Brevet FR2896843A1 — publié le 20070803

Dispositif d'amortissement de vibrations pour véhicule automobile L'invention se rapporte au domaine du traitement des vibrations engendrées lors du roulage d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif d'amortissement permettant d'assurer une filtration des vibrations engendrées lors du roulage du véhicule afin d'améliorer le confort et les sensations de conduite, et diminuer la consommation du véhicule. Par vibrations , on entend, dans le cadre de la présente demande de brevet, tous types de vibrations susceptibles d'être engendrées lors du roulage, y compris des vibrations parasites engendrées par le moteur et se propageant le long du châssis, de la carrosserie, de la boîte de vitesses et de la colonne de direction, et les signaux acoustiques engendrés lors du roulage du véhicule. On notera cependant que l'invention s'applique également au traitement dies bruits aérodynamiques engendrés lors du roulage du véhicule à vitesse relativement élevée. L'amortissement des vibrations est généralement basé sur le découplage mécanique du moteur par rapport au châssis et sur le traitement acoustique de la l'habitacle afin d'isoler le conducteur et les passagers des sources de vibrations. De telles solutions ne permettent cependant pas d'éliminer entièrement les vibrations à des fréquences les plus gênantes. Il a ainsi été proposé de doter les véhicules automobiles de dispositifs de traitement de signaux assurant une estimation du bruit engendré lors du roulage du véhicule et une compensation de ce bruit en émettant un signal en opposition de phase qui vient annuler le bruit parasite estimé. Cependant, de tels dispositifs de traitement sont très coûteux et compliqués à mettre en place. En outre, ils sont basés sur le calcul d'une estimation du bruit à compenser et ne permettent donc pas d'atteindre le but poursuivi dans un agencement simple et peu onéreux. L'invention a donc pour but de pallier cet inconvénient et de fournir un dispositif d'amortissement pour le filtrage de vibrations engendrées lors du roulage d'un véhicule automobile capable d'absorber des vibrations parasites présentes lors du roulage du véhicule à des fréquences les plus gênantes. L'invention a donc pour objet un dispositif d'amortissement comprenant au moins une coupelle d'amortissement en alliage métallique délimitant une cavité ouverte communiquant avec l'air ambiant, chaque coupelle comportant un support destiné à être monté sur le moteur du véhicule, de sorte que la coupelle repose par son fond sur le support. Il a en effet été constaté de manière tout à fait surprenante que l'utilisation de telles coupelles, placées sur le moteur, permet d'atténuer des phénomènes vibratoires parasites, en éliminant ou en réduisant, à certaines fréquences caractéristiques, les vibrations parasites. Dans un mode de réalisation, la coupelle est une calotte sphérique. Selon les caractéristiques d'amortissement que l'on souhaite obtenir, on peut faire varier les dimensions de la calotte. On peut ainsi modifier sa hauteur, son épaisseur, son rayon, ainsi que la composition du matériau entrant dans la constitution de la coupelle. Ainsit, dans un mode de réalisation, la hauteur de la calotte est inférieure ou égale au rayon extérieur de la calotte sphérique. Par exemple, la hauteur de la calotte est comprise entre environ 15 mm et environ 17 mm. De même, dans un mode de réalisation, le rayon de la calotte est compris entre 13 mm et 15 mm. Le rapport entre le rayon extérieur de la calotte et l'épaisseur 30 de la calotte peut également être compris entre 5 et 15. De préférence, la coupelle est réalisée en alliage de cuivre et d'argent. Dans un mode de réalisation, l'alliage métallique est composé de 30 à 50 % d'argent, le reste étant constitué de cuivre. Selon une autre caractéristique de l'invention, avantageusement, la coupelle est pourvue extérieurement d'un ensemble d'ailettes régulièrement réparties sur la paroi extérieure de la coupelle et s'étendant parallèlement à l'axe général de la coupelle. Par exemple, la coupelle comporte quatre ailettes. Il a également été constaté de manière tout à fait surprenante que l'utilisation de telles ailettes permet de délimiter, entre elles, des fenêtres de vibrations dans chacune desquelles l'air engendré lors du roulage du véhicule entre en vibration. