Brevet FR2544040A1 — publié le 19841012

La présente invention a pour objet un disposi- tif amortisseur, particulièrement destiné aux amortis- seurs pour automobiles, camions, machines à laver et ana- logues, à action différenciée dans les deux sens de cou- lissement, qui comprend une pluralité d'éléments tour- nants rigides, interposés entre une piste de roulement en matière visco-élastique et une piste de glissement mé- tallique possédant un profil approprié. La demande de brevet déposée le 31 Janvier 1962 sous le n 20 050 A/62 au nom de Società Applicazioni Gomma Antivibranti u SAGA" s p a, représente la techni- que connue la plus apparentée au sujet de la présente in- vention. Cette demande précitée décrit des éléments tour- nants rigides interposés entre des pistes de roulement en matière visco-élastique qui sont animées d'un mouve- ment relatif de nature à faire rouler les éléments tour- nants, ces derniers provoquant la déformation de la ma- tière visco-élastique et une dissipation d'énergie consé- cutive Il est donc nécessaire d'utiliser des huiles de refroidissement, à la fois pour maintenir à des tempéra- tures acceptables les éléments tournants rigides, qui tendent à s'échauffer, et pour faciliter la transmission de la chaleur au milieu extérieur L'absence d'huile ré- frigérante entre les deux pistes de roulement visco-élas- tiques pourrait provoquer la détérioration de ces pistes avec mise hors service consécutive de l'ensemble du dis- positif. La présence du réfrigérant rend évidemment le dispositif plus compliqué, en entraînant un accroisse- ment du coût, qui est dé à la nécessité de prévoir des joints étanches, des conduits d'alimentation, etc Parmi les diverses formes de réalisation du dis- positif dissipateur d'énergie qui fait l'objet de la de- mande de brevet précitée, la figure 13 annexée à cette demande illustre un amortisseur dans lequel la tige et le fourreau ou cylindre sont coniques et possèdent la mê- me conicité, de manière à amortir les oscillations d'une façon différenciée dans les deux sens de déplacement de la tige par rapport au fourreau. Toutefois, cette solution ne permet pas d'obte- nir une action fortement différenciée dans les deux sens du déplacement, par exemple, un déplacement libre ou presque libre dans un sens et une forte action de freina- ge dans le sens inverse. Cet inconvénient ainsi que d'autres sont élimi- nés par le dispositif amortisseur d'oscillations qui fait l'objet de la présente invention. Un premier but de la présente invention est de réaliser un dispositif amortisseur d'oscillations qui soit capable de fournir une action différenciée dans les deux sens du coulissement. Un deuxième but de l'invention est d'éliminer la présence d'huiles réfrigérantes entre les pistes de roulement ou de glissement des éléments tournants, pour simplifier ainsi l'étude et la construction du disposi- tif. Un autre but de l'invention est de faire en sor- te que la partie du dispositif qui pourrait éventuelle- ment se détériorer puisse être remplacée facilement sans que ceci n'exige de remplacer tout le dispositif. Pour atteindre ces buts, le dispositif amortis- seur d'oscillations -qui constitue l'objet de la présente invention, et qui est du type comportant une tige pou- vant coulisser axialement dans les deux sens par rapport à un fourreau fixe, est caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité d'éléments tournants rigides in- terposés entre une piste de roulement en matière visco- élastique et une piste de glissement en matière métalli- que ou, de toute façon, rigide, cette piste étant consti- tuée par une cavité à profondeur progressivement crois- sante, de manière que, lorsque la tige coulisse dans un sens, les éléments tournants se disposent dans la partie la plus profonde de la cavité, en exerçant une action de freinage limitée, tandis que, lorsque la tige coulisse dans le sens opposé, les éléments tournants, en roulant sur la piste visco-élastique, se placent dans la partie la moins profonde de la cavité, en exerçant ainsi une forte action de freinage, par le fait qu'ils s'enfoncent dans la matière visco-élastique. Dans une forme préférée de réalisation du dispo- sitif selon l'invention, la piste de roulement en matiè- re visco-élastique recouvre ladite tige tandis que la piste ou les pistes de glissement en matière rigide est ou sont fixée(s) au fourreau avec possibilité de réglage radial de leur distance par rapport à la tige. Les éléments rigides peuvent avantageusement être des rouleaux, aiguilles, billes ou autres. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien-comprendre comment l'in- vention peut être réalisée Sur ce dessin, la figure 1 est une coupe axiale du dispositif amortisseur selon l'invention, dans une forme préférée de réalisation; la figure 2 est une coupe transversale du dispo- sitif représenté sur la figureé; la figure 3 est une coupe transversale analogue à la figure 2, avec quelques variantes de réalisation; la figure 4 est encore une coupe transversale du dispositif selon l'invention, dans laquelle les élé- ments tournants-rigides sont des billes interposées en- tre des surfaces cylindriques; la figure 5 représente un détail des pistes de glissement qui sont formées sur la tige dans ce cas, la figure 6 montre 'une autre forme de réalisa- tion des éléments tournants rigides; - la figure 7 représente, en partie en coupe, une autre forme de réalisation du dispositif amortisseur se- ion l'invention, qui utilise la tige de la figure 5 et des éléments tournants du type représenté sur la figure 6; la figure 8 montre une autre forme de réalisa- tion des éléments roulants; la figure 9 est finalement un diagramme donné à titre d'exemple d'une courbe typique déplacement-force amortisseuse, qui met en évidence l'action différenciée du dispositif amortisseur selon l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, qui montre une formé de réalisation préférée de l'invention, on a indiqué dans son ensemble par la référence 1 le dis- positif amortisseur objet de la présente invention. IL se compose d'une tige rigide 2, munie d'un *revêtement 3 en matière visco-élastique, de préférence en caoutchouc nitrile, et entourée d'un fourreau rigide 4 dans lequel la tige peut coulisser axialement dans les deux sens A ce fourreau rigide 4 qui est dessiné sur la figure 2 avec une section carrée, sont fixées, par des vis 6, des plaquettes 5, qui sont par exemple au nombre de quatre, une pour chaque côté, la fixation des plaquet- tes 5 étant de nature à permettre de régler la distance de ces plaquettes par rapport au revêtement visco-élasti- que 3 Le fourreau 4 présente des trous 7 au droit des- quels sont prévues des cavités 8 correspondantes ména- gées dans les plaquettes 5, et dont les profils 9 sont inclinés tous dans le même sens par rapport à un plan ho- rizontal (figure 1). Dans les cavités 8 des plaquettes 5, sont dispo- sés des éléments tournants rigides 10, qui sont des rou- leaux dans l'exemple des figures 1 et 2 Les éléments ri- gides 10 sont donc interposés entre une surface visco- élastique 3 et une surface rigide, de préférence métalli-. que, constituée par le profil 9 d'une cavité 8 ménagée dans la plaquette 5. Lorsque la tige 2 se déplace axialement par rap- port au fourreau 4, les rouleaux 10 roulent sur une pis- te de roulement en matière visco-élastique constituée par le revêtement 3 de la tige elle-même, et ils glis- sent sur une piste métallique constituée par le profil 9 de la cavité 8 correspondante Plus précisément, en re- gard de la figure 1, lorsque la tige 2 est entraînée vers la gauche, les rouleaux 1 se placent dans la zone la plus profonde des cavités 8, comme on l'a indiqué en traits interrompus, en exerçant une action de freinage limitée et en facilitant donc le coulissement entre les éléments 2 et 4 Lorsque, au contraire, la tige 2 est en- traînée vers la droite, les éléments tournants 10, en roulant sur les pistes visco-élastiques 3, se placent dans la partie la plus rétrécie des cavités 8, comme ce- ci est représenté en traits continus sur la figure 1, en se disposant à serrage par rapport à la matière visco- élastique et en exerçant ainsi une forte action de frei- nage. Dans l'exemple de la figure 1, les profils 9 des cavités 8 déterminent une action d'amortissement dif- férenciée, qui est de nature à permettre un coulissement libre ou presque libre de la tige 2 vers la gauche et à exercer une forte action de freinage