La présente invention a trait à un isolateur de vibrations.
L'isolateur peut être utilisé dans un grand nombre d'applications où il s'agit d'isoler un dispositif donné, par exemple un châssis de véhicule, d'une source de vibrations comme par exemple un moteur.
Il existe déjà une grande variété d'isolateurs de vibrations.
Toutefois jusqu'à présent les isolateurs se caractérisent par des propriétés d'amortissement de vibrations extrêmement réduites. De plus, dans les dispositifs existants, il n'est pas facile d'agir séparément sur les caractéristiques d'amortissement et sur les caractéristiques d'isolation, ce qui représente un inconvénient très sérieux lorsqu'il s'agit, dans la pratique, de réaliser un isolateur répondant à un système de vibrations déterminé.
La présente invention se propose de fournir un amortisseur de vibrations qui, tout en présentant un amortissement très élevé, permet de plus, par sa conception, d'ajuster séparément les caractéristiques d'isolation en fonction des cas particuliers qui se rencontrent dans la pratique.
A cet effet, I'isolateur de vibrations selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte, en combinaison, un premier et un second élément rigides coaxiaux destinés à être fixés respectivement sur deux parties, à isoler l'une de l'autre, d'un système subissant des vibrations, une enveloppe étanche en matériau déformable élastique reliant les deux éléments avec une partie au moins de ladite enveloppe ayant la forme d'une coupelle recevant en son centre l'un desdits éléments, et une matière à viscosité élevée remplissant ladite enveloppe.
La viscosité de la matière est par exemple comprise entre 50 000 et 1 500 000 centistokes, elle peut être de préférence comprise entre 50 000 et 1 000 000 centistokes.
Dans une forme de réalisation préférée cette matière est constituée par une graisse silicone. Toutefois elle pourrait également être constituée de toutes matières présentant une forte viscosité, tel que goudron polyisobutyliques, élastomères crus et autres.
L'enveloppe élastique reliant les deux éléments rigides est par exemple constituée avantageusement d'un élastomère silicone. Toutefois, d'autres élastomères compatibles avec la graisse peuvent être utilisés par exemple le caoutchouc naturel, néoprène, butyl.
De façon préférée, les caractéristiques d'amortissement du matériau constitutif de l'enveloppe sont comprises entre 0 et 25% de l'amortissement critique. Cependant, I'influence de l'amortissement de l'enveloppe est faible par rapport à l'amortissement général.
Dans une forme de réalisation avantageuse l'isolateur présente un axe géométrique de révolution reliant les centres des deux éléments rigides. Par le choix des dimensions géométriques de l'enveloppe, de la nature de l'enveloppe et des caractéristiques de la matière visqueuse contenue, il est ainsi possible d'obtenir une isolation sur les trois axes d'un système orthogonal.
Dans une première forme de réalisation particulière l'un des éléments rigides se présente sous une forme aplatie, l'enve- loppe s'étendant de façon cylindrique dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan dudit élément pour se raccorder, suivant la forme d'une coupelle, au second élément dont les dimensions sont nettement inférieures à celles du premier élément.
Dans une telle forme de réalisation de l'invention, dans laquelle l'un des éléments possède, comme prévu ci-dessus une base de forme aplatie ayant une dimension importante par rapport à la dimension de l'autre élément contenu au centre de la partie d'enveloppe en forme de coupelle, la partie de l'enveloppe s'étendant de façon sensiblement cylindrique à partir de cette base aplatie peut avantageusement être rigidifiée par l'intermédiaire d'une paroi rigide de forme sensiblement cylindrique s'étendant à partir de ladite base aplatie. Plus particulièrement, l'enveloppe peut être surmoulée autour d'une telle paroi qui peut avantageusement présenter à sa partie inférieure un rebord à angle droit destiné à être rendu solidaire de ladite base aplatie.
Un joint, venant de préférence du surmoulage, est alors écrasé entre ce talon perpendiculaire et la base aplatie pour assurer l'étanchéité de l'isolateur.
Dans une seconde forme de réalisation particulière, I'un des éléments rigides entoure coaxialement l'autre élément rigide et que lesdits éléments rigides sont reliés par une enveloppe étanche en matériau déformable élastique en forme de double coupelle présentant un plan de symétrie perpendiculaire à l'axe commun des éléments rigides.
L'enveloppe en forme de double coupelle peut être constituée d'un seul tenant ou au contraire cette enveloppe peut être constituée de deux parties séparées, en forme de coupelle et délimitant entre elles un volume étanche rempli par la matière visqueuse.
Grâce à la présence d'une masse importante de matière à haute viscosité dans l'enveloppe, I'isolateur selon l'invention présente des caractéristiques d'isolation extrêmement élevées.
Les caractéristiques d'amortissement qui résultent de la nature du matériau constituant l'enveloppe, de sa forme, notamment dans la partie en forme de coupelle, et de sa coopération avec la masse visqueuse qui est déplacée pendant les oscillations de l'enveloppe, sont aussi particulièrement élevées.
