Brevet FR2864600A1 — publié le 20050701

Dispositif d'amortissement d'ondes et véhicule comportant un tel dispositif L'invention se rapporte à un dispositif d'amortissement d'ondes vibratoires et/ou acoustiques, notamment pour véhicule automobile, ainsi qu'à un véhicule automobile comportant un tel dispositif. Les vibrations du système de propulsion des véhicules induisent des excitations des systèmes mécaniques. Ces w dernières excitent des modes globaux du véhicule. Ainsi, ces excitations mécaniques influent fortement sur le confort acoustique du véhicule. Différentes solutions existent dans l'état de la technique pour diminuer la gêne occasionnée par les ondes vibratoires 1s et/ou acoustiques d'un véhicule et ainsi améliorer le confort des passagers. L'une de ces solutions consiste à rigidifier le système à amortir. Mais cet arrangement permet seulement d'augmenter la valeur de la fréquence de résonance; l'amplitude de la fréquence reste du même ordre de grandeur. Une autre solution consiste à ajouter de la masse au système à amortir. A l'inverse de la solution précédente, cette disposition permet de diminuer la valeur de la fréquence de résonance, mais là encore l'amplitude de la fréquence reste du même ordre de grandeur. Un autre dispositif connu consiste à ajouter un batteur sur une structure résonnante. II est constitué par un système masse-ressort. Le ressort peut être constitué, par exemple, par un fil métallique ou par un matériau polymère. Cet agencement permet alors de diminuer l'amplitude de la fréquence de la résonance mais seulement pour une plage de fréquence réduite déterminée. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le dispositif d'amortissement d'ondes vibratoires et/ou acoustiques selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend au moins un logement clos contenant un amas composé d'éléments dissociables, le volume intérieur du logement étant supérieur au volume de l'amas afin de io permettre le déplacement des éléments dissociables dans le logement de façon à dissiper au moins une partie de l'énergie vibratoire et/ou acoustique à laquelle est soumis le dispositif. Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs 15 des caractéristiques suivantes: - l'amas comporte des éléments élémentaires, tels que des grains de sable et/ou de gravier, - la taille des éléments élémentaires est comprise entre 0,1 et 500 mm, et est de préférence inférieure à 5 20 mm, - l'amas comporte un liquide rhéologique, - le volume de l'amas est inférieur au tiers du volume 25 intérieur du logement, - le volume de l'amas est compris entre un tiers et deux tiers environ du volume intérieur du logement, - le logement est constitué par un récipient de forme 30 générale cylindrique. Un autre but de l'invention est de proposer un véhicule automobile comportant un tel dispositif d'amortissement. A cette fin, le véhicule automobile comporte au moins une pièce ou un ensemble de pièce résonantes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des pièces est couplée vibratoirement directement ou indirectement à au moins un dispositif d'amortissement conforme à l'une des caractéristiques précédentes. Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: la masse de l'amas est supérieure à 5%, et est de 10 préférence de l'ordre de 25%, de la masse dynamique de la pièce ou des pièces résonantes, - le dispositif d'amortissement est situé de façon contiguë à la pièce ou à l'ensemble des pièces résonantes, - le dispositif d'amortissement fait partie intégrante de la 15 pièce résonante, - le dispositif d'amortissement est fixé par soudage et/ou boulonnage et/ou collage sur l'une des pièces résonantes, le véhicule automobile comporte une structure et un groupe motopropulseur, la pièce ou l'ensemble de pièce résonantes couplées appartiennent au groupe moto- propulseur du véhicule automobile ou à son environnement proche, tels que des pièces de structure, - le véhicule automobile possède un élément de structure comportant un support moteur, un moteur, une boîte de vitesse reliée au support moteur comportant au moins un moyen de filtrage, le véhicule automobile comporte au moins un dispositif d'amortissement disposé sur le support moteur et/ou sur le moteur, - le véhicule automobile comporte un dispositif de commande de vitesse comprenant au moins un câble logé dans une gaine, le véhicule automobile comporte au moins un dispositif d'amortissement solidaire de la gaine. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux 5 figures dans lesquelles: la figure 1 représente une vue schématique en coupe transversale d'une partie avant gauche d'un véhicule équipé du dispositif d'amortissement conforme à l'invention, io - la figure 2 représente une vue simplifiée en coupe transversale illustrant le principe de fonctionnement du dispositif d'amortissement de la figure 1, - la figure 3 représente une vue en coupe transversale du dispositif d'amortissement conforme à l'invention is placé sur une gaine d'une commande de boîte de vitesse. La figure 1 présente un dispositif d'amortissement 6 selon l'invention destiné à amortir au moins une partie des vibrations des éléments de structure supportant le groupe moto- propulseur. Le dispositif d'amortissement 6 est composé d'un logement 1 à l'intérieur duquel sont placées des particules 2. Le logement 1 est constitué par un récipient possédant une forme générale cylindrique, mais d'autres formes peuvent 25 être envisagées: parallélépipédique, ovale... Le logement 1 est clos de façon étanche ou non afin de contenir les particules 2 et à ce que celles-ci ne s'échappent pas du récipient 1. Ainsi les parois du logement 1 peuvent être percées mais le diamètre des trous doit être inférieur aux diamètres des particules 2. Le logement 1 peut aussi être constitué de plusieurs parties. Ainsi, le logement 1 peut comprendre un couvercle destiné à coopérer avec un récipient ouvert. Les particules 2 présentes à l'intérieur du récipient 1 sont de préférence des grains de sable. Les grains 2 ont un diamètre compris entre 0,1 et 500 mm, et sont de préférence inférieure à 5 mm. Ainsi les grains ont une taille optimisée de façon à générer un minimum de bruit. Mais tout autre matériau formé de grains 2 dissociables peut être utilisé, tel que des lo graviers... De même, on peut envisager l'utilisation d'un liquide possédant des propriétés rhéologiques appropriées pour dissiper de l'énergie vibratoire. Un mélange de différentes catégories de particules 2 dissociables peut aussi être envisagé. Par exemple un liquide possédant des propriétés rhéologiques peut être employé en mélange avec des grains de sable. Les particules 2 occupent un volume inférieur au volume intérieur du logement 1, de façon à ce que les particules 2 puissent se déplacer dans le récipient 1. Différents rapports de volumes des particules 2 et du récipient 1 peuvent être envisagés: - le volume des particules 2 peut être inférieur à un tiers du volume intérieur du logement 1, - le volume des particules 2 peut être compris entre 25 environ un tiers et deux tiers du volume intérieur du logement 1, le volume des particules 2 peut être supérieur au deux tiers du volume intérieur du logement 1. Ainsi le volume libre doit être non nul. Si l'on utilise un 30 logement 1 standard, le volume des particules 2 peut varier selon le type de vibrations à amortir. Le détail du véhicule représenté à la figure 1, comprend un support moteur 4 gauche placé en porte à faux sur un brancard avant gauche 7. Une tige 12 relie l'extrémité supérieure d'une boîte de vitesse 9 au support moteur 4. La liaison entre la tige 12 et le support moteur 4 est réalisée par une cale élastique 10 de forme conique, mais d'autres formes peuvent être envisagées (trapézoïdale, en forme de chevrons...). Un moteur 8 est couplé à la boîte de vitesse 9. Un dispositif d'amortissement 6 selon l'invention est fixé sur le lo support moteur 4 par boulonnage, mais il peut aussi être soudé ou collé. La fixation est de préférence rigide de façon à ce qu'un maximum de vibrations soit transmis à la paroi 1. Le dispositif d'amortissement 6 peut notamment être disposé à l'extrémité du support moteur 4 à l'opposé du brancard 7. is Par soucis de simplification, les autres points de supports du groupe moto-propulseur ne sont pas présentés. Lors de leur fonctionnement, le moteur 8 et la boîte de vitesse 9 transmettent leurs vibrations au support moteur 4 via la cale élastique 10. Le support moteur 4 vibrant transmet ses oscillations aux parois 1 du dispositif d'amortissement 6. Les parois 1 transmettent les vibrations aux particules 2. Ainsi, lorsque les particules 2 sont excitées, deux réponses sont possibles en fonction de