Brevet FR2961570A1 — publié le 20111223

Dispositif pour amortir les vibrations d'une structure. La présente invention concerne un dispositif pour amortir les vibrations d'une structure. Plus particulièrement, l'invention vise à amortir les vibrations d'une structure d'un aéronef à voilure tournante, notamment la cabine d'un hélicoptère. En effet, les hélicoptères sont par nature soumis à de fortes vibrations principalement générées de façon naturelle par ladite voilure tournante. Les différentes vibrations existantes détériorent le confort de l'équipage et des passagers ainsi que l'état des pièces et les équipements de l'hélicoptère, notamment des pièces et des équipements agencés dans la cabine de cet hélicoptère. Le torseur d'efforts engendré sur le rotor principal de sustentation et d'avancement d'un hélicoptère par la rotation de ses pales représente l'une des sources principales des vibrations incriminées. En particulier, le fuselage d'un hélicoptère est soumis à des efforts et des moments engendrés par le rotor principal, dont la fréquence de référence est égale au produit du nombre de pales de ce rotor principal par la fréquence relative à la vitesse de rotation de ce rotor principal. La réponse du fuselage est très sensible à l'écart entre les fréquences propres de l'hélicoptère et ce produit. Les vibrations ainsi engendrées sont principalement dues à l'excitation par l'écoulement aérodynamique des modes propres de la structure de l'hélicoptère, et notamment du premier mode de flexion latérale de la queue de l'hélicoptère. Les vibrations dues à l'excitation de ce premier mode de flexion latérale correspondent généralement à une fréquence de quelques Hertz et sont extrêmement gênantes. Pour y remédier, il est ainsi connu de prévoir un absorbeur de vibrations passif qui est réalisé généralement sous la forme d'un résonateur. Un tel absorbeur est disposé aux endroits où l'on désire réduire les vibrations, l'absorbeur agissant par résonance à une fréquence prédéterminée de manière à réduire les vibrations relatives à cette fréquence. Cet absorbeur de vibrations se présente comme un bloc d'amortissement fixé sur un support tel qu'une lame élastique. Une extrémité de ce support est encastrée dans un orifice ménagé à un emplacement approprié de la structure de l'hélicoptère, dans la cabine par exemple. Lorsque la structure est soumise à des vibrations, l'absorbeur est ainsi excité par la structure. Il en résulte une vibration du bloc d'amortissement qui engendre un effort dynamique pouvant le cas échéant contrecarrer les vibrations originelles de la structure. Pour optimiser l'efficacité de l'absorbeur, il convient de régler la fréquence propre de cet absorbeur afin que cette fréquence propre devienne égale à la fréquence des vibrations de la structure à amortir. Un tel absorbeur peut alors être réglé en adaptant la masse du bloc d'amortissement, par exemple au moyen de rondelles qui sont ajoutées ou retirées de ce bloc. Il peut également être réglé en faisant varier la distance qui sépare le bloc de l'encastrement, par exemple en faisant coulisser ce bloc le long d'une rainure ménagée dans le support. Le matériau du support et sa géométrie ont aussi une influence sur la fréquence propre de l'absorbeur. Le réglage de l'absorbeur peut se faire en positionnant l'hélicoptère sur un banc vibrant sollicité à la fréquence de référence. Un premier capteur mesure l'effet des vibrations, autrement dit l'accélération, au niveau de l'encastrement de l'absorbeur et un deuxième capteur mesure l'accélération au niveau du bloc d'amortissement. On mesure le déphasage entre ces deux accélérations, déphasage qui doit être égal à 90° lorsque l'absorbeur est accordé. Si tel n'est pas le cas, on procède par approximations successives en modifiant le ou les réglages de l'absorbeur pour approcher le plus possible cette valeur souhaitée de 90°. II faut donc procéder à un nombre conséquent de tests sur le banc vibrant avant d'obtenir un réglage satisfaisant, ce nombre étant d'autant plus important que la précision requise sur le déphasage est élevée. Le document FR 2862392 présente une méthode pour accorder un absorbeur de vibrations sur une fréquence de référence durant laquelle on met en oeuvre une étape de mesure et une étape de réglage. Indépendamment de la méthode utilisée pour régler un absorbeur, on comprend qu'il peut être utile de régler plusieurs fois un absorbeur durant sa vie. En effet, le réglage initial d'un absorbeur peut ne plus être