Brevet FR2922977A1 — publié le 20090501

Dispositif antivibratoire pour véhicule automobile et système antivibratoire comportant un tel dispositif antivibratoire L'invention concerne un dispositif antivibratoire pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, et un système antivibratoire comportant un tel dispositif antivibratoire. L'invention trouve une utilité particulière dans l'atténuation des vibrations produites par un moteur lorsqu'il est en fonctionnement. Un moteur de véhicule en fonctionnement produit des vibrations dont l'amplitude et la fréquence varient en fonction du régime moteur. On connait des dispositifs antivibratoires reposant sur un système d'amortisseur hydraulique comportant, d'une part, deux chambres reliées par un canal et contenant un fluide à viscosité commandée et, d'autre part, un 1 o dispositif de commande adapté pour commander la viscosité du fluide. La demande de brevet FR 2 883 616 décrit un exemple d'un tel dispositif dans lequel le fluide présente des caractéristiques magnéto-rhéologiques et le dispositif de commande comporte une bobine adaptée pour générer un champ magnétique permettant de modifier la viscosité du 15 fluide. Lorsque la bobine n'est pas alimentée, le dispositif présente une faible raideur statique et une rigidification dynamique due au passage du fluide d'une chambre à l'autre. Lorsque la bobine est alimentée par du courant, elle génère un champ magnétique modifiant les caractéristiques rhéologiques du fluide, notamment sa viscosité. La viscosité du fluide varie en fonction du 20 niveau de courant appliqué à la bobine. En fonction de la viscosité du fluide, le passage du fluide d'une chambre à l'autre par les canaux est rendu plus ou moins difficile. II est ainsi possible d'obtenir un effet d'amortissement variable. Un tel dispositif antivibratoire permet de limiter la transmission de 25 vibrations entre deux éléments de structure. Cependant, la transmission des vibrations ne peut être complètement annihilée entre les deux éléments de structure. L'invention vise à pallier l'inconvénient précité en proposant un 30 dispositif antivibratoire générant des vibrations destinées à atténuer, voire éliminer, des vibrations générées par une structure vibrante. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif antivibratoire pouvant équiper un véhicule, notamment un véhicule automobile, comportant un équipage fixe et un équipage mobile, l'équipage fixe étant soumis à des premières vibrations, le dispositif antivibratoire générant des secondes vibrations à une fréquence de résonnance mécanique entre l'équipage fixe et l'équipage mobile destinées à atténuer ou éliminer les premières vibrations, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour régler la fréquence de résonnance mécanique du dispositif antivibratoire. Dans une forme particulière de réalisation, l'équipage fixe et l'équipage mobile sont liés par des moyens élastiques, et les moyens pour 1 o régler la fréquence de résonnance mécanique du dispositif antivibratoire comprennent des moyens pour modifier une raideur des moyens élastiques. L'équipage fixe est par exemple fixé à un châssis de véhicule. Dans un mode particulier de réalisation, l'équipage fixe comporte un noyau de fer doux, l'équipage mobile comporte une bobine enroulée 15 autour de ce noyau de fer doux, et la bobine est alimentée par une source de courant alternatif de fréquence égale à la fréquence de résonnance mécanique du dispositif antivibratoire. L'équipage fixe et l'équipage mobile sont par exemple de révolution autour d'un axe. 20 Les secondes vibrations peuvent suivre un mouvement de translation suivant cet axe. Les moyens pour régler la fréquence de résonnance mécanique du dispositif antivibratoire comprennent par exemple un fluide dont les propriétés mécaniques peuvent être modifiées par un champ magnétique 25 et/ou électrique. Dans un mode particulier de réalisation, les moyens élastiques comprennent un bloc de matière élastique, le fluide est contenu dans une cavité située à l'intérieur du bloc et la cavité est soumise au champ magnétique et/ou électrique. 30 Le fluide dont les propriétés mécaniques peuvent être modifiées est par exemple un fluide magnéto-rhéologique. L'invention a également pour objet un système antivibratoire pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comprenant un capteur de 35 vibrations relié à un calculateur, caractérisé en ce que le calculateur contrôle un dispositif antivibratoire selon l'une des revendications précédentes en fonction des vibrations à atténuer ou éliminer. L'invention a notamment pour avantage qu'elle permet d'annihiler 5 les premières vibrations de l'équipage fixe sur une plage de fréquences de fonctionnement avec un minimum d'énergie électrique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation 10 donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente schématiquement un système antivibratoire pour véhicule