement en prise Furie avec l'autre, par exemple lorsqu'elles sont des engrenages, maisil est possible de prévoir aussi que le vilebrequin l'arbre de compensation unique au moins sont connectés entre eux par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement sans fin, par exemple une chaîne ou une courroie, en particulier une courroie crantée. Une autre possibilité d'entraînement consiste à utiliser des roues intermédiaires, en particulier engrenages intermédiaires.

Un agencement de l'amortisseur d'oscillations particulièrement économe en volume occupé consisteà intégrer celui-ci directement dans au moins l'une des roues du système d'entraînement de l'arbre de compensation.Il peut être particulièrement approprié de ne prévoir un amortisseur d'oscillations de rotation que dans l'une de ces roues. Maisil peut également être approprié d'utiliser des structures dans lesquelles un tel amortisseur d'oscillations de rotation est prévu dans au moins deux roues. L'amortisseur d'oscillations de rotation peut, de façon particulièrement avantageuse, etre intégré dans la roue d'entraînement connectée au vilebrequin, ce qui garantit que les pointes de couple provoquées par le vilebrequin ne sont transmises au moyen d'entraînement, par exemple la chaîne ou la courroie de l'arbre de compen sation unique au moins.

L'emploi d'un amortisseur d'oscillation dans le système d'entraînement de tels arbres de compensation n'a pas été envisagé jusqu'ici parce que la position angulaire ou phase angulaire de l'arbre de compensation par rapportà la position angulaire du vilebrequin doit être parfaitement définie pour garantir un fonctionnement sans problèmes pour l'arbre de compensation unique au moins. Mais les avantages qui peuvent être atteints par un amortisseur d'oscillations conformeà l'agencement de l'invention compensent largement les inconvénients qui peuvent éventuellement apparaître brièvement dans des phases définies de fonctionnement du moteur.

C'est le couple nécessaire pour entraîner l'arbre compensation unique au moins qui est d'une Importance particulière pour l'agencement de l'amortisseur d'oscillations de rotation. Ce couple entraînement, qui est également désigné dans ce qui suit par le terme de couple de traînée, varie en fonction de la vitesse de rotation du moteur en raison diverses résistances au mouvement présentes dans le système d'entraînement, par exemple une friction des paliers, une friction entre chaîne et engrenages, etc. Dans la plupart des cas d'utilisation, ce couple de traînée croît de façon pratiquement linéaire lorsque la vitesse de rotation du moteur augmente. Pour des moteurs de voitures particulières, ce couple de traînée peut être de l'ordre de0,5 à 1 Nm à une vitesse de rotation de marcheà vide alors que ce couple de traînée peut être dans une plage de3,5 à 7 Nm pour des vitesses de rotation plus élevées, par exempleà partir de5000 tours/minute. Des valeurs plus faibles ou plus élevées sontà envisager, soit pour des moteurs très petits, soit pour des moteursà espace de course.Il faut également prendre en compte le fait que le couple de traînée dépend du nombre des arbres de compensationà entraîner et qu'il existe fréquemment deux de ces arbres de compensation. Un agencement avantageux de l'amortisseur consiste en ce la position ou phase angulaire de l'arbre ou des arbres de compensation par rapport au vilebrequin soit, au moins pour un point de fonctionnement defini ou pour une zone définie de fonctionnement du moteur, la position est optimale pour le fonctionnement silencieux du moteur. Afin que ceci soit garanti, il est possible de limiter l'angle de rotation possible de l'amortisseur, et d'adapter aux conditions de fonctionnement existantes la caractéristique d'amortissement ou caractéristique de résistanceà la rotation ou rigidité de rotation de l'amortisseur.

Il peut être avantageux de prévoir, pour l'amortisseur d'oscillations de rotation, un angle de rotation possible d'au moins 3' à partir de état sollicité.

Il peut être avantageux aussi que l'amortisseur d'oscillations de rotation admette, entre son élément d'entrée et son élément de sortie, un angle de rotation relative plus grand lors d'une sollicitation en traction que lors une sollicitation en poussée. Maisil peut être approprié, dans de nombreux cas d'utilisation, de prévoir un comportement inverse pour cet angle de rotation, ou encore de prévoir un angle de rotation au moins approximativement égal pour les deux possibilités de rotation relative entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie.

