Brevet FR2649769A1 — publié le 19910118

Dispositif aoortisseur de roulis La présente invention se rapporte à un dispositif amortisseur de roulis, présentant des réactions mécaniques progressives propres à contrôler les déplacements relatifs de deux corps mobiles l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de roulis déterminé. On sait que l'industrie produit des matériaux, tels que des résines polyamides ou aramides, ou fibres de verre, sous forme de fils ou de câbles qui offrent de remarquables propriétés de résistance mécanique et d'élasticité. Ces fils ou câbles sont capables d'accumuler et de restituer une grande quantité d'énergie mécanique, apportée sous forme de forces de traction pendant une durée d'autant plus brève que la contrainte est plus élevée. L'invention a pour but de mettre à profit l'existence de ces matériaux pour réaliser un dispositif amortisseur de roulis simple et léger, en adoptant des dispositions qui permettent de dissiper, sous forme de chaleur résultant de frottements, une partie importante de lténergie mécanique absorbée lors de l'amortissement d'un mouvement de roulis. La présente invention concerne ainsi un dispositif amortisseur de roulis qui comprend une boucle de fil croisée en forme de 8, tendue entre deux poulies situées sensiblement dans un méme plan moyen, autour desquelles s'enroule le fil, lequel est réalisé avec un matériau offrant une grande résistance mécanique à la traction et une capacité d'allongement considérable, tandis que les poulies, montées sur un axe de rotation excentré respectif, solidaire de l'un des deux corps, sont reliées à l'autre corps par un système de transmission desmodromique qui leur impose de tourner excentriquement toutes les deux dans un même sens de rotation lorsqu'apparait un mouvement de roulis entre les deux corps. On rappelle qu'une liaison desmodromique est une liaison entre deux points d'un mécanisme telle que la vitesse et le déplacement de l'un entraine une vitesse et un déplacement bien déterminés pour l'autre. Le fil de la boucle est de préférence réalisé en fibres de résine synthétique polyamide ou aramide, ou en fibres de verre. On entend ici par "fil" aussi bien un fil à brin unique (monofilament) qu'un fil câblé à plusieurs brins, ou câble. Il convient que les éléments constitutifs du dispositif selon l'invention soient géométriquement dimensionnés de façon que, lorsque les poulies tournent excentriquement dans un même sens, le fil subisse un allongement progressif, et que les parties du fil en contact, direct ou indirect, avec les poulies glissent alors sur la périphérie d'au moins l'une de celles-ci. Il est remarquable de constater que, lorsque les deux corps mobiles l'un par rapport à l'autre ont un mouvement relatif de translation rectiligne, les poulies tournent en sens opposés et le fil subit un allongement, mais avec un très faible glissement sur les poulies, donc peu d'amortissement. Par contre, lors d'un mouvement relatif de rotation des deux corps mobiles (mouvement de roulis), le glissement du fil sur les poulies est très important car les poulies tournent dans le même sens, de sorte que l'amortissement est considérable. Dans une forme de réalisation très simple, chaque poulie présente un contour périphérique circulaire, celui-ci comportant de préférence une gorge qui reçoit le fil de la boucle. Le contour des poulies pourrait cependant s'écarter de la forme circulaire pour prendre par exemple une forme elliptique. Par ailleurs, le fil de la boucle peut être, au moins dans ses parties susceptibles de frottement sur les poulies, revêtu d'une gaine qui le protège d'une usure rapide. Il convient de prévoir que l'écartement mutuel des axes de rotation des poulies soit réglable afin de permettre l'ajustement d la tension du fil de la boucle. Avantageusement, les poulies reçoivent une légère obliquité opposée de façon à tourner dans des plans faisant avec leur plan moyen un petit angle afin que les brins de la boucle ne se touchent pas lors de leur croisement. Les poulies peuvent être disposées de façon que leur plan moyen soit en particulier soit perpendiculaire, soit parallèle à l'axe de roulis. Dans le premier cas, le système de transmission desmodromique comprend de préférence une paire de bielles sensiblement parallèles, chacune étant articulée d'une part à une poulie respective en un point de celle-ci distant de son axe de rotation lié à l'un des corps, et d'autre part à l'autre corps. Dans le second cas, il convient que le système de liaison desmodromique comprenne une paire de leviers de renvoi animant les poulies dans leur plan moyen à partir des mouvements de rotation de l'un des corps autour de l'axe de roulis. La boucle précitée peut être réalisée sous forme soit d'un fil continu sans fin, soit d'un tronçon de fil dont les deux extrémités sont réunies, par fixation de ces extrémités à la périphérie de l'une des poulies ou par jonction desdites extrémités dans l'espace situé entre les deux poulies, le point de jonction étant de préférence attaché au corps qui porte les poulies par un lien empêchant ce point de se déplacer jusque sur les poulies. Lorsqu'on désire obtenir un amortissement symétrique du mouvement de roulis par rapport à la position moyenne de repos des deux