Brevet FR2560952A1 — publié le 19850913

L'invention concerne les moyens destinés à l'amortissement d'oscillations,plus particulièrement les moyens servant à amortir les oscillations à l'aide d'éléments élastiques qui utilisent, pour l'amortissement des vibrations, le frottement, et a notamment pour objet un amortisseur à ressort. L'amortisseur à ressort revendiqué est utilisé pour l'amortissement des oscillations des systèmes non tournants, par exemple ceux qui effectuent un mouvement de va-et-vient, et trouvent application sur une vaste échelle dans les constructions mécaniques pour l'amortissement des éléments de construction des machines et des mécanismes soumis à de fortes charges, par exemple les éléments des lessiveuses-essoreuses, des essoreuses centrifugeuse-s. En règle générale, les amortisseurs à ressort sont utilisés pour l'amortissement des oscillations dans les appareils et instruments de mesure, par exemple dans les sytèmes indicateurs, ainsi que pour l'amortissement des oscillations des amortisseurs eux-mêmes dans les machines et les mécanismes soumis à de faibles chargeas. Pour~amortir de grandes masses effectuant des oscillations de grande amplitude, on fait appel aux amortisseurs à ressort en association avec des amortisseurs ("dampers") de type hydraulique ou à friction. Par exemple, dans une lessiveuse-essoreuse industrielle dont la masse à amortir est de 450kg, l'amplitude des oscillations, engendrées à la suite de la répartition irrégulière du linge dans le tambour, atteint, aux oscillations de ré-sonanca, 10 mm et davantage. Pour l'amortissement des oscillations dans ces machines, on a recours aux amortisseurs hydrauliques et aux amortisseurs à ressort. Toutefois, les amortisseurs hydrauliques transmettent des charges proportionnelles à la vitesse de rotation du rotor de la lessiveuse-essoreuse aux éléments d'appui de la structure de la machine, en particulier au cadre et à la fondation. Aux vitesses de rotation atteignant 1000 tours/ min ou plus, les amortisseurs de type hydraulique fonctionnent dans des conditions extremement dures, ce qui baisse sensiblement leur fiabilité et limite aussi la durée de vie tant de ces amortisseurs que de l'ensemble de la machine. Pour cette raison-, pour les machines lessiveuses-essoreuses dont les rotors tournent à des vitesses supérieures à 1o6o tours/min, on est obligé de faire appel aux amortisseurs à friction. On connaît, par exemple, un amortisseur à friction 3 (cf.brevet français nO 2374457, Cl.Int. D 06 F 37/20, 1978) comportant, disposés- coaxialement, un cylindre creux et un ressort cylindrique lié à un piston en matériau élastique. Ce ressort est monté à l'intérieur du cylindre avec un jeu, le piston se trouvant en contact avec le cylindre en vue d'amortir les oscillations de la masse à amortir pendant le déplacement du piston suivant la surface intérieure du cylindre. Cependant, pendant le fonctionnement de l'amortisseur à friction, le couple de friction "cylindre-pisten" est soumis à une usure intense et, de ce fait, au fur et à mesure de l'usure du couple à friction,l'efficacite de l'amortissement diminue et il apparaît un risque de mise hors d'usage de la machine lors du passage par la zone de résonance des oscillations forcées. Dans les amortisseurs de type à friction connus, l'un des éléments du couple de friction est lié à la masse à amortir, et l'autre, à un élément d'appui de la structure de la machine (cadre, corps), c'est pourquoi toutes les charges sont transmises aux éléments d'appui de la structure, ce qui diminue davantage la durée de vie tant de l'amortisseur lui-même que de l'ensemble du système à amortir. On connaît également un amortisseur à ressort (certificat d'auteur URSS nO 665152, déposé le 10.05.77) publié dans le Bulletin "Découvertes, inventions, modèles d'utilité et labels nb 20, publié le 30.05.79, Cl.Int.3 F 16 F 15/02) comportant un ressort cylindrique de traction ou de compression et une douille, disposés coaxialement, entrant-en contact l'une avec l'autre et montés de façon que les spires du ressort puissent se déplacer sur la surface de contact