Brevet FR2617933A1 — publié le 19890113

La présente invention concerne un dispositif perfectionné d'iso- lement et amortissement antivibratoire et antichocs. La fonction d'un tel dispositif d'isolement est de modérer les effets des vibrations et des chocs entre une masse suspendue et une structure porteuse. On connaît bien les dispositifs d'isolement, et plus particuliè- rement ceux comportant des éléments formés de cânles métalliques ou une structure équiwvalente pour remplir la fonction des pièces actives de sup- port et on les utilise dans une grande diversité d'appareils industriels et militaires. Alors que de tels dispositifs d'isolement sont destinés à pro- téger l'objet sur lequel ils sont montés contre les chocs et les vibrations apparaisant suivant les trois axes ou dimensions de l'espace, en fait la configuration de ces dispositifs entraîne une rigidité et un effet d'amor- tissement sensiblement plus grands le long de l'un de ces axes. Des tenta- tives faites pour modifier la réponse du dispositif d'isolement le long de l'un quelconque des axes entraînent une modification notable de la réponse le long des autres axes, ce qui empêche l'ingénieur concepteur d'obtenir la réponse optimale voulue le long de l'ensemble des trois axes. En consé- quence, on doit faire un choix en ce qui concerne le type de vibrations qui est du premier intérêt, les réponses le long des autres axes étant sérieu- sement compromises. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un dispositif d'isolement nouveau et perfectionné qui permette un meilleur contrôle de la réponse le long de l'ensemble des trois axes mutuellement orthogonaux, dans lequel la réponse du dispositif le long de chacun de ces trois axes mutuel- lement orthogonaux soit indépendante dans une mesure plus proche que celle des dispositifs classiques, et dans lequel on puisse obtenir une réponse dont la valeur soit la plus égale possible le long des trois axes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'isolement antivibratoire et antichocs, caractérisé en ce qu'il comprend une paire d'ensembles de barres, parallèles, formant des bases et fixés sur une pla- que de base servant à rendre le dispositif solidaire d'une structure soumi- se à des vibrations et des chocs, une barre de support de charge parallèle à ces ensembles de barres formant bases et permettant de rendre le disposi- tif solidaire d'une structure que l'on cherche à isoler des vibrations, et un premier et un second moyens de support avec flexion supportant cette barre de support de charge, suivant une disposition relative d'amortisse- ment des forces, au-dessus des ensembles de barres formant bases, chacun de ces moyens de support avec flexion comprenant un groupe de paires d'élé- ments de support avec flexion se faisant face, chacune de ces paires d'élé- ments de support avec flexion comprenant un premier élément ayant une pre- mière extrémité fixée au premier ensemble de barres formant base et une se- conde extrémité fixée à la barre de support de charge et un second élément ayant une première extrémité fixée au second ensemble de barres formant base et une seconde extrémité fixée à la barre de support de charge, les paires d'éléments de support avec flexion desdits premier et second moyens de support avec flexion étant disposées, et décalées angulairement dans des plans faisant des angles aigus par rapport à l'horizontale définie par lU la plaque de base, le décalage angulaire des paires d'éléments du premier groupe étant égal et opposé à celui des paires d'éléments du second groupe. Dans ce dispositif d'isolement, la paire d'ensembles allongés de barres de retenue formant bases sont destinés à être montées sur une surfa- ce de support et la barre allongée de support de charge est destinée à sup- porter la charge. Ces ensembles de barres formant bases et cette barre de support de charge sont reliés par la paire de moyens de support avec fle- xion de forme cintrée, chaque moyen de support étant formé d'une série d'éléments individuels de flexion s'étendant d'un ensemble de barres for- mant base à la barre de support de charge. Ces éléments individuels de fle- xion de l'un et l'autre des moyens de support avec flexion sont orientés (ou positionnés) suivant un angle aigu ou astreints à adopter une position faisant un tel angle, par rapport à l'horizontale, le premier groupe d'élé- ments étant astreint à adopter une position faisant un angle opposé à celui du second groupe. Par ailleurs, ces mêmes éléments individuels sont portés par les ensembles de barres formant bases en faisant saillie vers l'extérieur par rapport à ceux-ci suivant un second angle aigu. Les ensembles de barres de retenue formant bases sont divisés, de sorte qu'on peut régler les angles de positionnement des éléments de flexion et les angles