Par le terme de sollicitation en traction,il faut comprendre l'état du véhicule dans lequel le moteur entraîne le véhicule, tandis que le terme de sollicitation en poussée désigne le cas de fonctionnement du véhicule dans lequel le moteur freine le véhicule, c'est-à-dire que le véhicule exerce un couple sur le moteur. La limitation de la rotation relative entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie de l'amortisseur d'oscillations de rotation peut certes être pratiquement rigide.Il peut cependant être avantageux que cette limitation résulte de moyens qui possèdent une certaine flexibilité, c'est-à-dire des moyens qui présentent une caractéristique élastique très élevée, de façon que les pointes de couple puissent être absorbées par exemple pour deux degrés de rotation angulaire, et même pour des valeurs plus petites.Il faut dont un effet de tampon très élevé pour ces moyens de butée, ce d'une part, évite des bruits et d'autre part, peut réduire considérablement les sollicitations exercées sur les composants, en particulier sur les amortisseurs, en évitant des impacts trop durs entre les composants correspondants.

Il peut être avantageux que l'amortisseur d'oscillations de rotation puisse admettre un angle de rotation compris dans une plage de5 à 20' lors d'une sollicitation traction et un angle de rotation compris dans une plage de3 à 101 lors d'une sollicitation en poussée. Dans d'autres cas, il peut être avan tageux que l'amortisseur d'oscillations de rotation puisse admettre un angle de rotation compris entre6 et9" lors d'une sollicitation en poussée et un angle de rotation compris entre10 et1 S' lors d'une sollicitation traction.

Il peut être particulièrement avantageux pour le fonctionnement du moteurà combustion et pour l'amortisseur d'oscillations rotation que les accumulateurs d'énergie prévus entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie de l'amortisseur d'oscillations en rotation, en particulier ressorts cylin driques, créent une rigidité de rotation comprise dans une plage0,3 à 5 Nm/' entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie.Il est approprié, pour de nombreux d'utilisation, de prévoir une rigidité de rotation comprise dans une plage0,5 à 1 Nm/'. Mais des valeurs plus élevées peuvent aussi être appropriées, en particulier pour des moteursà espace de course plus grand, par exemple au-delà de2,5 litres, car la masse des arbres compensation est alors elle-même plus grande.Il est avantageux de monter une friction ou une hystérésis friction en parallèle avec l'effet des accumulateurs d'énergie prévus entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie de l'amortisseur d'os cillations rotation.À cet effet, les éléments d'entrée ou les éléments de sortie de l'amortisseur d'oscillations de rotation peuvent être logés l'un sur l'autre d'une manière telle qu'ils engendrent cette friction ou cette hystérésis de friction. Maisil est également possible d'utiliser des moyens additionnels sous forme dispositifs de friction spéciaux qui interviennent entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie de l'amortisseur d'oscillations de rotation. Ces dispositifs de friction peuvent intervenir sur la totalité de l'angle de rotation possible entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie. Mais il peut être approprié dans d'autres cas d'employer des dispositifs de friction ou des dispositifs d'hystérésis qui n'interviennent que dans une zone partielle de l'angle de rotation possible entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie de l'amortisseur d'oscillations de rotation. De tels dispositifs de friction qui n'interviennent que dans une zone partielle de l'angle de rotation possible peuvent n"intervenir de façon ciblée dans un angle de rotation pré déterminée, ou être agencés pour engendrer une friction déportée. De tels dispositifsà friction déportée incluent un de rotation de sorte que l'amor tisseur d'oscillations de rotation est d'abord sans effet après une inversion du sens de rotation, et quil ne recommence intervenir que lorsque ce jeu de rotation a été dépassé. Dans le cas d'un amortisseur d'oscillations de rotationà plusieurs allures, Cest-à-dire à courbe caractéristiqueà plusieurs pentes différentes!il est possible aussi d'utiliser une plaquette dite plaquette de friction de charge qui est associéeà allure élastique bien définie ou intervient lors de l'emploi d'une allure élastique.

