Brevet FR2834540A1 — publié le 20030711

L'invention concerne la construction et la structure d'un amortisseur de vibrations et de bruit pour diminuer les effets acoustiques défavorables du point de vue dynamique dans des systèmes techniques pour des machines, comme par exemple des disques de freins, des roues dentées et autres éléments analogues, concernant notamment des roues de véhicules ferroviaires. Dans des pièces de machines et dans des ensembles en mouvement, il se produit des vibrations qui sont transmises par la suite. De tels systèmes vibrants constituent alors une certaine énergie qui, entre autres phénomènes, provoque aussi la formation de phénomènes sonores considérés comme un bruit. Pour diminuer ces vibrations et le bruit, on utilise des amortisseurs de vibrations et de bruit qui sont reliés mécaniquement à des pièces de machines vibrantes, par des vis, des boulons, des rivets, par collage ou par des bagues d'écartement. Les amortisseurs de vibrations et de bruit utilisés jusqu'à présent sont réalisés comme une tôle ou comme une tôle dotée d'une masse antivibratoire. D'autres types d'amortisseurs de vibrations et de bruit sont constitués par des couches de caoutchouc introduites entre les tôles ou ces amortisseurs sont constitués de segments qui se composent de lamelles métalliques et de matières plastiques. Des réalisations de ces amortisseurs de vibrations et de bruit sont mentionnées par exemple dans les brevets EP-A-0278248 ou EP-A-0510974, où les amortisseurs de vibrations et de bruit sont constitués par différentes combinaisons d'une tôle nue et d'une masse viscoélastique, ces combinaisons étant complétées éventuellement par des couches adhésives. On connaît également des amortisseurs de vibrations et de bruit conformément au brevet US-A-4 297 154, lesquels amortisseurs se composent d'un métal étiré et d'une couche ou de deux couches d'élastomère. Une autre réalisation de l'amortisseur de vibrations et de bruit est décrite dans le brevet CZ-285 423-B6, où l'amortisseur de vibrations et de bruit se compose de plusieurs couches d'une masse plastique visqueuse qui sépare les couches métalliques formées par le métal étiré et par la tôle nue. Un inconvénient de ces amortisseurs de vibrations et de bruit tient au fait qu'ils n'assurent pas l'amortissement dans toute la plage des fréquences de vibrations et au fait que l'amortissement n'est donc pas parfait du point de vue de la rapidité et de l'intensité. La résistance à la chaleur, sur une longue période de temps, des amortisseurs de vibrations et de bruit est également insuffisante, ce qui a comme conséquence, de dégrader l'efficacité de l'insonorisation contre les vibrations et contre le bruit. Dans le cas de vitesses élevées concernant des véhicules ferroviaires, il se produit en outre également des défauts d'adhérence des différentes couches d'un amortisseur de vibrations et de bruit, de type composite, sous l'influence de valeurs élevées de la force centrifuge. Il s'ensuit que ces inconvénients ont également une influence sur une durée de vie plus courte des amortisseurs de vibrations et de bruit et sur la nécessité de leur remplacement, à la suite de quoi les frais d'exploitation des systèmes techniques impliquant des machines augmentent. Les inconvénients mentionnés sont supprimés dans une très large mesure en utilisant un amortisseur de vibrations et de bruit composé de couches reliées entre elles, amortisseur prévu de préférence pour des roues de véhicules ferroviaires, lequel amortisseur est réalisé, selon l'invention, par le fait qu'il est constitué au moins d'une couche de fibres de verre, au moins d'une couche de tôle nue et de plus d'une couche de polymère, où différentes couches de fibres de verre et différentes couches de tôle nue sont toujours séparées, les unes des autres, par une couche de polymère, et par le fait que les surfaces extérieures de l'amortisseur de vibrations et de bruit est constitué d'une couche de tôle nue ou d'une couche de polymère. L'amortisseur de vibrations et de bruit est réalisé de préférence avec un système de découpes sous la forme d'une droite, d'une partie circulaire ou d'une courbe du 2e ordre. La quantité et la longueur des découpes sont différentes pour différents types d'amortisseurs de vibrations et de bruit, en fonction de leur forme et de leur utilisation, cette quantité et cette longueur étant déterminées sur la base d'un calcul d'optimisation par la méthode des éléments finis. L'amortisseur de vibrations et de bruit est doté également, de préférence, d'un système d'ouvertures de formes différentes, par exemple de formes circulaires, ovales, polygonales. La