Brevet FR2663704A1 — publié le 19911227

DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT DE VIBRATIONS MéCANIQUES La présente invention concerne notamment l'amortissement de vibrations mécaniques de faibles amplitudes dans la bande de fréquence de 0-10 kHz engendrées par des sources ayant une masse allant de 5009 à plusieurs kilogrammes. L'amortissement de vibrations mecaniques de faibles amplitudes engendrées par de petites masses se fait, de manière habituelle, à l'aide de coussins en matériau souple absorbant souvent à base de silicones. Pour obtenir avec de tels coussins un facteur d'amortissement suffisant en basse fréquence il faut maximiser la pression de contact et donc minimiser la surface de contact. Avec des sources de vibrations de faibles masses, cela conduit a des surfaces de contact trop faibles pour assurer une tenue mécanique correcte. I1 est également connu d'amortir des vibrations mécaniques par déformation de câbles rigides. L'amortisseur se présente alors sous la forme d'un câble d'acier multibrin enroulé en hélice dont les spires sont maintenues en place par deux barrettes longitudinales diamétralement opposées entre lesquelles sont appliquées les vibrations à amortir. Ce genre d'amortisseur est mal adapté à l'amortissement de vibrations basse fréquence engendrées par de petites masses. La présente invention a pour but d'amortir des vibrations mécaniques de faibles amplitudes engendrées dans la bande de fréquence de 0-10 kHz par des sources ayant une masse allant de 500 g à plusieurs kilogrammes. Elle a pour objet un dispositif d'amortissement de vibrations mécaniques comportant des moyens d'amortissement par torsion d'un câble rigide multibrin qui absorbe par le frottement de ses brins l'énergie vibratoire ayant entrainé sa torsion. Les moyens d'amortissement par torsion comportent avantageusement deux câbles multibrins, parallèles, tendus rigidement sur un support et réunis par deux pontages entre lesquels est suspendue la source de vibrations. Les pontages sont de préférence constitués d'un bloc de matériau souple et amortisseur qui est fixé entre les câbles et transforme les mouvements de vibration de la source en mouvements de torsion des câbles. Ils peuvent également être réalisés en câbles rigides multibrins. Les câbles multibrins sont de préférence en acier. De manière avantageuse, les câbles multibrins peuvent être enduits d'un composant à base de silicones pour améliorer l'amortissement des fréquences de vibration supérieures à quelques centaines de Hertzs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-apres d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel - une figure 1 est un schéma illustrant le principe de fonctionnement du dispositif d'amortissement selon l'invention ; - une figure 2 est une vue schématique, en perspective, d'un dispositif d'amortissement selon l'invention utilisé pour la fixation d'une rangée de ventilateurs dans un tiroir d'équipements électroniques ; - une figure 3 est une vue schématique, analogue à celle de la figure 2, dans laquelle le chassis du tiroir a été omis pour permettre de mieux voir les éléments du dispositif d'amortissement ;; - une figure 4 est une vue en perspective d'un bloc souple amortisseur et de ses pièces de fixation utilisés dans le dispositif d'amortissement vu aux figures 2 et 3 et - des figures Sa, 5b, 5c, 5e et 5f illustrent les différentes déformations que peut subir le bloc souple de la figure 4 sous l'effet des diverses contraintes engendrées par les vibrations à amortir. La figure 1 est une schéma de principe d'un pendule de torsion à câble multibrin amorti par le frottement des brins. Un câble multibrin 1, qui est naturellement rigide ou rendu rigide en lui appliquant une tension mécanique, est tendu entre deux points d'un support de manière à constituer un pendule de torsion de fréquence propre de résonance très basse de l'ordre de quelques hertzs. Une vibration mécanique appliquée dans un plan perpendiculaire à l'axe du câble, en un point intermédiaire 0 de celui-ci, au moyen d'un bras de levier de longueur 1, n'engendre que des mouvements de torsion. Ces mouvements de torsion sont amortis le long du câble 1 par le frottement des brins. Si leur fréquence est nettement supérieure à la fréquence propre de résonance du pendule de torsion, ils ne parviennent au support que de manière très atténuée.En plus du déplacement tangentiel A1, ils induisent également un déplacement longitudinal t2 mais celui-ci est très inférieur et peut entre rendu négligeable par la