Brevet FR2817312A1 — publié le 20020531

La présente invention concerne un dispositif de suspension élastique, amortisseur de vibrations, du type comprenant une armature interne et une armature externe entre lesquelles est interposé un volume d'élastomère. Dans certaines applications particulières, par exemple les centrales inertielles utilisées en navigation, il est nécessaire d'amortir efficacement, à la fois des micro-vibrations à haute fréquence et des vibrations importantes ou des chocs de plus grande amplitude, et ce dans une large gamme de température. Or, les caractéristiques intrinsèques du volume d'élastomère constituant la suspension conditionnent les performances obtenues, de sorte qu'il n'est généralement pas possible d'atteindre les objectifs souhaités avec un élastomère employé seul. La présente invention a pour but principal de remédier à cet inconvénient et, pour ce faire, elle a pour objet un dispositif de suspension élastique du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce que les armatures interne et externe délimitent avec le volume d'élastomère au moins une cavité renfermant une butée élastique et un fluide. Ainsi, grâce à la présence du volume d'élastomère coopérant avec la cavité renfermant au moins une butée élastique et un fluide, le dispositif amortisseur limite les différents types de vibrations ou de chocs, notamment de grande amplitude, de façon plus performante qu'avec un dispositif amortisseur de même structure mais ne comportant qu'un élastomère employé seul. La présence de la butée a pour effet de provoquer un écoulement forcé du fluide lors de sollicitations de grande amplitude, et de ce fait de réduire la surtension à la résonance de l'amortisseur, sans diminuer la capacité de celui-ci à filtrer les fréquences élevées lors des micro-vibrations, et de limiter les déplacements du dispositif amortisseur également dans le cas de sollicitations élevées. Grâce à la dissociation des deux domaines fonctionnels, d'une part celui des micro-vibrations, d'autre part celui des sollicitations mécaniques de grande amplitude, il est possible de réaliser une suspension élastique qui soit efficace dans ces deux domaines. Un avantage supplémentaire de l'invention provient du fait que la raideur globale de l'amortisseur résulte de sa structure et de la nature de l'élastomère (raideur Kl), mais également de la quantité et de la qualité du fluide dans la cavité et donc de sa compressibilité (raideur K2). Ainsi, il est possible de retenir un élastomère ayant un module d'élasticité relativement faible, et de ce fait présentant des caractéristiques intéressantes pour les micro-vibrations. Par exemple, la dureté de l'élastomère est comprise dans une plage allant de 15 à 85 Shore A. De plus, la mise en oeuvre de la présente invention permet d'atténuer la variation de raideur liée aux changements de température. En effet, le coefficient de dilatation linéique de la butée élastique est différent de celui des armatures constituant l'amortisseur, lesquelles armatures sont en général métalliques. On observe donc aux basses températures une augmentation du volume de la cavité ; le volume de fluide étant relativement constant, la compression est moindre, d'où une diminution de la raideur K2, qui compense partiellement l'augmentation de la raideur Kl ; de même, aux températures élevées, l'écart de coefficient de dilatation de la butée et des armatures entraîne une augmentation de la raideur K2 qui est en partie compensée par une diminution de la raideur Kl. Avantageusement, le fluide est un liquide visqueux, du type huile de silicone ; selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le liquide visqueux a une viscosité cinématique comprise dans la plage allant de 120 à 200 centistokes (1, 2. 10-4 à 2. 10-4 m2/s), quelle que soit la température. De préférence, la butée est en matériau élastomère ; on peut employer par exemple un néoprène. On améliore ainsi les performances du dispositif de suspension élastique conforme à l'invention. De préférence, l'armature interne est constituée par un noyau comprenant deux parties coaxiales appliquées l'une contre l'autre et délimitant un orifice central axial, tandis que l'armature externe est constituée par une bride annulaire comprenant deux parties coaxiales appliquées l'une contre l'autre coaxialement avec le noyau, les surfaces en contact des parties du noyau et de la bride étant situées dans un plan perpendiculaire à l'orifice central. Avantageusement, le volume d'élastomère s'étend entre les armatures interne et externe dans une zone située hors du plan des surfaces de contact des parties constituant les armatures. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, la butée comporte une base en contact avec l'armature interne, un sommet adjacent à l'armature externe et des faces latérales reliant la base et le sommet, ces faces étant inclinées l'une vers l'autre en direction du sommet. De préférence, la base et le sommet de la butée s'étendent coaxialement avec les armatures interne et externe. Avantageusement, la butée présente en coupe la forme d'un tronc de pyramide. Encore plus avantageusement, les faces latérales et le sommet de la butée délimitent avec le volume d'élastomère et les armatures interne et externe un espace d'épaisseur uniforme dans la cavité. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le fluide visqueux occupe dans la cavité tout l'espace d'épaisseur uniforme. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, on peut fixer le volume d'élastomère aux armatures interne et externe par vulcanisation, ou fixer la butée à l'armature interne par vulcanisation, particulièrement lorsque les armatures interne et externe sont métalliques. