FR2824374A1 - Dispositif de filtration de vibrations en rotation et transmission pour vehicule automobile comportant un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
Dispositif de filtration pour le filtrage des vibrations transmises par un organe tournant moteur (11) adapté à entraîner en rotation un arbre de sortie (19), lequel dispositif comporte un batteur (20) accordé sur une fréquence calée sensiblement à l'intérieur de la plage des fréquences à amortir : des moyens de modulation du type électromagnétique (23) sont prévus pour adapter la fréquence du batteur (20) à la fréquence des vibrations transmise par l'organe tournant (11). Transmission pour véhicule automobile du genre comportant un arbre moteur (11), lié à un organe tournant constitué par le vilebrequin du moteur du véhicule automobile, un arbre de sortie (19) lié à l'arbre moteur de manière débrayable par l'intermédiaire d'un embrayage, une boîte de vitesses (50), ledit arbre de sortie (19) étant l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses (50), un dispositif de filtration tel que ci-dessus étant prévu pour le filtrage des vibrations émises, et donc transmises, par l'organe tournant.
Description
torons. La présente invention concerne un dispositif de filtration de
vibrations en rotation, pour le filtrage des vibrations transmises par un organe tournant moteur adapté à entraner en rotation un arbre de sortie; un tel organe tournant moteur
est par exemple le vilebrequin d'un moteur thermique de véhicule automobile.
On connat des dispositifs de filtration de vibrations en rotation constitués d'une masse accouplée élastiquement sur l'arbre: de tels dispositifs, dits batteurs passifs, fltrent très bien les vibrations calées sur une fréquence unique, bien déterminée, mais, pour les fréquences voisines, les vibrations sont au
contraire amplifiées.
On a proposé des batteurs dits actifs, comme par exemple dans le document FR-A-2 658 888, dont la constitution s'apparente à celle d'un moteur électrique; celui-ci est commandé en sorte que le couple qu'il fournit vient en opposition de la vibration à filtrer, et ce pour une plage de rotation donnce: de
tels dispositifs consomment une puissance électrique non négligeable.
L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients.
Selon l'invention, un dispositif de filtration pour le filtrage des vibrations transmises par un organe tournant moteur adapté à entraner en rotation un arbre de sortie, lequel dispositif comporte un batteur accordé sur une fréquence calee sensiblement à l'intérieur de la plage des fréquences à amortir, est caractérisé par le fait que des moyens de modulation du type électromagnétique sont prévus pour adapter la fréquence du batteur à la fréquence des vibrations
transmise par l'organe tournant.
Avantageusement, le batteur comprend un rotor constitué d'une masse montée élastiquement sur l'artre de sortie et associce à un stator, les moyens de modulation comportant des moyens électromagnétiques portés par le rotor et
le stator.
De préférence, les moyens électromagnétiques comprennent des aimants formant une succession de pôles portés par le rotor et des bobinages portés par
le stator formant une succession de pôles disposés au droit des aimants.
Avantageusement, les bobinages sont disposés axialement au droit des aimants. Selon une variante, les bobinages sont disposés radialement au droit des aimants. De préférence, le rotor est en forme de disque, est tronconique ou cylindrique. Avantageusement, les aimants sont retenus radialement par une frette de
retenue radiale anti-centrifugation.
De préférence, le dispositif de filtration comprend un capteur de vibrations
adapté à mesurer l'amplitude de la vibration à amortir.
Avantageusement, des moyens sont prévus pour alimenter en courant les bobinages des moyens électromagnétiques, ladite alimentation étant asservie au résultat de la mesure de l'amplitude effectuée par le capteur de vibrations en sorte de créer dans le batteur un couple égal et opposé à celui créé par ladite
1 5 amplitude.
Avantageusement, le dispositif comporte un amortisseur principal de
vibrations disposé sur l'arbre de sortie en amont du batteur.
La présente invention a également pour objet une transmission pour véhicule automobile du genre comportant un arbre moteur, lié à un organe tournant constitué par le viletrequin du moteur du véhicule automobile, un arbre de sortie lié à l'arbre moteur de manière débrayable par l'intermédiaire d'un embrayage, une bo^'te de vitesses, ledit arbre de sortie étant l'arbre d'entrée de la bo^te de vitesses, un dispositif de filtration étant prévu pour le filtrage des vibrations émises, et donc transmises, par l'organe tournant, le dispositif de
25. filtration étant tel que décrit ci-dessus.
