Brevet FR2085495A1 — publié le 19711224

1. 2085495 La présente invention est relative aux amortisseurs de vibrations, de bruits et de chocs. Il est fréquemment nécessaire de monter des machines ou autres charges d'une façon telle que l'on obtienne un amortissement nota-5 ble de la transmission des vibrations, des bruits ou des chocs. L'efficacité d'un amortisseur de vibrations ou de chocs est fonction de sa capacité à agir sur la transmission des vibrations, des bruits ou des chocs et également de sa capacité à agir sur 11 -amplitude dynamique dans la zone de résonance. La capacité à agir 10 sur la transmission des vibrations, des bruits ou des chocs est fonction de la fréquence jjropre de 1 'airiortisseur et la capacité à agir sur l'amplitude dynamique dans la zone de résonance est fonction du degré d'amortissement que présente l'amortisseur. La fréquence, propre de l'amortisseur dépend de la déformation statique et 15 de la raideur dynamique des éléments élastiques que contient l'amortisseur, et plus la déformation statique est élevée et plus la raideur élastique est faible, plus faible est la fréquence propre de l'amortisseur et plus faible est la fréquence imposée de vibration pour laquelle 1 ' amortisseur- devient efficace pour diminuez* la 20 transmissibilité. Le degré d'amortissemant est fonction du coefficient d'amortissement des éléments élastiques de l'amortisseur et plus intense est l'amortissement, plus faible est l'amplitude dynamique dans la zone de résonance. Les éléments élastiques utilisés le plus généralement dans les 25 dispositifs amortisseurs de vibrations, de bruits et de chocs sont constitués soit par des ressorts hélicoïdaux en acier, des ressorts en caoutchouc naturel ou en caoutchouc synthétique. Pour une charge donnée, il est souvent plus pratique et plus économique d'obtenir des déformations statiques élevées et une raideur^ élastique plus 30 faible en utilisant des ressorts hélicoïdaux en acier contraints d'une fa,çon appropriée, et ensuite des ressorts en caoutchouc contraints d'une façon appropriée. Un ressort hélicoïdal en acier présente un coefficient d'amortissement tr--;s faible (approximativement de 0,05), et cette absence 35 pratiquement totale d'amortissement est profitable à une transmissibilité de faibles vibrations, mais dans la sone de résonance ceci présente un inconvénient dû au défaut à agir sur 1'amplitude dynamique qui en résulte. Un élément en caoutchouc formant ressort présente un coeffi-kO cient d'amortissement relativement élevé et ceci constitue un avan- bad original 70 15239 a. 2085495 tage en ce que cela permet d'agir sur l'amplitude dynamique dans la zone de résonance, mais le coefficient d* amortissement élevé est un inconvénient en dehors de la zone de résonance car il augmente la transmissioilité des vibrations. 5 L'invention a pour objet un amortisseur de vibrations, de bruits et de contrôle des chocs qui comprend un premier élément a-dapté pour être monté en appui sur un support et un second élément adapté pour soutenir une maclxine ou autre charge devant être isolée, un ressort métallique étant intercalé entre le premier et le 10 second éléments afin de s'opposer au déplacement du second élément vers le premier, cet amortisseur étant caractérisé en ce qu'un ressort en une matière élastomère est prévu entre le premier et le second éléments afin de s'opposer au déplacement du second élément vers le premier, des moyens étant prévus pour établir un. espacement 15 maximal entre le premier et le second éléments, de sorte que, à l'état non chargé de l'amortisseur, le ressort métallique est déjà pré-contraint dans une proportion de sa capacité tandis que le ressort constitué par une matière élastomère n'est pas pré-contraint ou est seulement pré-contrainfc un degré moindre que le ressort 20 métallique. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples : - la Fig. 1 est une vue en perspective d'un amortisseur sui-25 vant l'invention; - la Fig. 2 est une vue prise dans le sens de la flèche A de l'amortisseur représenté à la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue en coupe de l'isolateur dans un plan médian perpendiculaire au sens dans lequel est pris la vue de la 30 Fig. 2; - la Fig. k est une vue en plan de dessous da la Fig. 2 ; et» - la Fig. 5 est une vue en coupe d'un détail montrant : le variante du détail correspondant de la Fig. 3. L'amortisseur comprend un élément inférieur 1 moa.'