Il peut être avantageux pour le fonctionnement et la structure de l'amortisseur d'oscillations en rotation sa caractéristique de résistanceà la rotation comporte au moins une allure pour la sollicitation en poussée, mais au moins deux allures pour la sollicitation en traction. Dans le cas d'un amortisseur d'oscillationsà rotationà plusieurs allures, en direction de poussée et/ou de traction, il peut être particulier avantageux que la résistanceà la rotation soit comprise dans une plage de0,3 à 1 Nm/' pour la première allure et que la résistanceà la rotation soit comprise dans une plage de1 à 5 Nm/' pour la deuxième allures. La caractéristique de rotation angulaire ou caractéristique de résistanceà la rotation, de l'amortisseur d'oscillations est définie, en fonction du couple d'entraînement nécessaire pour entraîner l'arbre de compensation unique au moins, peut être avantageusement adaptée d'une manière telle que le déphasage maximal la position angulaire idéale de l'arbre de compensation par rapport au vilebrequin ne dépasse pas un angle de 5', de préférence 3" dans des états fonctionnement du moteur dans lesquels la transmission du coupleà l'arbre de compensation est pratiquement exempte d'oscillations de rotation.Il peut être particulièrement avantageux de définir la caractéristique de résistanceà la rotation de l'amortisseur d'oscillations, en fonction du couple d'entraînement nécessaire pour entraîner l'arbre de compensation, d'une manière telle que la position angulaire de l'arbre de compensation prend, par rapportà l'arbre de vilebrequin, une position définieà l'intérieur d'une limite de tolérance, de 1 ' par exemple, pour une vitesse de rotation déterminée ou pour un domaine de vitesses de rotation inclusà l'intérieur d'une tolérance déterminée. Cette vitesse de rota tion définie peut par exemple être dans une plage de 4000à 5500 tours/ minute pour des moteursà explosion et dans une plage de 2000à tours/ minute dans le cas de moteur diesel. Mais il peut également être avantageux cette vitesse de rotation définie ou cette plage de vitesses de rotation soit moindre, par exemple dans une plage de1500 à 3000 tours/minute.

Il peut être avantageux d'agencer la caractéristique de résistanceà la rotation d'amortissement d'une manière telle que: le point de fonctionnement de l'amortisseur d'oscillations de rotation est décalé en direction de poussée, par rapportà la position définie, lorsque la vitesse de rotation est inférieureà la vitesse de rotation déterminée, alors que le point de fonctionnement de l'amortisseur d'oscillations de rotation est décalé en direction de traction, par rapportà la position définie, lorsque la vitesse de rotation est supérieureà la vitesse de rotation déterminée. Selon une modalité de l'invention,, l'amortisseur d'oscillations rotation peut être agencé d'une manière telle que l'amortisseur d'oscillations de rotation intervient dans les zones de fonctionnement ou les phases fonction nement du véhicule ou du moteur dans lesquelles apparaissent des pointes de couples particulièrement élevées intervenant par à-coups, tandis que l'amortisseur d'oscillations de rotation est bloqué dans une position bien définie, c'est-à-dire que son effet est annulé, dans les phases de fonction nement du moteur ou du véhicule dans lesquelles il n'y a pas lieu de prévoir, seulement de façon relativement rare, de telles oscillations fortes du couple de rotation.

Cette position de verrouillage de l'amortisseur d'oscillations rotation correspond de façon appropriéeà la position de phase de l'arbre unique au moins, par rapport au vilebrequin, dans laquelle le fonctionnement 'lencieux pratiquement optimal du moteur est atteint. Le verrouillage de l'amortisseur d'oscillations en rotation peut par exemple s'effectuerà l'aide de moyens de verrouillageà commande par force centrifuge, par exemple poids centrifuges, ou encore par des accouplements, des accouplementsà com mande électromagnétique, ou hydraulique, ou magnétique ou mécanique, par exemple qui peuvent éventuellement être commandés par l'électronique nécessaire pour le fonctionnement du véhicule, en particulier pour le fonctionnement du moteur et/ou de la boîte de vitesses et/ou des freins.

Les buts, particularités et avantages de la présente invention exposés ci- dessus ainsi que d'autres ressortiront davantage de la description qui suit de modes réalisation préférés en conjonction avec les dessins dans lesquels: - la Figure1 est une vue en élévation d'un moteurà combustion,à partir côté sur lequel sont agencés les systèmes d'entraînement des arbresà cames et des arbres de compensation; - Figure 2 est une vue en coupe transversale d'un amortisseur d'oscilla tions de rotation selon l'invention pour le système d'entraînement moins un arbre de compensation; - la Figure3 est une vue en coupe transversale selon la flèche111-111 de Figure 2; et - la Figure 4 est un graphe d'un mode de fonctionnement d'un amortisseur d'oscillations de rotation.

