FR2624233A1 - Perfectionnement aux dispositifs antivibratoires/antichocs - Google Patents

Abstract

Dispositif antivibratoire/antichocs comportant au moins un élément porteur 11 et au moins un élément porté 12 liés par un moyen amortisseur comportant au moins un brin de câble 13 ancré en au moins un point d'encastrement 15 ménagé sur l'élément porteur et sur l'élément porté, caractérisé en ce qu'au niveau d'un point d'encastrement au moins, une couche de matière élastique 16 est interposée entre le câble et l'élément considéré.

Description

La présente invention a trait aux dispositifs antiviSratoires/antichocs, Plus précisément, elle concerne des dispositifs qui, selon une définition générale, sont du genre comportant un élément porteur et un élément porté liés par un moyen amortisseur comportant au moins un brin de câble, généralement métallique et toroné, ancré en au moins un point d'encastrement ménagé sur l'élément porteur et sur l'élément porté.

De tels dispositifs amortisseurs sont connus, notamment par le brevet français i.372.335. Pour sa part, la demanderesse fabrique et commercialise de nombreux dispositifs amortisseurs conformes aux enseignements de ce brevet.

Suivant l'usage auquel est destiné le dispositif amortisseur, le brin de câble peut prendre diverses configurations entre lesdits éléments porteur et porté.

Dans un type d'amortisseurs fabriqués et commercialisés par la demanderesse, l'élément porteur et l'élément porté comportent chacun au moins une série de moyens d'encastrement alignés respectivement sur des segments parallèles entre eux, tandis que le câble est alternativement encastré sur un moyen d'encastrement appartenant à une série puis sur un moyen d'encastrement appartenant à l'autre série et prend la forme d'une hélice bobinée entre lesdits moyens d'encastrement. L'amortisseur ainsi constitué prend le nom d'amortisseur "hélical".

Il existe d'autres agencements correspondant à la définition générale de ces dispositifs anti vibratoires anti chocs.

Ces systèmes amortisseurs connus présentent, dans certaines applications, div-ers inconvénients.

Ainsi, dans certaines configurations, les dispositifs antivibratoireslantichocs considérés ont une faible capacite d'isolation antivibratoire lorsque les vibrations ont une fréquence dans le domaine des moyennes et hautes fréquences et une faible amplitude.

En effet le frottement interne des brins de câble entre-eux et des torons de câble entre-eux, qui est très utile pour limiter l'amplitude à la fréquence de résonance du dispositif antivibratoires/antichocs, exerce un rôle néfaste pour l'isolation en particulier dans le domaine des fréquences dites acoustiques.

On sait que si on considère une excitation d'amplitude de déplacement donnée à une fréquence donnée, et que l'on procède à un balayage en fréquence, ladite amplitude décroit fortement (souvent en raison inverse du carré de la fréquence). Or la rigidité d'un amortisseur à câble classique augmente quand l'amplitude de l'excitation diminue. Par conséquent, l'augmentation de la fréquence de l'excitation appliquée à un tel amortisseur a pour effet d'en augmenter sa rigidité.

En figure 1, on a représenté en traits interrompus sous la référence CO une courbe de transmissibilité dite normale" pour un amortisseur antivibratoire ayant pratiquement une raideur pure (ressort faiblement amorti). On observe, dans la zone gauche de la courbe, que le coefficient de transmission T est d'abord égal à 1 puis augmente et passe par un maximum relativement élevé QO à la fréquence de résonance f r
Ensuite le coefficient de transmission décroît et reprend une valeur 1 à une fréquence fco dite de "coupure" (fco = a fr). Le coefficient T décroit ensuite avec une pente d'atténuation tendant vers 12dB/octabe.Dans un tel amortisseur "normal", la rigidité n'augmente pratiquement pas avec la fréquence d'excitation comme expliqué plus haut à propos des amortisseurs à câble.

On a représenté en traits pleins sous la référence C1 la courbe de transmissibilité d'un amortisseur à câble de type classique dont la fréquence de résonance est aussi f r On observe que le coefficient Q1 à la fréquence f r est sensiblement plus faible que le coefficient QO, (d'où l'intérêt de l'amortisseur à câble).