pour les coulisse- ments de la tige 2 vers la droite. Dans le graphique de la figure 9, dans lequel on a indiqué les forces d'amortissement (en ordonnées) en fonction des déplacements à partir de l'état de pré- contrainte statique (en abscisses), l'effet précité est mis clairement en évidence En effet, pour les déplace- ments de la tige 2 vers la gauche (abscisses négatives), la force d'amortissement est très faible tandis que, pour les déplacements vers la droite (abscisses positi- ves), la force d'amortissement est beaucoup plus élevée. Le passage de l'une à l'autre des valeurs extrêmes de la force d'amortissement se produit dans un intervalle c de déplacement très réduit, qui correspond à la course de blocage de chaque rouleau, c'est-àdire à la course que chaque rouleau décrit à l'intérieur de la cavité 8 cor- respondante pour se placer dans les positions extrêmes respectivement indiquées en traits continus et en traits interrompus. _i Naturellement, l'action différenciée d'amortis- sement dans les deux sens du coulissement de la tige 2 par rapport au fourreau 4 peut être modifiée, soit par modification du profil 9 des cavités 8, soit en réglant la distance entre les plaquettes 5 et la tige 2 au moyen des vis 6. Un avantage notable du dispositif du dispositif d'amortissement selon l'invention réside dans le fait que la puissance transformée en chaleur, qui est consom- mée par l'effet d'hystérésis de la matière visco-élasti- que des pistes de roulement 3, et qui est proportionnel- le à la somme des produits partiels des forces de freina- ge des rouleaux 10 par les déplacements, est dissipée dans le milieu environnant à travers les plaquettes mé- talliques 5 De cette façon, les rouleaux 10 se maintien- nent à des températures relativement basses et il n'est pas nécessaire de prévoir d'huile de refroidissement dans la zone comprise entre les pistes et les rouleaux, il est tout au plus nécessaire de prévoir un graissage normal. Sur la figure 2 des dessins, qui représente une coupe transversale du dispositif de la figure 1, la tige rigide 2 a été dessinée avec une section circulaire et, on a de même représenté le revêtement viscoélastique 3 avec un profil circulaire. Au contraire, sur la figure 3, la tige 2 est de section carrée et le revêtement visco-élastique en repro- duit le profil quadrangulaire Avec ce type de réalisa- tion, l'action de freinage est augmentée dans la mesure de l'accroissement de la surface de contact entre les rouleaux 10 et la piste de roulement 3. Dans la réalisation de la figure 4, tous les éléments constitutifs du dispositif amortisseur sont à section circulaire et les éléments tournants rigides 10 sont constitués par des billes dont les axes perpendicu- laires au plan de la figure sont disposés sur une surfa- ce cylindrique Les éléments tournants 10 sont ici égale- ment interposés entre une piste de roulement 3 qui recou- vre la tige 2 et une piste de glissement métallique qui peut être formée, soit directement à l'intérieur du four- reau 4, comme dans le cas représenté sur les dessins, soit dans une cage auxiliaire. Sur les figures 5, 6 et 7, on a représenté une autre forme de réalisation du dispositif d'amortissement à action différenciée qui fait-l'objet de la présente in- vention Dans ce cas, les éléments tournants rigides 10 dont l'un est représenté sur la figure 6, comportent deux rouleaux d'extrémités 11, reliés rigidement, axiale- ment entre eux par une petite tige 12 La tige 2, qui possède une section carrée ou rectangulaire, présente, au moins sur deux faces opposées, des cavités dont les profils 13 assurent la même fonction que les profils 9 de la réalisation de la figure 1 Dans la position mon- tée (figure 7), la petite tige 12 se déplace sur les pro- fils 13 de l'élément rigide 2 tandis que les rouleaux 11 roulent sur des pistes 14 en matière visco-élastique, disposées à l'intérieur du fourreau rigide, lequel est ici également désigné par le numéro de référence 4. Avec ce type de réalisation, on obtient les mê- mes résultats que ceux illustrés précédemment, ainsi qu'une plus grande douceur de fonctionnement, qui est doe à l'augmentation du rapport entre le rayon des par- ties roulantes et le rayon des parties glissantes