Avantageusement, I'embrayage comprend un plateau de résction, lié, directement ou non, à l'organe tournant, un plateau de pression solidaire en rotation du plateau de réaction mais déplaçable axialement par rapport à lui, les deux plateaux, de réaction et de pression, étant adaptés à serrer entre eux, sous I'action de moyens élastiques à action axiale, des garnitures de friction portées par un disque de friction à sa périphérie externe ledit disque de friction ayant un
moyeu calé en rotation sur l'arbre de sortie.
De préférence, le disque de friction comporte un amortisseur de torsion
constituant l'amortisseur principal.
En variante, le plateau de réaction constitue la partie secondaire d'un volant en deux parties, dont l'autre partie, la partie primaire, est liée à l'organe tournant, les deux parties étant attelées élastiquement en rotation l'une à l'autre. De préférence, la commande en débrayage de l'embrayage est réalisoe électriquement, la bo'^te de vitesses est une bote dite robotisée, le passage des vitesses étant commandé par un calculateur qui prend en compte notamment les informations délivrées par un capteur de vitesse de l'arbre d'entrée de la bote et par un capteur de vitesse de l'arbre de sortie de la bote, après, d'une part, le déUrayage de l'embrayage et, d'autre part, le calage, par le batteur, de la vitesse de l'arbre d'entrée de la bote, compte tenu du nouveau rapport de vitesses à engager; bien entendu, une bo^te de vitesses mécaniques à commande assistée est également utilisabie: le moteur assure l'assistance à l'opération de
synchronisation, piloté par un détecteur de rapport engagé.
Selon une variante d'application de l'invention, le batteur est utilisé en moteur électrique et piloté en sorte de fournir un couple moteur supplémentaire
sur l'arbre de sortie, en plus de celui fourni par le moteur du véhicule.
Selon une autre variante, le batteur est utilisé comme récupérateur d'énergie lors d'un freinage; I'embrayage est désengagé lors de la phase de
récupération d'énergie; les rapport de vitesses sont descendus.
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple, purement illustratif et non limitatif, des modes de
réalisation représentés sur les dessins annexés.
Sur ces dessins: - la figure 1 est un schéma illustrant l'application de l'invention à une transmission pour véhicule automobiie; - la hgure 2 est une vue partielle en coupe montrant une variante; - la figure 3 est une vue partielle en plan du ressort du batteur de la figure 2; - la figure 4 est une vue partielle en coupe montrant une variante de ressort de batteur; - la figure 5 est une vue en coupe d'une variante de batteur; la figure 6 est une vue en coupe partielle d'une variante du batteur de la hgure 5; - la hgure 7 est une vue partielle en coupe transversale montrant la disposition des enroulements du batteur de la figure 6; - la figure 8 est une vue partielle de côté montrant une variante de disposition des enroulements; - la hgure 9 est un schéma du genre de celui de la figure 1 illustrant une
autre application de l'invention.
En se reportant à la figure 1, on voit l'application de l'invention à une transmission pour véhicule automobile comportant, à partir du moteur 10 du véhicule dont l'arbre moteur ou viledrequin 11 est lié à un volant ou plateau de réaction 12, un mécanisme d'embrayage constitué d'un couvercle 13 supportant un plateau de pression 14 et des moyens élastiques à action axiale, ici un
disphragme 15.
Axialement disposé entre les plateaux de réaction 12 et de pression 14, un disque de friction 16 porte, à sa périphérie externe, des garnitures de friction destinces à être serrées axialement entre lesUits plateaux 12 et 14, et centralement un moyeu 17 attelé élastiquement, par des ressorts 18 à action
circonférentielle, à la partie périphérique portant lesUites garnitures.
Le moyeu 17 du disque de friction 16 est calé en rotation sur un arbre dit
de sortie 19.
Les embrayages étant bien connus, celui-ci ne sera pas décrit davantage ici.
Sur l'arbre de sortie 19 est monté un batteur 20.
Le batteur 20 est constitué d'une masse 21, ou rotor, monté à rotation autour de l'arbre de sortie 19 auquel elle est liée élastiquement, par
l'intermédiaire d'un ressort 22.
Selon l'invention, des moyens de modulation sont prévus pour adapter la fréquence du batteur 20 à la fréquence des vibrations transmises par l'arbre
moteur 11 par l'intermédiaire du disque amortisseur 16 et non hltrées par celui-ci.
Ces moyens de modulation sont du type électromagnétique et comprennent ici des aimants, placés à la périphérie du rotor 21, avec lesquels
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sont amenés à coopérer électromagnétiquement des enroulements inducteurs
portés par un stator non représenté et schématisés en 23.