Ainsi qu'il ressort de la Figure1, le moteurà combustion1 inclut deux arbresà cames 2,3 situés en position haute; chacun d'eux porte,à l'une de ses extrémités, un engrenage 4 ou5, et ceux-ci sont entraînés au moyen d'une chaîne7 dans l'exemple de réalisation représenté. La chaîne7 est guidée sur des patins de guidage8, 9 tels qu'au moins le patin de guidage ou la barre de guidage9 peut être sollicité par un tendeur10. La sollicitation du patin guidage9 et donc la tension de la chaîne7 peut être modifiableà chaque instant en fonction des conditions de fonctionnement réelles du moteur combustionà cet instant. La chaîne7 est entraînée par le vilebrequin11 du moteurà combustion: une roue, en particulier un engrenage qui se trouve axialement derrière l'engrenage visible 12 et est représenté comme engrenage 13 à Figure 2 est prévuà cet effet,à l'extrémité correspondante du vilebrequin11.

deuxième système d'entraînement14 pour les arbres de compen sation 15, 16 se trouve axialement à côté du système d'entraînement comporte la chaîne7 pour les arbresà cames 2,3. Pour entraîner les deux arbres de compensation15, 16, le système d'entraînement 14 inclut un moyen d'entraînement sans fin, en forme de chaîne17. Un engrenage18, 19 entraîné par la chaîne17 est prévuà chacune des extrémités correspondantes des arbres de compensation15, 16. La chaîne17 est entraînée au moyen d'une roue, comme en particulier l'engrenage 12, montéeà l'extrémité du vilebrequin11. Dans l'exemple de réalisation représenté, la chaîne17 passe en outre sur un galet de changement de direction ou un engrenage 20 de changement de direction ainsi que sur un patin de guidage ou une barre de guidage 21. Le patin de guidage 21 est sollicité par un tendeur 22 de chaîne et la force de tension exercée sur la chaîne17 par le tendeur de chaîne peut dépendreà chaque instant des conditions réelles de fonctionnement du moteur.

À la Figure1 les deux systèmes d'entraînementà chaîne sont représentés ouverts. Mais des couvercles ou des éléments de carter peuvent etre attachés sur le côté frontal correspondant du moteurà combustion1 afin de former enceinte pour les entraînementsà chaîne pour que ceux-ci puissent être lubrifiésà l'huile.

À la Figure 2 est représenté l'engrenage d'entraînement12 arbres de compensation15, 16, attachéà l'extrémité du vilebrequin11. Un amortisseur d'oscillations de rotation est intégré dans l'engrenage12, ou cet engrenage constitue simultanément un amortisseur23 d'oscillations de rotation. L'amortisseur23 d'oscillations de rotation inclut une partie d'entrée 24 qui peut être connectée de façon fixe en rotation au vilebrequin du moteurà combustion. Cette connexion peut s'effectuer en engagement positif ou en engagement par force. Des clavettes parallèles fixées par vis ou des cales peuvent par exemple être employéesà cet effet Dans l'exemple de réalisation représenté, l'élément de sortie25 de l'amortisseur23 d'oscillations de rotation consiste en un composant en forme de disque constitue directement par son bord extérieur une denture26 par laquelle la chaîne17 peut être entraînée. L'élément d'entrée comporte une zone27 en forme de moyeu pour montage sur un tourillon de vilebrequin, ainsi qu'une zone28 en forme de bague ou de bride qui s'étend radialement vers l'extérieur et est realisée d'un seul tenant avec la zone27. L'élément d'entrée 24 et/ou l'élément de sortie 25 peuvent être en acier, en métal fritté, en matière plastique ou en une combinaison de ces matières. Les éléments 24,25 peuvent être fabriqués par forgeage ou par matriçageà froid. Lorsqu'ils sont en matière plastique, les éléments 24, peuvent également être moulés par injection.

L'élément de sortie ou pignon25 logé sur l'élément d'entrée 24 dans la zone29. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'élément de sortie25 est directement logéà coulissement sur l'élément d'entrée 24. Mais au moins un palier coulissant peut être prévu façon avantageuse entre les deux composants 24,25. Si nécessaire, le guidage axial entre les deux composants 24 et25 peut également s'effectuer moyen de bagues de glissement agencées de façon correspondante.Il peut également être approprié, dans de nombreux cas, d'utiliser des paliersà roulement pour le logement ou le positionnement radial et/ou axial des deux composants 24,25 ; il peut être particulièrement avantageux d'utiliser dans ce cas des roulementsà aiguilles pour garantir que le logement occupe un espace minimal.

