Brevet FR2213435A1 — publié le 19740802

L'amortissement des chocs et des vibrations est un problème commun à beaucoup d'industries et de Matériels; il est fondamental à la sécurité et au confort de l'Âutomobile, de l'Aviation et des Transports en général. Les amortisseurs de chocs et de vibrations, couramment utilisés, sont de deux genres: 10/ Masses de matières élastiques, caoutchouc par exemple, surtout destinées à l'amortissement et au filtrage des vibrations entre infrastructure et matériel; ces dispositifs sont généralement destinés à protéger de dommages l'une ou l'autre des paries liées élastiquement entre elles. Les quantités d'énergie dissipées dans de tels montages, sont habituellement faibles et limitées par ltéchauffement engendré du travail au sein de la matière élastique, naturellement mauvaise conductrice de chaleur. 20/ Dispositifs complexes constitués d'un ressort récupérateur de l'énergie des chocs à amortir ( Mouvement aller ), complétés d'un frein hydraulique ou mécani que, parallèle au ressort, destiné à mattriser la restitution de lténergie em magasinée par le-dit ressort ( Mouvement retour ). De tels ensembles donnent généralement satisfaction, les systèmes hydrauliques associés procurent à la courbe de retour l'allure requise par la fonction. Malgré leur perfectionnement, ces amortisseurs mettent en oeuvre des joints glissants, des clapets et un fluide hydraulique; seule la qualité des composants et le fini mécanique de l'ensemble garantissent la fiabilité de ces dispositifs. La présente invention a pour objet l'utilisation de matières élastiques, quelqu'en soit la nature, dans la fonction amortisseur. Elle utilise, dans sa réalisation, les propriétés élasto-plastiques de la matière mise en forme de bondelle cynique, d'épaisseur, de dureté et d'angles variables. Cette forme élémentaire est complétée par une frette annulaire et un noyau ou bague centrale. ges derniers dispositifs ont pour fonction d'empocher la défornation intérieure et extérieure de la rondelle en matière élastique, et de la contraindre radiale ment au cours de l'abaissement du cône de la rondelle, dans sa fonction ressort. La présente invention vise, également, à perfectionner et à simplifier les amortisseurs de chocs et de vibrations, notamment: En éliminant de l'amortisseur les joints glissants, les clapets et l'élément hydraulique. En mettant à profit le taux élevé d'amortissement spontané des matières élastiques. En accroissant ce taux, par le choix de la forme " Conordale de Révolution . En répartissant, au cours du travail, par la forme conoidale, les déplacenents intermoléculaires au sein de la matière; cette particularité a pour effet de répartir la chaleur engendrée par la conversion de l'énergie mécanique à dissiper. En réalisant des unités ressort dont le rapport surface/asse-matière, favorise la dissipation calorifique. Planche I. Les figures 1, 2 et 3 représentent la vue en coupe axiale des trois types fondamentaux de rondelle ressort amortisseur en matière élastique, objet de l'invention. Leurs différences, caractéristiques fonctionnelles, sont démontrées sur les planches II et III, par les figures de courbes correspondantes; l'association des figures est faite dans l'ordre ( 1 - 6 ) ( 2 - 7 ) ( 3 - 8 ). Figure 1: La symétrie des angles a et b caractérise cette figure. L'analyse du dessin de l'élément ressort, ici représenté, est valable pour les cas 2 et 3. c Rondelle conique en matière élastique. d Frette en matériau solide, s'opposant au déplacement centrifuge de la matière constitutive de la rondelle, au cours de son écrasement. e Noyau central en matériau solide, ici épaulé, s'opposant au déplacement centripète de la susdite xatière, au cours de son écrasement. Les éléments d et e placent c dans des conditions de travail élastique complexes; à savoir: 10/ L'abaissement de e provoque la réduction de la longueur du rayon engendré par la concentricité de e et de d. La matière élastique, constitutive de c, étant incompressible, il résulte qu'elle ne peut se déplacer que selon l'épaisseur de la rondelle cynique, et provoquer un gonflement annulaire concentrique, situé à la moitié du rayon 20/ Consécutivement, la transformation de l'angle a engendre un bourrelet annulaire, face à l'épaulement de e. 3 / Sisultanéent, l'angle b engendre un bourrelet annulaire, à la base creuse de la rondelle et symétriquement en opposition avec celui produit en 2. L'ensemble de ces trois fonctions élémentaires, génératrices de contraintes au sein de la matière élastique, se compléta par des effets de flexion et de cisaillement de la rondelle conique dans sa fonction ressort. Figure 6 ( planche II )s Cette figure montre la courbe de compression et de décompression de la rondelle précédemment décrite. Â représente la monté de la charge en fonction de la compression la rondelle. 