Le batteur 20 est accordé sur une fréquence calée à l'intérieur de la plage des fréquences à amortir; en faisant parcourir les enroulements inducteurs 23 par un courant fonction de l'amplitude mesurée, par exemple par un capteur de vibrations non représenté, de la vibration à amortir, on crée un couple oscillatoire
opposé à cette vibration.
Un caloulateur 24 reçoit la mesure en temps réel de la vibration restant à amortir pour commander le courant qui doit traverser les enroulements 23, le
fonctionnement étant ainsi avantageusement en boucle fermée.
Grâce à l'invention, la puissance électrique consommée par le dispositif
de filtration n'est que de l'ordre d'une centaine de watts.
Sur le schéma de la figure 1, les enroulements 23 sont disposés
radialement au droit des aimants du rotor 21.
Dans la variante de la figure 2, ils sont disposés axialement au droit des aimants. Plus précisément, en se reportant à la figure 2, on voit un batteur 120
constitué d'un rotor 121 et d'un stator 126.
Le stator 126 porte les enroulements 123; un anneau 128, à section en forme de L, est porté par le stator 126 et assure le centrage des bobines et la
fixation du stator 126.
Le rotor 121 comprend un disque 129 muni d'un moyeu 130 monté libre en rotation sur l'arbre de sortie 119 par l'intermédiaire ici d'un palier lisse 131; le disque 129 porte sur sa face tournée vers les enroulements 123 des aimants 127; une frette annulaire 132, par exemple en acier, en fibres de verre, ou autre,
assure la sécurité de la fixation des aimants 127 à l'égard de la force centrifuge.
Un ressort 122 solidarise élastiquement en rotation le rotor 121 et l'arbre
de sortie 119.
Ce ressort 122, mieux visible sur la figure 3, est en forme de disque découpé en sorte qu'il présente une ceinture annulaire externe 133 et une ceinture annulaire interne 134 reliées par des bras 135, s'étendant ici
globalement radialement.
La ceinture annulaire interne 134 présente à sa périphérie interne des dents 136 adaptées à coopérer avec des rainures 137, figure 2, de l'artre 119
pour la solidarisation en rotation du ressort 122 et de l'arbre 119 de sortie.
La ceinture annulaire externe 133 présente des ouvertures 138 adaptées à coopérer avec des pions axiaux 139, figure 2, que présente le disque 129 pour
solidarisation en rotation du rotor 121 avec le ressort 122.
Ici, le batteur 120 est associé à un embrayage dans lequel les garnitures du disque de friction 116 sont lices rigidement au moyeu 117, tandis que le plateau de réaction 112B, associé au plateau de pression 114, constitue la partie secondaire d'un volant 112 en deux parties, la partie primaire 112A étant liée directement à l'organe tournant 111, les deux parties primaire 112A et secondaire 112B étant attelées élastiquement en rotation l'une à l'autre, ici par
l'intermédiaire de ressorts 118 s'étendant globalement radialement.
Sur la figure 4, le batteur 120 est analogue à celui de la figure 2 mais ici le ressort 122 est constitué d'une pluralité de ressorts hélicodaux 150 prenant appui sur les bords radiaux, d'un côté, de fenêtres ménagées dans un voile 151 solidaire en rotation de l'arbre 119 et, de l'autre côté, de fenêtres ménagées dans des contre-voiles 152 disposés de part et d'autre du voile 151, montés à rotation sur l'arbre 119 et solidaires en rotation de la culasse 129 portant les
aimants 127.
Comme on l'a vu notamment à propos de la figure 2, le rotor 121 du batteur 120 est monté sur l'arbre 119 par l'intermédiaire du moyeu 130 qu'il présente, le ressort 122 étant disposé cinématiquement entre le rotor 121 et
l'arbre 119.
Le batteur 220, représenté sur la figure 5, est monté en bout de l'arbre primaire 219 de la bote de vitesses dont on voit en 240 I'arUre secondaire. lci, c'est le ressort 222 qui supporte le rotor 221 du batteur; il présente pour ce faire une ceinture annulaire interne 234, en forme de moyeu, serrée axialement en bout de l'arbre 219 par un écrou 241 vissé sur l'arUre 219, avec interposition d'une rondelle 242; les extrémités externes des bras 235 du ressort 222 engrènent avec des retours axiaux du disque 229 en forme de culasse portant les aimants 227 au droit desquels sont placés les enroulements 223 portés par l'armature 226 du stator, laquelle armature 226 est portée elle-même par le fond d'un couvercle 243; préférentiellement, I'armature 226 est réalisoe sous forme feuilletée, par enroulement d'une bande métallique autour de l'axe de l'arbre 219, ou sous forme de plusieurs éléments en poudre de fer agglomérée, et ce pour
minimiser les pertes dues aux courants de Foucault.