Dans l'exemple représenté, un disque de démarrage30, qui peut consister aussi en une bague de friction, est prévu pour tenir axialement l'élément de sortie25 sur l'élément d'entrée 24. Le disque de démarrage30 est tenu axialement sur l'élément d'entrée 12, soit directement par exemple par matage, soit au moyen d'une bague de maintien31, comme représentéà la Figure 2. Les deux composants25 peuvent avantageusement être contraints axialement, auquel cas le disque de démarrage30 peutà cet effet être contraint axialement par exemple' la manière d'un ressortà disques.Il est possible aussi de prévoir, au lieu de la bague de fixation3 1, un accumulateur d'énergieà effet axial, par exemple un composant du type rondelle ondulée ou ressortà disques, qui sollicite axialement le disque de démarrage30. Une contrainte axiale adaptée permet d'engendrer entre les deux composants 24,25, une friction ou un hystérésis de friction définie, qui intervient en parallèle avec les accumulateurs d'énergie32, 33, agencés entre l'élément d'entrée 24 et l'élément de sortie25. Dans l'exemple de réalisation représenté, les accumulateurs d'énergie32, 33 consistent en ressorts cylindriques de compression en acier. Mais au moins quelques-uns uns des accumulateurs d'énergie32, 33, par exemple les accumulateurs d'énergie33, peuvent consister en ressorts de caoutchouc. Dans de nombreux cas d'uti- lisation, il peut également être avantageux qu'un amortissement hydraulique intervienne entre les deux composants 24,25.

Les accumulateurs d'énergie32, 33 agencés entre l'élément d'entrée 24 et l'élément de sortie25 s'opposentà une rotation relative de ces composants 24,25 ou sollicitent les composants 24,25 vers position relative angulaire définie.

Dans l'exemple de réalisation représenté, des cavités ou des dentelures axiales35, 36 en forme de poches qui sont opposées axialement sont ménagées dans des zones radiales des composants 24, 2 pour permettre un appui et une sollicitation périphérique ainsi qu'un guidage axial des ressorts cylindriques de compression32, 33. Comme représenteà la Figure 2, les cavités35, 36 en forme de poches sont configurées d'une manière telle que ressorts cylindriques de compression32, 33 y plongent' peu près jusqu'à moitié, de sorte que les ressorts cylindriques de compression32, 33 peuvent etre comprimés, et de nouveau détendus, lors d'une rotation relative des deux composants 24 et25.

Ainsi qu'il ressort en particulier de la Figure3, accumulateurs d'énergie32, 33 ainsi que les poches réceptrices35, 36 qui leur sont associées, sont configurés et agencés de manièreà permettre d'engendrer une caractéristique élastiqueà plusieurs allures. Dans l'exemple de réalisation représenté, ce sont d'abord simplement les ressorts32 interviennent lors d'une rotation relative des deux composants 24,25 à partir de la position de repos représentéeà la Figure3 ; en revanche, après un angle de rotation défini entre les deux composants 24 et25, au moins dans l'une des directions de rotation relatives possibles, les ressorts33 sont eux aussi comprimés, de sorte que la pente de la caractéristique élastique est plus raide.

Pour limiter la rotation relative entre l'élément d'entrée 24 et l'élément sortie25 de l'amortisseur23 d'oscillations de rotation, des butées37 et 38, 39 sont prévues sur ces éléments. Comme représentéà la Figure3, les butées37 prévues sur l'élément d'entrée 24 consistent en saillies axiales, qui forment des taquets27 tournés radialement vers l'intérieur, en vue selon une coupe transversale perpendiculaireà l'axe de rotation 40. Les saillies ou taquets37 pénètrent radialement chacun dans un espace libre 41 qui est limité, en vue en direction périphérique, par les contre-butées 38, 39. En vue en direction périphérique, les espaces libres 41 sont agencés entre les ressorts 32, 33 de l'amortisseur23 d'oscillations de rotation. Pour limiter la rotation relative entre l'élément d'entrée 24 et l'élément de sortie 251 les ressorts32 et/ou les ressorts33 peuvent également venir en butée.

Dans l'exemple de réalisation représenté aux Figures 2 et3, les récep teurs35, 36 en forme de poches, prévus pour les ressorts32, peuvent également être configurés de même longueur, en vue en direction péri phérique. En vue en direction périphérique, les poches36 du composant 24, prévues pour les ressorts33, sont configurées d'une manière telle que les ressorts sont reçus dans ces poches pratiquement sans leu ou même sous une certaine précontrainte, alors qu'en revanche, les poches35 ménagées dans le composant25 sont plus longues que les poches associées36.

Ainsi qu'il ressort de la Figure3, les poches35 prévues pour les ressorts 33 sont configurées d'une manière telle qu'elles permettent entre les composants 24 et 25 un leu de rotation 42 ou 43 dans les deux sens de rotation relative. Ces jeux de rotation 42, 43 permettent une rotation relative entre les composants 24 et25, sans compression des ressorts33. C'est seulement lorsque cet angle est dépassé que les ressorts33 peuvent être comprimés, et les butées37 et38, 38 peuvent être configurées et agencées l'une par rapportà lautre, en vue en direction périphérique, d'une manière telle qu'une compression des ressortsf soit ne s'effectue que dans un sens de rotation relative, soit s'effectue dans les deux sens de rotation relative entre les éléments 24 et25.