.é et us élé-35 ment supérieur moulé 2. L * élément inférieur 1 comporte des pattes 3 s'étendant vers 11 extérieur et présentant des trous h destinée h. recevoir des boulons de fixation (non représentés) » L* élêaieril- ï.-,,;-.. rieur 2 présenta une surface 5 destinée à recevoir une machine ou autre charge devant être soutenue. Plusieurs amortisseurs sont nor-40 malement utilisés pour soutenir la charge, le positionnement des bad original 70 15239 3. 2085495 amortisseurs étant fonction de la nature de la charge et de la position du centre de gravité. L'élément supérieur 2 a dans son ensemble une forme à peu près rectangulaire en coupelle retournée, deux de ses parois d'extrémité 5 6 et 7 opposées étant inclinées vers l'extérieur et vers le bas. Les surfaces internes 8 et 9 de ces deux parois d'extrémité sont respectivement parallèles et situées axi droit des surfaces 10 et 11 prévues sur l'élément inférieur 1 mais sont espacées de ces surfaces 10 et 11. Entre les surfaces u et 1û et les surfaces 9 et 11, 10 sont prévus des cléments 12 en caoutchouc qui sont maintenus au moyen de boulons 13 qui traversent lesdites parois d'extrémité 6 et 7 et des parois 14 et 15 de l'élément inférieur qui comporte les surfaces 10 et 11. Comme représenté, un élément formant ressort 12 en caoutchouc est prévu entre chacune de ces paires de surfaces, ces 15 ressorts formant des ensembles composites constitués d'éléments disposés en "sandwich" entre des plaques 16. L'élément supérieur 2 comporte une partie tubulaire centrale 17 s*étendant vers l'intérieur en considérant sa forme en coupelle, à partir d'une paroi supérieure 18 de l'élément moulé, la face supé-20 rieure de la paroi 1S constituant ladite surface 5. La face interne 19 de la paroi 18 constitue un siège pour l'une des extrémités d'un ressort hélicoïdal de compression 20 dont l'autre extrémité prend appui sur un rebord annulaire 21 s'étendant dans l'espace intérieur 22 de l'élément inférieur 1, ce rebord 21 se terminant par une par-25 tie cylindrique 23 délimitant une ouverture 2k qui est coaxiale à la partie tubulaire 17 et au ressort 20. Au-dessous du rebord 21, l'élément inférieur 1 présente une cavité 25 qui est fermée par une plaque 26 au-dessous de laquelle est disposé un tampon d'appui ou siège 27 par exemple en polyuré-30 thane ou aiitre matière plastique élastomère. La partie tubulaire 17 de l'élément supérieur 2 présente un alésage fileté dans lequel est vissé un boulon d'assemblage 28 qui est réalisé par moulage. Le boulon d'assemblage 28 s'étend à travers l'ouverture 2k délimitée par le rebord 21 de l'élément infé-35 rieur 1 et une tête 29 du boulon d'assemblage 2o est disposée à l'intérieur de la cavité 25 de l'élément inférieur. Le boulon d'assemblage 2... comporte un trou de centrage 35 qui peut être réalisé par perçage et taraudé pour recevoir un boulon de fixation (non représenté) utilisé pour fixer la charge devant être soutenue sur ko l'amortisseur. Le boulon d'assemblage 28 est verrouillé sur l'élé 70 15239 4. 2085495 ment supérieur 2 au moyen d'une vis de bloquage sans tête (non représentée) . On comprend que le ressort 20 sollicite l'élément supérieur 2 dans- un sens tel que la surface 30, tournée vers le haut, de la tê-5 te 29 du boulon d'assemblage 2o prend appui sur la surface 31, dirigée vers la bas, du rebord 21. Un tampon 32 en polyuréthane ou un tampon en une autre matière élastomère est interposé dans cette zone. On comprend également que l'étendue maximale du déplacement a-xial de l'élément supérieur 2 par rapport à l'élément inférieur 1 10 est limitée par la venue en butée d'une surface inférieure 33 de la tête 29 du boulon sur la plaque de fond 26. Un tampon 34 en une matière plastique élastomère est prévu sur ladite surface inférieure 33j ce tampon 3^ venant en contact avec la plaque de fond 26 si l'écrasement de l'amortisseur est suffisant pour que ladite tête 29 15 atteigne cette position de butée, par exemple dans des conditions de surcharge. Dans la variante représentée à la Fig. 5> la partie tubulaire 17 de l'élément supérieur 2 est axialement plus longue que dans le mode d'exécution représenté à la