La figure 6 montre une variante de batteur 220 placé en bout de l'arbre primaire 219 de la boîte de vitesses. lci itordre axial du stator 226 et du rotor 221 a été inversé, le rotor 221 étant disposé côté extérieur; le rotor 221 est monté à rotation sur l'arbre 219 et porte, dirigée vers l'extérieur, une jupe 244 s'étendant parallèlement à l'axe de l'arbre 219 et munie d'échancrures circonférentielles 245 contre l'un des bords desquelles prennent d'un côté appui des ressorts 222; de l'autre côté, ces ressorts 222 qui s'étendent circonférentiellement prennent appui sur des retours transversaux 246 d'une rondelle massive 247 calée en rotation
sur l'arbre 219.
Ici, les enroulements 223 sont des bobines 223 dites non enchevêtrées
mais7 comme visible sur la figure 7, disposées selon deux rangées superposées.
En variante, eiles sont dites enchevêtrées, le bord de l'une reposant sur le bord de l'autre, comme montré sur la figure 8: dans cette configuration, les bobines sont légèrement inclinées par rapport à un plan transversal,
perpendiculaire à l'axe de l'arbre 219.
Grâce au batteur selon l'invention, il est en outre possible d'assurer la synchronisation des arbres concernés lors du changement d'un rapport de vitesses, notamment lorsque ces changements peuvent être réalisés par des actionneurs à commande électrique, comme c'est le cas des boîtes de vitesses
dites robotisées.
Dans le schéma de la figure 1, on voit une telle boîte de vitesses 50 disposse entre l'arbre d'entrée 19 et l'arUre de sortie 51 pour l'entraînement du
train moteur 52 d'un véhicule automobile.
Ainsi, lorsque l'arbre 19 est libéré suite à l'opération de débrayage, la vitesse de cet arbre est calée rapidement en fonction du rapport à craboter; une telle disposition présente l'avantage de faire jouer au batteur le rôle d'un synchroniseur centralisé, les synchroniseurs habituels prévus dans chaque rapport de vitesses étant supprimés; de plus, le temps de synchronisation est
rébuite, et le coût également.
L'opération est précise et facilitée par la présence de capteurs de vitesse 53, 54 en amont et en aval de la bote 50; en prévoyant un actionneur de débrayage 55 à commande électrique, le calculateur 24, intégrant l'électronique de puissance, gère toutes les fonctions décrites ci-dessus, en tenant compte également de certains paramètres 55 du moteur, tels que couple, vitesse ou autre. S'agissant du rôle amortisseur du batteur, le fonctionnement en boucle fermée, décrit ci-dessus, peut être remplacé par l'élaboration d'une cartographie des vibrations, en fonction de différents paramètres, prédéterminant les valeurs
de couple à donner au batteur.
On comprend également que le batteur peut être utilisé comme récupérateur d'énergie, voir comme alternateur et moteur synchrone; en se reportant à la figure 9, on voit une variante dans laquelle le batteur 20 est monté sur l'arbre primaire 19 de la bote de vitesses, en aval d'un embrayage 58; cet arbre primaire 19 porte ici deux pignons 60, 62 associés à deux pignons 61, 63 respectivement, portés par l'arbre secondaire 51 ou de sortie; un crabot piloté 64 assure l'entranement de cette arUre secondaire 51 soit par le pignon 61, soit
par le pignon 63.
Grâce à un dispositif de fixation 56, la batterie 57 du véhicule peut être chargée par exemple lors d'un freinage; par action sur la pédale de frein 59, après avoir lâché l'accélérateur, I'embrayage 58 est désengagé et le batteur 20 fonctionne en générateur qui débite dans la batterie 57; pour que la vitesse de rotation du générateur soit suffisante, on descend les rapports de vitesses en
pilotant le crabot 64.
Claims (19)
1. Dispositif de filtration pour le filtrage des vibrations transmises par un organe tournant moteur (11,111) adapté à entraner en rotation un arbre de sortie (19,119,219), lequel dispositif comporte un batteur (20, 120,220) accordé sur une fréquence calée sensiblement à l'intérieur de la plage des fréquences à amortir, caractérisé par le fait que des moyens de modulation du type électromagnétique sont prévus pour adapter la fréquence du batteur (20,120,220) à la fréquence des vibrations transmise par l'organe tournant
(11,111).
2. Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le batteur (20,120,220) comprend un rotor (21,121,221) constitué d'une masse montée élastiquement sur l'arUre de sortie (19,119,219) et associée à un stator (126,226), les moyens de modulation comportant des moyens électromagnétiques (23,123,223 - 127,227) portés par le rotor (21, 121,221) et le
stator (126,226).