Ainsi qu'il ressort aussi de la Figure3, il existe entre les butées37 et les contre-butées 38, 39, en partant de la position de repos représentée, un leu de rotation 44 dans l'un des sens de rotation relative et un jeu de rotation 45 dans l'autre sens de rotation relative. Dans l'exemple de réalisation représenté, le jeu de rotation 44 détermine l'angle maximal de rotation entre les éléments 24 et 25 lorsque l'amortisseur23 d'oscillations de rotation est sollicité en poussée. Le leu de rotation 45 détermine l'angle maximal possible de rotation relative entre les composants 24 et25 lorsque l'amortisseur23 d'oscillations de rotation est sollicité en traction. Une sollicitation est dite en traction lorsque le moteur entraîne le véhicule tandis qu'une sollicitation est dite en poussée lorsque le véhicule est freiné le moteur, c'est-à-dire qu'un couple est induit de l'extérieur dans le moteur.

Le graphe de la Figure 4 représente une courbe caractéristique qui peut être réalisé au moyen d'une structure d'amortisseur d'oscillations de rotation conforme aux Figures 2 et3. L'angle de rotation est porté sur l'axe des abscisses et la résistanceà la rotation le couple exercé entre l'élément d'entrée 24 et l'élément de sortie 25 est représenté sur l'axe des ordonnées.

Ainsi qu'il ressort de la Figure 4, l'amortisseur23 d'oscillations de rotation comporte une zone 46 de courbe caractéristiqueà une seule pente, de tracé rectiligne. La zone 46 de la courbe caractéristique correspondà une sollicitation de l'amortisseur23 d'oscillations de rotation en poussée; les ressorts32 sont seuls comprimés dans cette zone 46. Lorsque l'angle de rotation 47 est atteint, les butées37 et les contre-butées 38 viennent s'appuyer les unes sur les autres ce limite la rotation entre les composants 24 et25. Ainsi qu'il ressort de la Figure 4, le jeu de rotation 44 est adaptéau jeu de rotation 42 d'une manière telle que les ressorts33 n'interviennent pas lorsque l'amortisseur23 d'oscillations de rotation est sollicité en poussée. Mais l'angle de rotation entre les composants 24 et 25, déterminé par le jeu de rotation 44, peut aussi être plus grand que l'angle de rotation entre les composants 24 et25 admis par le leu de rotation 42, de sorte que les ressorts 33 peuvent intervenir aussi,au moins un angle de rotation faible, lors du fonctionnement en poussée.

La courbe caractéristique de l'amortisseur23 d'oscillations de rotation està deux allures dans le sens de traction: la première allure s'étend dans la zone 48 et la deuxième allure dans la zone 49. Dans la zone 48, les ressorts 32 sont seuls comprimés tandis que les ressorts33 sont comprimés en plus des ressorts32 dans la zone 49, de sorte la pente de la courbe caractéristique est plus raide.

La zone 46 de la courbe caracteristique s'étend jusqu'à un angle d'en viron-7' et la zone 48 de courbe caractéristique jusqu'à un angle d'environ 11 '. La courbe caractéristique 49 se raccordeà la partie 48 de courbe caractéristique se prolonge jusque13' environ. Mais les zones individuelles 46, 48, 49 d'angle de rotation peuvent s'étendre plus ou moins selon le cas d'emploi.Il y a lieu de se référer aussià ce sujetà description générale.

La raideur de rotation de l'amortisseur23 d'oscillations de torsion est d'environ 0,45 Nm/' dans les zones 46 et 48. Cette résistanceà la rotation est d'environ5 Nm/' dans la zone 49 de la courbe caractéristique. Mais ces valeurs peuvent être plus élevées ou plus faibles selon le cas d'emploi. Les angles de rotation et les raideurs de rotation mentionnés précédemment dépendent en particulier du couple nécessaire pour l'entraînement des arbres de compensation18, 19.

Dans le cas de la courbe caractéristique représentéeà la Figure 4, la friction ou hystérésis de friction qui intervient lors d'une rotation relative entre les composants 24 et 25 n'est pas prise en compte. Cette friction ou cette hystérésis de friction se superposeà la courbe caractéristique représentée.