l'intensité des excitations: - pour des petites excitations, dont les accélérations sont inférieures à 1g (g représentant l'intensité de la pesanteur), le sable se comporte comme une simple masse et n'a qu'un rôle amortissant limité, - pour des excitations plus importantes, dont les accélérations sont supérieures à 1g, les particules 2 s'agitent. Ainsi à chaque cycle vibratoire, les particules 2 s'entrechoquent de façon à provoquer une conversion de l'énergie vibratoire en énergie thermique. Ainsi l'énergie vibratoire du système se dissipe quelque soit la fréquence. Afin de transmettre un maximum d'énergie vibratoire aux particules 2 et ainsi de permettre un maximum de dissipation de cette énergie, les parois du logement 1 sont de préférence rigide. Les parois du logement 1 sont de préférence métalliques, par exemple en acier; mais tout autre matériau permettant de transmettre les vibrations peut être utilisé. Ainsi si on utilise de l'acier, la paroi a une épaisseur comprise entre 0, 1 et 10 mm, et est de préférence de l'ordre de 1 mm. lo Le dispositif d'amortissement 6 peut avantageusement être disposé sur toute autre partie de la structure rentrant en résonance, tel qu'un support d'échappement. La masse des particules 2 est déterminée en fonction de la masse de la pièce 4 rentrant en résonance, cette dernière est nommée la masse dynamique. Ainsi la masse des particules 2 est supérieure à 5% de la masse dynamique de la pièce 4 résonante, et est de préférence de l'ordre de 25% de la masse dynamique de la pièce 4 résonante. En particulier, suite à des mesures effectuées dans l'habitacle du véhicule, il a été constaté que l'utilisation d'une masse de sable équivalente à 25% de la masse dynamique du support moteur 4, permet un gain de 6 à 10 dB à plusieurs fréquences: 150 Hz, 180 Hz, 280 Hz, 380 Hz et 470 Hz pour un effort de 1 Newton appliqué à la structure. L'amortissement généré est donc indépendant de la fréquence, il entre en action dès que l'énergie vibratoire est suffisante pour faire s'entrechoquer les particules 2. Pour une efficacité maximum, le dispositif doit être implanté dans une zone possédant une faible masse dynamique ayant des accélérations élevées, car l'amplitude des vibrations y est plus importante. Le dispositif d'amortissement 6 peut être distinct de la pièce à amortir. Ainsi une ou plusieurs pièces intermédiaires servant de relais (non représentées) peuvent être disposées de façon à permettre la transmission des vibrations entre la pièce résonante et le dispositif d'amortissement 6. Ce type de dispositif d'amortissement 6 peut aussi être utilisé pour un ensemble de pièces entrant en résonance. Le fonctionnement de l'amortissement sur des pièces de structure a été simulé de façon simplifiée à la figure 2; le support moteur 4 et le brancard 7 de la figure 1 ont été symbolisés respectivement par une poutre 11 et un marbre 13. Pour une poutre 11 et un marbre 13 ayant respectivement io une masse de 600 grammes et de 1000 grammes, un effort F (voir flèche de la figure 2) a été appliqué à la poutre 11 encastrée sur le marbre 13. L'effort F a été appliqué à l'extrémité libre de la poutre 11 de bas en haut. La réponse vibratoire y a été mesurée en fonction de la fréquence. Selon ce dispositif, l'extrémité libre de la poutre 11 est la partie possédant la plus faible masse dynamique, ainsi l'amplitude des vibrations est à cet endroit très importante. Une première mesure maximale de 10 g/N a été obtenue à l'extrémité libre de la poutre 11, pour une fréquence de 180 Hz. Une deuxième mesure a été réalisée avec une masse en acier de 200 grammes fixée à l'extrémité libre de la poutre 11. Le niveau vibratoire mesuré est toujours au maximum de 10g/N pour une fréquence de 160 Hz, un décalage de la résonance a été constaté. Ainsi une masse pure décale le problème mais ne le résout pas. Si à la place de la masse en acier, on dispose un dispositif d'amortissement 6 selon l'invention tel que décrit précédemment, comportant 200 grammes de grains de sable, la réponse maximale est de 2,3 g/N sur l'ensemble des fréquences, soit un gain d'environ 12 dB. On constate ainsi que, grâce à l'invention, un amortissement est obtenu indépendamment de la fréquence. Un tel dispositif d'amortissement 6 peut aussi être placé avantageusement sur d'autres parties vibrantes du véhicule. II concerne