Ces caractéristiques d'amortissement peuvent encore être accrues en disposant sur l'élément contenu dans la partie en forme de coupelle un ou plusieurs organes tel qu'une rondelle rigide contenue dans l'enveloppe et dont le plan, perpendiculaire à l'axe de l'isolateur, permet de réaliser un amortissement dans la masse visqueuse elle-même. Il est également possible, soit en combinaison avec cette bague, soit séparément, de rendre solidaire dudit élément rigide un ou plusieurs coussins, par exemple de forme annulaire, en fil métallique tricoté dont les interstices sont remplis de matière visqueuse.
Dans la seconde forme de réalisation, I'amortisseur peut comprendre au niveau de ce plan de symétrie un élément médian tel qu'une rondelle s'étendant transversalement pour augmenter le mouvement de la matière visqueuse à l'intérieur de l'enveloppe.
L'élément médian précité peut être porté par l'élément rigide central et s'étendre radialement à partir de cet élément rigide. Toutefois, dans une variante cet élément peut être porté par l'élément rigide périphérique et il s'étend alors radialement en direction de l'élément rigide central.
Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, dans laquelle on désire que l'isolateur présente une raideur relativement importante, il est possible de disposer soit à l'extérieur de l'enveloppe, soit à l'intérieur, un ou plusieurs ressorts prenant appui entre les deux éléments rigides. Le ressort est de préférence contenu dans l'enveloppe et peut avantageusement présenter une forme hélicospirale. Le déplacement du ressort dans la graisse visqueuse permet alors d'augmenter encore les caractéristiques d'amortissement.
Selon un perfectionnement complémentaire de l'invention,
I'enveloppe présente une partie s'appuyant, avec une certaine précompression et sans adhérisation, contre une surface correspondante de l'un des deux éléments rigides de façon telle que lors du déplacement de cet élément rigide par rapport à l'autre un frottement se produit entre cette partie de l'enveloppe et la partie correspondante de la surface de cet élément rigide.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse l'enveloppe est constituée d'un seul tenant en élastomère et présente une partie qui s'étend sur toute la longueur de l'élément sur lequel elle frotte, ce qui augmente notablement l'effort de frottement de l'élastomère.
Le frottement ainsi créé et provenant du déplacement relatif de la surface de l'enveloppe et de la surface de la partie frottante de l'élément rigide permet d'augmenter notablement l'amortissement. Ce frottement peut être accru en augmentant la précompression de l'élastomère sur cette surface.
Dans une forme de réalisation préférée la surface de frottement est disposée sur 1' élément rigide central et cet élément central peut alors avantageusement présenter la forme d'une bobine de fil, I'enveloppe présentant alors une forme torique à section sensiblement elliptique ou circulaire.
Dans un perfectionnement très intéressant de l'invention, lorsque l'isolateur présente à sa partie inférieure une pièce s'étendant radialement, telle que par exemple une rondelle, on prévoit de revêtir cette pièce ou rondelle d'un revêtement élastique, par exemple en élastomère, s'étendant notamment à la périphérie de la pièce de façon telle que la pièce avec son revêtement constitue une butée limitant les déplacements possibles de l'élément rigide qui la porte par rapport à l'autre élément rigide et ceci tant dans la direction axiale que radiale.
De façon particulièrement avantageuse ce revêtement peut comporter une gorge périphérique qui, lorsque ledit revêtement vient en butée, emprisonne partiellement de la graisse et, lors de l'écrasement ultérieur de la gorge, le mouvement de la graisse contenue dans la gorge produit un amortissement supplémentaire.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, ainsi que du dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 représente une vue en coupe axiale partielle, d'un isolateur selon l'invention,
la fig. 2 représente une vue de dessus de l'isolateur,
la fig. 3 représente une vue en coupe axiale de l'enveloppe de l'isolateur muni d'une paroi cylindrique avec talon et de l'un des éléments rigides,
la fig. 4 représente une vue en coupe axiale d'un isolateur selon une variante de l'invention,
la fig. 5 représente une vue en coupe axiale d'un isolateur selon une autre variante de l'invention,
la fig.
6 représente les courbes d'accélération en fonction de la fréquence d'un isolateur selon l'invention, d'un isolateur élastomère classique et d'un coussin tricoté classique à partir d'une même valeur d'entrée de vibrations,
la fig. 7 représente une vue en coupe axiale d'un amortisseur à deux coupelles selon l'invention,
la fig. 8 représente une vue de dessus de cet amortisseur,
la fig. 9 représente une vue en coupe axiale d'un autre amortisseur à deux coupelles selon l'invention,
la fig. 10 représente une vue en coupe axiale d'un amortisseur selon une autre variante,
la fig. 11 représente une vue en coupe axiale d'un amortisseur à amortissement accru selon l'invention.
On se réfère tout d'abord aux figs. 1, 2 et 3.
L'isolateur comprend deux éléments rigides 1 et 2 présentant une forme générale de révolution autour d'un axe commun géométrique 3. L'élément rigide supérieur 1 présente une forme cylindrique avec un orifice borgne central fileté 4 permettant de fixer sur ledit élément un organe ou une pièce quelconque d'un système soumis à des vibrations. La base de l'isolateur présente une partie centrale plane entourée d'une nervure 5 au-delà de laquelle s'étend une partie plane périphérique 6.
Les deux éléments rigides 1 et 2 sont reliés par une enveloppe ou membrane 7 réalisée en un matériau élastomère tel qu'un élastomère silicone.