Cependant sa fréquence de coupure fcl est décalée dans le sens des hautes fréquences par rapport à fco à cause de l'augmentation de sa rigidité qui va de pair avec l'augmentation de fréquence comme expliqué plus haut. Un tel décalage fCl vers la droite entraîne un décalage de l'ensemble de la courbe de transmissibilité C1 vers les fréquences élevées.

Or un tel décalage, dû à la nature de l'amortisseur à câble, est défavorable puisqu'il est souhaitable d'avoir une fréquence de coupure f c aussi proche que possible de la fréquence de coupure "normale", ayant pour valeur fr avec une pente d'atténuation pour les fréquences supérieures tendant vers 12dB/octave.

Un autre problème rencontré en hautes fréquences est celui lié à un effet d'onde dans l'amortisseur lui-même qui se traduit par une série de résonances locales de l'amortisseur et. de ses composants (câble, armature . . . ) Ces résonances locales se traduisent par des "pointes" ou "pics" observés dans les courbes de transmissibilité qui, dans certains cas, peuvent donner lieu à des niveaux résiduels identiques et memes supérieurs à l'excitation.

Ainsi on observe sur la courbe C1 plusieurs pointes, notamment aux fréquences fa et fb où les coefficients Qîa et Qlb sont supérieurs à 1.

On conçoit que la présence de ces résonances locales soit néfaste puisque loin d'entre amorties les vibrations de fréquence f a et fb sont meme amplifiées.

Ces inconvénients rendent en particulier certains amortisseurs à câble, inadaptés, dans certaines applications tout au moins, dans celle où l'on recherche une isolation efficace du bruit transmis par voie sol idienne.

La présente invention se propose de remédier d'une manière générale à ces inconvénients pour les amortisseurs correspondant à la définition générale rappelée plus haut.

a présente invention apporte une solution à ces problèmes techniques puisqu'elle vise, d'une manière générale, un dispositif antivibratoire/antichocs comportant au moins un élément porteur et au moins un élément porté liés par un moyen amortisseur comportant au moins un brin de câble ancré en au moins un point d'encastrement ménagé sur l'élément porteur et sur l'élément porté, caractérisé en ce qu'au niveau d'un point d'encastrement au moins, une couche de matière élastique est interposée entre le câble et l'élément considéré.

Grâce à ces dispositions, on pallie les inconvénients rappelés ci-dessus. En effet la couche de matière élastique interposée entre le câble et l'élément porteur ou porté considéré permet d'une part, de supprimer les pics décrits précedemment et, d'autre part, agit comme un élément amortisseur venant en série avec le moyen amortisseur constitué par le câble et corrige la courbe C1 illustrée en figure 1 par une atténuation supplémentaire ayant pour effet de rapprocher les performances d'isolation à celles illustrées par la courbe CO.

Un autre avantage non négligeable réside dans la suppression du couple de corrosion électrochimique de contact entre les éléments porteur ou porté (généralement en acier inoxydable) et le câble en ambiance corrosive.

Cette suppression est ainsi obtenue de façon particulièrement économique et simple.

En plus cette disposition permet d'assurer l'isolation diélectrique entre l'élément porteur et l'élément porté.

Dans un mode préféré de réalisation la couche de matière élastique enrobe le câble.

Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux en ce qu'il permet, notamment, une fabrication aisée. En effet les techniques de gainage du câble sont connues et bien au point et on peut obtenir du câble gainé de matière élastique à faible coût.

Dans un autre mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, une couche de matière élastique recouvre la portion des points d'encastrement en contact avec le câble,
Cette disposition est elle aussi particulièrement facile à mettre en oeuvre, que la matière élastique choisie soit un élastomère ou un composite.