Fig. 3» et le boulon d'assemblage 20 28 est, d'une façon correspondante, plus court. L'amortisseur, en utilisant un ressort hélicoïdal en acier avec un élément en caoutchouc, combine les meilleures caractéristiques de ces deux éléments élastiques. Dans un arrangement caractéristique de l'amortisseur décrit ci-dessus, le ressort hélicoïdal 25 en acier peut présenter une déformation statique maximale de 37 mm. sous une charge de 1600 kg, et les éléments en caoutchouc présentent une déformation maximale statique de 6,5 mm sous la même charge. Pour obtenir la capacité de charge et la raideur optimales, le ressort hélicoïdal est pré-contraint d'environ 32 mm entre l'élé-30 ment supérieur 2 et l'élément inférieur 1 au moyen du boulon d'assemblage 28, et dans cet état, les éléments 12 en caoutchouc demeurent non-chargés. Lorsque la charge devant être soutenue est supportée par l'amortisseur, le ressort hélicoïdal 20 en acier et les éléments 12 en caoutchouc fléchissent ensemble d'environ 6,5 mm 35 jusqu'à atteindre leur déformations statiques maximales de 37 mm et 6,5 mm respectivement. Aussitôt que les éléments 12 en caoutchouc sont chargés, la raideur de l'amortisseur est fonction de la raideur combinée du ressort hélicoïdal 20 en acier et des éléments 12 en caoutchouc. 40 Dans des conditions de charge dynamique, la raideur des élé 70 15239 2085495 ments 12 en caoutchouc est considérablement accrue, mais la raidenr du ressort hélicoïdal 20 en acier est pratiquement non affectée dans les mêmes conditions. Le ressort hélicoïdal 20 en acier a par conséquent un effet bénéfique non seulement pour augmenter la dé-5 formation statique ruais également pour diminuer la raideur dynamique et, par conséquent, diminuer la fréquence propre de l'amortisseur dans les conditions de fonctionnement. Dans la conception de l'amortisseur, en combinant l'utilisation d'un ressort hélicoïdal et d'éléments en caoutchouc, on ob-10 tient un rendement amélioré en même temps que des économies par suite de la faible fréquence propre et de la raideur dynamique alliées à une capacité de charge élevée dans un encombrement réduit. Un autre avantage consiste en ce que le degré d'amortissement jjeut être modifié en faisant varier le rapport de la raideur du ressort 15 en acier par rapport à la raideur des éléments en caoutchouc. La raideur latérale de 1'amortisseur est contrôlé par la raideur latérale à la fois du ressort en acier et des éléments en caoutchouc et cette raideur peut être modifiée dans le sens transversal et dans le sens longitudinal grâce à la forme et au positionnement des 20 éléments en caoutchouc. Un autre avantage important consiste en ce que la différence entre la hauteur de l'amortisseur non chargé et sa hauteur sous charge est faible pour un amortisseur ayant une fréquence propre verticale de l'ordre produit. Bien entendu des variantes sont possibles. Par exemple, on 25 peut utiliser plus d'un seul ressort hélicoïdal en acier, et le nombre, la raideur et la disposition des éléments en caoutchouc et des ressorts en acier peuvent être modifiés. Par exemple, l'axe de montage ou les axes du ou des éléments en caoutchouc peuvent être parallèles à, ou coïncider avec, l'axe central ou les axes du res-3C sort ou des ressorts hélicoïdaux en acier. L'élément en caoutchouc peut être de forme annulaire ou de toute autre forme creuse et peut entourer le ressort ou les ressorts en acier. On peut utiliser pour réaliser les éléments inférieur et supérieur de l'amortisseur des élémejats en acier préfabriqués ou tout autre mode de réalisation 35 que le moulage. Lorsque cela est nécessaire, un dispositif de mise Il niveau peut être incorporé dans l'élément supérieur de l'amortisseur afin de permettre la mise à niveau de la machine on autre charge soutenue par le dispositif. Dans les cas appropriés, des tampons de centrage à friction ko peuvent être adaptés pour éviter le déboulonnage de l'amortisseur. 70 15239 6, 2085495 Bien que l'on ait décrit des éléments en caouickoue fornajit ressorts, on comprend que d'autres matieres élasto;:-i«-.-res peuvei-t également être utilisées. Lréloiacnt en caoutcliouc peut être cokipo site. 70 15239 7. 