Comme on le voit notamment sur la fig. 3, cette enveloppe 7 présente, du côté de l'élément 2, une partie cylindrique 8 surmontée d'une partie en forme de coupelle 9 supportant en
son centre l'élément rigide 1 à laquelle elle est fixée par vulca
nisation. On voit qu'à l'intérieur de l'enveloppe 7, la partie 9 présente autour de l'élément 1, une forme sensiblement torique 10.
Comme on le voit sur le dessin, la partie cylindrique 8 de
l'enveloppe est surmoulée autour d'une armature métallique
cylindrique 11 présentant à sa partie supérieure une nervure
circulaire 12 et à sa partie inférieure un talon 13 s'étendant à
angle droit, c'est-à-dire dans une direction sensiblement paral
lèle à la partie périphérique de l'élément rigide 2. Ce talon 13 présente sur sa face inférieure une pluralité de nervures ou joncs concentriques 14 venant de surmoulage et destinés à être
pressés entre le talon 13 et la partie périphérique 6 lorsque ce
talon et cette partie sont rassemblés par des organes d'assem
blage tels que 15. L'intérieur de l'enveloppe étanche 9 ainsi
réalisée est rempli d'une graisse 16 d'une viscosité de 100 000
centistokes.
De façon avantageuse, I'isolateur représenté peut comporter
en son intérieur un ressort hélicospiral 17 dont la spire infé
rieure de plus grand diamètre repose sur la base 2 à l'extérieur
de la nervure 5, tandis que la spire supérieure de plus faible
diamètre est maintenue entre un épaulement de l'élément 1 et
une rondelle 18 fixée autour d'un prolongement intérieur 19
de l'élément 1 dont l'extrémité inférieure est rabattue autour
de la rondelle.
Des essais comparatifs ont montré qu'un isolateur selon la
fig. 1 présentant les caractéristiques suivantes:
- le diamètre intérieur de l'enveloppe: 30 mm
- hauteur intérieure de l'enveloppe dans la partie torique
10: 9 mm
- épaisseur moyenne de l'enveloppe: 3 mm
- module d'élasticité de l'enveloppe: 0,5 kg/mm
- hauteur de la paroi cylindrique 11: 13 mm
- raideur du ressort: 0,37 kg/mm
- volume de la matière visqueuse silicone: 17 cm
- voscosité de la matière visqueuse silicone: 100 000 centis
tokes présente en fonction de la fréquence une réponse en fréquence
représentée par la courbe 1 sur la fig. 6.
On voit en particulier
qu'à la fréquence de résonnance de 20 Hz, le facteur d'amplifi
cation à la résonnance est égal ou inférieur à 2, rapport entre
l'accélération transmise par l'amortisseur (2g) sur la courbe A
et l'accélération d'entrée (1g) sur la courbe D.
De façon comparative, un isolateur élastomère du type
silicone travaillant en compression-cisaillement présente une
réponse selon la courbe B, avec une accélération transmise
nettement supérieure et un facteur d'amplification nettement
supérieur. Il en est de même qu'un isolateur métallique cons
titué par un coussin de fil métallique tricoté du type ressort
coussin, dont la courbe de réponse est représentée parla courbe C
En conclusion on voit que l'amplification d'un isolateur
selon l'invention est nettement réduite par rapport aux autres
isolateurs connus.
On se réfère à la fig. 4.
Afin d'augmenter encore les caractéristiques d'amortisse
ment de l'isolateur sur la fig. 1, on peut avantageusement
remplacer la rondelle de faible diamètre 18 par une rondelle
20 s'étendant sur un diamètre beaucoup plus grand à l'inté
rieur de l'enveloppe.
Dans ces conditions il s'effectue un brassage important de la
matière visqueuse à l'intérieur de l'enveloppe, augmentant
ainsi l'amortissement.
Suivant la fig. 5 il est possible, en variante d'augmenter
l'amortissement en adjoignant à la rondelle 20 un coussin en fil
métallique tricoté. Un tel coussin peut être prévu sous une forme annulaire disposé sur la rondelle 20 comme par exemple le coussin 21, ou avoir une forme annulaire intérieurement concave pour être disposé sur la rondelle 20 et épouser le ressort 17 comme par exemple le coussin 22, ou encore être fixé directement contre le prolongement 19 comme par exemple le coussin 23. Bien entendu d'autres formes de coussins sont possibles. Dans le mouvement de vibrations, ces coussins coopèrent avec la matière visqueuse disposée à l'intérieur de l'enveloppe 7 pour augmenter l'amortissement de l'isolateur.
En dehors des performances remarquables de l'isolateur selon l'invention et de l'amortissement, il est ainsi possible, ce qui s'avère extrêmement utile dans la pratique de concevoir et réaliser l'isolateur de façon à agir séparément sur les caractéristiques d'amortissement sans affecter les excellentes propriétés d'isolation.
Il est également possible de modifier la nature ou l'épaisseur de la matière élastomère constituant l'enveloppe 7. Il est de même possible d'intervenir sur les caractéristiques d'amortissement en modifiant la forme de l'enveloppe et notamment sa concavité dans la zone 10. De plus, il est possible, en faisant varier ces éléments, d'obtenir un isolateur présentant une isolation parfaite et un amortissement remarquable non seulement dans la direction de l'axe 3 mais encore dans la direction perpendiculaire.
