Brevet FR2776815A1 — publié le 19991001

I La présente invention concerne une installation pour supprimer le bruit émis par une pièce, destinée à une structure portante, notamment une entretoise de la transmis- sion principale d'un hélicoptère, reliant une cellule à une5 source de bruit. On connaît une installation de suppression de bruit destinée à réduire activement la transmission du bruit de corps à travers les entretoises de transmission vers la cellule d'un hélicoptère; selon cette installation, on com- pense la cause ou les contraintes primaires par des forces antagonistes régulées et des couples (charge secondaire). La réalisation se fait par exemple à l'aide d'actionneurs magné- tostrictifs ou piézo-électriques en combinaison avec une masse d'inertie correspondante induisant des forces antago- nistes ou des couples antagonistes nécessaires dans l'entretoise de la transmission. Ces actionneurs sont ainsi prévus à une première extrémité de l'entretoise de transmission de la structure portante et cela de préférence dans sa direction longitudi- nale. La seconde extrémité de l'actionneur, opposée à la pre- mière extrémité, porte solidairement une masse d'inertie. Les actionneurs déplacent les masses d'inertie qu'ils portent, en fonction du mouvement de la structure portante; ils produi- sent ainsi une combinaison du mouvement de la structure por- tante et du mouvement du point de base des masses d'inertie pour annuler au moins partiellement le mouvement de la struc- ture portante. Comme cette combinaison se fait dans la plage des fréquences du son émis par le corps, cette installation évite en partie la transmission du bruit émis par le corps, de la transmission principale à la cellule de l'hélicoptère. Un inconvénient de cette solution selon l'état de la technique est le poids relativement important du disposi- tif qui se compose du poids des actionneurs et des masses d'inertie ainsi que l'intégration dans l'espace dans la structure. En outre, l'application de ces actionneurs combi- nés à des masses d'inertie s'est avérée d'une efficacité in- suffisante. La présente invention a ainsi pour but de déve- lopper une installation de suppression du bruit émis par un corps qui réduit la transmission des vibrations des oscilla- tions du moteur à travers une structure portante vers une cellule ou une pièce, ayant une construction aussi simple que possible et des moyens d'intégration relativement réduits, et qui soit plus efficace que la solution de l'état de la tech- nique. A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'installation est constituée par au moins un actionneur pié- zo-électrique qui induit des oscillations dans la structure portante pour bloquer le chemin de transmission du bruit de la pièce vers la structure à isoler et pour compenser les ex- citations de bruit par les masses du système excité existant, de la source de bruit. Ainsi, des éléments d'actionneurs piézo- électriques intégrés à une structure ou collés sont prévus sur l'entretoise de transmission ou la structure de support. Ces actionneurs régulés bloquent le chemin de transmission du bruit de la pièce à la fois dans la direction longitudinale et dans la direction transversale; on peut également l'étendre à la direction de torsion. La compensation propre- ment dite du bruit de la pièce se fait selon l'invention en utilisant les masses existantes du système, notamment la masse de la transmission principale de l'hélicoptère. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - au moins un actionneur piézo-électrique a la forme d'une mince bande disposée dans la direction longitudinale de la structure portante dans la direction de son axe longitudi- nal, - au moins l'un des actionneurs piézo-électriques a une forme allongée et est enroulé autour de l'élément de structure portante, - les actionneurs piézo-électriques sont combinés par seg- ments suivant leur direction longitudinale en fonction des conditions à réaliser. Comme les piézo-actionneurs selon l'invention se collent sans composant supplémentaire, directement sur la structure de support, cette fabrication supprime ainsi la mise en place d'autres composants, comme par exemple des mas- ses d'inertie, sur la structure de support. Cela réduit de manière significative les moyens de fabrication à mettre en oeuvre dans l'installation de suppression du bruit selon l'invention par comparaison à l'état de la technique. Un autre avantage de l'invention réside dans sa construction plus simple, son poids plus réduit et son encom- brement plus faible. De ce fait, le dispositif de suppression de bruit selon l'invention convient tout particulièrement pour des structures de construction légère. Un autre avantage de l'invention est son efficacité plus grande que celle de la15 solution de l'état de la technique. La mise en place de plu- sieurs couches piézo-électriques à commande séparée permet de tenir compte de différentes formes d'oscillations de la structure de support. Par l'intégration des actionneurs pié- zo-électriques directement dans l'entretoise de transmission, on peut ainsi obtenir avec un concept de régulation corres- pondant, une isolation phonique de la cellule ou de la pièce vis-à-vis des excitations à haute fréquence par une machine correspondante, par exemple une transmission. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 montre la fixation de la transmission princi- pale d'un hélicoptère sur la cellule de l'hélicoptère à l'aide d'entretoises de moteur équipées d'actionneurs pié- zo-électriques selon l'invention, - la figure 2 montre une couche piézo-électrique à trois co- quilles collée sur une entretoise de moteur à section ronde, cette couche étant destinée à induire des oscilla- tions dans la direction longitudinale et la direction transversale de l'entretoise, - la figure 3 est une coupe selon A-A de l'entretoise repré- sentée à la figure 2, - la figure 4 est une coupe d'une entretoise à section trian- gulaire, les couches piézo-électriques représentées étant destinées à induire des oscillations dans la direction lon- gitudinale et dans la direction transversale de l'entretoise, - la figure 5 est une coupe d'une entretoise à section car- rée, les couches piézo-électriques représentées étant des- tinées à induire également des oscillations dans la direction longitudinale et la direction transversale de l'entretoise, - la figure 6 montre une entretoise de moteur munie d'une couche piézo- électrique disposée en spirale pour induire des oscillations de torsion dans l'entretoise, - la figure 7 montre une entretoise munie de deux couches piézo-électriques disposées en spirale en sens opposé pour induire deux formes d'oscillations, simultanément dans l'entretoise. La figure 1 montre la transmission principale 1 d'un hélicoptère reliée à la cellule de l'hélicoptère par des entretoises 5, 6, 7. La transmission 1 constitue la princi- pale source de bruit de l'hélicoptère. La conception selon l'invention des entretoises de transmission avec les action- neurs piézo-électriques permet d'induire des oscillations dans les entretoises de façon à compenser le signal primaire des oscillations résultant de la transmission. L'actionneur combiné à ces capteurs/régulateurs appropriés, induit des si- gnaux secondaires dans l'entretoise respective ou la struc- ture portante pour interdire la transmission du bruit vers la cellule. Les entretoises 5, 6, 7 représentées à la figure 1 sont montrées en détail par exemple aux figures 2 à 7. L'efficacité de l'installation de suppression de bruit suppose des conceptions de régulation appropriées cor- respondant à l'excitation. Cela peut se faire à la fois de manière déterministe (par exemple une oscillation sinusoI- dale) ou de manière stochastique (par exemple des bruits d'une bande limitée). Les figures 2 et 3 montrent une entretoise de transmission selon la figure 1, par exemple l'entretoise 5. L'entretoise 5 présente une section ronde comme le montre la vue en coupe de la figure 3, correspondant à la coupe selon le plan A-A de la figure 2. Un actionneur piézo-électrique constitué par une couche piézo-électrique 11 en forme de co- quille est collé sur l'entretoise 5. La couche piézo- électrique en forme de coquille 11 est subdivisée en quatre tiers de coquille 12, 13, 14, allongée. L'axe longitudinal de chaque tiers de coquille 12, 13, 14 est dirigé suivant l'axe longitudinal de l'entretoise 5. Bien que les actionneurs pié- zo-électriques se déplacent beaucoup plus dans la direction longitudinale lorsque les actionneurs sont à l'état actif, grâce à leur subdivision, en les commandant de manière appro- priée, on peut engendrer à la fois des oscillations longitu- dinales et des oscillations transversales pour les transmettre à l'entretoise ou la structure de support. Dans la disposition selon les figures 2 et 3, on induit des os- cillations dans la direction longitudinale et dans la direc- tion transversale de l'entretoise pour compenser le passage de telles oscillations entre la transmission principale et l'entretoise. La figure 4 montre une coupe transversale d'une entretoise à section triangulaire 21 recevant trois action- neurs piézo-électriques 22, 23, 24 en forme de bande. Dans cette disposition, les actionneurs piézo-électriques 22, 23, 24 induisent principalement des oscillations dans la direc- tion longitudinale et dans la direction transversale de l'entretoise. La figure 5 montre la coupe d'une entretoise de transmission à section carrée 31. Un actionneur piézo- électrique allongé 32, 33, 34, 35 respectif