en particulier chaque zone de faible masse dynamique possédant des accélérations élevées. Le dispositif s d'amortissement 6 peut aussi faire partie intégrante de la pièce à amortir. Ainsi une cavité creusée dans la pièce à amortir peut contenir le sable, les vibrations sont alors directement transmises au sable sans l'intermédiaire d'une paroi distincte. Dans ce cas-là, la paroi du logement 1 lo appartient à la pièce résonante. La figure 3 présente un autre exemple d'utilisation du dispositif d'amortissement 6 tel que décrit précédemment. Dans ce cas, la pièce vibrante 5 est une gaine de commande de boîte de vitesse. Le récipient 1 du dispositif d'amortissement 6 est percé de part et d'autre de façon à permettre le passage de la gaine 5 sans autoriser la perte de grains de sable 2. Lors des vibrations de la gaine 5, le dispositif d'amortissement fonctionne comme décrit précédemment. D'autres zones du véhicule peuvent être couplées à un dispositif d'amortissement 6 selon l'invention, par exemple des pièces d'échappement, des commandes de boîte de vitesse... REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amortissement d'ondes vibratoires et/ou acoustiques, notamment pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un logement (1) clos contenant un amas (2) composé d'éléments dissociables, le volume intérieur du logement (1) étant supérieur au volume de l'amas (2) afin de permettre le déplacement des éléments dissociables (2) dans le logement (1) de façon à dissiper au moins une partie de l'énergie vibratoire et/ou acoustique à laquelle est soumis le dispositif. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amas (2) comporte des éléments élémentaires, tels que des 15 grains de sable et/ou de gravier. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la taille des éléments élémentaires est comprise entre 0,1 et 500 mm, et est de préférence inférieure à 5 mm. 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce 20 que l'amas (2) comporte un liquide rhéologique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volume de l'amas (2) est inférieur au tiers du volume intérieur du logement (1). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volume de l'amas (2) est compris entre un tiers et deux tiers environ du volume intérieur du logement (1). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le logement (1) est constitué par un 30 récipient de forme générale cylindrique. 8. Véhicule automobile comportant au moins une pièce (4, 5) ou un ensemble de pièce résonantes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des pièces (4, 5) est couplée vibratoirement directement ou indirectement à au moins un dispositif d'amortissement (6), conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que la masse de l'amas (2) est supérieure à 5%, et est de préférence de l'ordre de 25%, de la masse dynamique de la pièce (4, 5) ou des pièces résonantes. 10. Véhicule automobile selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (6) est situé de façon contiguë à la pièce (4, 5) ou à l'ensemble des pièces résonantes. 11. Véhicule automobile selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (6) fait partie intégrante de la pièce résonante. 12. Véhicule automobile selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (6) est fixé par soudage et/ou boulonnage et/ou collage sur l'une des pièces (4, 5) résonantes. 13. Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, comportant une structure (4, 7) et un groupe motopropulseur (8, 9) caractérisé en ce que la pièce (4) ou l'ensemble de pièce résonantes couplées appartiennent au groupe moto-propulseur du véhicule automobile ou à son environnement proche, tels que des pièces de structure (4, 7). 14. Véhicule automobile selon la revendication 13 possédant un élément de structure (7) comportant un support moteur (4), un moteur (8), une boîte de vitesse (9) reliée au support moteur (4) comportant au moins un moyen de filtrage (10), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'amortissement (6) disposé sur le support moteur (4) et/ou sur le moteur (8). 15. Véhicule automobile selon la revendication 13, comportant un dispositif de commande de vitesse comprenant au moins un câble logé dans une gaine (5) caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif d'amortissement (6) solidaire de la gaine (5).