Brevet FR2516619A1 — publié le 19830520

Z 516619 La présente invention a pour objet un procédé d'amortissement de mouvements oscillants, en particulier pour très lourdes charges, dans lequel les mouvements de la charge à amortir sont transmis à une barre qui est sollicitée en rotation autour de son axe L'invention concerne également des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé. Pour réaliser les suspensions élastiques de lourdes charges, il est connu d'utiliser des barres de torsion en acier L'invention permet, par adjonction d'un dispositif particulier de faible encombrement associé à la barre de tor- sion, de conférer à la suspension élastique une fonction com- plémentaire importante d'amortissement. Le procédé d'amortissement de mouvements oscillants dans lequel les mouvements de la charge à amortir sont trans- mis à une barre qui est sollicitée en rotation autour de son axe se caractérise selon l'invention en ce qu'on contrecarre les mouvements de rotation de ladite barre en la faisant tour- r cldans une enceinte ferrmée contenant une gomme de silicone a nalogue de vscshid devée euiest laminée à l'intérieur de ladite en- ceinte sous l'effet des -ouve Ire ts de rotation relatifs de la barre par rapport à l'enceinte Lorsqu'on procède de cette façon, on obtient une fonc- tion d'amortissement directement liée au travail de laminage de la gomme Les efforts d'amortissement sont absorbés par la gomme sous forme de chaleur qui peut être aisément dissipée i l'extérieur. Selon une autre caractéristique de l'invention, on ajuste les paramètres de construction du dispositif de façon que l'action d'amortissement pour les faibles déplacements angulaires relatifs de la barre et de l'enceinte soit nulle ou très réduite Ainsi, on n'amortit que les mouvements oscil- lants dont l'amplitude est supérieure à une valeur minimale donnée, l'action de la suspension élastique sans amortissement sensible étant suffisante généralement pour des mouvements vibratoires de faible amplitude. Un dispositif conforme à l'invention permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus mentionné et assurant l'amortissement de mouve-ents oscillants en particulier pour très lourdescharges, telles notamment que des véhicules lourds, chars de combat et engins de travaux publics notamment à trains chenillés, utilisant des suspensions à barre de torsion, se caractérise selon l'invention en ce qu'il comprend: un boîtier cylindrique dans lequel passe une partie de la barre de torsion délimitant entre ledit boîtier et ladite partie de barre une chambre de volume donné, une gomme de silicone ou analogue de viscosité élevée contenue dans ladite chambre, des paliers assurant le centrage et la rotation de ladite partie de barre dans ledit boîtier, des moyens d'étanchéité empêchant la gomme fortement comprimée de s'échapper de ladite chambre, au moins une cloison solidaire dudit boîtier s'éten- dant sensiblement radialement vers la surface de la partie de barre en regard, et au moins une cloison solidaire de ladite partie de barre positionnée angulairement différemment de la cloison solidaire du boîtier et s'étendant sensiblement radialement vers la surface de la partie de boîtier en regard, ladite barre de torsion et ledit boîtier étant indiféremment solidaires l'un du châssis et l'autre du train de suspension. Dans un mode de réalisation préféré, le mouvement d'angulation de la barre de torsion ne dépassant pas 900 de part et d'autre de sa position de repos, ledit boîtier comporte deux cloisons radiales précitées décalées de 1800 pourvues de moyens d'étanchéité dirigées axialement, partageant le volume de ladite chambre en deux volumes sensiblement égaux et deux cloisons précitées décalées de 1800 sont solidaires de ladite partie de barre et sont disposées angulairement en position de repos du dispositif sensiblement à 90 desdites cloisons soli- daires dudit boîtier. Pour obtenir la fonction recherchée d'amortissement, des passages calibrés à sections éventuellement réglables sont ménagés dans certaines au moins cesdites cloisons solidaires dudit boîtier et/ou solidaires de ladite partie de barre En jouant sur ces passages on peut donc obtenir la fonction d'amortissement recherchée. L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un dispositif conforme à l'invention, cette vue étant faite sen- siblement dans le plan I-I de la figure 2; la figure 2 est une vue en coupe axiale du même dispositif faite selon les demi-plans orientés à 900 II-0 et 0-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale faite selon le plan III-III de la figure 