On se réfère tout d'abord aux figs. 7 et 8.
L'amortissement représenté comprend deux éléments rigides coaxiaux, à savoir un élément rigide central 31 et un élément périphérique 32, l'élément 31 comprenant un taraudage central 33 tandis que l'élément 32 comprend des orifices 34 destinés à assurer la fixation respective sur les parties à amortir l'une par rapport à l'autre, tels que par exemple un moteur et un châssis de véhicule.
L'élément central 31 est constitué de deux parties à savoir une partie supérieure 35 comprenant un prolongement inférieur fileté 36, et un écrou 37, de surface extérieure cylindrique, vissé sur le filetage du prolongement 36 de façon à emprisonner contre un épaulement convenable de la partie 35 une rondelle métallique 38. Pour sa part l'élément périphérique 32 présente une paroi cylindrique 33 portant sur ses deux bases des épaulements ou rebords inférieurs 40, respectivement 41.
Les deux éléments rigides 31 et 32 de l'amortisseur sont reliés par une enveloppe étanche en élastomère. Cette enveloppe est constituée de deux parties distinctes en forme de coupelle 42, respectivement 43, fixées par une partie centrale contre la surface périphérique 32 de l'élément rigide 31 et par une partie périphérique contre les rebords 40, respectivement 41 de l'élément rigide extérieur 32. La disposition de ces deux coupelles en élastomère est symétrique par rapport à un plan à travers la rondelle 38.
Comme on le voit sur la figure, la rondelle 38 est recouverte d'un enrobage d'élastomère 34 dont les faces supérieure, respectivement inférieure présentent une conicité concave. Le volume intérieur défini entre les parois de l'enveloppe élastomère 42, 43 et la paroi intérieure de l'élément rigide 32, 45, est rempli d'une graisse silicone d'une viscosité de 1 000 000 centistokes.
Lorsque l'élément rigide 31 est soumis à des vibrations, il entraîne les parties 42, 43 de l'enveloppe élastomère et assure une déformation du volume 45 occupé par la graisse, entraînant par là un mouvement de la graisse qui produit un amortissement. Quelle que soit la direction du mouvement de l'élément 31 par rapport à l'élément 32, on comprend que la déformation du volume intérieur 45 a lieu provoquant ainsi l'amortissement désiré. Lorsque les mouvements sont de trop grande amplitude, l'élément ou rondelle de butée 38, avec son revêtement 44, vient en butée soit contre la paroi intérieure de la partie 39 de l'élément rigide, soit contre l'élément élastomère 42 et 43 au niveau du rebord 40 ou 41, ce qui limite l'amplitude possible du mouvement.
La gorge périphérique du revêtement 44 venant au contact de l'élément 32, se déforme et un amortissement supplémentaire est procuré par le mouvement de la graisse chassée hors de la gorge.
En se référant à la fig. 9, on voit un amortisseur présentant une forme sensiblement voisine de celle de l'amortisseur des figs. 7 et 8. Cet amortisseur comprend un élément rigide central 46, semblable à l'élément 31 mais dépourvu de la partie filetée 36, de l'écrou 37 ainsi que de la rondelle 38. Sur cet élément central 46 est adhérisée une enveloppe en élastomère 47 en forme de double coupelle, d'un seul tenant, symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe commun des éléments rigides 46 et 48.
L'élément rigide 48 porte à son intérieur une douille 49 servant également à assurer le maintien des parties périphériques de l'enveloppe 47 contre les rebords de l'élément 48. A partir de cette pièce 49 s'étend radialement à l'intérieur de l'espace interne 50 rempli par la graisse et selon le plan de symétrie précité, un rebord 51 muni à son extrémité d'un revêtement en élastomère 52 présentant une gorge interne. Ce rebord 51, avec son revêtement 52, sert de butée pour limiter l'amplitude du mouvement respectif des éléments rigides 46 et 48, l'amortisseur fonctionnant pour le reste de façon analogue ou voisine au fonctionnement de l'amortisseur de la fig. 7.
On se réfère à la fig. 10.
Dans cette variante de l'invention un élément rigide interne cylindrique 53 est disposé à l'intérieur d'un élément rigide périphérique 54 de forme sensiblement cylindrique et présentant deux rebords intérieurs de faible amplitude 55, 56. Le rebord 56 se poursuit par une pièce 57 destinée à la fixation de l'élément 54. L'élément intérieur 53 pour sa part est composé de partie vissées l'une sur l'autre et enserrant, de la même matière que dans la fig. 7, une bague métallique 58 s'étendant dans le plan de symétrie de l'amortisseur perpendiculaire à l'axe commun des éléments 53 et 54. Cette bague 58 présente à sa périphérie deux rebords inférieur et supérieur revêtus par un revêtement d'élastomère 59 présentant en coupe axiale une section semi-circulaire avec une concavité orientée radialement vers l'extérieur. La rondelle 58 avec son revêtement 59 sert également de butée.