du ressort avec la douille. Une extrémité du ressort est liée à la base du corps, sur laquelle est fixée rigidement la douille, et l'autre, à la masse à amortir. Le déplacement de la spire extrême du ressort, située à l'extrémité liée à la masse à amortir, est égal à l'amplitude des oscillations de la masse à amortir. L'amortissement'des oscillations se fait par frottement des spires du ressort contre la surface intérieure de la douille. L'usure du ressort dépend sensiblement de l'amplitude des oscillations de ses spires. L'amplitude des oscillations des spires du ressort par rapport au système immobile des coordonnées est variable : elle croît au fur et à mesure que l'on s'éloigne des spires disposées du côté de la base et qu'on se rapproche des spires disposées du côté de la masse à amortir. Il convient de noter que l'usure des spires extremes situées du côté de la masse à amortir est maximale. On s'est donc proposé de mettre au point un amortisseur à ressort dont la douille serait conçue de manière à augmenter la durée de vie dudit amortisseur tout en préservant l'efficacité de l'amortissement des oscillations. Ce problème est résolu du fait que ltamortisseur à ressort, du type comportant un ressort cylindriqu-e de compression ou de traction et une douille, disposés coa- xialement et en contact l'un ave-c l'autre et montés de manière que les spires du ressort puissent se déplacer sur la surface de contact du ressort avec la douille, est caractérisé, selon l'invention, en ce que la douille est fixée directement sur le ressort et est retenue sur celuici par les forces de frottement engendrées sur la surface de contact avec le ressort, la longueur de la douille étant plus petite que la longueur du ressort de traction lorsque celui-ci est en état de tension minimale, et plus petite que la longueur du ressort de compression lorsque celui-ci est en état de compression maximale. I1 est avantageux que la douille possède au mo-ins une fente ménagée suivant toute sa longueur, et qu'elle soit munie d'au moins un anneau élastique coopérant avec la douille et assurant, lorsqu'il est monté à l'extérieur ou à l'intérieur de la douille, la formation de forces de frottement retenant la douille sur le ressort. La douille peut être constituée d'un matériau élastique et avoir un diamètre supérieur ou inférieur au diamètre du ressort d'une valeur qui, quand elle est montée à l'intérieur ou à l'extérieur du ressort, assure la formation de forces de frottement retenant la douille sur le ressort. I1 est souhaitable qu'une fente soit exécutée suivant toute la longueur de la douille en vue de maintenir à un même niveau la force de frottement indépendamment de l'usure des spires du ressort. Ce mode de réalisation de l'amortisseur à ressort, dans lequel la douille n'est liée ni à la masse a amortir ni à l'élément d'appui de la structure, mais est retenue sur la surface du ressort sous l'effet des forces de frottement, permet d'augmenter de deux fois au moins la durée de vie de l'amortisseur à ressort, étant donné que le déplacement des spires extrêmes du ressort du côté de la masse à amortir lors de l'amortissement des oscillations est réduit de moitié, tandis que du côté de l'élément d'appui de la structure, il est doublé, c'est-à-dire que l'usure des spires du ressort est égalisée suivant la longueur du ressort du fait que l'usure des spires du ressort dépend de la valeur de leur déplacement, pendant la déformation du ressort, sur la surfac.e de contact entre celui-ci et la douille et de la force de pression normale de la douille sur le ressort. L'utilisation d'une douille conçue de façon à être retenue sur le ressort par les forces de frottement a permis, sans modifier la rigidité du ressort, d'amortir efficacement les oscillations pendant toute la durée de vie de l'amortisseur. Un avantage important de l'amortisseur à ressort revendique réside en ce que les efforts engendrés lors de l'amortissement des oscillations s'équilibrent sur la surface de contact du ressort avec la douille et ne sont transmis ni à la masse à amortir ni aux éléments d'appui de la structurece