Brevet FR2545965A1 — publié le 19841116

Résonateur cooscillant à variation de volume, réalisé sous la forme d'un silator. L'invention concerne un résonateur cooscillant à variation de volume, du type dit "silator" (voir DE-AS-2 834 823 et DE-AS-2 947 026), comportant un bot- tier cintré en forme de lentille, et dans lequel le vide est réalisé dans la cavité limitée par les calottes sphériques du bottier. Un tel résonateur ressort particulièrement des deux documents susmentionnés et du DE-AS-2 632 290 et comporte un bottier cintré en forme de lentille, cons- titué notamment en une tôle d'acier et dans lequel le vide est réalisé dans l'espace des calottes sphériques du bottier Au lieu d'une tôle d'acier, on peut également utiliser d'autres matériaux, par exemple de l'aluminium ou des matières plastiques. De tels résonateurs sont utilisés pour réa- liser l'amortissement acoustique dans l'air et dans d'autres milieux sous forme de gaz, de vapeurs ou de li- quides, auquel cas le bottier en forme de lentille peut être mis en vibration par les vibrations acoustiques, peut de ce fait absorber ces dernières et peut par con- séquent réduire le niveau sonore. L'absorption des vibrations acoustiques atteint son maximum au voisinage de la fréquence propre du sila- tor, qui à nouveau dépend essentiellement de l'épaisseur de la paroi, de la hauteur de cintrage et du diamètre du bottier en forme de lentille, comme cela est indi- qué dans le DE-AS-2 947 026. Cette limitation imposée du point de vue physique conduit dans la pratique à ce aue, en tenant compte de ces paramètres, on ne peut fabriquer que des silators dont les fréquences propres se situent à envi- ron 600 Hz Cependant il existe de nombreux cas d'utili- sation dans lesquels des fréquences inférieures doivent être amorties; à titre d'exemple on peut mentionner l'étouffement du bruit du moteur d'un véhicule automo- bile, pour lequel on s'efforce d'amortir également les vibrations acoustiques possédant des fréquences se si- tuant dans la plage allant de 100 à 300 Hz Ceci n'est pas possible avec les silators existant actuellement. C'est pourquoi l'invention a pour but de réa- liser un résonateur du type indiqué, dans lequel cet in- convénient n'apparat pas. En particulier il faut proposer un résonateur à l'aide duquel il est possible d'étouffer également des vibrations acoustiques possédant des fréquences extrê- mement basses se situant dans la plage comprise entre environ 100 et 400 Hz. Ceci est obtenu conformément à l'invention dans un résonateur du type indiqué plus haut grâce au fait que le bottier est entouré complètement par un re- vêtement constitué en un matériau dont la résistance à la flexion est égale au maximum au tiers de la résis- tance à la flexion du matériau utilisé pour le bottier. Selon une caractéristique de l'invention, le revêtement est constitué en un matériau possédant un poids spécifique compris entre 0,8 et 5 g/cm 3, notam- ment entre 1 et 3,5 g/cm 3 Par ailleurs ledit revête- ment peut être constitué en un matériau possédant une dureté Shore A qui est inférieure à 50. Avantageusement le revêtement peut être cons- titué par un matériau élastomère. Selon une autre variante, le revêtement cons- titué par le matériau élastomère contient une substan- ce de remplissage dont le poids spécifique est supérieur à 2 g/cm 3. Selon d'autres variantes de réalisation, il est possible d'utiliser une substance de remplissage métallique ou bien d'utiliser comme substance de rem- plissage du sulfure de plomb ou du minium. En outre le revêtement peut être constitué par une couche métallique mince. Par ailleurs le revêtement peut être consti- tué par une couche mince de plonb,d'antimoine, d'étain ou d'alliages de ces métaux. Selon une variante avantageuse de l'invention le revêtement est relié uniquement à la zone marginale extérieure du bottier et l'espace intercalaire entre le revêtement et le boîtier est rempli par un liquide dont le poids spécifique est supérieur à 0,8 g/cm 3 et notam- ment est supérieur à 1 g/cm 3. En outre,dans le résonateur selon l'invention on peut utiliser comme liquide de l'eau ou de l'hui e avec des additifs constitués par des substances possédant un poids spécifique élevé Selon une autre forme de réalisation, le re- vêtement est muni de trous. Par ailleurs il est possible de prévoir sur le revêtement une couche supplémentaire d'absorption cons- tituée en un matériau élastomère mou et léger. Les avantages obtenus grâce à l'invention sont basés sur l'idée, confirmée par l'expérience, d'équiper le bottier du silator d'un revêtement consitué en un ma- tériau possédant une résistance extrêmement faible