Les deux éléments rigides 53 et 54 sont réunis par une enveloppe constituée de deux parties en élastomère 59, 60 dont les zones centrales sont adhérisées contre la surface cylindrique extérieure de l'élément central rigide 53. A leur périphérie les deux parties en forme de demi-coupelle 59, 60 sont maintenues contre les rebords 55, 56 par l'intermédiaire d'une pièce interne de forme sensiblement cylindrique, 61 disposés contre la surface intérieure de la partie cylindrique de l'élément 54, cet élément 61 présentant deux parties extrêmes recourbées 62, 63 pressant les extrémités des parties élastomères 59, 60 contre les épualements 55, 56. Deux ressorts hélico-spiraux 64 et 65 prennent appui respectivement sur les éléments en élastomère 59, 60 au voisinage immédiat des rebords 52 et 53, et d'autre part sur les deux faces opposées de la rondelle 58.
L'amortisseur selon la fig. 10, permet, grâce à sa forme, un débattment plus important que les amortisseurs des figs. 7 et 9.
On se réfère à la fig. 11.
L'amortisseur représenté comprend un élément rigide central 66 avec un moyen 67 de fixation sur une partie d'un système à amortir. L'élément rigide 66 présente une surface extérieure en forme de bobine de couturière avec une partie centrale sensiblement cylindrique 68 se raccordant à deux parties extrêmes 69 et 70 qui s'évasent de façon tronconique.
Dans le plan de symétrie de l'élément 66, perpendiculaire à l'axe de ces éléments, s'étend l'élément concentrique rigide 71 présentant une forme annulaire plate. L'élément rigide 71 est constitué en fait de deux anneaux métalliques disposés de part et d'autre d'un anneau central dont le rayon intérieur est plus faible pour créer ainsi un élément de butée 72 recouvert d'un revêtement d'élastomère analogue au revêtement 52 avec une gorge périphérique intérieure.
L'enveloppe en élastomère 73 qui s'étend entre les éléments rigides 66 et 71, présente la forme d'un tore à section sensiblement circulaire. Une partie périphérique du tore est adhérisée sur l'élément 71 tandis que la partie centrale 74 du tore est simplement appuyée contre la surface extérieure de l'élément rigide 66 avec une précompression déterminée en épousant la surface correspondante de l'élément rigide 66.
Lorsque, sous l'effet des vibrations, l'élément rigide 66 se déplace par rapport à l'élément rigide 71 I'enveloppe élastique 73 se déforme, provoquant simultanément le mouvement de la graisse contenue dans le volume interne 75, ce qui prend en charge une partie de l'amortissement. Simultanément se produit un frottement de l'élastomère à la surface de l'élément rigide 66, résultant des déplacements relatifs de la surface de l'élastomère et de la surface de l'élément rigide. Les frottements prennent également à leur compte une partie de l'amortissement. Enfin, une autre partie de l'amortissement résulte de l'amortissement propre à la déformation du matériau élastomère.
Grâce à la continuité de la partie 74, le déplacement de l'élastomère par rapport à la surface de l'élément rigide est relativement important, ce qui permet d'obtenir un frottement accru.
Bien entendu, des ressorts peuvent également être prévus pour augmenter la raideur.
The present invention relates to a vibration isolator.
The isolator can be used in a large number of applications where it is a question of isolating a given device, for example a vehicle frame, from a source of vibrations such as for example an engine.
There is already a wide variety of vibration isolators.
However, until now, isolators have been characterized by extremely low vibration damping properties. Moreover, in the existing devices, it is not easy to act separately on the damping characteristics and on the insulation characteristics, which represents a very serious drawback when it comes, in practice, to to produce an isolator responding to a determined vibration system.
The present invention proposes to provide a vibration damper which, while having a very high damping, furthermore makes it possible, by its design, to separately adjust the insulation characteristics as a function of the particular cases which are encountered in practice.
To this end, the vibration isolator according to the invention is characterized in that it comprises, in combination, a first and a second rigid coaxial element intended to be fixed respectively on two parts, to isolate one of the parts. 'other, of a system undergoing vibrations, a sealed envelope of elastic deformable material connecting the two elements with at least part of said envelope having the shape of a cup receiving at its center one of said elements, and a material high viscosity filling said envelope.
The viscosity of the material is for example between 50,000 and 1,500,000 centistokes, it can preferably be between 50,000 and 1,000,000 centistokes.
In a preferred embodiment, this material consists of a silicone grease. However, it could also consist of any material having a high viscosity, such as polyisobutyl tar, raw elastomers and others.
The elastic envelope connecting the two rigid elements is for example advantageously made of a silicone elastomer. However, other elastomers compatible with grease can be used, for example natural rubber, neoprene, butyl.
Preferably, the damping characteristics of the material constituting the envelope are between 0 and 25% of the critical damping. However, the influence of the damping of the envelope is weak compared to the general damping.
In an advantageous embodiment, the insulator has a geometric axis of revolution connecting the centers of the two rigid elements. By choosing the geometrical dimensions of the envelope, the nature of the envelope and the characteristics of the viscous material contained, it is thus possible to obtain insulation on the three axes of an orthogonal system.
In a first particular embodiment, one of the rigid elements is in a flattened form, the casing extending cylindrically in a direction substantially perpendicular to the plane of said element in order to connect, in the form of a cup, to the second element, the dimensions of which are significantly smaller than those of the first element.