qui améliore sensiblement les propriétés de protection de l'amortisseur à ressort contre les vibrations et augmente aussi sa durée de vie. l'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés -uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente, en coupe longitudinale partielle, une vue d'ensemble d'un amortisseur à ressort conforme à l'invention - la figure 2 représente un mode de réalisation de l'amortisseur à ressort, dans lequel la douille est disposée extérieurement au ressort ( vue an coupe longitudinale);; - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 2 - la figure 4 représente, en coupe longitudinale, un autre mode de réalisation de l'amortisseur à ressort, dans lequel la douille est disposée à l'intérieur du ressort - la figure 5 est une vue en coupe suivant V-V de la figure 4 - la figure 6 représente une variante de réalisation de l'amortisseur à ressort (en coupe longitudinale) - la figure 7 est une vue en coupe suivant VII-VII de la figure 6 - les figures 8a et 8b sont des vues schématiques de l'amortisseur à ressort : (a) en éta-t libre (b) sous charge. L'amortisseur à ressort revendiqué comporte un ressort cylindrique de compression ou de traction 1 (figure 1) et une douille 2 destinée à amortir les oscillations du ressort pendant le déplacement de ses spires suivant la surface de contact de la douille 2 avec le ressort 1, le ressort et la douille étant disposes coaxialement et en contact l'un avec l'autre. Une extrémité 3 du ressort 1 est fixée sur un élément d'appui faisant partie de la structure du système à amortir (non représenté) tandis que l'autre extrémité 4 est fixée sur la masse à amortir (non représentée). La douille 2, fabriquée en un matériau élastique qui, sous l'action des forces d'élasticité, assure la force nécessaire de pression normale sur le ressort, par exemple en acier à ressorts, en caoutchouc ou en un autre matériau polymere possédant une résistance suffisante à l'usure, est montée à ajustement serré sur la surface extérieure du ressort 1 et est retenue sur celui-ci par les forces de frottement engendrées sur la surface de contact de ladite douille avec le ressort 1. L'amortisseur à ressort revendiqué fait aussi fonc tion d'amortisseur à fluide ("damper"). Pour que l'énergie des oscillations de la masse à amortir soit amortie totalement par l'amortisseur à ressort, il est nécessaire d'obtenir une valeur suffisante de la force de frottement entre les spires du ressort 1 et la douille 2. La valeur de cette force est déterminée par la valeur de la force de pression normale exercée par la douille sur chaque spire du ressort et par le nombre de spires enveloppées par ladite douille.Pour l'usure des spires du ressort et de la douille soit minimale, il est rationnel de réduire la force de pression normale, mais, d'autre part, la force totale de frottement entre les spires du ressort et la douille doit être telle que pendant le processus de déformation du ressort la douille soit retenue sur la surface de contact entre elle et le ressort. Dans le cas où l'amortisseur à ressort est disposé verticalement, la force totale de frottement des spires du ressort 1 sur la douille 2 doit être supérieure au poids de la douille 2 pour compenser les forces d'inertie. En outre, il convient de noter qu'une grande valeur de la force de pression normale de la douille sur la spire du ressort n'est pas souhaitable du fait qu'elle peut provoquer une augmentation notable de la rigidité de l'amortisseur à ressort. De plus, lors de la déformation du ressort, la douille ne doit pas entrer en contact avec la masse à amortir, ni avec les éléments d'appui de la structure, car ce contact aboutirait à une diminution des propriétés de protection de l'amortisseur à ressort contre les vibrations et peut provoquer un déplacement de la douille sur la surface de contact de la douille avec le ressort et intensifier 9 par conséquent, l'usure du ressort. Dans ce but, la longueur de la douille 2 est choisie inférieure à la longueur du ressort de traction 1 en état d'extension minimale, ou inférieure à la longueur du ressort de compression 1 en état de compression maximale, sous l'action des charges ayant lieu lors de l'utilisation. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la longueur de la douille 2 est de deux spires inférieure à la longueur du ressort 1. Le nombre de spires qui ne sont -pas enveloppées par la douille peut varier. I1 dépend des conditions de fonctionnement et de la conception de l'amortisseur à ressort, de l'amplitude maximale des oscillations de la masse à amortir, c'est-à-dire que la distance entre les faces en bout de la douille et les points de fixation du ressort à la masse à amortir et aux éléments d'appui de-la structure doit être telle que pendant le fonctionnement de l'amortisseur à ressort la douille 2 ne touche ni les éléments d'appui de la structure ni la masse à amortir. En état libre de l'amortisseur, la douille peut envelopper so-it toutes les spires du ressort cylindrique, soit seulement une par-tie de celles-ci. Dans ce cas, si la douille n'enveloppe qu'une partie des spires du ressort, elle peut être montée soit symétriquement par rapport aux faces en bout du ressort, comme montré sur la figure 1, soit d'une manière asymétrique. Dans ce dernier cas, il est avantageux que la douille enveloppe les spires dont le déplacement, pendant la déformation du ressort, est maximale, c'est-à-dire qu'elle soit montée à celle des extrémités du ressort qui est liée à -la masse à amortir. Dans le but de maintenir à un même niveau la pression normale optimale excercée sur le ressort par la douille pendant l'usure des spires du ressort, il est avantageux que la douille 2 (figures 2, 3) fabriquée en acier à ressorts soit pourvue d'une fente 5 suivant toute sa longueur. Par ailleurs, avant son montage sur la surface extérieure du ressort 1, le diamètre intérieur de la douille 2 doit être plus petit que le diamètre extérieur du ressort 1 d'une valeur qui, après le montage à ajustement serré de la douille 2 sur le ressort 1, assure une telle force de pression normale sur chaque spire du ressort 1, que la force totale de frottement entre les spires du ressort 1 et la douille 2 soit suffisante pour retenir la douille 2 sur le ressort 1 et assurer 11 efficacité voulue de l'amor- tissement des oscillations. Dans ce cas, si la douille 2 est montée à l'intérieur du ressort 1, le diamètre extérieur de la douille 2 est choisi plus grand que le diamètre intérieur du ressort 1. Dans cette variante de réalisation de la douille 2-, la force de pression normale exercée par la douille 2 sur le ressort 1 pendant toute la durée de service de l'amortisseur est maintenue pratiquement à un même niveau indépendamment de lEusure des spires du ressort 1, et ce, grâce à l'élasticité de la douille 2. Pour obtenir, entre le ressort et la douille, la force nominale de frottement nécessaire à un amortissement optimal des oscillations de la masse à amortir d'une lessiveuseessoreuse, par exemple d'un poids de 450 kg , la douille 2 doit recouvrir 30 à 40 spires du ressort 1 chargé statiquement, et la force normale exercée par la douille 2 sur la partie recouverue du ressort 1 est sensiblement de 20 à 40 N. La largeur de la fente 5 de la douille 1 montée sur le ressort 1 est de préférence de 2 mm a-u maximum. Suivant un autre mode de réalisation, la douille 2 (figures 4, 5) pour l'amortissement des oscillations peut être montée à l'intérieur du ressort 1. Dans ce cas, il est avantageux, du point de vue construction, de pourvoir la douille 2 de deux fentes 5 et s de serrer deux demi-cylindres 7, formant la douille 2 contre la surface intérieure du ressort 1 à l'aide d'un anneau élastique 8 logé dans une gorge annulaire 9 ménagée dans là douille 2 à égale distance. de ses faces en bout. Les figures 6, 7 représentent un mode de réalisation d'un amortisseur à ressort qui, par comparaison avec le mode représente sur les figures 4, 5, permet d'élever l'efficacité de l'amortissement des oscillations et de réduire l'encombrement de l'amortisseur. L'amortisseur à ressort réalisé selon ce mode comporte, pour l'amortissement des oscillations du ressort, une douille auxiliaire 10 disposée