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif 15 d'amortissement conforme à l'invention ; -la figure 2 est une vue de dessus en élévation du dispositif selon la figure 1 ; - la figure 3 illustre un premier mode d'agencement d'un dispositif d'amortissement selon l'invention ; et 20 -la figure 4 illustre un autre mode d'agencement d'un dispositif d'amortissement selon l'invention. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un dispositif d'amortissement conforme à l'invention, désigné par la référence numérique générale 1. 25 Il est destiné à amortir les vibrations engendrées lors du roulage d'un véhicule automobile en atténuant les vibrations mécaniques et acoustiques engendrées, d'une part, par le moteur et, d'autre part, par le roulage des pneumatiques sur une chaussée. Il est également destiné à améliorer la pénétration dans l'air du véhicule en 30 amortissant les bruits aérodynamiques engendrés en particulier à l'intérieur du comportement moteur lors du roulage à vitesse relativement élevés. Comme cela sera décrit en détail par la suite, ce dispositif comporte un ensemble de coupelles 1 destinées à être fixées sur le moteur du véhicule. Chaque coupelle 1 se présente sous la forme d'une calotte 5 sphérique comprenant une surface intérieure concave 2 délimitant une cavité C ouverte et une surface extérieure convexe 3. La calotte sphérique comporte un rayon intérieur R1 et un rayon extérieur R2. L'épaisseur E de la calotte sphérique 1 est égale à la différence entre le rayon extérieur R2 et le rayon intérieur R1. 10 Par coupelle , on entend un élément mince, sensiblement de révolution comprenant une surface intérieure concave délimitant une cavité ouverte. Par calotte sphérique , on entend une coupelle formée par une sphère creuse tronquée par un plan. Par hauteur de la calotte sphérique , on entend la distance 15 entre le plan de troncature et le point dit pôle P de la calotte sphérique se situant à plus grande distance du plan de troncature, c'est-à-dire le fond de la coupelle. Dans le mode de réalisation illustré, la calotte est hémisphérique, ce qui signifie que le plan de troncature passe par le 20 centre de la sphère initiale, ou encore que la hauteur de la calotte sphérique est égale au rayon extérieur R2. Comme on le voit sur la figure 1, la coupelle 1 est associée à un support 4 destiné à être fixé, par tout moyen approprié, par exemple par collage, sur la carcasse du moteur M (figures 3 et 4) du véhicule 25 automobile. A cet effet, par exemple, la surface externe 3 convexe de la coupelle peut être pourvue, à l'endroit du pôle P, d'un ergot 5 qui vient se monter dans un logement complémentaire pratiqué dans le support 4. L'assemblage peut être solidarisé par exemple par collage. 30 Afin d'assurer un bon fonctionnement du dispositif, on dispose chaque calotte 1 sur un support 4 choisi pour sa neutralité vis-à-vis des vibrations à traiter. On pourra par exemple utiliser un support en bois. Par ailleurs, on utilisera un support de forme simple et compacte, afin de préserver sa neutralité vis-à-vis des vibrations, par exemple un support parallélépipédique. On voit enfin sur les figures 1 et 2 que la calotte 1 est pourvue, extérieurement, d'un ensemble d'ailettes 6, 7, 8 et 9 s'étendant parallèlement à l'axe général de la calotte à partir du plan de troncature en direction du pôle P. Ces ailettes sont destinées à délimiter des secteurs angulaires, tels que A, créant des fenêtres de vibration privilégiées pour le flux d'air incident. Comme illustré sur les figures 3 et 4, le dispositif 10 d'amortissement selon l'invention comporte un ensemble de coupelles 1 monté en partie supérieure du carter du moteur M, par l'intermédiaire du support 4. Dans le mode d'organisation illustré à la figure 3, le dispositif comporte un nombre pair de coupelles régulièrement disposées sur le 15 moteur. Selon ce mode d'organisation, le dispositif comprend huit coupelles. On pourrait également, en variante, doter le dispositif d'un nombre impair de coupelles, comme illustré sur la figure 4, de manière à prévoir une unique coupelle 1, centrée par rapport aux autres 20 coupelles et disposée en amont, en considérant la circulation du flux d'air incident, c'est-à-dire vers l'avant du véhicule. En fonctionnement, les calottes sphériques 1 sont destinées à absorber les ondes vibratoires et acoustiques et les restituer, en les amplifiant par effet de résonance mécanique, les ondes acoustiques 25 situées dans une plage de fréquence privilégiée. Les caractéristiques