Brevet FR2745053A1 — publié le 19970822

La présente invention concerne un dispositif de suspension et d'amortisseur de vibrations et de chocs. L'amortisseur est généralement effectué à l'aide d'un système hydraulique ou pneumatique, formé d'un ensemble complexe de pièces. En principe, l'amortissement est dans le cadre d'une suspension un moyen de rendre stable le système mécanique asservi dynamiquement. L'amortisseur permet principalement de créer un frottement visqueux proportionnel à la vitesse de déplacement et opposé au mouvement, ce qui permet la stabilité de l'asservissement mécanique quand celui-ci est soumis à des excitations ou des perturbations. Ce type d'amortisseur a un comportement linéaire au deuxième ordre de dérivation et possède une bande passante d'amortissement. Au dessus d'une certaine fréquence d'excitation, le système amorti de moins en moins les perturbations. Son taux amortissement devient nul pour les hautes fréquences et transmet intégralement les vibrations. Mais, fonctionnant comme un simple accumulateur, en cas de chocs, il retransmet presque intégralement les énergies. D'un autre côté, il existe des supports élastiques de type élastomères qui grâce à leur comportement plastique atténuent des perturbations vibratoires de hautes fréquences. Ils peuvent aussi dissiper par déformation plastique une importante quantité d'énergie, mais leur résistance ne permet pas de subir des efforts importants. Ces deux aspects de réactions aux sollicitations forcées impliquant des mouvements en basses fréquences et aux vibrations de hautes fréquences font d'une suspension, un ensemble complexe, généralement composé de ces deux systèmes. Le dispositif selon l'invention permet en partie de remédier aux deux problèmes distincts de suspension et d'amortissement aux vibrations. I1 s'agit d'un ressort de compression inséré sans charge dans une poche cylindrique formée d'un élastomère ou caoutchouc très élastique rempli d'un matériau fluide rhéopéxique, encore appelé rhéopexe ou rhéoépaississant, qui a un comportement non linéaire. Cette opération de recouvrement a pour effet d'allier au ressort, un coefficient d'amortissement visqueux, mais aussi, en raison des particularités rhéologiques de la matière d'atténuer les vibrations parasites de hautes fréquences et d'absorber une partie des énergies transmises lors d'un choc. I1 devient alors amortisseur de chocs. Le dispositif forme un système dynamique non linéaire. Selon des modes particuliers de réalisations - Le dispositif peut comporter des renforts aux extrémités où agissent les efforts de compression. - Le dispositif peut comporter des organes de fixation. - Le dispositif peut comporter des ceintures de maintien au niveau de la chambre. - Le ressort peut être noyé dans la chambre. - Le dispositif peut être totalement rempli de matière rhéopéxique. - Une valve de remplissage de la chambre peut être prévue. Les dessins annexés illustrent parfaitement l'invention et facilitent grandement la compréhension pour la fabrication de ce produit. La figure 1 représente en coupe et selon l'invention, le dispositif. La figure 2 représente en coupe le dispositif déformé parce que soumis à un effort de compression. Les figures 3 et 4 représentent des variantes de ce dispositif. En référence à ces dessins, le dispositif comporte un ressort de compression (1), qui est inséré dans une chambre hermétique (2) formée de parois très élastiques, dont la fonction est de contenir la matière fluide rhéopéxique(3). Ce ressort (1) détermine la raideur approximative de la suspension. Cette raideur associée aux autres paramètres physiques provenant du système mécanique complet à laquelle est fixée cette pièce, définissent la fréquence propre et la bande passante du système complet asservi à des excitations en basses fréquences. Le fluide rhéopéxique (3) possède des caractères rhéologiques liant viscosité et plasticité. I1 reste fluide pour des sollicitations lentes. Aussi, pour des fréquences relativement faibles, ce matériau se comporte approximativement comme un fluide visqueux. Son déplacement dans la chambre provoque un frottement visqueux qui s'oppose au mouvement. En quantité suffisante, il permet de rendre stable le système mécanique global asservi. En cas, de mouvements plus brutaux, son comportement diffère, il devient plastique. Cette propriété lui confère une très grande capacité à dissiper des énergies cinétiques importantes sans aucun dommage. L'augmentation de l'épaisseur de cette couche ou le taux de remplissage a pour effet d'accroître ce coefficient. La pression dans la chambre fait varier le comportement visqueux et plastique du fluide. Le coefficient d'amortissement visqueux doit être établi afin que l'ensemble reste un système stable. La chambre (2) de grande élasticité doit être hermétique au fluide (3). En fonctionnement, elle est soumise continuellement à la compression du fluide. La pression dans cette chambre fait varier les caractéristiques rhéologique du fluide. Elle peut être réalisée par collage aux deux extrémités de deux cylindres moulés. On peut par exemple et à titre non limitatif la concevoir à partir d'un élastomère, d'un caoutchouc ou d'un plastique souple. Le montage avec le ressort s'effectue lorsque celui-ci est libre. Dans la forme de réalisation de la figure 3, les extrémités du ressort de compression (1) et la chambre (2) sont enclavées à des attaches rigides (5) noyées dans des renforts (4) et assemblées à la chambre (2). Ces attaches peuvent être filetées, taraudées ou clavetées. à titre d'exemple mais non limitatif, les attaches rigides(5) peuvent être fabriquées en métal et scellées dans les renforts (4) par enclavement. La chambre (2) comporte des raidisseurs (6) pouvant être des anneaux ou des serpentins dans le but de garder un maintien lorsque la chambre est soumise à des déformations importantes. Dans la forme de réalisation de la figure 4, le ressort de compression (1) est noyé dans la chambre hermétique (2). I1 en assure directement le maintien. Dans ce cas, il est nécessaire que le pas d'enroulement des spires du ressort soit suffisamment large pour permettre l'élasticité de la paroi. La chambre (2) comporte une valve (7) de remplissage ou de mise en pression. A cette valve peut être relié un dispositif d'asservissement de la pression. On peut ainsi contrôler la pression et le taux volumique de fluide (3) et donc indirectement le réglage du frottement visqueux et du taux d'absorption des chocs. Dans le cas d'une suspension, la mise au point de la stabilité du présent système rentre du domaine de l'asservissement. La dimension de la chambre (2) à pour conséquence l'augmentation de l'amortissement visqueux et la pression augmente les caractéristiques plastiques du dispositif. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la réalisation de suspensions, d'amortisseurs de vibrations et de systèmes anti-chocs pour des systèmes mécaniques pouvant aussi distingués par un comportement non linéaire. REVENDICATIONS 1) Dispositif spécifiant le support, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (1), enveloppé dans une chambre (2) hermétique et à paroi très élastique, remplie d'un matériau fluide rhéopéxique (3), dont les particularités sont d'associer un frottement visqueux à l'ensemble de façon à rendre stable l'asservissement mécanique lié au dispositif lorsque celui-ci est soumis à des efforts de compression et de se comporter de façon plastique pour des sollicitations vibratoires ou lors de chocs en dissipant une partie de l'énergie. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'il comporte des renforts (4) aux extrémités où agissent les efforts de compression. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce que le dispositif peut comporter des organes de fixation (5). 4) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'il comporte des ceintures de maintien au niveau de la chambre (2). 5) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le ressort (1) peut être noyé dans la chambre (2). 6) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'il est totalement rempli de matière (3). 7) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'il est pourvu d'une valve de remplissage (7).