à l'extérieur 'du ressort 1 et composée de deux demi-cylindres 11 formant entre eux des intervalles 12. Les demi-cylindres 11 sont serrés contre la surface extérieure du ressort 1 par un anneau à ressort 13 monté dans une gorge annulaire 14. La figure 8a est une vue schématique de l'amortisseur à ressort proposé, où L désigne la longueur du ressort 1 en- état libre. La figure 8b représente le même amortisseur soumis à l'action d'une charge P (L1 est la longueur du ressort 1 soumis à la charge P ; S désigne le déplacement des spires extrêmes du ressort 1 par rapport aux faces en bout de la douille 2. L'amortisseur à ressort fonctionne de la manière suivante. Sous l'action de la charge P, le ressort 1 (figures 1, 8a, 8b) se tend et s'allonge d'une valeur ho = L1 - L. Dans ce cas, la douille 2 retenue sur la surface du ressort 1 sous l'effet des forces de frottemént se déplace conjointement avec celui-ci, autrement dit, pendant que la douille 2 et le ressort 1 se déplacent conjointement, leurs centres de gravité restent imobiles l'un par rapport à l'autre. La valeur du déplacement de leurs centres de gravité est égale à Q L/2. La valeur du déplacement de la spire extrême du ressort 1 à partir de l'extrémité 4 par rapport à l'appui est égale à L, alors que la valeur du déplacement S de la même spire par rapport à la douille 2 est égale àaL/2. La valeur du déplacement S de la spire extrême du ressort 1 à partir de l'extrémité 3 par rapport à la douille 2 est égale elle aussi à fiL/2. Lorsque la charge P diminue, le ressort et la douille se déplacent dans le sens inverse. Les force de frottement sont engendrées entre les spires du ressort 1 et de la douille 2 à la suite du déplacement desdites spires. Ces forces absorbent l'énergie des oscillations de la masse à amortir. La douille 2 conserve une position immobile donnée sur le ressort 1 grâce à l'équilibraige des forces de frottement sur sa surface. Les spires du ressort ainsi que la douille 2 ne s'usent pratiquement pas et, de ce fait, l'usure ne peut plus limiter la durée de vie de la machine. Ceci est obtenu du fait que la force de pression normale agissant sur chaque spire du ressort 1 du dispositif (amórtisseur) revendiqué est négligeable elle est de 39,2 N au maximum). Les amortisseurs à ressort représentés sur les figures 2 à 7 fonctionnent de la manière décrite ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Amortisseur à ressort comportant un ressort cylindrique (1) de compression au de traction et une douille (2), disposés coaxialement et en contact l'un avec l'autre et montés de manière que les spires du ressort (1) puissent se déplacer sur la surface de contact du ressort (1) avec la douille (2), caractérisé en ce que la douille (2) est fixée directement sur le ressort (1) et e-st retenue sur celui-ci par les forces de frottement engendrées sur la surface de contact de ladite douille (2) avec ledit ressort (1), la longueur de ladite douille étant inférieure à la longueur du ressort (1) en état d'extension minimale, si celui-ci est un ressort de traction, et à la longueur du ressort (1) en état de compression maximale, si celui-ci est un ressort de compression. 2. Amortisseur à ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille (2) possède au moins une fente (5) suivant toute sa longueur et est munie d'au moins un anneau élastique (8) coopérant avec la douille (2) et qui,lorsqu'il est monté soit extérieurement, soit intérieurement à la douille (2) , assure la formation de forces de frottement qui retiennent la -douille (2) sur le ressort (1). 3. Amortisseur à ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce que la douille (2) est constituée par un matériau élastique et que son diamètre est supérieur ou inférieur au diamètre du ressort (1) d'une valeur qui, lorsqu'elle est montée soit extérieurement, soit intérieurement au ressort (1), assure la formation de forces de frottement qui retiennent la douille (2) sur le ressort (1-) 4. Amortisseur à ressort selon la revendication 3, caractérisé en ce que la douille (2) est pourvue d'une fente (5) suivant toute sa longueur.