quantité, la dimension et la répartition des ouvertures sont différentes pour différents types d'amortisseurs de vibrations et de bruit, en fonction de leur forme et de leur utilisation, cette quantité, cette dimension et cette répartition étant déterminées sur la base d'un calcul d'optimisation par la méthode des éléments finis. Différentes découpes ou différentes ouvertures dans l'amortisseur de vibrations et de bruit sont prévues ici soit seulement dans une couche, soit dans plusieurs couches, soit dans toutes les couches. Cela signifie que les découpes ou les ouvertures, dans le cadre de l'épaisseur totale de l'amortisseur de vibrations et de bruit, ont des profondeurs différentes. L'amortisseur de vibrations et de bruit, de type approprié, peut avoir différentes dimensions et différentes formes, par exemple la forme d'une plaque circulaire, d'un anneau circulaire ou toute autre forme, et peut être modifié selon des besoins qui résultent de la forme du corps de masse vibrant dans lequel l'amortisseur est logé mécaniquement à l'aide de bagues d'écartement et de fixation, de vis, de boulons, de rivets ou par collage. Un avantage de cet amortisseur de vibrations et de bruit tient au fait que l'amortisseur amortit les vibrations et le bruit sur la bande large des fréquences, où la combinaison des fibres de verre et du polymère a un coefficient de perte d'amortissement plus faible, ce qui raccourcit son temps d'insonorisation. De même, la résistance à la chaleur de l'amortisseur de vibrations et de bruit, subissant une charge, est supérieure, et l'amortisseur de vibrations et de bruit est en mesure de résister sur de longues périodes à des températures allant jusqu'à 150 C dans le cas de la résistance habituelle à la chaleur, et à des températures allant jusqu'à 300 C dans le cas d'une plus grande résistance à la chaleur. Des couches de fibres de verre augmentent non seulement l'effet d'insonorisation, mais elles garantissent également une forte adhérence avec le polymère, de sorte que l'amortisseur de vibrations et de bruit a une capacité de charge élevée qui permet son utilisation également pour des applications sur des pièces ayant une grande vitesse de rotation, par exemple concernant des véhicules ferroviaires atteignant des vitesses comprises entre 200 et 350 kilomètres à l'heure, où il ne se produit aucun défaut d'adhérence de l'amortisseur de vibrations et bruit provoqué par des valeurs élevées des forces centrifuges. La combinaison des couches de fibres de verre et des couches de polymère entre elles garantit l'obtention de l'homogénéité le long de la coupe d'un amortisseur de vibrations et de bruit, ce qui garantit une minimalisation du balourd résiduel de tout le système, là où l'amortisseur de vibrations et de bruit est utilisé. Grâce à un système de découpes ou d'ouvertures dans l'amortisseur de vibrations et de bruit, on peut augmenter également l'efficacité de l'amortisseur de vibrations et de bruit dans des plages de fréquences sélectionnées. Par la suite, on explique plus en détail des exemples de réalisation préférés de l'invention, à l'aide des dessins annexés. Sur les figures 1 à 8, on représente en coupe transversale diverses modifications de l'amortisseur de vibrations et de bruit. Les amortisseurs de vibrations et de bruit sont composés de couches de tôle nue, de fibres de verre et de polymère. La figure 9 représente une partie de l'amortisseur de vibrations et de bruit, comportant un système de découpes ayant la forme de courbes et, enfin, la figure 10 représente une partie de l'amortisseur de vibrations et de bruit comportant un système d'ouvertures en forme de compas. Exemple 1 L'amortisseur de vibrations et de bruit montré sur la figure 1 se compose d'une couche 1 de tôle nue, de deux couches 3 de fibres de verre et de quatre couches 2 de polymère qui séparent, les unes des autres, différentes couches 1 de tôle nue et différentes couches 3 de fibres de verre et qui constituent aussi, en même temps, les deux parties extérieures de l'amortisseur de vibrations et de bruit. Exemple 2 L'amortisseur de vibrations et de bruit montré sur la figure 2 se compose d'une couche 1 de tôle nue, d'une couche 3 de fibres et de verre et de trois couches 2 de polymère qui séparent, l'une de l'autre, la couche 1 de tôle nue et la couche 3 de fibres de verre et qui forment aussi, en même temps, les deux parties extérieures de l'amortisseur de vibrations et de bruit. Exemple 3 L'amortisseur de vibrations et de bruit montré sur la figure 3 se compose de deux couches 3 de fibres de verre, d'une couche 1 de tôle nue et de trois couches 2 de polymère. Une surface extérieure