4, montrant comme la figure 1 une autre variante; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale faite selon les demi-plans IV-0 et 0-IV orientés à 90 de la figure 3. On se reportera tout d'abord au mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2. Le dispositif d'amortissement à frottements visqueux illustré à ces figures est particulièrement adapté pour 1 'amortissement des oscillations en tous terrains d'un engin lourd à trains chenillés utilisant une suspension constituée pour l'essentiel de barres de torsion reliant, par l'intermédiaire d'un balancier, chaque galet du train chenillé au bâti porteur de l'engin. Dans les dessins, on n'areprésenté que le dispositif d'amortissement qui fait seul l'objet de l'invention et qui est adapté autour des barres de torsion susmentionnées. Le dispositif d'amortissement conforme à l'invention se compose essentiellement d'un bottier cylindrique 1 en acier dans lequel passe le corps ou le moyeu central de la barre de torsion dont les mouvement seront amortis. Avantageusement, la barre de torsion, qui n'a pas été représentée pour ne pas surcharger les dessins, comporte dans sa partie qui traverse le boîtier 1 des cannelures en forme de développantes, dentures ou crantages qui permettront de positionner angulai- rement et verrouiller sur elles un manchon cannelé 2 qui comportera des cannelures ou dentures 3 en concordance. Dans l'exemple illustré, le manchon 2 comporte deux cloisons 4, 5 qui s'étendent sensiblement radialement vers la surface intérieure 6, 7 en regard du boîtier 1. De façon analogue, le boîtier 1 comporte deux cloisons 8, 9 qui s'étendent radialement vers la surface 10, 11 du manchon 2 en regard. Les cloisons 8, 9 portent d'autre part des garni- tures d'étanchéité 12, 13 qui viennent porter contre la face , 11 du manchon 2. Comme il apparaît à la figure 1, on ménage ainsi entre le volume intérieur du boîtier cylindrique 1 et du manchon 2 deux chambres 14, 15 subdivisées chacune par les cloisons 4, 5 en deux demi-chambres 14 a, 14 b, 15 a et 15 b. A leurs extrémités axiales, les chambres 14, 15 sont fermées de façon étanche par des garnitures ou flasques d'étanchéité repérées respectivement 16 et 17. Pour assurer le centrage et la bonne rotation du manchon 2 dans le boîtier ', sont formés à chaque extrémité latérale du dispositif deux paliers 18, 19 avantageusement constitués par des bagues en acier de nuance différente de celles qui constituent le boîtier 1 et le manchon 2 En 20, 21 et 22, 23 on aperçoit des joints d'étanchéité supplémen- taires respectivement statiques et dynamiques, dans l'exemple supposé o le boîtier cylindrique 1 est "fixe", c'est-à-dire solidaire du bâti du véhicule qu'il équipe, tandis que la barre de torsion (non représentée) solidaire du manchon 2 est alors supposée encaisser les mouvements d'un galet correspon- dant du train chenillé du véhicule Bien entendu, la disposi- tion inverse peut être adoptée si elle est plus favorable pour des questions d'implantation. Comme il apparaît à la figure 2, le dispositif est complété par deux bagues élastiques, annulaires et coniques 24, 25 qui sont engagées respectivement entre une surface extérieure 26 du manchon 3 et une surface intérieure 27 du palier 18 lui-même fixé au boîtier 1, par tout moyen approprié tel que denture ou boulonnage latéral Des vérins à vis 28 se vissant dans le palier 18 permettent par l'intermédiaire de la pièce en équerre 29 de venir presser axialement dans le sens de la flèche 30 la bague 25 sur la bague 24, assurant ainsi un couple de frottement réglable permettant un certain verrouillage en 251 66 1 9 position du manchon 2 par rapport au palier fixe 18 donc par rapport au boîtier cylindrique 1 Ceci af Jn de conférer au système une précontrainte statique initiale lors du montage. Enfin, le boîtier cylindrigue 1 comporte au moins sur une partie de sa longueur des dentures ou cannelures externes 31 permettant le positionnement angulaire avec un certain jeu axial du bottier 1 sur le bâti support de l'engin (non représenté) équipé de paliers cannelés ou dentés en correspondance. Il apparaît clairement que le montage et le démontage du dispositif se font simplement par emmanchement axial et position- nement angulaire voulu du bottier 1 dans le bâti support d'une part et de la barre de torsion cannelée dans le manchon cannelé en correspondance d'autre part. On expliquera maintenant le fonctionnement du dispositif. On supposera tout d'abord que le dispositif est en place sur l'engin qu'il équipe, et que dans la position de repos, le ianrchon 2 occupe sensiblement