optimal dans certaines phases de vol du fait par exemple du vieillissement de la structure équipée de l'absorbeur, d'une modification de cette structure, ou encore de l'évolution de la vitesse de rotation du rotor principal pour un hélicoptère notamment. On connaît par ailleurs le document FR 2 739 670 qui enseigne un perfectionnement à l'absorbeur de vibrations du type précité. Le bloc d'amortissement est ici composé d'une masse principale fixée sur une lame élastique encastrée et d'une masse auxiliaire dont la position relativement au support est déterminée par un actionneur électrique tel qu'un moteur pas à pas. Cet actionneur est commandé par un calculateur qui réalise l'asservissement de la position de la masse auxiliaire à partir du déphasage des deux accélérations. Un tel asservissement est relativement coûteux car il nécessite des organes spécifiques. La présente invention a ainsi pour objet de proposer un dispositif pour amortir les vibrations d'une structure ayant un coût financier raisonnable, et permettant de garantir des performances antivibratoires intéressantes sans nécessiter la mise en place d'un procédé de réglage récurrent et onéreux. Selon l'invention, un dispositif pour amortir les vibrations d'une structure est muni d'une masse principale et d'une masse auxiliaire montée sur un support apte à être encastré dans la structure, la masse auxiliaire comportant un organe fileté agencé autour d'une vis de manoeuvre à l'intérieur d'un carter fixé à la masse principale. Ce dispositif est notamment remarquable en ce qu'il comporte un moyen de manoeuvre manuel en prise avec la vis de manoeuvre pour déplacer la masse auxiliaire le long de ladite vis de manoeuvre. Dès lors, un pilote peut par exemple se saisir du moyen de manoeuvre pour mettre en rotation la vis de manoeuvre, le moyen de manoeuvre pouvant comporter une commande rotative flexible débouchant sur une molette par exemple. Le mouvement rotatif de cette vis de manoeuvre génère alors une translation de la masse auxiliaire à l'intérieur du carter, et donc par rapport à la masse principale. Le déplacement de la masse auxiliaire a alors pour effet de générer un déplacement du centre de gravité du dispositif, et par suite une modification de la fréquence propre du dispositif. Si un individu perçoit des vibrations, tel que le pilote d'un véhicule de type aéronef à voilure tournante par exemple, cet individu manoeuvre manuellement le moyen de manoeuvre pour déplacer la masse auxiliaire selon un premier sens optionnellement parallèle au support. Le déplacement du centre de gravité va alors entraîner soit une augmentation soit une diminution des vibrations ressenties par l'individu. On comprend qu'en cas d'augmentation des vibrations, l'individu requiert le déplacement de la masse auxiliaire mobile selon un deuxième sens opposé au premier sens. L'invention prévoit donc un dispositif mécanique extrêmement simple pour réaliser un absorbeur de vibration, ce qui limite son 15 coût financier. De plus, ce dispositif permet le réglage de l'absorbeur pour réduire les vibrations ressenties par l'individu en charge du moyen de manoeuvre. Le confort en résultant pour cet individu ne dépend donc pas d'une logique préprogrammée par exemple. 20 Le dispositif peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent. Par exemple, le support peut être une lame élastique. De plus, la masse principale et la masse auxiliaire sont éventuellement disposées de part et d'autre du support. 25 Ainsi, le dispositif comporte éventuellement au moins un axe de fixation traversant le support et la masse principale pour fixer la masse principale au support, une extrémité dudit axe de fixation coopérant avec un étrier enserrant le carter. Par exemple, l'axe de fixation est un boulon dont une première extrémité est plaquée contre l'étrier, cet étrier étant coincé de fait entre une tête du boulon est une face supérieure du support. A l'inverse, une deuxième extrémité coopère avec un écrou pour plaquer la masse principale contre une face inférieure du support. Le carter, avantageusement étanche, est alors fixé à la masse principale via un étrier et un axe de fixation notamment. De la sorte, la masse auxiliaire est fixée à la masse principale via le carter, un étrier et un axe de fixation notamment On note que pour être liée au moyen de manoeuvre, la vis de manoeuvre peut saillir du carter. En outre, il est possible de régler au sol le dispositif pour que la fréquence propre de ce dispositif soit contenue