3. Dispositif de filtration selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens électromagnétiques comprennent des aimants (127,227) formant une succession de pôles portés par le rotor (21,121,221) et des bobinages (23,123,223) portés par le stator (126,226) formant une succession de pôles
disposés au droit des aimants (127,227).
4. Dispositif de filtration selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les bobinages (123,223) sont disposés axialement au droit des aimants
(127,227).
5. Dispositif de filtration selon la revendication 3, caractérisé par le fait que
les bobinages (23) sont disposés radialement au droit des aimants.
6. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé
par le fait que le rotor est en forme de disque (21,121,221), est tronconique ou cylindrique.
7. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé
par le fait que les aimants (127,227) sont retenus radialement par une frette
(132) de retenue radiale anti-centrifugation.
8. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé
par le fait qu'il comprend un capteur de vibrations adapté à mesurer l'amplitude
de la vibration à amortir.
9. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 3 à 5 et la
revendication 8 prises conjointement, caractérisé par le fait que des moyens sont prévus pour alimenter en courant les bobinages (23,123,223) des moyens électromagnétiques, ladite alimentation étant asservie au résultat de la mesure de l'amplitude effectuée par le capteur de vibrations en sorte de créor dans le
batteur (20,120,220) un couple égal et opposé à celui créé par ladite amplitude.
10. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé
par le fait qu'il comporte un amortisseur principal de vibrations disposé sur l'arUre
de sortie en amont du batteur.
11. Transmission pour véhicule automobile du genre comportant un artre moteur (11,111), lié à un organe tournant constitué par le vilebrequin du moteur du véhicule automobile, un arbre de sortie (19,119,219) lié à l'arbre moteur de manière débrayable par l'intermédiaire d'un embrayage, une bo^te de vitesses (50), ledit arbre de sortie (19,119,219) étant l'arbre d'entrée de la bote de vitesses (50), un dispositif de filtration étant prévu pour le filtrage des vibrations émises, et donc transmises, par l'organe tournant, caractérisée par le fait que le
dispositif de filtration est selon l'une des revendications 1 à 10.
12. Transmission selon la revendication 11, caractérisée par le fait que l'embrayage comprend un plateau de réaction (12,112B), lié, directement ou non, à i'organetournant, un plateau de pression (14,114) solidaire en rotation du plateau de réaction (12,112B) mais déplaçable axialement par rapport à lui, les deux plateaux, de résction (12,112B) et de pression (14,114), étant adaptés à serrer entre eux, sous l'action de moyens élastiques à action axiale (15), des garnitures de friction portées par un disque de friction (16,116) à sa périphérie externe, ledit disque de friction (16,116) ayant un moyeu (17,117) calé en
rotation sur l'arbre de sortie (19,119,219).
13. Transmission selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le disque de friction (16) comporte un amortisseur de torsion constituant
l'amortisseur principal.
14. Transmission selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le plateau de réaction (112B) constitue la partie secondaire d'un volant (112) en deux parties, dont l'autre partie, la partie primaire (112A), est liée à l'organe tournant (111), les deux parties (112A,112B) étant attelées élastiquement (118) en rotation l'une à l'autre.
15. Transmission selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisée par
le fait que la commande en déUrayage de l'embrayage est réalisée électriquement, la bo^te de vitesses (50) est une bote dite robotisée, le passage des vitesses étant commandé par un calculateur (24) qui prend en compte notamment les informations délivrées par un capteur de vitesse (53) de l'arUre d'entrée (19) de la bote (50) et par un capteur de vitesse (54) de l'arbre de sortie (51) de la bote (50), après, d'une part, le déUrayage de l'embrayage et, d'autre part, le calage, par le batteur (20), de la vitesse de l'arbre d'entrée (19) de la
bote (50), compte tenu du nouveau rapport de vitesses à engager.
16. Transmission selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisée par
le fait que le batteur (20,120,220) est utilisé en moteur électrique et piloté en sorte de fournir un couple moteur supplémentaire sur l'ardre de sortie
(19,119,219), en plus de celui fourni par le moteur (10) du véhicule.
17. Transmission selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisée par
le fait que le batteur (20) est utilisé comme récupérateur d'énergie lors d'un freinage.
18. Transmission selon la revendication 17, caractérisée par le fait que
l'embrayage (58) est désengagé lors de la phase de récupération d'énergie.
19. Transmission selon la revendication 18, caractérisée par le fait que les
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