In such an embodiment of the invention, in which one of the elements has, as provided above, a base of flattened shape having a large dimension with respect to the dimension of the other element contained in the center of the part cup-shaped casing, the portion of the casing extending substantially cylindrical from this flattened base can advantageously be stiffened by means of a rigid wall of substantially cylindrical shape extending from said flattened base. More particularly, the envelope can be overmolded around such a wall which can advantageously present at its lower part a rim at right angles intended to be made integral with said flattened base.
A seal, preferably coming from the overmolding, is then crushed between this perpendicular heel and the flattened base to ensure the sealing of the insulator.
In a second particular embodiment, one of the rigid elements coaxially surrounds the other rigid element and that said rigid elements are connected by a sealed envelope made of elastic deformable material in the form of a double cup having a plane of symmetry perpendicular to the common axis of the rigid elements.
The casing in the form of a double cup may be made in one piece or, on the contrary, this casing may consist of two separate parts, in the shape of a cup and delimiting between them a sealed volume filled with the viscous material.
Thanks to the presence of a large mass of high viscosity material in the casing, the insulator according to the invention has extremely high insulation characteristics.
The damping characteristics which result from the nature of the material constituting the envelope, from its shape, in particular in the cup-shaped part, and from its cooperation with the viscous mass which is displaced during the oscillations of the envelope, are also particularly high.
These damping characteristics can be further increased by placing on the element contained in the cup-shaped part one or more members such as a rigid washer contained in the casing and whose plane, perpendicular to the axis of the 'insulator, makes it possible to achieve damping in the viscous mass itself. It is also possible, either in combination with this ring, or separately, to make integral with said rigid element one or more cushions, for example of annular shape, of knitted metal wire whose interstices are filled with viscous material.
In the second embodiment, the damper can comprise at this plane of symmetry a median element such as a washer extending transversely to increase the movement of the viscous material inside the envelope.
The aforementioned median element may be carried by the central rigid element and extend radially from this rigid element. However, in a variant this element can be carried by the peripheral rigid element and it then extends radially in the direction of the central rigid element.
In a particular embodiment of the invention, in which it is desired that the insulator has a relatively high stiffness, it is possible to have either outside the casing or inside, one or more springs bearing between the two rigid elements. The spring is preferably contained in the casing and can advantageously have a helicospiral shape. The displacement of the spring in the viscous grease then makes it possible to further increase the damping characteristics.
According to a further improvement of the invention,
The envelope has a part resting, with a certain precompression and without adhesion, against a corresponding surface of one of the two rigid elements in such a way that during the displacement of this rigid element relative to the other, a friction occurs produced between this part of the envelope and the corresponding part of the surface of this rigid element.
In a particularly advantageous embodiment, the casing is made in one piece of elastomer and has a part which extends over the entire length of the element on which it rubs, which significantly increases the frictional force of the elastomer.
The friction thus created and resulting from the relative displacement of the surface of the casing and of the surface of the friction part of the rigid element makes it possible to significantly increase the damping. This friction can be increased by increasing the precompression of the elastomer on this surface.
In a preferred embodiment, the friction surface is arranged on the central rigid element and this central element can then advantageously have the shape of a coil of wire, the envelope then having a toroidal shape with a substantially elliptical or circular section.
In a very interesting improvement of the invention, when the insulator has at its lower part a part extending radially, such as for example a washer, provision is made to coat this part or washer with an elastic coating, for example in elastomer, extending in particular to the periphery of the part so that the part with its coating constitutes a stop limiting the possible displacements of the rigid element which carries it relative to the other rigid element and this both in the direction axial than radial.
In a particularly advantageous manner, this coating can comprise a peripheral groove which, when said coating comes into abutment, partially traps the grease and, during the subsequent crushing of the groove, the movement of the grease contained in the groove produces additional damping. .
Other advantages and characteristics of the invention will become apparent on reading the following description, given by way of non-limiting example, as well as the appended drawing in which:
Fig. 1 represents a view in partial axial section, of an insulator according to the invention,
fig. 2 shows a top view of the insulator,
fig. 3 shows an axial sectional view of the casing of the insulator provided with a cylindrical wall with heel and with one of the rigid elements,
fig. 4 shows an axial sectional view of an insulator according to a variant of the invention,
fig. 5 shows an axial sectional view of an insulator according to another variant of the invention,
fig.
6 represents the acceleration curves as a function of the frequency of an insulator according to the invention, of a conventional elastomeric insulator and of a conventional knitted pad from the same input value of vibrations,
fig. 7 shows an axial sectional view of a shock absorber with two cups according to the invention,
fig. 8 shows a top view of this shock absorber,
fig. 9 shows an axial sectional view of another shock absorber with two cups according to the invention,
fig. 10 shows an axial sectional view of a shock absorber according to another variant,
fig. 11 shows an axial sectional view of a damper with increased damping according to the invention.
Reference is made first of all to FIGS. 1, 2 and 3.
The insulator comprises two rigid elements 1 and 2 having a general shape of revolution about a common geometric axis 3. The upper rigid element 1 has a cylindrical shape with a threaded central blind hole 4 making it possible to fix a member on said element. or any part of a system subjected to vibrations. The base of the insulator has a flat central part surrounded by a rib 5 beyond which extends a peripheral flat part 6.