de l'amortisseur de vibrations et de bruit est formée par une couche 2 de polymère, l'autre couche extérieure étant formée par une couche 1 de tôle nue. Les couches 2 de polymère séparent, les unes des autres, différentes couches 1 de tôle nue et différentes couches 3 de fibres de verre. Exemple 4 L'amortisseur de vibrations et de bruit montré sur la figure 4 se compose d'une couche 3 de fibres de verre, d'une couche 1 de tôle nue et de deux couches 2 de polymère. Une couche extérieure de l'amortisseur de vibrations et de bruit est formée par une couche 2 de polymère, l'autre couche extérieure étant formée par une couche 1 de tôle nue. Les couches 2 de polymère séparent, les unes des autres, différentes couches 1 de tôle nue et différentes couches 3 de fibres de verre. Exemple 5 L'amortisseur de vibrations et de bruit montré sur la figure 5 se compose de deux couches 3 de fibres de verre, de deux couches 1 de tôle nue et de cinq couches 2 de polymère. Les deux surfaces extérieures de l'amortisseur de vibrations et de bruit sont constituées par une couche 2 de polymère, et les couches 2 de polymère séparent ici également, les unes des autres, différentes couches 1 de tôle nue et différentes couches 3 de fibres de verre. Exemple 6 L'amortisseur de vibrations et de bruit montré sur la figure 6 se compose de deux couches 3 de fibres de verre, de deux couches 1 de tôle nue et de trois couches 2 de polymère. Les deux couches extérieures de l'amortisseur de vibrations et de bruit sont formées par une couche 1 de tôle nue. Les couches 2 de polymère séparent, les unes des autres, différentes couches 1 de tôle nue et différentes couches 3 de fibres de verre. Exemple 7 L'amortisseur de vibrations et de bruit montré sur la figure 7 se compose d'une couche 3 de fibres de verre, de deux couches 1 de tôle nue et de quatre couches 2 de polymère. Les deux couches extérieures de l'amortisseur de vibrations et de bruit sont formées par une couche 2 de polymère, et les couches 2 de polymère séparent également, les unes des autres, différentes couches 1 de tôle nue et différentes couches 3 de fibres de verre. Exemple 8 L'amortisseur de vibrations et de bruit montré sur la figure 8 se compose d'une couche 3 de fibres de verre, de deux couches 1 de tôle nue et de deux couches 2 de polymère. Les deux surfaces extérieures de l'amortisseur de vibrations et de bruit sont formées par une couche 1 de tôle nue. Les couches 2 de polymère séparent, les unes des autres, différentes couches 1 de tôle nue et différentes couches 3 de fibres de verre. L'amortisseur de vibrations et de bruit est construit en particulier pour des roues de véhicules ferroviaires, mais il peut être utilisé également, de préférence, concernant des disques de freins, des boulons, des roues d'engrenages et des pièces de machines telles que celles qui ont une forte énergie totale de vibrations. REVENDICATIONS 1. Amortisseur de vibrations et de bruit, de préférence pour des roues de véhicules ferroviaires sur lesquelles l'amortisseur de vibrations et de bruit est fixé par des vis, des boulons, des rivets, par collage ou par des bagues d'écartement, lequel amortisseur de vibrations et de bruit se compose de couches reliées entre elles, caractérisé en ce qu'il est constitué au moins d'une couche (3) de fibres de verre, au moins d'une couche (1) de tôle nue et de plus d'une couche (2) de polymère, où différentes couches (3) de fibres de verre et différentes couches (1) de tôle nue sont toujours séparées, les unes des autres, par une couche (2) de polymère, et en ce que les surfaces extérieures de l'amortisseur de vibrations et de bruit sont constituées par une couche (1) de tôle nue ou par une couche (2) de polymère. 2. Amortisseur de vibrations et de bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est doté d'un système de découpes sous la forme d'une droite, d'une partie circulaire ou d'une courbe du 28 ordre, où la quantité et la longueur des découpes sont différentes pour différents types d'amortisseurs de vibrations et de bruit, en fonction de leur forme et de leur utilisation, où les découpes sont formées seulement dans une couche, dans plusieurs couches ou dans toutes les couches. 3. Amortisseur de vibrations et de bruit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est doté d'un système d'ouvertures de formes différentes, où la quantité, la dimension et la répartition des ouvertures sont différentes pour différents types d'amortisseurs de vibrations et de bruit, en fonction de leur forme et de leur utilisation, où les ouvertures sont formées seulement dans une couche, dans plusieurs couches ou dans toutes les couches.