comportant un dispositif antivibratoire selon l'invention ; la figure 2 représente schématiquement le dispositif antivibratoire de la figure 1 ; 15 la figure 3 illustre un exemple de variation d'une amplitude de vibrations générées par un dispositif antivibratoire en fonction d'une fréquence du courant circulant dans une bobine du dispositif antivibratoire. Le système antivibratoire représenté à la figure 1 comprend une 20 structure vibrante 1, par exemple un moteur, en appui sur un châssis 2 par l'intermédiaire de moyens d'amortissement 3, par exemple des silentblocs. Le châssis 2 est par exemple un châssis de véhicule automobile. La structure vibrante 1 génère des vibrations 4 transmises au châssis 2 par les moyens d'amortissement 3. Les vibrations ainsi transmises, appelées 25 premières vibrations 5, s'additionnent avec des secondes vibrations 6 générées par un dispositif antivibratoire 7 électromagnétique ou pneumatique solidairement fixé au châssis 2 pour donner une vibration résultante 8 d'amplitude inférieure à l'amplitude des premières vibrations 5. Le dispositif antivibratoire 7 comprend également un calculateur de commande 9, par 30 exemple fixé au châssis 2. Le calculateur de commande 9 est relié d'une part au dispositif antivibratoire 7 et d'autre part à un capteur de vibrations 10, par exemple un accéléromètre, fixé au châssis 2. Le capteur de vibrations 10 mesure la vibration résultante 8 en un point du châssis, par exemple à son point de fixation, et envoie l'information mesurée au calculateur de 35 commande 9. Le calculateur de commande 9 commande alors le dispositif antivibratoire 7 de manière à obtenir une vibration résultante 8 d'amplitude nulle ou quasi nulle. Pour obtenir une vibration résultante 8 d'amplitude nulle, le dispositif antivibratoire 7 doit générer des secondes vibrations 6 de même amplitude que les premières vibrations 5 générées par la structure vibrante 1, mais en opposition de phase. Dans une forme particulière de réalisation représentée à la figure 2, le dispositif antivibratoire 7 comprend un équipage fixe 20 solidairement fixé au châssis 2 et un équipage mobile 21. L'équipage mobile 21 peut 1 o notamment comporter une masse 22. L'équipage fixe 20 et l'équipage mobile 21 sont liés par des moyens élastiques 23, par exemple un ressort comportant du caoutchouc. Le dispositif antivibratoire 7 constitue ainsi un ensemble de type masse-ressort possédant une fréquence de résonnance mécanique fo selon un axe X. La fréquence de résonnance mécanique fo 15 selon l'axe X peut être déterminée par la relation : wo _ 1 k 1 Îo1j -27r 2TC M' où wo est la pulsation de résonnance mécanique de l'ensemble masse-ressort, k représente la raideur des moyens élastiques 23 selon l'axe X, et M la masse de l'équipage mobile 21 et des différents éléments qui lui sont 20 éventuellement fixés. Selon un premier mode de réalisation, l'équipage mobile 21 est fixé solidairement à la structure vibrante 1. Les secondes vibrations 6 générées par le dispositif antivibratoire 7 s'opposent ainsi aux vibrations 4 générées par la structure vibrante 1, empêchant par conséquent toute 25 vibration entre l'équipage fixe 20 et l'équipage mobile 21, c'est-à-dire toute vibration de la structure vibrante 1. Selon un second mode de réalisation, plus avantageux, l'équipage mobile 21 n'est pas fixé à la structure vibrante 1 mais laissé libre. Les secondes vibrations 6 générées par le dispositif antivibratoire 7 ne 30 s'opposent ainsi qu'aux premières vibrations 5 transmises au châssis 2 par les moyens d'amortissement 3. Ces secondes vibrations 6 nécessitent par conséquent un effort moins important pour annihiler les vibrations du châssis 2, l'effort étant inférieur d'un ordre de grandeur par rapport à l'effort nécessaire pour le premier mode de réalisation. Dans une forme particulière de réalisation, l'équipage fixe 20 comporte un noyau de fer doux 24 et l'équipage mobile 21 comporte une bobine 25 enroulée autour de ce noyau de fer doux 24. Selon une autre forme de réalisation, l'équipage mobile 21 comporte le noyau de fer doux 24 et l'équipage fixe 20 comporte la bobine 25. Dans l'une ou l'autre forme de réalisation, la bobine 25 et le noyau de fer doux 24 peuvent être de révolution autour de l'axe X. La bobine 25 est par exemple alimentée par un courant électrique alternatif créant un champ magnétique susceptible de déplacer la bobine 25 le long du noyau de fer doux 24 selon l'axe X. La structure vibrante 1 peut fonctionner à différents régimes, en particulier entre un régime bas et un régime haut. En conséquence, les vibrations 4 générées par la structure vibrante 1 et, par suite, les premières vibrations 5 transmises au châssis 2, varient sur une plage de fréquences de fonctionnement délimitée par une fréquence basse et une fréquence haute, et peuvent également varier en amplitude. Le dispositif antivibratoire 7 doit donc produire des secondes vibrations 6 d'amplitude et de fréquence