2085495 " REVENDICATIONS . - 1 - Amortisseur de vibrations, bruits et chocs, du type comprenant un premier élément adapté pour être monté en appui sur un support, et un second élément adapté pour soutenir une machine ou 5 autre charge devant être isolée, un ressort en métal étant intercalé entre le premier et le second éléments de façon à s'opposer é-lastiquement au déplacement du second élément vers le premier élément, cet amortisseur étant caractérisé en ce qu'il comprend un ressort (12) en une matière élastomère qui est également prévu en-10 tre le premier élément (l) et le second élément (2) afin de s'opposer élastiquement au déplacement dudit second élément (2) vers le premier élément (1), des moyens (21, 2G, 29) étant prévus qui établissent un espacement maximal entre le px-emier élément (1) et le second élément (2), de telle sorte qu'à l'état non chargé de l'amor-15 tisseur, le ressort en métal (20) se trouve déjà pré-contraint dans une proportion de sa capacité tandis que le ressort (12) en matière élastomère n'est pas pré-contraint ou est seulement pré-contraint à un degré moindre que le ressort en métal (20). 2 - Amortisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'il comprend plusieurs ressorts en métal (20). 3 - Amortisseur suivant la revendication 1 ou la revendication 2., caractérisé en ce que le ressort métallique (20) ou chaque ressort métallique est un ressort hélicoïdal de compression en acier. 4 - Amortisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 25 à 3, caractérisé en ce que ladite matière élastomère est du caou- chouc. 5 - Amortisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier élément (1) constitue sa partie inférieure et le second élément (2) constitue sa partie stipé- 30 rieure. 6 - Amortisseur suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le ressort métallique (20) est disposé entre un siège (19) prévu sur l'élément supérieur (2) et un siège (21) prévu sur l'élément inférieur (l), lesdits moyens établissant ledit espacement maximal 35 étant constitués par un boulon (2o) qui est vissé dans l'élément supérieur (2), et dont une tête (29) est en contact avec la partie inférieure du siège (21), dans l'élément inférieur (1). 7 - Amortisseur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la tête (29) du boulon (28) est disposée dans une cavité (25) 40 située au-dessous du siège (21), dans l'élément inférieur (l), la 70 15239 m o « 2085495 cavité (25) étant fermée au moyen d'une plaque de fond (26), l'espace entre la plaque (26) et la surface inférieure (33) de ladite tête (29) du boulon (28) étant suffisant pour permettre le déplacement maximal souhaitable de l'élément supérieur (2) en direction de 5 l'élément inférieur (1), par suite des conditions de charge, avant qu'une action de butée ne se produise entre ladite tête (29) du boulon (28) et la plaque de fond (26). 8 - Amortisseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ressort (12) en matière élastomère 10 est de forme annulaire ou autre forme creuse et entoure le ressort métallique (20) ou les ressorts métalliques. 9 - Amortisseur suivant l'une quelconniio des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est prévu deux ressorts (12) en matière élastomère, ou des piles de ressorts montés entre des surfais ces de l'élément inférieur (1) et de l'élément supérieur (2). 10 - Amortisseur suivant la revendication 9i caractérisé en ce que les ressorts (12) en matière élastomère ou des piles de ressorts (12) sont disposée suivant un agencement symétrique par rapport à l'axe du ressort métallique (20). 20 11 - Amortisseur suivant la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément supérieur (2) est constitué par une coupelle (18) retournée, au-dessous de laquelle sont disposés le ressort ou les ressorts (12) en matière élastomère. 12 - Amortisseur suivant la revendication 11, caractérisé en ce 25 que ladite coupelle (18) a dans son ensemble une forme rectangulaire, les parôis d'extrémité opposées (6, 7) étant inclinées vers le bas et-vers l'extérieur et leurs surfaces internes (8, 9) constituant des surfaces de contact pour l'une des extrémités des ressorts en matériau élastomère (12), l'élément inférieur (1) présen-30 tant des surfaces (10, 11) parallèles auxdites premières surfaces (8, 9) et espacées de celles-ci et constituant les surfaces de contact pour l'autre extrémité des ressorts (12) en matière élastomère.