De plus, on observera que les deux modes de réalisation ci-dessus peuvent se combiner, le câble étant gainé d'une première matière élastique tandis qu'une autre couche de matière élastique recouvre la portion des points d'encastrement en contact avec le câble. Grâce à cette combinaison, on arrive à maîtriser encore mieux l'amortissement de vibrations présente à certaines fréquences.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivré en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 a déjà été partiellement décrite,
- la figure 2 illustre en élévation avec coupe partielle un dispositif amortisseur conforme à un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 illustre l'une des barrettes en élévation,
- la figure 4 est une vue de détail de l'une des barrettes constituant les éléments porteur et porté du dispositif illustré en figure 2, et
- la figure 5 est une vue semblable à la figure 2 illustrant un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention.

Les figures ci-après décrites mettent en oeuvre un amortisseur de type hélical 10 incorporant l'invention.

L'amortisseur illustré comporte un élément porteur 11 et un élément porté 12 comportant chacun une série de moyens d'encastrement alignés respectivement sur des segments parallèles entre eux.

Dans le mode de réalisation représenté, les segments sont matérialisés respectivement par un premier couple de barrettes lia, lla' et par un second couple de barrettes l2a, l2a' . Les barrettes lia, lia', 12a, 12a' sont de structure identique et cette structure est il lustrée en figure 3. Des moyens, non représentés, sont prévus pour rendre solidaire les éléments porteur et porté respectivement d'une structure porteuse et d'une structure portée, non représentée.

Dans d'autres modes de réalisation, les séries de moyens d'encastrement peuvent être incorporées à tout moyen support tel qu'une structure, bâti, ou autres.

Le moyen amortisseur comporte ici un seul brin de câble 13, encastré alternativement sur chacun des éléments porteur et porté, le câble prenant la forme d'une hélice de pas à droite.

Chacune des barrettes lia, lla' comporte des encoches demi-circulaires 15, régulièrement espacées le long de chacune des barrettes lia, lia', 12a, l2a' . Les encoches demi-circulaires 15 des barrettes lia, lia', 12a, 12a' se font face et réalisent en l'espèce un moyen particulier permettant d'encastrer le câble, comme illustré sur les dessins.

Dans le mode de réalisation représenté, les spires comportent essentiellement une portion perpendiculaire 21 aux barrettes et une portion oblique.

Sur la partie à la gauche d'un axe 14, les portions obliques 22 sont inclinées vers la droite tandis que dans la partie à droite de l'axe 14, les portions obliques 23 sont inclinées vers la gauche. On obtient de ce fait une répartition quasi-symétrique de part et d'autre de l'axe 14 des tensions internes de l'amortisseur 10.

L'amortisseur représenté comporte un total de huit spires de diamètre moyen de 88 mm réalisées dans un câble de diamètre de 13 mm. Ces spires sont espacées de 22 mm.

Conformément à l'invention, au niveau d'un point d'encastrement au moins, une couche de matière élastique est interposée entre le câble et l'élément porteur ou porté considéré.

Dans le mode de réalisation représenté, figure 4, une couche de matière élastique recouvre la portion des points d'encastrement en contact avec le câble. En l'espèce la couche de matière élastique est une pellicule d'élastomère 16 disposée sur les encoches 15. Cette couche d'élastomère présente en l'espèce une épaisseur correspondant à 20 % du diamètre du câble utilisé.

L'élastomère utilisée est du NEOPRENE présentant une dureté de 38 - 40 shores.

Les barrettes lla, Ila', 12a, 12a' comportent une série de logements taraudés 17, et une série de logements pour vis à tête conique 18, figure 3, permettant l'assemblage des barrettes au moyen de vis à tête conique non représentées sur les dessins.

Le câble est arrangé en spires régulières dont le diamètre correspond sensiblement à l'écartement entre l'élément porteur ll et l'élément porté 12, les spires sont bobinées comme expliqué plus haut. On observe que le câble est encastré dans les logements constitués par les encoches semi-circulaires 15 recouvertes de la couche d'élastomère 16. Sur la partie en haut à droite de la figure 2, on a illustré en coupe partielle le câble au niveau d'un point d'encastrement. En l'espèce le câble est constitué par sept torons 19 ; il se trouve parfaitement engagé et serré dans les logements sus-mentionnés.