variables pour s'opposer aux premières vibrations 5. La fréquence et l'amplitude mécaniques des secondes vibrations 6 du dispositif antivibratoire 7 sont notamment imposées par une fréquence f et par une intensité du courant électrique circulant dans la bobine 25. L'amplitude mécanique des secondes vibrations 6 du dispositif antivibratoire 7 est également dépendante de la fréquence de résonnance mécanique fo du dispositif antivibratoire 7. La figure 3 illustre la variation d'amplitude A des secondes vibrations 6 générées par le dispositif antivibratoire 7 en fonction de la fréquence du courant électrique f circulant dans la bobine 25. Pour une même intensité de courant circulant dans la bobine 25, l'amplitude A est maximale Amax pour une fréquence de courant f égale à la fréquence de résonnance mécanique fo du dispositif antivibratoire 7. Aux fréquences éloignées de la fréquence de résonnance mécanique fo du dispositif antivibratoire 7, des intensités de courant plus importantes sont donc nécessaires pour générer des secondes vibrations 6 de même amplitude Amax. Par ailleurs, à certains régimes, la structure vibrante 1 peut générer des vibrations 4 de forte amplitude. Le dispositif antivibratoire 7 peut alors ne pas pouvoir fournir de secondes vibrations 6 d'amplitude suffisante afin d'obtenir une vibration résultante 8 d'amplitude nulle. Pour pallier cette insuffisance, le dispositif antivibratoire 7 selon l'invention comporte en outre des moyens pour régler la fréquence de résonnance mécanique fo du dispositif antivibratoire 7. Le dispositif antivibratoire 7 selon l'invention permet ainsi d'obtenir des amplitudes A de secondes vibrations 6 importantes sur une large plage de fréquences lorsque la fréquence du courant électrique f circulant dans la bobine 25 est égale à la 1 o fréquence de résonnance mécanique fo du dispositif antivibratoire 7. En particulier, les moyens pour régler la fréquence de résonnance mécanique fo peuvent faire varier cette fréquence fo sur la plage de fréquences de fonctionnement de la structure vibrante 7. Dans une forme particulière de réalisation, les moyens élastiques 15 23 liant l'équipage fixe 20 à l'équipage mobile 21 comprennent un bloc de matière élastique 23 comportant une cavité 26 contenant un fluide 27 dont les propriétés mécaniques peuvent être modifiées par un champ magnétique et/ou électrique. La cavité 26 est par exemple annulaire autour de l'axe X. Le fluide 27 peut par exemple être un fluide magnéto-rhéologique. 20 Les propriétés mécaniques du fluide 27, en particulier sa viscosité, peuvent être modifiées par un champ magnétique de réglage créé par une bobine de réglage 28 disposée autour du bloc de matière élastique 23. La bobine de réglage 28 est par exemple fixée à l'équipage fixe 20. La bobine de réglage 28 peut être alimentée par un courant délivré par un calculateur de réglage 25 en fonction des vibrations 4 générées par la structure vibrante 1 et/ou en fonction des premières vibrations 5. Le calculateur est relié d'une part à la bobine de réglage 28 et d'autre part au capteur de vibrations 10. Avantageusement, le calculateur de réglage et le calculateur de commande 9 forment un seul calculateur. Le fluide 27 peut également être un fluide 30 électro-rhéologique. Dans ce cas, c'est un champ électrique qui permet de modifier les propriétés mécaniques du fluide 27. Dans une forme particulière de réalisation, le calculateur de réglage délivre un courant d'intensité continue à la bobine de réglage 28. Cette intensité est réglable afin de faire varier le champ magnétique créé par 35 la bobine de réglage 28 et donc la raideur des moyens élastiques 23. Ceci permet de faire varier la fréquence de résonnance mécanique fo du dispositif antivibratoire 7 et donc d'annuler ou de réduire au maximum la vibration résultante 8 du châssis 2 sur toute la plage de fréquences de fonctionnement de la structure vibrante 7 avec un minimum de courant délivré à la bobine 25. Le dispositif antivibratoire 7 selon l'invention présente ainsi l'avantage de réduire le courant de puissance délivré à la bobine 25 et donc de réduire la consommation d'énergie. Une telle réduction de consommation est particulièrement importante dans les systèmes embarqués, notamment dans les véhicules automobiles. Le système antivibratoire représenté à la figure 1 fonctionne de la manière suivante. La structure vibrante 1 génère des vibrations 4 transmises au châssis 2 par l'intermédiaire de moyens d'amortissement 3. Les premières vibrations 5 ainsi transmises s'additionnent avec les secondes vibrations 6 éventuellement générées par le dispositif antivibratoire 7 pour donner une vibration résultante 8. Cette vibration résultante 8 est mesurée en fréquence par le capteur de vibrations 10 fixé au châssis 2. La fréquence de la vibration résultante 8 est transmise au calculateur de réglage qui délivre un courant d'intensité continue à la bobine de réglage 28 afin d'y créer