corps, il convient de prévoir que les axes de rotation des poulies et les centres géométriques du pourtour de celles-ci soient alignes au repos. L'utilisation d'un dispositif amortisseur selon la présente invention est particulièrement avantageuse pour compléter la suspension de véhicules terrestres, où l'adjonction d'une barre de torsion anti-roulis classique n'apporte aucun amortissement susceptible de limiter efficacement les perturbations liées aux oscillations de roulis. Il trouve notamment une application intéressante pour l'amortissement des cabines de tracteurs agricoles, qui sont généralement sujettes à des mouvements de roulis fort gênants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure 1 représente en élévation un dispositif amortisseur de roulis selon l'invention, les biellettes de liaison ayant été schématisées par un simple trait rectiligne. La figure 2 représente le dispositif de la figure 1 vu suivant la flèche II, la véritable structure des biellettes apparaissant sur cette figure. La figure 3 représente le dispositif amortisseur de la figure 1 en présence de roulis. On voit sur les figures deux corps 1, 2, susceptibles de se déplacer l'un par rapport à l'autre suivant un mouvement de rotation autour d'un axe de roulis 3. Deux poulies 4, 5 circulaires, de même diamètre, sont montées sur le corps 1 sensiblement dans un même plan moyen P perpendiculaire à l'axe 3, de façon à pouvoir tourner autour d'axes 6, 7 liés au corps 1. Ces axes sont distants du centre géométrique C des poulies respectives, de sorte que celles-ci tournent excentriquement autour de leur axe de rotation propre. Les poulies 4, 5 offrent à leur périphérie des gorges circulaires 4a, 5a dans lesquelles passe une boucle 8 de fil tendu en forme de 8, comprenant entre les poulies deux brins croisés 8a, 8b. La poulie 4 est reliée au corps 2 par une biellette 9 articulée d'une part en un point 9a de la poulie distant de son axe de rotation 6 et d'autre part en un point 9b du corps 2 situé du même côté de l'axe de roulis 3 que la poulie 4. De même, la poulie 5 est reliée au corps 2 par une biellette 10 identique et sensiblement parallèle à la biellette 9, articulée en un point lOa de la poulie distant de son axe de rotation 7 et en un point lOb du corps 2. L'ensemble du système mécanique admet un plan de symétrie Q passant par l'axe de roulis 3. Comme on peut le voir sur la figure 1, les centres de rotation des poulies 4, 5, correspondant aux axes 6, 7, et leurs points d'articulation 9a, 10a aux bielles 9, 10 sont alignés lorsque le système mécanique est au repos. En outre, le point d'articulation 9a, îOa de chacune des poulies est décalé par rapport à l'axe de rotation 6, 7 de celle-ci en direction de l'autre poulie. Il en résulte que, en cas de mouvement de roulis du corps 2 par rapport au corps 1 (figure 3, flèche R), les biellettes 9, 10 imposent aux poulies 4, 5 de tourner dans un même sens (flèches r) suivant des mouvements de rotation excentrée. Comme le montre la figure 2, les plans dans lesquels tournent les poulies 4, 5 sont quelque peu décalés angulairement par rapport à leur plan moyen P, de façon à donner à la boucle de fil en forme de 8 une légère torsion dans le but d'éviter que les brins 8a, 8b frottent l'un sur l'autre à l'endroit où ils se croisent. Pour cette raison, à l'extrémité des biellettes 9, 10 correspondantes sont prévues des articulations à rotule 12. Ce même type d'articulation peut être également choisi pour l'autre extrémité des biellettes 9, 10 où elles sont articulées au corps 2. La boucle 8 est réalisée à l'aida de fil ou câble en fibres de résine synthétique du type polyamide ou aramide, telle le "Nylon" ou le "Kevlar", ou en fibres de verre. Ces matériaux sont capables de supporter de grandes contraintes mécaniques en traction, avec un allongement élastique considérable et sans déformation permanente appréciable si l'effort est de brève durée. Le fil peut être revêtu de gaines de protection (non représentées) réalisées par exemple en matière plastique souple. On peut intercaler, entre les gaines ou le fil et les gorges 4a, 5a des poulies, des patins en matériau adapté aux efforts de frottement et à l'usure. En tout cas, il convient que les gorges 4a et 5a présentent un profil transversal tel quelles contiennent exactement les gaines de protection ou les patins de frottement En position moyenne de repos (figure 1), les deux brins 8a, 8b de la boucle 8 sont soumis à des forces de tension égales, faibles ou même nulles, suivant le réglage initial de la tension du fil obtenu par modification de l'écartement des axes 6, 7. Lorsque le corps 2 est animé d'un mouvement de rotation, par exemple sinistrorsum suivant la flèche R, les poulies 4 et 5 tournent dans le même sens, dextrorsum, d'un même angle autour des axes 6 et 7 (figure 3). La boucle 8 subit de ce fait un allongement, qui s'accompagne d'efforts de traction et de forces de frottement sur les poulies. Le brin 8a, dont les points de contact avec les poulies 4, 5 s'écartent - du fait de la rotation de celles-ci - des axes de rotation respectifs 6, 7, subit la force de tension maximale, l'autre brin 8b étant soumis à une force de tension moindre. Il en résulte l'application d'un couple résistant aux poulies 4, 