des éléments tournants I O - Sur la figure 8, on a représenté une autre for- me de réalisation des éléments tournants 10, qui -sont ici constitués par un rouleau 16 muni axialement de té- tons saillants 10 Dans la position montée, qui n'est pas représentée au dessin annexé, mais que l'on peut fa- cilement imaginer par extrapolation, les tétons 15 se dé- placent sur des pistes métalliques tandis que le rouleau 16 roule sur une piste visco-élastique. En se reportant à nouveau à la figure 1, on peut remarquer que la tige 2, avec son revêtement visco- élastique 3, peut facilement être remplacée dans le cas éventuel de détérioration de la matière visco-élasti- que. Selon une autre forme de réalisation, la tige 2 pourrait être de section entièrement aplatie, de manière à devenir flexible; par exemple, on pourrait prévoir une lame d'acier caoutchoutée. Il va de soi que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention Par exemple, les pistes de roulement et de glissement pourraient être interchangées, comparative- ment à ce qui a été décrit, c'est-à-dire que les pistes de glissement pourraient associées à la tige 2 et la pi-5- te de roulement au fourreau 4. Z 544040 R E V E N D IC A T I O N S 1 Dispositif amortisseur d'oscillations à action différenciée dans les deux sens de coulissement d'une tige rigide ( 2) par rapport à un fourreau, égale- ment rigide ( 4), caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'éléments tournants rigides ( 10) interposés entre une piste de roulement en matière visco-élastique et une ou plusieurs piste(s) de glissement métallique(s) identique(s) entre elles, d'amplitude limitée, consti- tuée(s) par les profils ( 9) de cavités ( 8) qui possèdent une profondeur variable telle que, lorsque la tige ( 2) se déplace dans un sens, les éléments tournants ( 10) se placent dans la partie la plus profonde des cavités ( 8), en facilitant le coulissement, tandis que, lorsque la ti- ge se déplace dans le sens inverse, les éléments tour- nants ( 10), en roulant sur la piste visco-élastique, se placent à l'extrémité opposée des cavités ( 8) en augmen- tant le serrage par rapport à la matière visco-élastique- et en exerçant de cette façon une forte action de freina- ge 2 Dispositif amortisseur selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que la piste de roule- ment en matière visco-élastique recouvre au moins par- tiellement la tige ( 2). 3 Dispositif amortisseur selon l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites pis- tes de glissement sont formées dans des plaquettes rigi- des ( 5) dont la distance à la tige ( 2) peut être réglée au moyen de vis ( 6). 4 Dispositif amortisseur selon l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que les pistes de glissement métalliques sont formées à l'intérieur du fourreau rigide ( 5). Dispositif amortisseur selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments tournants sont des rouleaux. ? 544040 6 Dispositif amortisseur selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments tournants sont des billes. 7 Dispositif amortisseur d'oscillations à ac- tion différenciée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pistes de roulement en matière visco-élas- tique sont disposées intérieurement au fourreau rigide ( 4) et que les pistes de glissement sont formées sur la tige rigide ( 2). 8 Dispositif amortisseur selon les revendica- tions 1 et 7, caractérisé en ce que les éléments tour- nants sont constitués par des rouleaux d'extrémités ( 11) reliés par une tige ( 12), les rouleaux ( 11) et la tige ( 12) étant respectivement des éléments roulants et un élément glissant. 9 Dispositif amortisseur selon les revendica- tions 1 et 7, caractérisé en ce que lesdits éléments tournants sont constitués par un rouleau ( 16) muni de té- tons d'extrémités ( 15) qui constituent respectivement l'élément roulant et les éléments glissants. Dispositif amortisseur selon les revendica- tions 1 et 7, caractérisé en ce que lesdits éléments tournants sont des rouleaux-ou des billes. 11 Dispositif amortisseur selon les revendica- tions 1, 2 et 3 et/ou 4, 5 et/ou 6, caractérisé en ce que la tige rigide ( 2) possède une section rectangulaire suffisamment aplatie pour être flexible.