Brevet FR2529631A1 — publié le 19840106

La présente invention est relative à une articulation à noyau amortisseur pour systèmes mécaniques utilisant des bras articulés susceptibles d'être soumis à des vibrations, tels que suspensions, amortisseurs, amortisseursentretoises, et dans laquelle on a prévu de configurer ce noyau de telle façon qu'il donne une force de retour élastique qui soit de beaucoup plus faible que la force active ayant provoqué le déplacement initial. On sait que pour obtenir une forte atténuation des vibrations dans des systèmes tels que ceux qu'on vient de mentionner, il faut que l'angle de déphasage entre la force appliquée à l'articulation et le déplacement qui est provoqué soit suffisaient important Les élastomères possèdent une hystérésis s'elevant à des valeurs qui permettent audit angle de déphasage d'atteindre une certaine importance, en particulier quand on les fait travailler en compression Or, bien que les élastomères travaillant ainsi possèdent une valeur d'hysterêsis notable, ce déphasage entre la force appliquée et le déplacement n'est pas dans tous les cas d'une amplitude suffisante pour assurer un amortissement efficace des vibrations En particulier, il arrive qu'on utilise des articulations munies d'un noyau amortisseur en caoutchouc, dans lesquelles, si ce noyau tend d'une part à se déformer sous l'effet des vibrations, il donne d'autre part, dès que la force appliquée cesse, une réaction élastique rapide, c'est-à-dire un retour immédiat, ce qui crée un phénomène pendulaire continu entre la phase d'absorption de la vibration et celle de retour en position, cet état de choses aboutissant à ce résultat négatif que parfois non seulement les vibrations ne sont pas amorties de manière appropriée, mais que le système va jusqu'à produire des oscillations ultérieures induites. La présente invention a pour objet d'établir une articulation à noyau amortisseur qui permette d'assurer un angle de déphasage de valeur élevée et dans laquelle la force de retour élastique soit de beaucoup plus faible que la force active qui a provoqué le déplacement initial. A cet effet l'invention utilise une articulation à noyau amortisseur destinée aux applications mentionnées plus haut, et qui est remarquable en ce qu'elle comprend un corps constitué par un noyau en forme d'anneau en élastomère, pourvu d'un trou traversant de section non circulaire, ledit noyau comportant à l'extérieur une bande annulaire centrale développable en plan, à laquelle se raccordent, de part et d'autre de celle-ci, deux parties annulaires dépassant en sens inverse par rapport à la bande centrale, ainsi qu'une pièce tubulaire rapportée, également de section non circulaire, qui est logée dans le trou traversant du noyau et qui est faite d'une matière ayant une dureté plus grande que l'élastomère. Comme déjà signalé, un avantage assuré par l'invention est qu'elle permet d'accroître artificiellement dans l'articulation en cause la grandeur de l'angle de déphasage, donc la valeur de la force d'amortissement. Un autre avantage présenté par l'articulation munie d'un noyau selon l'invention, réside dans le fait que la force de retour élastique étant plus faible que la force active qui a provoqué le déplacement initial, la phase de retour ne se produit pas d'une façon complète sans l'apport d'une faible quantité d'énergie pour ramener l'élément oscillant à sa position initiale, ce qui accroit l'effet d'amortissement dans une mesure considérable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante donnée en relation à l'un de ses modes de mise en oeuvre représenté à titre d'exemple non limitatif au dessin annexé, dans lequel: Fig 1, 2 et 3 sont des viles en coupe transversale, en coupe longitudinale et en perspective, respectivement, d'un noyau selon l'invention. Fig 4 est une vue en coupe transversale illustrant le comportement dudit noyau amortisseur lorsqu'il est incorporé à une articulation. Fig 5 est un diagramme vectoriel illustrant l'allure de la force d'amortissement en fonction de l'angle de déphasage. On se réffrera d'abord à fig 5 pour expliquer au mieux l'importance de la valeur de l'angle de ddphasage entre la force appliquée à l'articula- tion et le déplacement qui en est le résultat. Cette figure montre la relation vectorielle des forces dans une vibration forcée impliquant un amortissement visqueux; dans cette figure les relations suivantes sont valables: Kx = force de l'élément qui agit en ressort; m) 2 x = force d'inertie; cw x force d'amortissement; Fo = force appliquée x = déplacement; f = angle de déphasage entre la force appliquée et le déplacement. Ce graphique montre clairement qu'une diminution de l'angle de déphasage conduit à une diminution de cw x, c'est-à-dire de la force d'amortissement, laquelle tendra par conséquent à devenir nulle à mesure que l'angle de déphasage va tendre vers zéro, ce qui revient à dire qu'à ce moment là il n'y aurait plus