un champ magnétique. Le champ magnétique modifie la viscosité du fluide 27 magnéto-rhéologique modifiant ainsi la raideur du bloc de matière élastique 23 liant l'équipage fixe 20 à l'équipage mobile 21. Par la relation (1) citée précédemment, la fréquence de résonnance mécanique fo du dispositif antivibratoire 7 est modifiée. Une intensité de courant adaptée appliquée à la bobine de réglage 28 permet de régler la fréquence de résonnance mécanique fo du dispositif antivibratoire 7 à une fréquence la plus proche possible de la fréquence de la vibration résultante 8. Le système antivibratoire permet au dispositif antivibratoire 7 de fournir une amplitude maximale de secondes vibrations 6 pour un courant donné circulant dans la bobine 25. Le dispositif antivibratoire nécessite par conséquent un minimum de courant et peut être de dimensions réduites tout en fournissant les secondes vibrations 6 nécessaires pour annihiler les premières vibrations 5 sur toute la plage de fréquences de fonctionnement de la structure vibrante 7. Avantageusement, le capteur de vibrations 10 mesure également l'amplitude et la phase de la vibration résultante 8 pour les transmettre, avec la fréquence de la vibration résultante 8, au calculateur de commande 9. Le calculateur de commande 9 délivre un courant alternatif à la bobine 25 adapté pour générer des secondes vibrations 6 s'additionnant aux premières vibrations 5 pour obtenir une vibration résultante 8 d'amplitude nulle. En particulier, les secondes vibrations 6 ont la même amplitude et la même fréquence que l'amplitude et la fréquence des premières vibrations 5, mais sont en opposition de phase par rapport aux premières vibrations 5. Le 1 o système antivibratoire tel que décrit permet de n'utiliser qu'un seul capteur de vibrations 10 et qu'un seul calculateur pour alimenter la bobine 25 d'une part et la bobine de réglage 28 d'autre part. REVENDICATIONS 1. Dispositif antivibratoire (7) pouvant équiper un véhicule, notamment un véhicule automobile, comportant un équipage fixe (20) et un équipage mobile (21), l'équipage fixe (20) étant soumis à des premières vibrations (5), le dispositif antivibratoire (7) générant des secondes vibrations (6) à une fréquence de résonnance mécanique (fo) entre l'équipage fixe (20) et l'équipage mobile (21) destinées à atténuer ou éliminer les premières vibrations (5), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (26, 27, 28) pour régler la fréquence de résonnance mécanique (fo) du dispositif antivibratoire (7). 2. Dispositif antivibratoire (7) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipage fixe (20) et l'équipage mobile (21) sont liés par des moyens élastiques (23), et en ce que les moyens (26, 27, 28) pour régler la fréquence de résonnance mécanique (fo) du dispositif antivibratoire (7) comprennent des moyens (26, 27, 28) pour modifier une raideur des moyens élastiques (23). 3. Dispositif antivibratoire (7) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équipage fixe (20) est fixé à un châssis (2) de véhicule. 4. Dispositif antivibratoire (7) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équipage fixe (20) comporte un noyau de fer doux (24), en ce que l'équipage mobile (21) comporte une bobine (25) enroulée autour de ce noyau de fer doux (24), et en ce que la bobine (25) est alimentée par une source de courant alternatif de fréquence (f) égale à la fréquence de résonnance mécanique (fo) du dispositif antivibratoire (7). 5. Dispositif antivibratoire (7) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'équipage fixe (20) et l'équipage mobile (21) sont de révolution autour d'un axe (X). 6. Dispositif antivibratoire (7) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les secondes vibrations (6) suivent un mouvement de translation suivant l'axe (X). 7. Dispositif antivibratoire (7) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (26, 27, 28) pour régler la fréquence de résonnance mécanique (fo) du dispositif antivibratoire (7) comprennent un fluide (27) dont les propriétés mécaniques peuvent être modifiées par un champ magnétique et/ou électrique. 8. Dispositif antivibratoire (7) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens élastiques (23) comprennent un bloc de matière élastique (23), en ce que le fluide (27) est contenu dans une cavité (26) située à l'intérieur du bloc (23) et en ce que la cavité (26) est soumise au champ magnétique et/ou électrique. 9. Dispositif antivibratoire (7) selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le fluide (27) dont les propriétés mécaniques peuvent être modifiées est un fluide magnéto-rhéologique. 10. Système antivibratoire pour véhicule, notamment pour véhicule automobile, comprenant un capteur de vibrations (10) relié à un calculateur (9), caractérisé en ce que le calculateur (9) contrôle un dispositif antivibratoire (7) selon l'une des revendications précédentes en fonction des vibrations (8) à atténuer ou éliminer. e