est collé sur chaque face de cette entretoise. Dans cette disposition, les actionneurs 32, 33, 34, 35 induisent des oscillations dans la direction longitudinale ou la direction transversale de l'entretoise. Les modes de réalisation représentés aux figures 2 à 5 des actionneurs piézo- électriques selon l'invention ou leur disposition sur les structures portantes appropriées conviennent pour induire des oscillations longitudinales et transversales dans la structure portante pour éviter la transmission des vibrations du bruit de la pièce vers une cellule ou une pièce. Les dispositions représentées aux figu- res 2 à 5 peuvent s'étendre de façon analogue à d'autres for- mes de section des structures portantes ou de structures portantes différentes. La disposition des actionneurs sur les structures portantes résulte de considérations géométriques et des mouvements induits dans la structure portante que les actionneurs piézo-électriques doivent compenser. La figure 6 montre une disposition en spirale d'un actionneur piézo-électrique 41 sur une structure por- tante 43. Cette disposition convient pour induire des os- cillations de torsion dans la structure portante 43. La figure 7 montre une disposition en spirale de sens opposé de couches 51, 52 d'actionneurs piézo-électriques sur une structure portante 53. Grâce à une mise en oeuvre différente des couches d'actionneurs piézoélectriques, cette disposition permet d'induire soit des oscillations de torsion longitudinales soit des oscillations de torsion transversa- les, dans la structure portante. La disposition en spirale de l'actionneur piézo- électrique pour supprimer les oscillations de torsion dans la structure portante peut également se combiner à un ou plu- sieurs actionneurs piézo-électriques, prévus dans la direc- tion longitudinale de la structure portante, pour supprimer les oscillations longitudinales, transversales et de torsion. Pour monter un actionneur piézo-électrique sur la structure portante appropriée, on colle celui-ci comme couche piézo-électrique en forme de coquille sur la structure por- tante. Le montage des actionneurs piézo-électriques doit te- nir compte des différents états de fonctionnement de l'hélicoptère. Pour tenir compte de ces conditions, on peut appliquer différents procédés pour générer une précontrainte de pression dans les couches des actionneurs piézo- électriques et obtenir une précontrainte prédéterminée à l'état libre en procédant par collage: (1) Contrainte mécanique de traction sur la structure por- tante et/ou, (2) Chauffage de la structure portante et des couches piézo- électriques et/ou, (3) Compression électrique des couches piézo-électriques. Un secteur d'une couche piézo-électrique de l'actionneur piézo- électrique peut également être utilisé comme capteur pour détecter le signal d'oscillation secon- daire induite dans la structure portante. Les actionneurs piézo-électriques selon l'invention peuvent être appliqués à n'importe quelle lon- gueur d'un élément de structure portante telle que des entre- toises, des suspensions ou des fixations, pour les transmissions, les moteurs et autres machines générant du bruit avec une pièce portante, notamment une cellule recevant des passagers comme par exemple le corps d'un hélicoptère, ou15 la carrosserie d'un véhicule automobile. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Installation pour supprimer les bruits émis par une pièce pour être disposée sur une structure portante, reliant une cellule à une source de bruit, caractérisée en ce que l'installation est constituée par au moins un actionneur pié- zo-électrique (11, 12, 13, 14; 22, 23, 24; 32, 33, 34, 35; 51, 52), qui induit des oscillations dans la structure por- tante (5, 6, 7; 21; 31) pour bloquer le chemin de transmis- sion du bruit de la pièce vers la structure à isoler et pour compenser les excitations de bruit par les masses du système excité existant, de la source de bruit. 2 0) Installation pour supprimer les bruits d'une pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins un actionneur piézoélectrique (12, 13, 14; 22, 23, 24; 32, 33, 34, 35) a la forme d'une mince bande disposée dans la direction longitudinale de la structure portante (5, 6, 7; 21; 31) dans la direction de son axe longitudinal. ) Installation pour supprimer les bruits d'une pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins l'un des actionneurs piézo-électriques (41; 51, 52) a une forme allongée et est enroulé autour de l'élément de structure portante (43, 53). 4 ) Installation pour supprimer les bruits d'une pièce selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les actionneurs piézo-électriques sont combinés par segments suivant leur direction longitudinale en fonction des condi- tions à réaliser.