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence à la figure unique annexée qui représente en coupe une suspension élastique conforme à l'invention. Cette suspension élastique comprend tout d'abord une armature interne métallique constituée par un noyau comprenant deux parties coaxiales 1, 2 appliquées l'une contre l'autre et délimitant un orifice central axial, et une armature externe métallique 3,4 constituée par une bride annulaire comprenant deux parties coaxiales 3,4 appliquées l'une contre l'autre coaxialement avec le noyau, les surfaces en contact des parties du noyau et de la bride étant situées dans un plan perpendiculaire à l'orifice central. Dans le cas particulier d'une centrale à inertie par exemple, le noyau 1, 2 sera relié mécaniquement au bloc senseur inertiel, engendrant des micro-vibrations de haute fréquence, tandis que la bride annulaire 3,4 sera reliée mécaniquement au porteur, qui lui peut être soumis à des chocs ou vibrations de grande amplitude. Conformément à l'invention, un élastomère 12,13 est interposé entre le noyau et la bride ; il est fixé aux armatures externe 1,2 et interne 3,4 par vulcanisation. Il aura typiquement une dureté comprise dans une plage allant de 15 à 85 Shore A, il s'agira par exemple et un silicone VMQ 30 Shore A. L'élastomère s'étend entre les armatures interne 1,2 et externe 3,4 dans une zone située hors du plan des surfaces de contact des parties constituant les armatures. Les armatures interne 1,2 et externe 3,4 délimitent avec le volume d'élastomère une cavité 5 renfermant une butée élastique 6 et un fluide 7. Le fluide 7 est un liquide visqueux, du type huile de silicone ; sa viscosité cinématique est de 120 à 200 centistokes (1,2. 10-4 à 2. 10-4 m2/s), quelle que soit la température. La butée 6 est en matériau élastomère, par exemple en néoprène ; elle est fixée à l'armature interne 1,2 par vulcanisation. La butée 6 présente en coupe la forme d'un tronc de pyramide ; en effet, elle comporte une base 8 en contact avec l'armature interne 1,2, un sommet 9 adjacent à l'armature externe 3,4 et des faces latérales 10a, lOb reliant la base 8 et le sommet 9, ces faces latérales 10a, lOb étant inclinées l'une vers l'autre en direction du sommet. La base 8 et le sommet 9 de la butée 6 s'étendent coaxialement avec les armatures interne 1,2 et externe 3,4. Ainsi qu'il apparaît sur la figure, les faces latérales 10a, lOb et le sommet 9 de la butée 6 délimitent avec le volume d'élastomère et les armatures interne 1, 2 et externe 3,4 un espace d'épaisseur uniforme dans la cavité 5. Le fluide 7 occupe dans la cavité 5 tout l'espace d'épaisseur uniforme. La réalisation peut se faire au moyen d'une vulcanisation de l'élastomère 12, respectivement 13 sur le noyau 1, respectivement 2 et sur la bride 3, respectivement 4 ; la butée 6 est fixée par vulcanisation de sa base 8 sur une des parties du noyau 1,2 et l'espace restant, d'épaisseur uniforme, est rempli d'huile de silicone ; les deux parties ainsi constituées sont assemblées de manière classique, un joint torique 11 assurant l'étanchéité. Ainsi, en dissociant les deux domaines fonctionnels, il est possible de réaliser une suspension élastique ayant une caractéristique linéaire sur un plus grand débattement, et capable en particulier d'absorber à la fois les micro-vibrations engendrées par le senseur inertiel et les chocs ou les vibrations de grande amplitude engendrés par le porteur. On notera en outre qu'une telle suspension peut être chargée à la fois en axial et en radial. REVENDICATIONS 1. Dispositif de suspension élastique, amortisseur de vibrations, du type comprenant une armature interne (1,2) et une armature externe (3,4) entre lesquelles est interposé un volume d'élastomère, caractérisé en ce que les armatures interne (1,2) et externe (3,4) délimitent avec le volume d'élastomère au moins une cavité (5) renfermant une butée élastique (6) et un fluide (7). 2. Dispositif de suspension élastique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide (7) est un liquide visqueux. 3. Dispositif de suspension élastique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le liquide visqueux est une huile de silicone. 4. Dispositif de suspension élastique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le liquide visqueux a une viscosité comprise dans la plage allant de 120 à 200 centistokes (1, 2. 10-4 à 2. 10-4 m2/s), quelle que soit la température. 5. Dispositif de suspension élastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée est en matériau élastomère. 6. Dispositif de suspension élastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature interne (1, 2) est constituée par un noyau comprenant deux parties coaxiales (1, 2) appliquées l'une contre l'autre et délimitant un orifice central axial, tandis que l'armature externe (3,4) est constituée par une bride annulaire comprenant deux parties coaxiales (3,4) appliquées l'une contre l'autre coaxialement avec le noyau, les surfaces en contact des parties du noyau et de la bride étant situées dans un plan perpendiculaire à l'orifice central. 7. Dispositif de suspension élastique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le volume d'élastomère s'étend entre les armatures interne (1, 2) et externe (3,4) dans une zone située hors du plan des surfaces de contact des parties constituant les armatures. 8. Dispositif de suspension élastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée (6) comporte une base (8) en contact avec l'armature interne (1, 2), un sommet (9) adjacent à l'armature externe (3,4) et des faces latérales (lOa, lOb) reliant la base (8) et le sommet (9), ces faces latérales (lOa, lOb) étant inclinées l'une vers l'autre en direction du sommet. 9. Dispositif de suspension élastique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la base (8) et le sommet (9) de la butée (6) s'étendent coaxialement avec les armatures interne (1, 2) et externe (3,4). 10. Dispositif de suspension élastique selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la butée (6) présente en coupe la forme d'un tronc de pyramide. 11. Dispositif de suspension élastique selon la revendication 8,9 ou 10, caractérisé en ce que les faces latérales et le sommet (9) de la butée (6) délimitent avec le volume d'élastomère et les armatures interne (1, 2) et externe (3,4) un espace d'épaisseur uniforme dans la cavité (5). 12. Dispositif de suspension élastique selon la revendication 11, caractérisé en ce que le fluide visqueux (7) occupe dans la cavité (5) tout l'espace d'épaisseur uniforme. 13. Dispositif de suspension élastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le volume d'élastomère est fixé aux armatures interne (1,2) et externe (3,4) par vulcanisation. 14. Dispositif de suspension élastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la butée (6) est fixée à l'armature interne (1,2) par vulcanisation.