à la flexion et de déplacer de ce fait la fréquence propre du silator vers de basses fréquences. Un matériau approprié pour ce revêtement est un élastomère très mou, notamment du caoutchouc, au- quel sont ajoutées avantageusement des substances de remplissage lourdes afin d'accroître le poids spécifi- que du revêtement et de réaliser de ce fait l'amortisse- ment acoustique supplémentaire. A titre de variante il est également possible d'équiper le bottier d'un revêtement constitué en un métal possédant une résistance à la flexion extrêmement faible:à cet effet on peut utiliser, comme indiqué plus haut, notamment du plomb, de l'antimoine ou de l'étain. L'avantage de cette forme de réalisation tient au fait qu'avec un revêtement très mince, il est possible d'ob- tenir un silator possédant une résistance très supérieure à la température et à la corrosion. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après-prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: la figure 1 est une coupe d'une première forme de réalisation d'un silator; la figure 2 est une coupe d'une seconde forme de réalisation d'un silator; la figure 3 est une coupe d'une troisième forme de réalisation d'un silator; et la figure 4 est une représentation de courbes de variation de la fréquence propre d'un silator vibrant dans l'air et d'un silator qui est équipé d'un revêtement constitué par du caoutchouc mou. Le silator représenté sur la figure 1 est re- péré dans son ensemble par la référence 10 et comporte une plaque intercalaire 12 par exemple rectangulaire ou carrée, qui est munie d'une ouverture circulaire Aux zones marginales de la plaque intercalaire 12 sont re- liées deux plaques minces 14 et 16 qui sont cintrées vers l'extérieur en forme de lentille et forment le boîtier du silator Le vide est établit dans la cavité formée par les calottes sphériques de ce boîtier. L'ensemble de la surface extérieure de ce si- lator 10 est entouré par un revêtement 18 constitué en un élasthomère mou,par exemple du caoutchouc, dont la résistance à la flexion est égale au maximum au tiers de la résistance à la flexion du matériau des deux plaques 14,16 La dureté Shore A de l'élastomère devrait être inférieure à 50. On obtient de bons résultats lorsque l'élas- tomère possède un poids spécifique compris entre 1 et 3,5 g/cm 3; pour atteindre ce poids spécifique, on ajoute à l'élastomère une substance de remplissage possédant un poids spécifique supérieur à 2 g/cm 3, par exemple du sulfure de plomb ou du minium. La figure 4 représente le spectre de résonance d'un silator usuel vibrant dans l'air et qui possède approximativement la constitution de la figure 1, mais sans le revêtement 18 On peut voir que la fréquence propre de silator se situe à environ 900 Hz En pre- nant des dispositions du point de vue construction, à savoir en agissant sur l'épaisseur de la paroi, la hau- teur de cintrage et le diamètre du bottier en forme de lentille, on peut encore légèrement réduire cette va- leur; cependant la mise en oeuvre de ces dispositions ne permet pas de tomber au-dessous d'une limite infé- fieure d'environ 600 Hz. La figure 4 représente en outre le spectre de résonance du silator de la figure 1, c'est-à-dire d'un silator usuel qui est équipé d'un revêtement 18 constitué par du caoutchouc mou contenant une substance de rem- plissage On peut voir que la fréquence propre a été ré- duite à moins de 500 Hz En accordant de façon corres- pondante les propriétés mécaniques mentionnées et les propriétés du revêtement 18 on peut même atteindre des fréquences propres situées entre 100 et 300 Hz, fré- quences qui sont nécessaires par exemple pour l'amortis- sement du niveau de bruit i moteursà combustion in- terne. La figure 2 montre une forme de réalisation d'un silator 20 comportant une plaque intercalaire 22 et les deux plaques 24 et 26 du bottier cintrées en forme de lentille, ledit silator étant entouré par une mince couche métallique 28 A cet effet on peut utili- ser du plomb, de l'antimoine, ou de l'étain L'avanta- ge de cette forme de réalisation tient au fait qu'elle possède une résistance à la température et à la corro- sion, qui est supérieure à un revêtement constitué en un matériau élastomère. Enfin la figure 3 montre une variante de la forme de réalisation de la figure 1, à savoir un sila- tor 30 comportant une plaque intercalaire 32 et des plaques du bottier 34 et 36 cintrées en forme de len- tille et dans lequel le revêtement 38 constitué par le matériau élastomère muni des substances de remplissage mentionnées est relié aux plaques 34 et 36 du bottier uniquement au niveau des zones marginales de la plaque- tte