Le volant moteur bimasse ou double volant amortisseur

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Description détaillée

Le volant moteur est un élément très important sur un véhicule. Il se trouve entre le moteur et la boîte de vitesses. Cet élément a plusieurs rôles :
-      Il fait partie du système d'embrayage. Le disque d'embrayage est lié à la boîte de vitesses par son axe, et est « pris en sandwich » entre le volant moteur et le mécanisme d'embrayage, tous deux liés au moteur. Le volant moteur assure donc une partie de la transmission du couple et de la puissance à la boîte de vitesses.
-      En général, sur la périphérie du volant moteur se trouve la couronne de démarrage (c'est là où le démarreur entraîne le moteur).
 -      Il permet également au moteur de tourner correctement (rond) à bas régime grâce à son inertie.
 Le volant moteur "bimasse" ou "double amorti" permet d'améliorer la filtration des irrégularités de rotation sans augmenter trop le poids du moteur.
 

Un moteur, de par son fonctionnement, tourne par à-coups : c'est le cycle à quatre temps (un temps moteur et trois temps résistants). Ces à-coups ou irrégularités sont très présents à bas régime. En multipliant le nombre de cylindres on multiplie le nombre de temps moteur pour deux tours, ce qui permet d'améliorer la régularité de rotation. L'autre solution est de fixer sur le vilebrequin une masse suffisamment lourde, (avec beaucoup d'inertie), ce qui permet d'emmagasiner l'énergie du temps moteur et de la restituer pendant les temps résistants. Cette masse d'inertie est le volant moteur. L'inconvénient est que, pour supprimer les irrégularités de rotation, il faudrait :
-  Soit faire tourner le moteur beaucoup plus vite : sur une Formule 1 le volant moteur est extrêmement léger mais le régime ralenti est compris à peu près  entre 5000 et 7000 tours/min, ce qui correspond au régime maximum d'un véhicule de tourisme.
-  Soit monter un volant moteur avec une masse très très importante, ce qui se traduit par des temps d'accélération du moteur et des contraintes mécaniques très importantes.
La masse du volant moteur est donc limitée et des acyclismes sont encore présents. Jusque-là le montage d'un disque d'embrayage amorti permettait de pallier ce problème. Mais avec l'amélioration des performances  des moteurs, l'amortissement dans le disque n'est plus adapté. Le but du volant moteur bimasse est donc d'amortir les irrégularités sans alourdir ni le volant moteur ni le disque d'embrayage.
Le volant moteur bimasse ou volant double amorti est composé de deux masses distinctes liées entre elles par des ressorts, de façon à leur permettre d'avoir un mouvement relatif entre elles.
Il y a donc une masse primaire liée au moteur et une masse secondaire liée à l'embrayage.

Aujourd'hui les trois équipementiers qui équipent la majorité du parc automobile européen sont Luk, Sachs et Valeo.

En plus de la raison d'être du volant bimasse vu précédemment, celui-ci présente les avantages suivants :
-      Réduire la consommation de carburant et les émissions de polluants grâce à la réduction des régimes de fonctionnement (ralenti et possibilité d'exploiter du couple à bas régime).
-      Réduire la viscosité de l'huile de boîte de vitesses car les vibrations dans la boîte de vitesses sont moins importantes : il y a moins besoins de les filtrer. Ceci permet également de diminuer l'énergie perdue et par conséquent de diminuer consommation et émissions de polluants.
-      Réduire la sollicitation des synchros, car le disque d'embrayage n'est plus amorti et donc est plus léger. Il y a moins de masse à synchroniser lors des changements de rapport.
-      Améliorer le changement de rapport pour les mêmes raisons évoquées ci-dessus.
-      Améliorer le confort acoustique grâce au bon filtrage des résonances.
Comparaison entre un volant moteur classique et un bimasse.

Ici les courbes représentatives des couples de torsion et de flexion avec ou sans volant bimasse
 

L'amortissement se fait sur les 3 phases de fonctionnement :
-      À la retenue (frein moteur).
-      En stabilisé.
-      À l'accélération.

L'amortissement doit être élevé lorsqu'il y a des grands angles de torsion, c'est-à-dire lors des phases de démarrage. En revanche, il doit être plus faible lors des petits débattements en roulant.
Pour que la filtration et l'amortissement soient optimaux quel que soit le couple en phase d'accélération ou en frein moteur, les équipementiers montent 2, voire 3 étages de ressorts. Ceux-ci entrent en action en 2 ou 3 temps, lorsque le couple augmente dans un sens ou dans l'autre. 
Certains, comme chez Sachs, utilisent 2 groupes de ressorts concentriques appuyant en série les uns sur les autres : un groupe de 2 ressorts concentriques et un autre de 3 ressorts.

D'autres comme chez Luk utilisent uniquement des ressorts concentriques.

Valeo utilise des ressorts radiaux.

Enfin lorsque le moteur a un couple très important à transmettre (supérieur à 400 N/m), au lieu de surdimensionner l'ensemble, il est possible comme chez Sachs d'utiliser un volant bimasse à deux étages.

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Méthodes et pratiques

Lors de la dépose de l'embrayage ou de la boîte de vitesses, il est important de contrôler le volant bimasse. En effet son échange implique beaucoup de main-d'œuvre car il est impératif de déposer la boîte de vitesses ainsi que le mécanisme d'embrayage.
Le contrôle se fait à l'aide d'un outil spécifique.
Il est nécessaire de procéder à 2 contrôles différents :
Le contrôle de l'angle libre permet de vérifier le bon état des ressorts.Le test consiste à mesurer l'angle à partir duquel les ressorts retiennent la masse secondaire par rapport à la masse primaire.Les valeurs d'angle (suivant la référence du volant) sont données en degré ou en nombre de dents par le fabricant (ex : Luk).

La mesure du jeu de basculement permet de vérifier la présence, ou non, d'un jeu excessif dans le roulement ou le palier associant les deux masses. Il faut ensuite consulter la valeur constructeur dans la documentation pour la comparaison. Sans valeur constructeur, vérifiez l'absence de contact entre les masses primaire et secondaire, lorsque vous faites basculer la masse secondaire. S'il y a contact entre les masses, alors le volant moteur est à remplacer.

On entend par jeu de basculement, le jeu résultant du basculement des deux masses du volant bimasse lorsqu'elles se rapprochent, ou au contraire, s'éloignent l'une de l'autre.


Les différentes appellations :
-      Volant Bimasse
-      DVA Double Volant Amorti
-      ZMS Zwei Massen Schwungrad
-      DMF Dual Mass Flywheel
-      TMF Twin Mass Flywheel

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Impact sur les compétences en atelier

Les intervenants doivent:

• maitriser le remplacement des embrayages classiques
• maitriser le remplacement des embrayages à rattrapage d'usure à l'aide de l'outillage spécifique
• maitriser le remplacement des volants moteurs classique
• maitriser le contrôle des volants moteurs "bimasse" ou "double amorti"

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Exemple d’outillage approprié

Mallette de contrôle de volant bimasse Luk.