dans une plage donnée, cette fréquence propre variant d'une première limite à une deuxième limite de la plage en fonction de la position de la masse auxiliaire dans le carter. Plus précisément, le dispositif est pourvu de moyens pour 20 régler la position du carter par rapport au support et/ou à la masse principale selon la variante. Dès lors, le dispositif peut comporter un moyen de réglage de la position de la masse principale par rapport au support, et par suite de la masse auxiliaire par rapport au support. Ce moyen de 25 réglage consiste en une lumière longitudinale ménagée dans le support et/ou de multiples perçages ménagés dans ce support, la lumière et les perçages coopérant avec l'axe de fixation par exemple. De manière alternative ou complémentaire, le dispositif peut comporter un moyen de positionnement du carter par rapport à la masse principale. Le dispositif comportant au moins un étrier enserrant le carter pour fixer ce carter à la masse principale, le moyen de positionnement comporte une pluralité de crans ménagés sur une périphérie externe du carter, l'étrier coopérant avec les crans. On coince alors l'étrier dans l'un des crans du carter. Le moyen de positionnement permet alors le réglage de la position longitudinale du carter par rapport à un étrier, et donc par rapport au support à la masse principale. Par ailleurs, la masse auxiliaire étant munie d'un axe de symétrie, la vis de manoeuvre s'étend selon un axe longitudinal parallèle à l'axe de symétrie, l'axe longitudinal et l'axe de symétrie étant distincts. On observe donc un décalage entre l'axe longitudinal et l'axe de symétrie, ce décalage étant dénommé « décalage transversal » par commodité dans la mesure où le décalage est présent selon une direction transverse à l'axe longitudinal. La présence de ce décalage transversal garantit l'absence de rotation indue de la masse auxiliaire autour de la vis de manoeuvre dans le carter. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir un moyen de blocage dédié. De plus, la masse auxiliaire comporte éventuellement une masse primaire et une masse secondaire qui est agencée dans une gorge de la masse primaire, au moins un moyen de rappel tendant à éloigner la masse primaire de la masse secondaire pour les plaquer respectivement contre une première surface interne et une deuxième surface interne dudit carter. Le moyen de rappel peut être un ressort précontraint par exemple. Dès lors, le dispositif ne comporte pas un jeu entre la masse auxiliaire et la carter qui l'enserre. Selon un aspect de l'invention, la masse auxiliaire comporte 5 des moyens de glissement qui sont maintenus en contact avec le carter pour favoriser la translation de la masse auxiliaire. Les moyens de glissement peuvent être des patins en Téflon® auto-lubrifiés. Par ailleurs, le dispositif peut comporter un moyen 10 d'identification sensitif d'une position donnée de la masse auxiliaire à l'intérieur dudit carter. Un tel moyen d'identification peut inclure une bille liée à la masse auxiliaire par un ressort ainsi qu'un logement ménagé dans le carter. L'individu manoeuvrant le moyen de manoeuvre peut alors 15 sentir toute coopération entre la bille et ledit logement, pour en déduire si la masse auxiliaire est dans une position donnée par exemple qualifiable de neutre et dans laquelle la bille est disposée dans ledit logement. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de 20 détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, un schéma présentant sommairement un dispositif selon l'invention, 25 - la figure 2, une coupe longitudinale dudit dispositif, - la figure 3, une coupe transversale dudit dispositif, et - la figure 4, un schéma explicitant un moyen d'identification sensitif. Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence. On note que trois directions X, Y et Z orthogonales les unes par rapport aux autres sont représentées sur les figures 1 et 2. La direction X est dite longitudinale. Le terme « longueur » est relatif à une dimension longitudinale du dispositif selon cette direction longitudinale X. Deux directions Y, Z sont dites transversales. La figure 1 présente une vue schématique d'un dispositif 10 pour amortir les vibrations d'une structure 1, d'un véhicule du type aéronef à voilure tournante par exemple. Le dispositif 10 est pourvu d'un support 11 fixé à la structure 1. Ce support 11 peut être une lame élastique encastrée dans la structure 1. De plus, le dispositif 10 comporte une masse principale 12 et une masse