La courbe caractéristique de rigidité en rotation de l'amortisseur23 d'oscillations en rotation est de préférence adaptée au couple nécessaire pour l'entraînement des arbres de compensation18, 1 d'une manière telle que ces arbres de compensation18, 19 sont en phase correcte avec le vilebrequin 11 pour une vitesse de rotation déterminée, par exemple5000 tours/minute. Ceci sera exposéà l'aide d'un exemple. Supposons que le couple d'entraînement, ou couple de traînée, nécessaire pour les arbres de compensation18, 19 est de quatre Nm lorsque moteur fonctionneà chaud à une vitesse de rotation d'environ5000 tours/minute. Ceci signifie que le point de fonctionnement actuel de l'amortisseur3 d'oscillations de torsion est d'environ8' pour une pente de courbe caracteristique de0,5 Nm/' dans la zone 48. Ce point de fonctionnement est désigné par la référence50 à la Figure 4. L'engrenage12 ou l'amortisseur23 d'oscillations de torsion est monté sur le vilebrequin11 selon un angle tel que les arbres de compensation 18, 19 occupent au point de fonctionnement la position angulaire, ou position de phase, optimale souhaitée par rapport au vilebrequin11, ce qui assure un amortissement optimal des oscillations moteur. Pour des vitesses de rotation inférieures, le couple d'entrée nécessaire pour l'entraînement des arbres de compensation18, 19 diminue sorte que le point de fonctionnement50 est déplacé en direction de poussée tandis que, pour des vitesses de rotation plus élevées du moteur, ce couple d'entraînement nécessaire devient plus grand et que le point de fonctionnement50 est déplacé en direction de traction, c'est-à-dire en direction de la zone 49 de la courbe caractéristique.

Il peut être avantageux de monter sous une certaine précontrainte les ressorts32 interviennentà partir de la position neutre ou position de repos de l'amortisseur23 d'oscillations de rotation d'une manière telle quune rotation relative entre l'élément d'entrée 24 et l'élément de sortie25 de l'amortisseur d'oscillations de torsion correspondant ne puisse se produire que pour un couple qui est suffisant pour dépasser tant la précontrainte des accumulateurs d'énergie32 que la friction qui est éventuellement montée en parallèleà ceux-ci. Un tel agencement peut garantir une position de phase définie des arbres de compensation par rapport au vilebrequin, au moins dans une plage plus grande de vitesses de rotation. Un tel agencement d'amortisseur d'oscillations de rotation permet aussi d'amortir des d'oscillations de torsion ou oscillations de couple. Une telle configuration d'amortisseur d'oscillations de rotation permet aussi de protéger le système d'entraînement, et en particulier chaîne d'entraînement17 des arbres de compensation18, 19. Elle permet aussi d'éviter ou au moins de réduire les bruits de cliquetis au moins dans système d'entraînement des arbres de compensation181 19.

Les revendications annexéesà la présente demande sont des propositions de formulation, sans préjudice de l'obtention d'une protection par brevet continue. La demanderesse se réserve le droit de revendiquer encore d'autres particularités qui ne sont jusqu'ici exposées que dans la description et/ou dessins.

Des références employées dans les sous-reven di cations concernent la poursuite du développement de l'objet de la revendication principale grâce aux particularités sous-revendications respectives; il ne faut pas les considérer comme un renoncementà l'obtention d'une protection autonome de l'objet des particularites des sous-revendications concernées.

Mais les objets de ces sous- reven dica tions constituent aussi des inventions autonomes, qui représentent une configuration indépendante des objets des sous- revendications précédentes. invention n'est pas non plus limitéeà l'exemple ou exemples de réalisation de la description. Bien plutôt, de nombreuses altérations et modifications sont possibles dans le cadre de l'invention, particulier des variantes, éléments et combinaisons et/ou matières qui sont par exemple inventives par combinaison ou transformation des particularités ou éléments ou étapes de procédé décrits dans la description générale et modes de réalisation ainsi que les revendications et contenus dans les dessins, et qui conduisent par des particularités combinablesà un nouvel objet ouà de nouvelles étapes de procédé ou séquences d'étapes de procédé, dans la mesure aussi où ils concernent des procédés de fabrication, de verification et d'usinage.