d'amortissement des calottes dépendent de leur dimension et de la composition de l'alliage métallique utilisé. Pour obtenir de bonnes caractéristiques d'amortissement, on peut choisir un rapport entre le rayon extérieur R2 de la calotte 30 sphérique 1 et l'épaisseur E compris entre 5 et 15. De même, le rayon de la calotte peut être compris entre 13 mm et 15 mm, la hauteur de la calotte étant par exemple comprise entre environ 15 et 17 mm. Comme indiqué précédemment, l'utilisation de coupelles se présentant sous forme d'une calotte sphérique, et notamment d'une calotte hémisphérique, donnent des résultats satisfaisants, en permettant la mise en valeur d'une gamme de fréquences et d'harmoniques adaptés pour procurer au conducteur et aux passagers du véhicule un confort accru, en éliminant les vibrations parasites néfastes. De même, on réalisera, de préférence, la coupelle, en alliage de cuivre et d'argent. L'alliage ainsi utilisé peut comprendre une proportion d'argent comprise entre environ 30 et 50 %, le reste étant constitué de cuivre. Il a été constaté que la dureté d'un tel alliage permet d'obtenir une réduction du facteur d'amortissement et donc un comportement amélioré. En fonctionnement, les coupelles se comportent à la manière d'un résonateur de Helmoltz. Le dispositif d'amortissement selon l'invention constitue ainsi un système résonnant dont les dimensions sont beaucoup plus petites que les longueurs d'ondes traitées. Selon un tel résonateur, la cavité délimitée par chaque coupelle délimite un volume d'air qui joue le rôle d'un ressort et qui comporte une fréquence de résonance caractéristique. On conçoit dès lors que, grâce à la vibration de l'air dans la cavité, il est possible de privilégier certaines fréquences tout en éliminant les autres fréquences, nocives pour le confort du conducteur et des passagers. Par ailleurs, en choisissant les caractéristiques des calottes, il est possible de privilégier les fréquences dont la perception permet d'améliorer le confort du conducteur et d'éliminer les autres fréquences. En particulier, les vibrations engendrées lors du roulage du véhicule, y compris les vibrations engendrées par les pièces mécaniques en mouvement et par les pneumatiques, ainsi que les vibrations aérodynamiques, se propagent le long de la paroi constitutive des calottes et sont transmises jusqu'au pôle. Ce faisant, les vibrations gênantes sont transformées en chaleur et sont ainsi éliminées. On notera que, grâce à la présence des ailettes, les turbulences autour des calottes peuvent être en partie éliminées. On notera enfin que l'invention qui vient d'être décrite permet d'obtenir une économie en carburant de l'ordre de 5 % et d'obtenir un régime de fonctionnement du moteur plus linéaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'amortissement, pour le filtrage de vibrations engendrées lors du roulage d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble d'au moins une coupelle d'amortissement (1) en alliage métallique délimitant une cavité C ouverte communiquant avec l'air ambiant, chaque coupelle comportant un support (4) destiné à être monté sur le moteur (M) du véhicule, de sorte que la coupelle repose par son fond sur le support. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupelle est une calotte sphérique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la hauteur de la calotte est inférieure ou égale au rayon externe (R2) de la calotte sphérique. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la hauteur de la calotte est comprise entre 15 mm et 17 mm. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le rayon extérieur (R2) de la calotte est compris entre 13 mm et 15 mm. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le rapport entre le rayon extérieur (R2) de la calotte et l'épaisseur (E) est compris entre 5 et 15. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la coupelle est réalisée en alliage de cuivre et d'argent. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'alliage métallique est composé de 30 à 50 % d'argent, le reste étant constitué de cuivre. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la coupelle (1) est pourvue extérieurement d'un ensemble d'ailettes (6, 7, 8, 9) régulièrement réparties sur la paroi extérieure de la coupelle et s'étendant parallèlement à l'axe général de la coupelle. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la coupelle comporte quatre ailettes.