auxiliaire 20 mécaniquement liées l'une à l'autre, la masse principale 12 et la masse auxiliaire 20 étant agencées de part et d'autre du support 11. La masse auxiliaire 20 est plus précisément disposée dans un carter 30 étanche, fixé au support 11 et à la masse principale 12. La masse auxiliaire est en outre traversée par une vis de manoeuvre 40, cette vis de manoeuvre étant suspendue au carter 30 par des paliers 31. Dès lors, la masse auxiliaire 20 est équipée d'un organe fileté coopérant avec le filetage de la vis de manoeuvre 40, un écrou 21 logé dans la masse auxiliaire 20 par exemple. Par suite, un mouvement rotatif de la vis de manoeuvre 40 selon son axe longitudinal AX1 entraîne une translation de la masse auxiliaire 20 le long dudit axe longitudinal dans le carter 30. On note que l'axe longitudinal AX1 est parallèle à un axe de symétrie AX2 de la masse auxiliaire 20, à savoir un axe médian de cette masse auxiliaire 20 et du carter 30, l'axe longitudinal AX1 et l'axe de symétrie AX2 étant distincts. Pour mettre en rotation la vis de manoeuvre 40, le dispositif 10 est muni d'un moyen de manoeuvre 50 manuel pouvant être 10 activé par un opérateur. Selon la variante préférée représentée, ce moyen de manoeuvre 50 peut comprendre un tube flexible 51 débouchant d'une part sur la vis de manoeuvre 40 et sur un bouton 52, le tube flexible traversant éventuellement des parois 3 du véhicule 2 pour 15 atteindre ladite vis de manoeuvre 40. Le dispositif selon l'invention est donc exclusivement mécanique. Favorablement, la vis de manoeuvre 40 saille du carter 30 pour faciliter sa connexion au moyen de manoeuvre 50. 20 A l'aide du moyen de manoeuvre 50 placé en cabine, un individu peut alors requérir le déplacement de la masse auxiliaire 20 selon une direction longitudinal sensiblement parallèle au support 11 lorsque le support 11 ne subit aucune déformation. Cet individu peut alors régler manuellement la fréquence propre du 25 dispositif 10 pour amortir les vibrations de la structure 1 selon ses sensations physiologiques. La figure 2 présente une coupe longitudinale du dispositif 10. Pour fixer la masse principale 12 et la masse auxiliaire 20 au support Il, le dispositif 10 comprend un moyen de fixation 60. Le moyen de fixation 60 présenté sur les figures 2 et 3 possède au moins un axe de fixation 62 traversant le support 11 et la masse principale 12, chaque axe de fixation ayant une extrémité filetée 63 coopérant avec une rondelle 64 et un écrou 65 pour plaquer la masse principale 12 contre une première surface du support 11. On note que la masse principale 12 peut éventuellement 10 posséder des cales 12' amovibles de réglage. De plus, le moyen de fixation 60 comprend au moins un étrier 61 pourvu d'une première portion 61' sensiblement semi-circulaire coopérant avec une deuxième portion 61" sensiblement semi-circulaire. 15 Une tête 62' de chaque axe de fixation 62 plaque alors la première portion 61' d'un étrier contre une deuxième surface du support 11. Ainsi, le carter 30 est fixé au support 11 et à la masse principale 12 par au moins un étrier 61 et un axe de fixation 62. 20 En référence à la figure 2, le dispositif 10 comprend éventuellement deux axes de fixation. Ce moyen de fixation 60 permet éventuellement de régler la position de la masse principale 12 par rapport au support 11 afin d'obtenir un dispositif 10 dont la fréquence propre varie dans une 25 plage donnée en fonction de la position la masse auxiliaire. En effet, le dispositif comprend optionnellement un moyen de réglage de la position de la masse principale 12 par rapport au support 11. Un tel moyen de réglage peut consister en un trou oblong ou une pluralité de trous circulaires 11' ménagés dans le support pour coopérer avec les axes de fixation 62. De même, le dispositif 10 peut posséder un moyen de positionnement 70 du carter 30 par rapport la masse principale 12, ce moyen de positionnement pouvant par exemple coopérer avec le moyen de fixation 60. En effet, le moyen de positionnement 70 peut posséder une pluralité de crans 35 ménagés dans la périphérie externe 34 du 10 carter 30 en regard notamment de la deuxième surface du support. En plaçant un étrier 61 dans l'un ou l'autre des crans 35, on ajuste alors le positionnement du carter 30 par rapport au support 11 et à la masse principale 12. Le carter 30 ayant un réceptacle 30' cylindrique obturé par un 15 bouchon 30" amovible, les crans sont ménagés sur ledit réceptacle 30'. Par ailleurs, la masse auxiliaire 20 peut comporter une masse primaire 22 et une masse secondaire 23 de formes cylindriques par exemple. 