Claims

REVEND ICATI ON S 1. Moteurà combustion qui comporte au moins un arbre de compensation entraîné par le vilebrequin, caractérisé en ce qu'un amortisseur d'oscillations de rotation est prévu dans le trajet de transmission de couple entre le vilebrequin et l'arbre de compensation et inclut au moins un élément d'entrée (24) et un élément de sortie(25) qui peuvent tourner de façon limitée en oppositionà des moyens d'amortissement qui sont prévus entre eux et transmettent le couple d'entraînementà l'arbre de compensation. 2. Moteur selon la revendication1, caractérisé en qu'une roue d'entraînement( 12) est connectée au vilebrequin et une roue entraînée( 18, 19) est connectéeà l'arbre de compensation et en ce l'amortisseur d'oscillations de rotation est intégré dans au moins l'une de ces roues. 3. Moteur selon la revendication1 ou 27 caractérise en ce que le vilebrequin(l 1 ) et l'arbre de compensation(l 5, 16) uniqueau moins sont connectés entre eux par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement sans fin. 4. Moteur selon la revendication3, caractérisé en que le moyen d'entraînement(17) consiste en une chaîne ou une courroie, en particulier une courroie crantée. 5. Moteur selon l'une quelconque des revendications 2à 4, caractérisé en ce que la roue d'entraînement (12) et la roue entraînée(18, 19) sont ['une et l'autre des engrenages. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications1 à 4, caractérisé en ce que l'angle de rotation possible de l'amortisseur(23) d'oscillations de rotation,à partir de son état non sollicité, est d'au moins 3'. 7. Moteur(1) selon la revendication6, caractérisé en ce que l'amortisseur d'oscillations de rotation admet, entre son élément d'entrée (24) et son élément de sortie(25), un angle de rotation relative plus grand lors d'une sollicitation en traction que lors d'une sollicitation en poussée. 8. Moteur(] ) selon l'une quelconque des revendications1 à 6, caractérisé en ce que l'amortisseur(23) d'oscillations de rotation admet un angle de rotation compris dans une plage de5 à 20' lors d'une sollicitation en traction et un angle de rotation compris dans une plage de3 à ]0' lors d'une sollicitation en poussée. 9. Moteur selon l'une quelconque des revendications1 à 8, caractérisé en ce que les accumulateurs d'énergie(32) prévus entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie de l'amortisseur (2 d'oscillations en rotation, en particulier des ressorts cylindriques, créent rigidité de rotation comprise dans une plage0,3 à 5 Nm/' entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie. 10. Moteur selon l'une quelconque revendications1 à 9, caractérisé en ce que la caractéristique de résistanceà la rotation comporte au moins deux allures, dans au moins l'une des deux possibilités de rotation relative entre l'élément d'entrée (24) et l'élément de sortie(25). 11. Moteur selon l'une quelconque des revendications1 à 10, caractérisé en ce que la caractéristique résistanceà la rotation de l'amortisseur d'oscillations en rotation comporte au moins une allure (46) pour la sollicitation en poussée, mais au moins deux allures (48, 49) pour la sollicitation en traction. 12. Moteur selon l'une quelconque des revendications1 à 11, caractérisé en ce que lorsque la caractéristique de résistanceà la rotation de l'amortisseur d'oscillations de rotation comprend au moins deux allures, la résistanceà la rotation est comprise dans plage de0,3 à 1 Nm/' pour la première allure (48) et la résistanceà la rotation est comprise dans une plage de1 à 5 Nm/' pour la deuxième allure (49). 13. Moteur selon Pune quelconque des revendications1 à 12, caractérisé en ce que la caractéristique de résistanceà la rotation de l'amortisseur d'oscillations est définie, en fonction du couple d'entraînement nécessaire pour entraîner l'arbre de compensation unique au moins, d'une manière telle que le déphasage maximal de la position angulaire idéale de l'arbre de compensation(15, 16) par rapport au vilebrequin( 11 ) ne dépasse pas un angle de 5', de préférence 3' dans des états de fonctionnement du moteur dans lesquels la transmission du coupleà l'arbre de compensation est pratiquement exempte d'oscillations de rotation. 14. Moteur selon l'une quelconque des revendications1 à 13, caractérisé en ce que la caractéristique de résistanceà la rotation de l'amortisseur d'oscillations est définie, en fonction couple d'entraînement nécessaire pour entraîner l'arbre de compensation, d'une manière telle que la position angulaire de l'arbre de compensation(15, 6) prend, par rapportà l'arbre de vilebrequin(11 ), une position définieà l'intérieur d'une limite de tolérance, pour une vitesse de rotation déterminée pour un domaine de vitesses de rotation inclusà l'intérieur d'une tolérance déterminée. 15. Moteur selon la revendication14, caractérisé en ce que le point de fonctionnement de l'amortisseur(23) d'oscillations de rotation est décalé en direction de poussée, par rapportà la position définie, lorsque la vitesse de rotation est inférieureà la vitesse de rotation déterminée, alors que le point de fonctionnement de l'amortisseur(23) d'oscillations rotation est décalé en direction de traction, par rapportà la position définie, lorsque la vitesse de rotation est supérieureà la vitesse de rotation déterminée.