aucune chance pour que les vibrations soient amorties. En se référant maintenant aux fig 1, 2 et 3, on peut y relever un noyau amortisseur selon l'invention qui comprend un corps en élastomère constitué par un anneau ou bande centrale 1 développable en plan et auquel sont reliées, de part et d'autre de la bande, les petites bases de deux parties annulaires tronconiques 2 faisant saillie dans des sens opposés par rapport à ladite bande centrale 1 Ces parties en saillie 2 se terminent chacune par une zone aplatie 5 qui a pour but de faciliter l'installation dudit noyau dans un alvéole 7 que comporte une articulation, cet alvéole 7, qui peut prendre une forme appropriée quelconque, étant relié aux bras articulés dont on veut amortir les vibrations Le noyau délimite un trou traversant 3 qui est destiné à loger une pièce rapportée 6 (fig 4), laquelle est d'une dureté plus élevée que l'élastomère composant ledit noyau, tandis que le trou 3 aussi bien que la pièce rapportée 6 ont en section une forme autre que celle d'un cercle Plus particulièrement, comme le montrent bien fig 1 et 3, ce trou 3 du noyau comporte deux renflements intérieurs 4 en vis-à-vis de telle façon qu'il présente une configuration en 8. En se référant maintenant à la fig 4, on y peut noter le comportement particulier du noyau amortisseur selon l'invention, qui lorsqu'il est sollicité en compression, permet d'augmenter l'angle de déphasage et réalise un fort retard de la réponse de force par rapport au déplacement, c'est-à-dire une sorte de retour freiné. En effet, en mettant à profit la géométrie de l'articulation selon l'invention et la déformabilité de l'élastomère, on obtient que pendant un mouvement relatif angulaire de la pièce rapportée 6 par rapport à l'alvéole 7, une partie de l'élastomère que se trouve dans la zone active (a) passe dans la zone passive (b) pour créer dans ladite région (b) un renflement de l'élastomère tel qu'il détermine une force (c) dans la même direction que celle (d) de compression Dans la phase de retour, il est clair qu'une force d'une certaine valeur sera nécessaire pour ramener dans la zone (a) la partie de l'élastomère qui s'était transférée en (b) du fait du déplacement angulaire de la pièce rapportée 6, ce qui va assurer artificiellement un déphasage très important entre la force appliquée et le déplacement. En substance, l'articulation selon l'invention se comporte d'une manière parfaite en ce qui concerne sa capacité d'amortir les vibrations, tant pendant la phase active que pendant celle de retour. Bien entendu, l'invention n'est point limitée aux détails de mise en oeuvre qu'on vient de décrire et d'illustrer dans leur forme la plus simple Il est en fait évident qu'on pourrait, si nécessaire, employer aussi des noyaux en anneaux de conformations différentes, et même plusieurs de ces noyaux, qu'il serait possible, si des raisons d'encombrement l'exigeaient, de disposer des éléments supplémentaires à côté des deux parties extérieures 2 faisant saillie dans des sens opposés, et dans le prolongement de celles-ci, en faisant appel à ces agencement ou à d'autres expédients analogues toutes les fois que l'articulation particulière envisagée devrait l'exiger. Ainsi, les adjonctions et/ou modifications faites et/ou apportées sur la base de l'idée inventive qui a été spécifiée plus haut, doivent être considérées comme rentrant dans le domaine de la présente invention. R E V E N D I C-A T I O N S 1 Articulation à noyau amortisseur à l'usage de systèmes mécaniques utilisant des bras articulés susceptibles d'être soumis à des vibrations, le centre ou point d'articulation étant pourvu d'un trou de section non circulaire, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps constitué par un noyau annulaire en élastomère comportant un trou traversant ( 3) de section également non circulaire, ledit noyau comprenant à son extérieur une bande annulaire centrale ( 1), développable en plan, à laquelle se raccordent de part et d'autre de celle-ci, deux parties annulaires ( 2) qui dépassent dans des sens opposés par rapport à ladite bande centrale ( 1), ainsi qu'une pièce rapportée tubulaire ( 6), également de section non circulaire, qui est reçue dans ledit trou traversant ( 3) du noyau, cette pièce rapportée étant réalisée à partir d'une matière ayant une dureté plus importante que l'élastomère. 2 Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le trou traversant ( 3) du noyau présente deux renflements centraux ( 4) orientés vers l'intérieur et qui lui confèrent une configuration en 8. 3 Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties dépassantes annulaires externes ( 2) qui s'étendent en sens inverse par rapport à la bande centrale ( 1) du noyau sont conformées chacune en un tronc de c 8 ne, dont la petite base se raccorde à la bande centrale ( 1), tandis que la grande base comporte une périphérie aplatie ( 5) pour former une bande annulaire extérieure.