suivant lesquels 3U ils font saillie sur lesdits ensembles. Avec une telle configuration, on peut obtenir un contour en forme de lobe qui est stable, avec une réponse aux chocs et aux vibrations le long de l'ensemble des trois axes qui est plus symétrique. Un autre avantage réside dans le fait qu'on peut par ail- leurs régler cette réponse de la manière exigée par des conditions particu- lières de vibrations et de chocs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels: la fig. 1 est une vue en plan de dessus d'un dispositif d'isolement confor- me à l'invention, la fig. 2 est une vue en élévation latérale de ce dispositif, la fig. 3 en est une vue en perspective, la fig. 4 est une vue en élévation de bout de ce dispositif, représentant, en trait interrompu, un procédé d'assemblage de l'ensemble, la fig. 5 est une vue en élévation d'un dispositif typique d'isolement de la technique antérieure et, la fig. 6 est un graphique illustrant les performances améliorées du dispo- sitif d'isolement conforme à l'invention par rapport au dispositif classi- que de la fig. 5. Comme le montrent les figures, le dispositif d'isolement 10 comprend une paire d'ensembles de barres de retenue 12 et 14 parallèles et allongés et formant des bases, et dont chacun peut se présenter sous la forme d'une paire séparée de tronçons de barre colinéaires respectivement 12a et 12b, et 14a et 14b, destinés à être montés sur une plaque de base 16 qui est fixée sur l'élément vibrant. Une barre allongée de support de charge 18 est montée suivant le même alignement que ces ensembles de barres de retenue formant bases 12 et 14 et au-dessus de ceux-ci. Cette barre-de support de charge 18 présente des perçages de dimension convenable 20 qui la traversent et sont destinés à recevoir- des organes convenables de fixa- tion permettant de fixer cette barre sur la charge sensible aux vibrations dont on souhaite l'isolement. Des moyens de support avec flexion 22 et 24 supportent cette barre de support de charge 18 au-dessus des ensembles de barres de retenue formant bases 12 et 14 et constituent le mécanisme de réduction des vibra- tions et des chocs. Le premier moyen de support avec flexion 22 supporte la première extrémité de la barre de support de charge 18 au-dessus de la première extrémité des ensembles de barres 12 et 14 et, plus précisément, peut s'étendre entre cette barre 18 et les tronçons de barres 12a et 14a. Ce premier moyen de support avec flexion 24 est constitué d'une série de paires d'éléments séparés de support avec flexion 26a-26b, 28a-28b et a30b (par la suite 26, 28 et 3U). Comme on peut le voir, l'un des éléments de chacune de ces paires d'éléments de support s'étend entre le premier tronçon de barre de retenue formant base 12a et la barre de support de charge 18, tandis que le second élément de ces paires d'éléments de support s'étend entre le second tronçon de barre de retenue formant base 14a et la barre 18. D'une manière analogue, le second moyen de support avec flexion 24 est constitué de paires d'éléments individuels de.flexion 32a-32b, 34a- 2617 9 3 3 34b et 36a-36b (par la suite 32, 34 et 36) qui s'étendent entre les tron- çons de barre de retenue formant base 12b et 14b et la barre de support de charge 18. Les différentes paires d'éléments de flexion 26, 28 et 30 du premier moyen de support avec flexion 22 sont respectivement situées dans une série de plans correspondant à des orientations qu'elles sont astrein- tes à adopter et faisant des angles aigus, dans le sens antihoraire, par rapport à l'horizontale telle que définie par le plan de la plaque de base 16 et des barres 12 et 14. Comme le montre la fig. 2, ces plans peuvent être sensiblement parallèles les uns aux autres, auquel cas, ils forment chacun un angle égal @ par rapport à l'horizontale. Les éléments séparés de chaque paire ont le même alignement, dans le même plan. Les paires séparées d'éléments de flexion 32, 34 et 36 du second moyen de support avec flexion 24 ont, d'une manière analogue, le même alignement dans une série de plans, ces plans étant décalés angulairement par rapport à l'horizontale suivant les mêmes angles que les éléments correspondants du premier moyen de sup- port avec flexion 22, mais mesurés dans le sens horaire à partir de l'hori- zontale. En conséquence, les moyens de support avec flexion 22 et 24 sont astreints à adopter une position, ou positionnés, d'une manière égale et opposée. Comme représenté sur les figures, ces éléments 32, 34, 36 sont disposés chacun sous le même angle dans le sens horaire. Les angles consi- dérés sont de préférence dans la fourchette de 50 à 70 degrés, mais ils peuvent s'étendre au-delà de cette fourchette. Les différentes paires de tronçons d'éléments de flexion 26 à 36 peuvent être constituées chacunes par un élément allongé de support