conception du cable si bien qu'il ne participe pratiquement pas à la transmission de la vibration au support. Le pendule de torsion à câble multibrin permet ainsi d'amortir les mouvements de vibration perpendiculaires à l'axe de son câble en les convertissant en mouvements de torsion à l'aide d'un bras de levier. Pour amortir les vibrations selon un axe parallèle à celui du pendule de torsion, on peut soit utiliser un système de pontage élastique et amortisseur entre deux pendules de torsion à axes parallèles qui amortit ces vibrations et les tranforme grâce à son élasticité en mouvements de torsion, soit combiner deux pendules de torsion à câble multibrin disposés perpendiculairement l'un à l'autre. Les figures 2 et 3 illustrent schématiquement un dispositif d'amortissement de vibrations mécaniques utilisé pour la fixation de ventilateurs dans un tiroir d'équipements électroniques. On distingue dans la figure 2 quatre ventilateurs, 10, 11, 12, 13 alignés à l'entrée du volume intérieur du tiroir d'équipements électroniques schématisé par les cornières 14 de son chassis. Ces quatre ventilateurs 10, 11, 12, 13 sont rigidement fixés entre eux par un cerclage non représenté. La rangée qu'ils constituent est fixée à chacune de ses extrémités à un bloc de matériau souple et amortisseur 15, 16 suspendu entre deux câbles parallèles 17, 18 multibrins en acier tendus entre deux pièces d'ancrage 19, 20 fixées rigidement au chassis du tiroir d'équipements électroniques. Comme cela apparat plus clairement à la figure 3 ou les cornières du chassis ont été omises pour une meilleure clarté, les pièces d'ancrage 19, 20 présentent dans le plan des câbles 17, 18 un profil en trapèze, leurs grandes bases étant tournées en vis à vis. Elles sont creusées, sur chaque petit côté du trapèze, d'une rainure latérale non représentée qui sert de guide-cable et qui s'interrompt peu avant la grande base pour permettre un appui très localisé des câbles au voisinage de la grande base. Ainsi les câbles reposent par deux appuis localisés sur les pièces d'ancrage : un appui à leur extrémité sur la petite base, éventuellement par l'intermédiaire d'un tendeur, et un appui en couteau au voisinage de la grande base. Ces deux appuis localisés permettent d'éviter la transmission au chassis des vibrations latérales des câbler. Les blocs de matériau souple et amortisseur 15, 16 peuvent être réalisés à l'aide d'un caoutchouc chargé de silicones du genre de ceux utilisés pour les coussins amortisseurs de vibration. Ils sont identiques. L'un deux 15 est représenté de manière détaillée à la figure 4 avec ses pièces de fixation aux câbles 17, 18 et à la rangée de ventilateurs 10, 11, 12, 13. Ils ont la forme générale d'un parallélépipède rectangle dont la face supérieure est biseautée sur les côtés orientés vers les câbles pour réaliser des amincissements facilitant les mouvements de torsion. Une pièce pour la fixation à la rangée de ventilateurs 10, 11, 12, 13 est collée sur la face supérieure 30 de chaque bloc 15, 16. C'est une plaquette 31 laissant dépasser une tige de vis 32 destinée au blocage d'une oreille rigide de fixation 33, 34 (figures 2 et 3) venue du cerclage assemblant les ventilaleurs 10, 11, 12 et 13. Des mâchoires de serrage de câble sont placées sur les faces latérales 35, 36 des blocs 15, 16 venant en vis à vis des cibles 17, 18. Elles sont constituées chacune d'un bout de cornière 37, 38 qui est collé contre une arête inférieure du bloc considéré et qui laisse dépasser sur la face latérale 35, 36 dudit bloc une tige de vis 39, 40, et d'une plaquette 41, 42 pourvue d'une empreinte de rainure en creux 43, 44 destinée à recouvrir le câble et d'un trou 45, 46 de passage de la tige de vis 39, 40 pour son assemblage sur un bout de cornière 37 ou 38. Une plaquette métallique 47 est collée sous chaque bloc pour assurer sa tenue mécanique suivant l'axe vertical. Cette plaquette 47 n'est pas en contact avec les bouts de cornière 37, 38 des mâchoires de serrage de câble qui conservent une certaine liberté de débattement en raison de la souplesse des blocs. Les figures Sa à 5f sont des coupes verticales du bloc de matériau souple et amortisseur 15 illustrant les déformations qu'il subit sous les contraintes imposées par les mouvements de vibration. Dans la figure 5a, le bloc 15 est représenté au repos, en l'absence de contrainte. Sa section est trapézoïdale. Il ne transmet aucun mouvement de torsion aux câbles 17, 18. Dans la figure 5b, le bloc 16 est représenté alors qu'il subit une contrainte verticale du haut vers le bas. Il s'écrase tandis que ses côtés fixés aux cables 17. 