La figure 5 correspond à la figure 2, les éléments identiques entre les deux figures conservant les mêmes références. On observe que les barrettes lla, lla', 12a, 12a' sont identiques à celles illustrées en figure 2, de même que les encoches 15 de ces barrettes. Cependant les encoches ne sont pas recouvertes de matière élastique comme en figure 2. Dans ce mode de réalisation, c'est le câble 13 qui est totalement gainé en matière élastique comme illustré notamment en coupe partielle en haut à droite sur la figure. Le gainage est référencé en 26.

On observe que dans tous les cas la couche de matière élastique agit comme un amortisseur supplémentaire et permet de filtrer les vibrations transmises par le câble. Les vibrations transmises par le cable sont donc très fortement atténuées dans les barrettes lla, lla' 12a, 12a'.

De ce fait on corrige les pointes observées aux fréquences f a et fb sur la figure 1. Par ailleurs, la couche d'élastomère ajoute en série un moyen amortisseur à l'amortisseur constitué par le câble. Aussi, s'agissant des amortisseurs représentés en figures 2 et 5, la courbe résultante prend elle la forme illustrée en traits mixtes sur la figure 1 (courbe C2).

On observe que l'isolation représentée par cette dernière courbe est sensiblement plus forte que celle de la courbe en traits pleins (C1) illustrant un amortisseur à câble de l'art antérieur, de structure identique, mais non pourvu des moyens de l'invention. I1 est à noter que dans ce mode de réalisation, le coefficient Q2 à la fréquence de résonance est sensiblement plus élevé que le coefficient Q1 sans atteindre toutefois la valeur QO qui est ici, compte tenu de l'échelle logarithmique employée, nettement plus élevée.

La courbe C2 se rapproche en fait de la courbe CO, puisque sa fréquence de coupure c2 se rapproche de fco et que la pente d'atténuation pour les fréquences supérieures à fc2 tend vers une pente de 12dB/octave.

Compte tenu des vibrations que l'on souhaite atténuer et, plus particulièrement, des résonances locales, on pourra choisir une matière élastique telle que, par exemple
- un composite comme le polyamide, peu amorti,
- un élastomère naturel ou synthétique tel du "NEOPRENE", silicone etc ... susceptible de présenter diverses caractéristiques d'amortissement,
- et, plus généralement, tout type de matière élastique, compte tenu de la caractéristique d'amortissement souhaitée.

Bien entendu la présente invention nra été décrite qu'à titre d'exemple non limitatif et elle est susceptible de recevoir diverses variantes sans sortir de son cadre. En particulier, elle nrest nullement limitée aux amortisseurs de type hélical tel que celui décrit mais, au contraire, concerne tout type d'amortisseur comportant, comme moyen d'amortissement, au moins un brin de câble.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Dispositif antivibratoire/antichocs comportant au moins un élément porteur (11) et au moins un élément porté (12) liés par un moyen amortisseur comportant au moins un brin de câble (13) ancré en au moins un point d'encastrement (15) ménagé sur l'élément porteur et sur l'élément porté, caractérisé en ce qu'au niveau d'un point d'encastrement au moins, une couche de matière élastique (16) est interposée entre le câble et l'élément considéré.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matière élastique (26) enrobe le câble.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce qu'une couche (16) de matière élastique recouvre la portion des points d'encastrement en contact avec le câble.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'élément porteur (11) et l'élément porté (12) comportent chacun au moins une série de moyens d'encastrement (15) alignés respectivement sur des segments parallèles entre eux (1 la, pila' , 12a, 12a'), tandis que le câble est alternativement encastré sur un moyen d'encastrement appartenant à une série (1 las lla') puis sur un moyen d'encastrement appartenant à l'autre série (12a, 12a') et prend la forme d'une hélice bobinée entre lesdits moyens d'encastrement.

5. Dispositif selon la revendication 4 dans lequel les séries de moyens d'encastrement sont ménagées chacune dans au moins une barrette (lla, lla', 12a, 12a').