avec flexion qui est unique et qui s'étend d'une manière ininterrompue à travers la barre de support de charge 18 et se termine par deux extrémités opposées fixées sur les ensembles de barres de retenue formant bases 12 et 14 qui se font face. En variante, chaque tronçon d'élément de flexion individuel peut être constitué par un élément de flexion séparé dont une première extrémité est fixée sur un ensemble de barres de retenue formant base et la second extrémité sur la barre de support de charge 18. Comme on peut mieux le voir sur la fig. 4, chaque tronçon de barre de retenue formant base 12a, 12b, 14a et 14b peut être constitué par un élément en angle, comportant une partie à section transversale sensible- ment en forme de pentagone 38 destinée à reposer sur la plaque de base 16 et présentant une face 40 dirigée vers l'intérieur et vers le haut et dis- posée sous un angle 0 par rapport à l'horizontale. Les différents éléments de flexion, qui peuvent être constitués par du câble métallique multibrins, sont serrés entre cette partie 38 et une partie-couvercle rectangulaire 42, dans une série de trous semi-circulaires 44 situés sur les surfaces en regard de celles-ci, si bien que les extrémités des éléments 26 à 36 sont enfermées à l'intérieur des ensembles de barres de retenue formant bases 12 et 14 et s'étendent à l'extérieur, perpendiculairement à l'horizontale. Par ailleurs, les paires d'éléments de support avec flexion peu- vent présenter des caractéristiques différentes. C'est ainsi par exemple que les paires 26 et 36 peuvent être formées d'un câble métallique d'un premier diamètre, tandis que les paires 28 et 34, et 30 et 32 peuvent être formées d'un câble métallique de diamètre différent, en fonction de la réponse d'ensemble désirée pour le dispositif d'isolement. On maintient de préférence une symétrie entre les moyens de support 22 et 24. Des organes appropriés de fixation (non représentés) maintiennent les parties de barres ensemble autour des tronçons d'éléments de flexion. L'angle 0 est de pré- férence dans la fourchette de 35 à 55 degrés, mais peut s'étendre au-delà de cette fourchette. Bien que l'on envisage de préférence que cet angle 0 soit constant pour chaque élément de flexion, on peut le faire varier d'une paire d'éléments de flexion à l'autre de façon à modifier les répon- ses du dispositif. Les angles devraient être symétriques entre les deux moyens de support 22 et 24. La barre de support de charge 18 peut être constituée de plaques supérieure 46 et inférieure 48 présentant des trous semi-circulaires en regard 50 qui permettent aux éléments de flexion d'être enfermés et retenus à l'intérieur de cette barre 18. On utilise des organes appropriés de fixa- tion, tels que des vis 52, pour maintenir ensemble les plaques 46 et 48. L'assemblage d'un dispositif d'isolement 10 comportant des élé- ments en câble métallique tels que représentés sur les figures peut s'ac- complir d'une manière classique. Si on se reporte à la fig. 4, on monte, suivant une orientation convenable entre eux, sur un mandrin rotatif 54 et à l'aide de blocs d'adaptation 56, les parties-couvercles 42 des tronçons de barre de retenue formant bases 12a, 12b, 14a et 14b, ainsi que la plaque inférieure 48 de la barre de support de charge 18. Le mandrin et les blocs d'adaptation sont d'une taille appropriée pour la disposition relative recherchée entre les éléments des barres. On serre à l'intérieur d'un trou semi-circulaire 44 ménagé dans une partie-couvercle 42 un câble métallique provenant d'une bobine conti- nue. On fait alors tourner le mandrin et on fait passer le tronçon de câble dans le trou semi-circulaire convenable 50 de la plaque supérieure 54 et dans le trou semi-circulaire correspondant 44 de la partiecouvercle 42 26 1 7933 située en regard, réalisant ainsi un profil préfixé pour l'élément. On serre alors en place ce câble métallique et on le coupe de la bobine à une taille approximative. On répète ce processus juqu'à ce que tous les élé- ments formant l'ensemble des pièces de flexion soient en place. On fixe alors la plaque supérieure 46 de la barre de support de charge 18 et les parties inférieures 38 des ensembles de barres de retenue formant bases 12a, 12b, 14a et 14b, avec la plaque de base 16, sur les piè- ces associées montées sur le mandrin. Une fois la fixation réalisée, on ajuste la coupe des éléments en câble métallique à la longueur finale. On peut alors retirer du mandrin le dispositif d'isolement ainsi fini. Un dispositif d'isolement conforme à l'invention manifeste une réponse aux vibrations qui est perfectionnée et plus uniforme par comparai- son avec un dispositif équivalent d'isolement de conception classique. La fig. 6 est un graphique illustrant les performances d'un dispositif d'iso- lement à six boucles tel que