The two rigid elements 1 and 2 are connected by an envelope or membrane 7 made of an elastomeric material such as a silicone elastomer.
As can be seen in particular in FIG. 3, this casing 7 has, on the side of the element 2, a cylindrical part 8 surmounted by a cup-shaped part 9 supporting in
its center the rigid element 1 to which it is fixed by vulca
nization. It can be seen that inside the casing 7, the part 9 has around the element 1, a substantially toric shape 10.
As can be seen in the drawing, the cylindrical part 8 of
the envelope is molded around a metal frame
cylindrical 11 having at its upper part a rib
circular 12 and at its lower part a heel 13 extending to
right angle, that is to say in a direction substantially paral
lele to the peripheral part of the rigid element 2. This heel 13 has on its lower face a plurality of ribs or concentric rods 14 coming from overmolding and intended to be
pressed between the heel 13 and the peripheral part 6 when this
heel and this part are brought together by assem
blage such as 15. The interior of the waterproof casing 9 as well
produced is filled with a grease 16 with a viscosity of 100,000
centistokes.
Advantageously, the insulator shown may comprise
inside a helicospiral spring 17, the lower coil of which
larger diameter top rests on base 2 on the outside
of rib 5, while the upper turn of lower
diameter is maintained between a shoulder of element 1 and
a washer 18 fixed around an interior extension 19
of element 1, the lower end of which is folded around
of the washer.
Comparative tests have shown that an insulator according to
fig. 1 having the following characteristics:
- the internal diameter of the envelope: 30 mm
- inner height of the casing in the toric part
10: 9 mm
- average envelope thickness: 3 mm
- modulus of elasticity of the envelope: 0.5 kg / mm
- height of the cylindrical wall 11: 13 mm
- spring stiffness: 0.37 kg / mm
- volume of the viscous silicone material: 17 cm
- viscosity of the viscous silicone material: 100,000 centis
tokes presents a frequency response as a function of the frequency
represented by curve 1 in FIG. 6.
We see in particular
that at the resonance frequency of 20 Hz, the amplifier factor
cation at resonance is equal to or less than 2, ratio between
the acceleration transmitted by the shock absorber (2g) on curve A
and the input acceleration (1g) on curve D.
Comparatively, an elastomeric insulator of the type
silicone working in compression-shear presents a
response according to curve B, with a transmitted acceleration
significantly higher and a significantly higher amplification factor
superior. It is the same with a metal insulator cons
titué by a cushion of knitted wire of the spring type
cushion, whose response curve is represented by curve C
In conclusion we see that the amplification of an isolator
according to the invention is markedly reduced compared to other
known insulators.
Reference is made to FIG. 4.
In order to further increase the damping characteristics
ment of the insulator in fig. 1, one can advantageously
replace the small diameter washer 18 with a washer
20 extending over a much larger diameter inside
laughter of the envelope.
Under these conditions, significant mixing of the
viscous material inside the casing, increasing
thus depreciation.
According to fig. 5 it is possible, alternatively to increase
damping by adding a wire cushion to the washer 20
metallic knitted. Such a cushion can be provided in an annular form disposed on the washer 20 such as for example the cushion 21, or have an internally concave annular shape to be disposed on the washer 20 and match the spring 17 such as for example the cushion 22, or else be fixed directly against the extension 19 such as for example the cushion 23. Of course other forms of cushions are possible. In the vibration movement, these cushions cooperate with the viscous material disposed inside the casing 7 to increase the damping of the insulator.
Apart from the remarkable performance of the insulator according to the invention and of the damping, it is thus possible, which proves to be extremely useful in practice, to design and produce the insulator so as to act separately on the characteristics of cushioning without affecting the excellent insulation properties.
It is also possible to modify the nature or the thickness of the elastomer material constituting the casing 7. It is likewise possible to intervene on the damping characteristics by modifying the shape of the casing and in particular its concavity in the shell. zone 10. In addition, it is possible, by varying these elements, to obtain an insulator having perfect insulation and remarkable damping not only in the direction of axis 3 but also in the perpendicular direction.
Reference is made first of all to FIGS. 7 and 8.
The damping shown comprises two coaxial rigid elements, namely a central rigid element 31 and a peripheral element 32, the element 31 comprising a central thread 33 while the element 32 comprises orifices 34 intended to ensure the respective fixing on the parts to be damped relative to each other, such as for example an engine and a vehicle frame.
The central element 31 consists of two parts, namely an upper part 35 comprising a lower threaded extension 36, and a nut 37, of cylindrical outer surface, screwed onto the thread of the extension 36 so as to trap against a suitable shoulder of the part 35 a metal washer 38. For its part the peripheral element 32 has a cylindrical wall 33 bearing on its two bases lower shoulders or edges 40, respectively 41.
The two rigid elements 31 and 32 of the damper are connected by a sealed elastomer envelope. This envelope consists of two distinct cup-shaped parts 42, respectively 43, fixed by a central part against the peripheral surface 32 of the rigid element 31 and by a peripheral part against the edges 40, respectively 41 of the rigid element. exterior 32. The arrangement of these two elastomer cups is symmetrical with respect to a plane through the washer 38.