la position angulaire illustrée à la figure 1 à l'intérieur du boîtier cylindrique 1. Dans ces conditions, il apparait que pour des oscilla- tions angulaires du manchon 2, c'est-à-dire des torsions angu- _aires de la barre de torsion solidaire du manchon 2, la gomme de silicone ou analogue de viscosité élevée doit passer de la demi-chambre 14 a à la demi-chambre 14 b ou inversement et de même de la demi- chambre 15 b à la demi-chambre 15 a ou inversement Pour passer d'une demichambre à l'autre, la gomme doit être laminée entre les cloisons mobiles 4 et 5 qui tournent avec un très faible jeu à l'intérieur du boîtier 1 Ce sont ces efforts de malaxage qui, en créant d'importants frottements visqueux, se transforment en échauffement et réalisent l'aportissement recherché Le degré d'amortissement est fonction de la qualité de la goime utilisde et de l'intervalle de passage laissé libre entre les extrémités des cloisons 4 et 5 et le boî- tier 1, ainsi que de la vitesse circonf 6 rentielle de rotation. Pour éviter que le dispositif entre en jeu pour les faibles oscillations, par exemple de 3 de chaque côté de la position de repos, on prévoit avantageusement un décrochement dans les parois 6, 7 formant deux passages plus larges 32, 33 sensiblement en face des extrémités radiales des cloisons 4 et 5 dans la position de repos du dispositif illustrée à la figure 1, les passages 32, 33 débordant légèrement, par exem- ple sur un secteur d'environ 3 de chaque côté des cloisons 4 et 5 dans la position de repos illustrée Ainsi, pour de faibles débattements angulaires du manchon, c'est-à-dire de la barre de torsion dans le boîtier 1 autour de la position de repos, la fonction d'amortissement du dispositif sera sensiblement nulle étant donné que la gomme passera sensible- ment librement des demi-chambres 14 a et 15 a aux demi-chambres 14 b et 15 b ou inversement par les passages élargis 32, 33 Au contraire, lorsque l'angulation de la barre de torsion aura dépassé la valeur de 30 choisie, le passage laissé libre entre les extrémités des cloisons 4 et 5 et le boîtier 1 étant très réduit, on obtiendra la fonction d'amortissement recherchée par laminage de la gomme. A titre d'indication, on peut mentionner que pour un poids du dispositif inférieur à 23 kg et pour des vitesses de rotation du manchon de l'ordre de 0 à 3 radians/seconde, on peut obtenir des couples résistants de l'ordre de 40 à 1000 mètres-décanewton pour des dimensions du dispositif telles que: diamètre extérieur du boîtier: 190 mm, diamètre intérieur: 110 mm, longueur hors-tout: 200 mm. La gomme de silicone utilisée dans cet exemple fonctionne correctement entre des températures comprises entre O et 140 'C. Par temps très froid, le dispositif amortisseur. fonctionnera de façon satisfaisante dès que la gomme se sera ré- chauffée après quelques minutes de fonctionnement de l'engin, compte tenu de l'iimportante dissipation d'énergie engendrée par les frottements visqueux. On expliquera maintenant brièvement la mise en place du dispositif sur l'engin. La mise en place est facilitée par l'existence des bagues à sections trapézoïdales 24, '25 formant rondelles élastiques ou segments à emmanchemrent conique qui permettent d'obtenir un couple de friction minimum d'immobilisation au repos du manchon 2 par rapport au boîtier 1 Le serrage de la vis 28 se fera avantageusement pour obtenir un couple de friction de l'ordre de 20 à 40 m-da N. Les pièces 1 et 2 étant ainsi bloquées en rotation 7. l'une par rapport à l'autre, on peut procéder au montage en solidarisant d'abord le boîtier 1 du bâti de l'engin (au moyen des dentures 31 formées sur le boîtier et des dentures en correspondance formées sur le bâti) Ensuite, on engage le manchon 2 sur la barre de torsion dans la position de précontrainte qu'elle a normalement au repos de l'engin, en prenant soin d'aligner pour cette position les repères-34 et 35 figurant respectivement sur la face latérale visible externe du manchon 2 et du boîtier 1 permettant de centrer les cloisons 4 et 5 dans les chambres 14 et 15. On notera qu'en cours de fonctionnement les bagues 24, 25 de friction peuvent être laissées en place, ou éven- tuellement enlevées, le couple de friction de ces bagues étant dans l'exemple mentionné très faible au regard du couple créé par le malaxage de la gomme de silicone En variante cependant, on pourrait prévoir une action augmentée de ces bagues qui assureraient complémentairement au dispositif d'amortissement par gomme de silicone un dispositif d'amortis- sement par friction à sec plus efficace aux faibles vitesses de rotation