intercalaire 32 L'espace intercalaire ainsi for- mé entre les plaques de bottier 34, 36 cintrées en for- me de lentille et le revêtement 38 est rempli par un liquide par exemple de l'eau ou de l'huile De ce fait on peut obtenir un décalage supplémentaire de la fré- quence propre du silator 30 vers les basses fréquences, comme cela est nécessaire dans des cas d'utilisation dans lesquels des vibrations acoustiques situées dans la plage de 50 à 150 Hz doivent amorties. Afin de conserver une épaisseur aussi faible que possible pour la couche de liquide 40, il faudrait utiliser un liquide possédant un poids spécifique égal au moins à lg/cm 3 A cet effet on peut ajouter au liquide, par exemple de l'eau ou de l'huile, des substances possédant un poids spécifique élevé. Les études expérimentales effectuées sur le silator de la figure 1 ont révélé qu'outre un dé- calage des fréquences propres (voir figure 4), on peut également réduire le degré d'absorption approximati- vement du facteur 10 Ainsi un prototype du silator de la figure 1 peut présenter,sans le revêtement 18, un degré d'absorption d'environ 0,04 pour une fréquence de résonance d'environ 900 Hz et, avec le revêtement 18 constitué en un caoutchouc mou, un degré d'absorption d'environ 0,4 pour une fréquence de résonance d'environ 400 Hz Le caoutchouc utilisé possède un degré d'absorp- tion d'environ 0,1 pour une fréquence de résonance d'en- viron 400 Hz. Une amélioration supplémentaire de l'amorti- ssement acoustique peut être obtenu lorsque le revête- ment 18 ou 28 est muni de trous. De même il est possible de réaliser des com- binaisons de couches et par exemple on peut disposer sur la couche 18 ou 28 une couche d'absorption mince supplé- mentaire constituée en un matériau élastomère mou et léger, afin d'améliorer plus encore l'absorption A cet effet on peut utiliser de minces couches de maté- riau mousse - REVENDICATIONS 1 Isolateur cooscillant à variation de vo- lume réalisé sous la forme d'un silator, a) comportant un bottier cintré en forme de lentille, b) dans lequel le vide est établi dans la ca- vité limitée par les calottes sphériques du bottier, caractérisé par le fait que: c) le bottier ( 14,16; 24,26; 34,36) est en- touré complètement par un revêtement ( 18; 28; 38) cons- titué en un matériau, d)dont la résistance à la flexion est égale au maximum au tiers de la résistance à la flexion du matériau pour le bottier ( 14,16; 24; 26; 34,36). 2 Résonateur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le revêtement ( 18,28; 38) est constitué en un matériau qui possède un poids spé- cifique compris entre 0,18 et 5 g/cm 3, notamment compris entre 1 et 3,5 g/cm 3. 3 Résonateur suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le revêtement ( 18; 28; 38) est constitué en un matériau possédant une du- reté Shore A qui est inférieure à 50. 4 Résonateur suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le revê- tement ( 18; 38) est constitué par un matériau élastomère. Résonateur suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le revêtement ( 18; 38) constitué par le matériau élastomère contient une subs- tance de remplissage dont le poids spécifique est su- périeur à 2 g/cm 3. 6 Résonateur suivant la revendicaiton 5, caractérisé par le fait qu'on utilise une substance de remplissage métallique. 7 Résonateur suivant la revendication 6, caractérisé apr le fait qu'on utilise du sulfure de plomb ou du minium comme substance de remplissage. 8 Résonateur l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait que le revête- ment est constitué par une couche métallique mince. 9 Résonateur suivant la revendication 8, caractérise par le fait que le revêtement est consti- tué par une couche mince ( 28) de plomb, d'antimoine, d'étain ou d'alliages de ces métaux. Résonateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le revêtement ( 38) est relié uniquement à la zone margi- nale extérieure du bottier ( 34,36) et que l'espace in- tercalaire entre le revêtement ( 38) et le bottier ( 34, 36) est rempli par un liquide dont le poids spécifique est supérieur à 0,8 g/cm 3 et notamment est supérieur à 1 g/cm 3. 11 Résonateur suivant la revendication 10, caractérisé par le fait qu'on utilise comme liquide, de l'eau ou de l'huile comportant des additifs formés de substances possédant un poids spécifique élevé. 12 Résonateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le revêtement ( 18; 28) est muni de trous. 13 Résonateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'une couche d'absorption supplémentaire constituée en un matériau élastomère mou et léger est située sur le re- vêtement ( 18; 28; 38).