As can be seen in the figure, the washer 38 is covered with an elastomer coating 34, the upper and lower sides of which respectively have a concave taper. The interior volume defined between the walls of the elastomeric casing 42, 43 and the interior wall of the rigid element 32, 45, is filled with a silicone grease with a viscosity of 1,000,000 centistokes.
When the rigid element 31 is subjected to vibrations, it drives the parts 42, 43 of the elastomeric casing and ensures a deformation of the volume 45 occupied by the grease, thereby causing movement of the grease which produces damping. Whatever the direction of movement of the element 31 relative to the element 32, it will be understood that the deformation of the internal volume 45 takes place thus causing the desired damping. When the movements are of too great an amplitude, the stop element or washer 38, with its coating 44, abuts either against the inner wall of part 39 of the rigid element, or against the elastomer element 42 and 43 at the level of the rim 40 or 41, which limits the possible amplitude of the movement.
The peripheral groove of the coating 44 coming into contact with the element 32 is deformed and additional damping is provided by the movement of the grease forced out of the groove.
Referring to fig. 9, a shock absorber is seen having a shape substantially similar to that of the shock absorber of FIGS. 7 and 8. This shock absorber comprises a central rigid element 46, similar to element 31 but without the threaded part 36, the nut 37 and the washer 38. On this central element 46 is bonded an elastomer casing. 47 in the form of a double cup, in one piece, symmetrical with respect to a plane perpendicular to the common axis of the rigid elements 46 and 48.
The rigid element 48 carries within its interior a sleeve 49 also serving to maintain the peripheral parts of the casing 47 against the edges of the element 48. From this part 49 extends radially inside the casing. the internal space 50 filled with the grease and along the aforementioned plane of symmetry, a rim 51 provided at its end with an elastomer coating 52 having an internal groove. This rim 51, with its coating 52, serves as a stop to limit the amplitude of the respective movement of the rigid elements 46 and 48, the damper otherwise operating in a similar or similar manner to the operation of the damper of FIG. 7.
Reference is made to FIG. 10.
In this variant of the invention, a cylindrical internal rigid element 53 is placed inside a peripheral rigid element 54 of substantially cylindrical shape and having two internal edges of small amplitude 55, 56. The edge 56 continues with a part. 57 intended for fixing the element 54. The internal element 53 for its part is composed of parts screwed one on the other and enclosing, of the same material as in FIG. 7, a metal ring 58 extending in the plane of symmetry of the damper perpendicular to the common axis of the elements 53 and 54. This ring 58 has at its periphery two lower and upper rims coated with an elastomer coating 59 having in axial section a semi-circular section with a concavity oriented radially outwards. The washer 58 with its coating 59 also serves as a stop.
The two rigid elements 53 and 54 are joined by a casing consisting of two elastomeric parts 59, 60, the central areas of which are bonded against the outer cylindrical surface of the rigid central element 53. At their periphery the two half-shaped parts -coupelle 59, 60 are held against the flanges 55, 56 by means of an internal part of substantially cylindrical shape, 61 arranged against the internal surface of the cylindrical part of the element 54, this element 61 having two end parts curved 62, 63 pressing the ends of the elastomeric parts 59, 60 against the shoulders 55, 56. Two helical-spiral springs 64 and 65 bear respectively on the elastomer elements 59, 60 in the immediate vicinity of the flanges 52 and 53, and d 'on the other hand on the two opposite faces of the washer 58.
The shock absorber according to fig. 10, allows, thanks to its shape, a greater clearance than the shock absorbers of FIGS. 7 and 9.
Reference is made to FIG. 11.
The shock absorber shown comprises a central rigid element 66 with means 67 for fixing to a part of a system to be damped. The rigid element 66 has an outer surface in the form of a seamstress coil with a substantially cylindrical central portion 68 connecting to two end portions 69 and 70 which flare out in a frustoconical fashion.
In the plane of symmetry of the element 66, perpendicular to the axis of these elements, extends the rigid concentric element 71 having a flat annular shape. The rigid element 71 consists in fact of two metal rings arranged on either side of a central ring whose inner radius is smaller to thus create a stop element 72 covered with an elastomer coating similar to the coating 52 with an internal peripheral groove.
The elastomeric casing 73 which extends between the rigid elements 66 and 71, has the shape of a torus with a substantially circular section. A peripheral part of the torus is adhered to the element 71 while the central part 74 of the torus is simply pressed against the outer surface of the rigid element 66 with a pre-compression determined by matching the corresponding surface of the rigid element 66.
When, under the effect of vibrations, the rigid element 66 moves relative to the rigid element 71, the elastic envelope 73 is deformed, simultaneously causing the movement of the fat contained in the internal volume 75, which takes into account charges part of the depreciation. At the same time, there is friction of the elastomer on the surface of the rigid element 66, resulting from the relative displacements of the surface of the elastomer and of the surface of the rigid element. The friction also takes into account part of the damping. Finally, another part of the damping results from the damping specific to the deformation of the elastomer material.
Thanks to the continuity of the part 74, the displacement of the elastomer relative to the surface of the rigid element is relatively large, which makes it possible to obtain increased friction.
Of course, springs can also be provided to increase the stiffness.