18 se relèvent en faisant subir aux câbles 17 et 18 deux torsions de sens opposés. Dans la figure 5c, le bloc 15 subit une contrainte verticale du bas vers le haut. Il se bombe tandis que ses côtés fixés aux câbles 17, 18 s'abaissent en faisant subir aux cables 17 et 18 deux torsions de sens opposés, inverses des précédentes. Dans la figure 5d, le bloc 15 subit une contrainte horizontale de la gauche vers la droite. Il se tort entraînant un relèvement de son côté fixé au câble 17 et un abaissement de son côté fixé au câble 18 et fait subir aux cibles 17 et 18 deux torsions de même sens. Dans la figure 5e, le bloc 15 subit une contrainte horizontale de la droite vers la gauche. I1 se tort entraînant un abaissement de son côté fixé au câble 17 et un relèvement de son côté fixé au câble 18, et fait subir aux câbles 17 et 18 deux torsions de même sens inverses des précédentes. Dans la figure 5f, le bloc subit une contrainte horizontale avant arrière qui provoque un mouvement de cisaillement tendant à entraîner un abaissement ou un relèvement simultané de ses côtés fixés aux cibles 17 et 18 et à faire subir aux câbles 17 et 18 des torsions de sens opposés. Les câbles 17 et 18 sont tendus de manière à avoir une fréquence de résonance en torsion inférieure à celles des vibrations que l'on cherche à amortir. Ils sont éventuellement enduits d'un composant aux silicones de manière à augmenter leur coefficient de frottement entre brins. En variante, chaque pontage peut être réalisé à l'aide d'un pendule de torsion à câble multibrin. Il comporte alors un ou deux câbles multibrins tendus en travers des cibles 17, 18, fixés à ces derniers au moyen de pièces d'attache à bras de levier et pourvus au voisinage de leur milieu d'un point d'attache à bras de levier pour la fixation du bloc de ventilateurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amortissement de vibrations mécaniques entre une source de vibrations (10, 11, 12, 13) et un support (14) caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'amortissement par torsion d'au moins un câble rigide multibrin (17, 18) qui absorbe, par frottement de ses brins, l'énergie vibratoire ayant entrainé sa torsion. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement par torsion comportent deux câbles multibrins (17, 18) tendus rigidement sur le support (14) et réunis par deux pontages (15, 16) entre lesquels est suspendue la source de vibrations (10, 11, 12, 13). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pontages (15, 16) sont des blocs de matériau souple et amortisseur. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pontages sont constitués chacun d'au moins un câble rigide multibrin. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque bloc de matériau souple et amortisseur est pourvu latéralement, sur ses faces (35, 36) en regard des deux câbles multibrins (17, 18) de mâchoires de serrage de câble (37, 41, 38, 42) et, sur sa face supérieure (30), d'une pièce de fixation (31) à la source de vibrations (10, 11, 12, 13). 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque bloc a la forme générale d'un parallélépipède rectangle dont la face supérieure (30) est biseautée sur les côtés orientés vers les cibles multibrins (17, 18) pour réaliser des amincissements facilitant les mouvements de torsion. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'amortissement par torsion comportent en outre deux pièces d'ancrage (19, 20) qui sont fixées rigidement au support (14) et entre lesquelles sont tendus les deux câbles multibrins (17, 18), lesdites pièces d'ancrage (19, 20) présentant, dans le plan des câbles multibrins (17, 18), un profil en trapèze et ayant leurs grandes bases tournées en vis à vis. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les pièces d'ancrage (19, 20) sont creusées, sur chaque petit côté du trapèze, d'une rainure latérale qui sert de guide câble et qui s'interrompt peu avant la grande base pour permettre un appui très localisé des câbles (17, 18) au voisinage de la grande base et éviter la transmission au support (13) des vibrations latérales des câbles (17, 18). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les cibles multibrins (17, 18) des moyens d'amortissement par torsion sont des cibles d'acier. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les câbles multibrins (17, 18) des moyens d'amortissement par torsion sont enduits d'un composant à base de silicones pour augmenter les frottements entre brins.