5, qui, par l'intermédiaire des biellèttes 9, 10, s'oppose au mouvement de rotation du corps 2, avec dissipation concomitante de l'énergie correspondante, car la boucle 8 reste quasiment immobile lors de la rotation des poulies. Quand le corps 2 revient à sa position d'origine (figure 1), le brin 8a subit la force minimale et le brin 8b la force maximale, de sorte que le couple résistant appliqué aux poulies est très inférieur, pour une même position, à ce qu'il était lors de la rotation première. Il en résulte un effet amortisseur qui réduit très rapidement l'amplitude des oscillations de roulis du corps 2 par rapport au corps 1. Le couple résistant s'opposant au mouvement de roulis augmente avec la course d'une manière très progressive; sensiblement nul au départ, il devient très important à l'amplitude maximale du mouvement. Le système poulies-boucle de fil décrit présentant une symétrie par rapport au plan S parallèle à l'axe de roulis 3 et passant par les centres de rotation des poulies 4, 5, est capable d'amortir les déplacements relatifs de roulis des corps 1 et 2 de la même façon dans un sens de rotation et dans l'autre. La boucle 8 peut être faite d'un anneau continu de fil. Elle peut aussi être obtenue en liant ensemble les deux extrémités d'un morceau de fil de longueur convenable. Dans ce dernier cas, le point de liaison du fil peut être situé sur l'un des brins 8a, 8b, dans l'espace séparant les deux poulies 4, 5, où il peut être maintenu en attachant au corps 2 l'une au moins des extrémités du fil, prolongée à cet effet. En variante, les deux extrémités du morceau de fil peuvent être solidarisées à l'une des poulies, en un point de sa périphérie situé à l'opposé de l'autre poulie; le fil ne peut alors glisser avec frottement que sur la périphérie de cette autre poulie, ce qui est admissible lorsque l'énergie d'amortissement à dissiper n'est pas trop grande. Revendications 1. Dispositif amortisseur de roulis présentant des réactions mécaniques progressives propres à contrôler les déplacements relatifs de deux corps mobiles l'un par rapport à l'autre autour d'un axe de roulis déterminé, caractérisé par le fait qu'il comprend une boucle de fil (8) croisée en forme de 8, tendue entre deux poulies (4, 5) situées sensiblement dans un même plan moyen (P), autour desquelles s'enroule le fil, lequel est réalisé avec un matériau offrant une grande résistance mécanique à la traction et une capacité d'allongement considérable, tandis que les poulies (4, 5), montées sur un axe de rotation excentré (6, 7) respectif, solidaire de l'un (1) des deux corps (1, 2), sont reliées à l'autre corps (2) par un système de transmission desmodromique qui leur impose de tourner excentriquement toutes les deux dans un même sens de rotation lorsqu'apparaît un mouvement de roulis antre les deux corps (1, 2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fil de la boucle (8) est réalisé en fibres de résine synthétique polyamide ou aramide, ou en fibres de verre. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ses éléments constitutifs sont géométriquement dimensionnés de façon que, lorsque les poulies tournent excentriquement dans un même sens, le fil de la boucle (8) subit un allongement progressif, et que les parties du fil en contact, direct ou indirect, avec les poulies (4, 5) glissent alors sur la périphérie d'au moins l'une de celles-ci. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque poulie (4, 5) présente un contour périphérique circulaire. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque poulie (4, 5) comporte sur sa périphérie une gorge (4a, 5a) qui reçoit le fil de la boucle (8). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le fil de la boucle (8) est, au moins dans les portions en contact avec les poulies (4, 5), revêtu d'une gaina de frottement qui le protège. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'écartement mutuel des axes de rotation (6, 7) des poulies (4, 5) est réglable. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les poulies (4, 5) tournent dans des plans faisant avec leur plan moyen (P) un petit angle tel que les brins (8a, 8b) de la boucle (8) ne se touchent pas lors de leur croisement. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le plan moyen (P) des poulies (4, 5) est perpendiculaire à l'axe de roulis (3). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le système de transmission desmodromique comprend une paire de bielles (9, 10) sensiblement parallèles, chacune étant articulée d'une part à une poulie (4, 5) respective en un point (9a, 10a) de celle-ci distant de son axe de rotation lié à l'un (1) des corps, et d'autre part à l'autre corps (2). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le plan moyen (P) des poulies (4, 5) est parallèle à l'axe de roulis (3). 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le système de liaison desmodromique comprend une paire de leviers de renvoi animant les poulies (4, 5) dans leur plan moyen (P) à partir des mouvements de rotation de l'un des corps (1, 2) autour de l'axe de roulis (3). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que les axes de rotation (6, 7) des poulies (4, 5) et les centres géométriques (C) du pourtour de celles-ci sont alignées au repos.