3 représente la descente de cette m & e charge en décompression.L'analyse ponctuelle des effets produits par une charge de 30 kilogrammes, montre un affaissement de la rondelle de 4 millimètres; il est, par contre, nécessaire de ramener cette charge à 12 kilo grammes pour que s'amorce le mouvement de retour vers zéro. Examinées en tout leurs points, les courbes Â et 3 laissent entre elles un écart déterminant une surface assimilable au taux d'å dlarortissenent du système. Figure 2 ( planche I s L'asymétrie des angles. a et b caractérise cette figure. ( Description identique à celle de la figure précédente pour ce qui concerne c, d et e ) 10/ L'abaissement de e provoque des effets identiques à ceux démontrés dans le cas précédent à propos de la compression radiale de la matière élastique. 20/ La transformation de l'angle a, au cours du mouvement d'écrasement de la rondelle ressort, ne provoque qu'un faible bourrelet annulaire, face à l'épau- lement de e. 3 / La transformation de l'angle b, au cours du même mouvement, au contraire, provoque un bourrelet beaucoup plus important à la base creuse de la rondelle. L'ensemble de ces trois fonctions est à l'origine des différences qui existent entre la courbe fig. 6 et la courbe fig. 7. Figure 7 ( planche II ): Cette figurermontre la courbe de compression et de décompression de la rondelle précédemment décrite. A représente la montée de la charge en fonction de la compression de la rondelle. 3 représente la descente de cette même charge en décompression. L'analyse ponctuelle des effets produits par une charge de 13 kilogrammes, montre un affaissement de la rondelle de 2 millimètres; il est par contre, nécessaire de ramener cette charge à 3 kilogrammes pour que s'amorce le mouvement de retour vers zéro, Examinées en tout leurs points, les courbes A et 3 laissent entre elles un écart déterminant une surface assimilable au taux d'amortissement du système. Figure 3 ( planche I ): L'asymétrie des angles a et d est inverse de celle de la fig. 2. ( Description identique à celle des figures précédentes pour ce qui concerne c, d et e ) 1-0/ L'abaissement de e provoque des effets identiques à ceux observés dans les deux cas précédents. 20/ La transformation de l'angle a, au cours du mouvement d'écrasement de la rondelle ressort, provoque un important bourrelet annulaire, face à l'épaulement de e. 30/ La transformation de l'angle b, au cours du même mouvement provoque, au contraire, un bourrelet beaucoup moins important à la base creuse de la rondelle. L'ensemble de ces trois fonctions est à l'origine des différences qui existent entre les courbes fig. 6 et 7 par rapport à celle de la fig. 8; Figure 8 ( planche III ): Cette figure montre la courbe de compression et de décompression de la rondelle précédemment décrite. A représente la montée de la charge en fonction de la compression de la rondelle; il faut noter le caractère particulièrement raide de cette montée, comparée-aux cas précédents. 3 montre un quasi parallélisme avec A, et ne laisse qu'un faible intervalle entre les courbes de compression et de décompression, déterminant le faible taux d'amortissementdu dusystème. L'examen des figures 1, 2 et 3 complétées de leurs courbes figures 6, 7 et 8 révèle les importantes variations de caractéristiques contenues dans la variation des angles donnés aux rondelles ressort amortisseur, objet de la présente invention. ( Essais effectués sur des éprouvettes de meme dureté shore et de mdme dimensions.) Figure 4: Cette figure-montre le montage tAte-beche de rondelles de type 1, 2 ou 3. c, c', c " et c'1,, rondelles en matière élastique. d et d': frettes extérieures; elles s'opposent au déplacement centrifuge de la matière et assurent le montage mécanique des rondelles conoqdales par leur bord extérieur. e, e' et e'': bagues formant noyau central; elles s'opposent au déplacement centripéte de la matière élastique, et assurent le montage mécanique des rondelles par leur alésage. f, tige de guidage de ltexpilage tete-beche ainsi