qu'aux vitesses élevées, à l'inverse du dispositif d'amortissement par gomme dont l'action augmente avec la vitesse de rotation. En combinant les divers paramètres de construction du dispositif, il est possible d'ajuster la fonction d'amor- tissement selon les critères poursuivis. On fera maintenant référence aux figures 3 et 4 dans lesquelles on décrira une variante de réalisation. Dans cette variante, les pièces semblables ou simi- laires ayant même fonction que celles du dispositif illustré aux figures 1 et 2 sont repérées par les mêmes nombres et ne seront pas décrites à nouveau. Par rapport au mode de réalisation précédemment décrit, la nouvelle réalisation'se distingue essentiellement en ce que le malaxage de la gomme passant des demi-chambres 14 a, 15 b aux demi-chambres 14 b, 15 a ou inversement ne se fait plus par un passage radial étroit formé entre l'arête des cloisons 4 et 5 et la face interne du boîtier 1 en regard, mais par un passage 36, 37 formé respectivement dans la cloi- son 4 et dans la cloison 5 dont le sommet porte de façon étanche contre la paroi interne du go tier 1, l'étanchéité pouvant être assurée par exemple par la prévision de joints à lèvres tels qu'illustrés et repérés en 38, 39, 40 et 41. La section des passages 36, 37 peut être avanta- geusement réglée au moyen d'une vis pointeau 42, 43 que l'on engage plus ou moins dans le-passage correspondant Le régla- ge peut se faire lorsque le dispositif est en place sur l'en- gin en prévoyant simplement à travers le bottier 1 des orifi- ces en regard 44, 45 convenanblement obturés en position de fonctionnement par des bouchons vissés. A la figure 3, on a également illustré quatre cla- pets 46, 47, 48, 49 se vissant dans des orifices taraudés du boîtier 1 et permettant le remplissage des chambres 14 a, 14 b avec la gomme de silicone choisie, et la vidange d'air de ces chambres. Egalement à la figure 3 on voit que les garnitures d'étanchéité 12, 13 du mode de réalisation de la figure 1 ont été remplacés par deux joints à lèvres repérés respectivement 50, 51, 52, 53 Les différents joints à lèvres du dispositif peuvent être avantageusement réalisés en un matériau tel que fluoraflon. En se reportant maintenant à la figure 4, on a in- diqué à cette figure une manière efficace de constituer les joints repérés 20, 21, 22 et 23 dans leur ensemble. Avantageusement, les joints statiques 20, 21 sont constitués d'un joint torique élastique 54, 55 par exemple en caoutchouc de nature appropriée et une bague en rilsan ou analogue 56, 57 prenant appui sur le palier 18, 19, ceci pour éviter l'extrusion du joint torique sous la pression. Les joints toriques 23 peuvent être-constitués par exemple d'une bague torique par exemple en nylon 58, 59 prise en sandwich entre deux bagues, l De tout formant un joint composite. Les flasques 16, 17 sont constituées par des garni- tures autorisant le frottement et peuvent être formées par exemple en téflon, en fluoraflon ou en polytétrafluoréthylène (PTFE). Pour obtenir comme dans la réalisation précédemment décrite le non amortissement des vibrations de faible amplitu- de autour de la position de repos, on prévoit deux passages de déviation 60, 61 qui peuvent être reportés vers les flas- ques 16, 17 (figure 4) et intéressent un secteur angulaire restreint comme il apparaît à la figure 3. Le fonctionnement et le montage de la variante de réalisation qui vient d'être décrite en figure 3 et 4 sont les mêmes que décrits en relation à la réalisation des figures 1 et 2. Parmi les avantages du dispositif amortisseur confor- me à l'invention, on notera plus particulièrement les excellen- tes performances dues à l'emploi de gomme de silicone travail- lant très bien en efforts dynamiques, le faible encombrement et la fiabilité du dispositif. Normalement, on doit pouvoir obtenir un taux d'amortissement glo- bal du bâti porteur de l'engin au moins égal à 20 ou 30 %, ceci pour une va- leur d'amplitude moyenne de 20 à 30 degrés du balancier de suspension. De nombreuses variantes peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits C'est ainsi notamment que des passages calibrés pourraient être prévus dans les cloisons "fixes" 8, 9 en sus ou en remplacement des passages calibrés tels que 36, 37 (figure 3). De même, le dispositif pourrait intégrer à la fois le type de passage illustré au premier mode de réalisation et celui illustré au second mode de réalisation, de façon à mettre à profit les caractéristiques différentes de réactions des deux dispositifs. REVENDICATIONS 1 Procédé d'amortissement de mouvements vibratoires en particulier pour très lourdes charges dans lequel les mou- vements de la charge à amortir sont transmis à une barre qui est sollicitée en rotation autour de son axe, caractérisé ence qu'on contrecarre les mouvements élastiques de rotation de ladite barre en la faisant tourner dans une enceinte fermée 1)contenant une gome de silicone ou analogue de haute viscosité qui est laminée à l'intérieur de ladite enceinte sous l'effet des mouvements de rotation rela- tifs de la barre par rapport à l'enceinte. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajuste les paramètres de construction du dispositif de façon que l'action d'amortissement pour les faibles dépla- cements angulaires relatifs de la barre et de l'enceinte soit nulle ou très réduite. 3 Procédé selon la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce qu'on associe au dispositif d'amor- tissement à gomme de silicone un dispositif d'amortissement mécanique à friction( 24, 25). 4 Procédé selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que barre préci- tée une barre de torsion. Dispositif d'amortissement de mouvements oscil- lants en particulier pour très lourdes charges telles notam- ment que des véhicules lourds, chars de contact et engins de travaux publics, notamment à trains chenillés se déplacant en tous terrains et utilisant des suspensions à barres de torsion, caractérisé en ce qu'il comprend un bottier cylindrique ( 1) dans lequel passe une partie ( 2) de la barre de torsion délimitant entre ledit boî- tier et ladite partie de barre une chambre ( 14, 15) de volume donné; une gomme de silicone ou analogue de haute viscosité contenue dans ladite chambre ( 14,15); 1 des paliers ( 18, 19) assurant le centrage et la -rotation de ladite partie de barre ( 2) dans ledit boîtier ( 1)- des moyens d'étanchéité ( 16, 17) empêchant la gomme forteoent comprimée de s'échapper de ladite chambre ( 14,15); au moins une cloison ( 8, 9) solidaire dudit boî- 1 1 tier ( 1) s'étendant sensiblement radialement vers la surface de la partie de barre ( 2) en regard; et au moins une cloison ( 4, 5) solidaire de ladite partie de barre ( 2) positionnée angulairement différemment de la cloison ( 8, 9) solidaire du boîtier ( 1) et s'étendant sen- siblement radialement vers la surface de la partie de boîtier en regard; ladite barre de torsion et ledit boîtier étant indifféremment solidaires l'un du châssis et l'autre du train de suspension. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit boîtier ( 1) comporte deux cloisons radiales ( 8, 9) précitées décalées de 180 , pouvues de moyens d'étan- chéité ( 12, 13, 50, 51, 52, 53) dirigés axialement partageant le volume de ladite chambre en deux volumes ( 14, 15) sensible- ment égaux et deux cloisons précitées ( 4, 5) décalées sensi- blement de 180 sont solidaires de ladite partie de barre ( 2) et sont disposées angulairement en position de repos du dispo- sitif sensiblement à 90 desdites cloisons ( 8, 9) solidaires du boîtier ( 1). 7 Dispositif selon la revendication 5 ou la reven- dication 6, caractérisé en ce que des dentures, cannelures ou analogues( 31) sont formées sur ledit boîtier ( 1) pour permet- tre de modifier son calage par rapport au châssis ou au train de suspension dont il est solidaire. 8 Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que lesdites cloisons radiales ( 4, 5) soli- daires de la barre de torsion sont formées sur un manchon ( 2) cannelé ou dentelé qui est emmanché par-dessus ladite barre de torsion qui est cannelée ou rainurée en correspondance. 9 Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que des rondelles élastiques ou segments-à emmanchement conique ( 24, 25) sont prévus à une extrémité au moins du dispositif portant respectivement contre ledit arbre ( 2) et la paroi interne dudit boîtier ( 1), la pres- sion de serrage de ces rondelles élastiques ou segments contre ledit arbre et ledit boîtier étant réglable au moyen d'un déplacement axial relatif desdites rondelles ou segments par action d'un vérin à vis ( 28) 251-6619 ou analogue. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que des passages calibrés à sections éven- tuellement réglables ( 36, 37) sont ménagés dans certaines au moins desdites cloisons ( 4, 5) solidaires dudit boîtier et/o solidaires de ladite partie-de barre. 11 Dispositif selon la revendication 10, caracté- risé en ce que sur une faible plage angulaire, de chaque côté d'au moins une cloison ( 4, 5) précitée à partir du point de calage au repos du dispositif, est formé un passage agrandi ( 32, 33, 60, 61) pour la gomme en dérivation du passage cali- bré précité.