représenté sur les figures et d'un dispositif d'isolement hélicoïdal classique à six boucles, de taille équivalente, tel que représenté sur la fig. 4. Dans l'un et l'autre ensembles, les éléments de flexion sont réalisés en câble CRFS 6x19 de 2b,6 mm de diamètre. Le dis- positif d'isolation conforme à l'invention est réalisé avec un angle O de 2u 60 degrés et un angle d de 45 degrés. Comme on peut le voir, les courbes de flexibilité respectivement en compression 58 et en roulis/cisaillement 60 du dispositif d'isolement conforme à l'invention sont plus notablement proches l'une de l'autre que les courbes de réponse de compression 62 et de roulis/cisaillement 64 du dispositif classique d'isolement. La compression, le roulis et le cisail- lement représentent les trois directions orthogonales principales. Par ailleurs, les fréquences naturelles en compression et en roulis/cisaille- ment du nouveau dispositif d'isolement manifestent considérablement moins de divergence que celles du dispositif classique d'isolement. Les deux 3U facteurs traduisent une réponse dont la symétrie est plus grande. Par ailleurs, en réglant les angles C et 0, on peut encore mieux adapter la réponse en fonction de ce qui est requis. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'isolement antivibratoire et antichocs, caracté- risé en ce qu'il comprend une paire d'ensembles-de barres (12, 14) paral- lèles, formant des bases et fixés sur une plaque de base (16) servant à rendre le dispositif solidaire d'une structure soumise à des vibrations et des chocs, une barre de support de charge (18) parallèle à ces ensembles de barres formant bases (12, 14) et permettant de rendre le dispositif soli- daire d'une structure que l'on cherche à isoler des vibrations, et un pre- mier et un second moyens de support avec flexion (22, 24) supportant cette barre de support de charge (18), suivant une disposition relative d'amor- tissement des forces, au-dessus des ensembles de barres formant bases (12, 14), chacun de ces moyens de support avec flexion (22, 24) comprenant un groupe de paires d'éléments de support avec flexion se faisant face (26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 3Ub; 32a, 32b, 34a, 34b, 36a, 36b), chacune de ces paires d'éléments de support avec flexion comprenant un premier élément (26a, 28a, 3Ua; 32a, 34a, 36a) ayant une première extrémité fixée au premier ensemble de barre formant base (12) et une seconde extrémité fixée à la barre de support de charge (18) et un second élément (260, 28b, 3Ub; 32b, 34b, 36b) ayant une première extrémité fixée au second ensemble de barre formant base (14) et une seconde extrémz,Ä fixée à la barre de sup- port de charge (18), les paires d'éléments de support avec flexion desdits premier et second moyens de support avec flexion (22, 24) étant disposées, et décalées angulairement, dans des plans faisant des angles aigus (0) par rapport à l'horizontale définie par la plaque de base (16), le décalage angulaire des paires d'éléments du premier groupe (26a, 26b, 28a, 28b, 30a, b) étant égal et opposé à celui des paires d'éléments du second groupe (32a, 32b, 34a, 34b, 36a, 36b). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ensembles de barres formant bases (12, 14) comprennent chacun des pre- mier et second tronçons formant bases (12a, 12b; 14a, 14b) colinéaires, le premier moyen de support avec flexion (22) étant fixé sur les second tron- çons formant bases (12a, 14a). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des tronçons formant base (12a, 12b, 14a, 14b) peut être disposé de manière indépendante sur la plaque de base (16). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de support avec flexion (26a-26b, 28a-28b, 30a-30b, 32a-32b, 34a-34b, 36a-36b) sont réalisés en câble métallique. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque paire d'éléments de support avec flexion (26a-26b, 28a-28b, 3Ua-3U0, 32a- 32b, 34a-34b, 36a-36b) est constitué par un tronçon unique de câble métallique. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de support avec flexion (26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a, 36b) font saillie vers l'extérieur à partir des ensem- bles de barres formant base (12, 14) en faisant des angles aigus (U) par rapport à l'horizontale. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle (î) suivant lequel lesdits éléments font saillie est dans la four- chette de 35 à 55 degrés. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les angles de décalage angulaire (0) sont dans la fourchette de 50 à 7U degrés. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les angles de décalage angulaire (9) sont tous d'égale amplitude. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les angles (G) suivant lesquels lesdits éléments font saillie sont tous d'égale amplitude.