constitué. Ce montage série pernet d'additionner la course unitaire des rondelles dans le but de réaliser des ressorts amortisseurs à longue course. De plus, 11 empilage de rondelles d'épaisseur, de dureté et d'angles différents, permet de réaliser des amortisseurs dont la courbe de réponse s'assimile à une came. Figure 5: Cette figure représente le montage de la figure 4, compressé au maximum et en milieu liquide. c, c', c " et c " ', e, e', et e " ainsi que d et d' sont identiques aux pièces de la figure 4. f: tige de guidage caractéri- sée par la rainure longitudinale g. ht fluide hydraulique; i: boitier cylindrique de l'amortisseur. Le diamètre extérieur des frettes d-et d' est inférieur à l'alésage de i, de sorte que la surface différentielle de ces diamètres constitue la section de remontée du fluide au moment de la mise en charge du système. La section de la rainure , est identique à la section engendrée par la différence des diamètres de d et d' et de l'alésage de i. Ces deux sections de passage de fluide, centrale et périphérique, sont déterminées tant par less effets de ralentissement à obtenir à la mise en charge et au rappel élastique de ltensemble, que par la viscosité du fluide employé. Dans ces montages, représentés figures 4 et 5, il est à noter les avantageuses conditions de refroidissement de la matière élastique en travail. Ce dispositif ressort amortisseur de chocs et de-vibrations en matière élastique, simplifie les dispositifs généralement utilisés à cet effet. il peut économiquement et avantageusement se substituer, dans beaucoup de cas, aux systèmes habituellement employés, tant dans le domaine de l'Industrie, de l'Automobile, de l'Aviation et des transports en général. La présente description n'est ni spécifique ni exclusive, elle peut faire l'objet d'autres applications que celles décrites dans l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif ressort amortisseur de chocs et de vibrations, en matière élastique, caractérisé en ce qu'il utilise, pour obtenir ces effets, une rondelle cynique en matière élastique. 2.- Dispositif ressort selon revendiction 1, caractérisé en ce que la, ou les, rondelles accroissent leur effet ressort en fonction de leur frettage annulaire et de leur noyautage intérieur à l'aide de pièces en matériau solide. 3. - Dispositif ressort selon revendications 1 et 2, caractérise en ce qu'il organise les déplacements élastiques au sein de la matière, selon un plan préférentiel et maîtrisé. 4.- Dispositif ressort selon revendication 3, caractérisé en ce que le choix des angles donnés à la rondelle conique, détermine l'allure de la courbe ressort, tant à la compression qu'à la décompression. 5.- Dispositif ressort selon revendication 4, caractérisé en ce que les angles intérieur et extérieur de la rondelle peuvent lustre différents l'un de l'autre, et modificateùrs de l'allure des courbes ressort. 6.- Dispositif ressort selon revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le choix de la dureté shore dé la matière constitutive de la rondelle, est déterminant de la capacité de charge et d'amortissement de ladite rondelle. 7.- Dispositif ressort selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la course de l'amortisseur peut être allongée, pratiquement sans limite, par empilage tête-beche de rondelles élastiques. 8.- Dispositif ressort selon revendication 2, caractérisé en ce que les noyaux intérieurs et les frettes annulaires extérieures constituent les liens entre rondelles tSte-bSche, et réalisent le montage unitaire du ressort. 9.- Dispositif ressort selon revendication 8, caractérisé en ce qu'une tige de guidage central, passant à travers les noyaux convertis en bagues, permet de comprimer l'ensemble sans risque de flambage. 10. - Dispositif ressort selon revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le montage de l'ensemble peut fonctionner en milieu hydraulique, associant ainsi les qualités propres du système aux possibilités de ralentissement des fonctions et de refroidissement qu'offrent les liquides. 11.- Dispositif ressort selon revendication 10, caractérisé en ce que l'alésage de la cuve contenant le fluide, aussi bien que la rainure pratiquée dans la tige de guidage, sont susceptibies de modifications de cotes sur leur longueur, de sorte qu'ils modulent la section de passage du fluide hydraulique en fonction de la course de compression, ou de décompression, de la rondelle.