20 La masse secondaire 23 est alors logée dans une gorge 24 de la masse primaire 22. La masse primaire 22 et la masse secondaire 23 sont ainsi principalement alignées selon une direction transversale perpendiculaire à la vis de manoeuvre 40. De plus, le dispositif 10 est équipé d'au moins un moyen de 25 rappel 25 ayant pour fonction d'éloigner la masse primaire 22 de la masse secondaire 23 pour les plaquer respectivement contre une première surface interne 32 et une deuxième surface interne 33 du carter 30. Cette caractéristique garantit l'absence de jeu entre la masse auxiliaire 20 et la périphérie interne du carter 30. Par exemple, le dispositif 10 peut posséder deux moyens de rappel 25 de type ressort précontraint. Toutefois, pour éviter un blocage de la masse auxiliaire 20 dans le carter 30, il peut être intéressant de prévoir des moyens de glissement 26. Par exemple, des parties de la masse auxiliaire 20 en contact avec le carter 30 sont munies de moyens de glissement 26, tels que des patins en téflon@ par exemple. En référence à la figure 4, le dispositif 1 peut posséder un moyen d'identification sensitif 80. Ce moyen d'identification sensitif 80 permet à l'individu manoeuvrant le moyen de manoeuvre de savoir si la masse auxiliaire se trouve dans une position donnée, engendrant une fréquence propre centrée sur la plage donnée que peut couvrir le dispositif 10 par exemple. Un tel moyen d'identification sensitif 80 peut posséder une bille 82 disposée dans un renfoncement de la masse auxiliaire 20, un ressort 81 tendant à expulser la bille dudit logement. De plus, le moyen d'identification sensitif 80 peut comprendre un logement 83 ménagé dans le carter 30. Lorsque la bille se trouve à l'aplomb dudit logement, cette bille tombe dans le logement. L'individu manoeuvrant la masse auxiliaire peut ressentir de la sorte l'entrée ou la sortie de la bille dans le logement. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous REVENDICATIONS1. Dispositif (10) pour amortir les vibrations d'une structure (1) muni d'une masse principale (12) et d'une masse auxiliaire (20) montée sur un support (11) apte à être encastré dans ladite structure (1), ladite masse auxiliaire (20) comportant un organe fileté (21) agencé autour d'une vis de manoeuvre (40) à l'intérieur d'un carter (30) fixé à ladite masse principale (20), caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de manoeuvre (50) manuel en prise avec ladite vis de manoeuvre (40) pour déplacer ladite masse auxiliaire (20) le long de ladite vis de manoeuvre (40). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support (1 1) est une lame élastique. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ladite masse principale (12) et ladite masse auxiliaire (20) sont disposées de part et d'autre dudit support (11). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un axe de fixation (62) traversant ledit support (11) et ladite masse principale (12) pour fixer ladite masse principale (12) audit support (11), une extrémité dudit axe de fixation (62) coopérant avec un étrier (61) enserrant ledit carter (30). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite vis de manoeuvre (40) saille dudit carter (30). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de réglage (11') de la position de la masse principale (12) par rapport audit support (Il). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de positionnement (70) dudit carter (30) par rapport à ladite masse principale (12). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, ledit dispositif comportant au moins un étrier (61) enserrant ledit carter (30) pour fixer ce carter (30) à la masse principale (12), ledit moyen de positionnement (70) comporte une pluralité de crans (35) ménagés sur une périphérie externe (34) dudit carter (30), ledit étrier (61) coopérant avec lesdits crans (35). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite masse auxiliaire (20) étant munie d'un axe de symétrie (AX2), ladite vis de manoeuvre (40) s'étend selon un axe longitudinal (AX1) parallèle audit axe de symétrie (AX2), ledit axe longitudinal (AX1) et ledit axe de symétrie (AX2) étant distincts. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite masse auxiliaire (20) comporte une masse primaire (22) et une masse secondaire (23) qui est agencée dans une gorge (24) de ladite masse primaire (22), au moins un moyen de rappel (25) tendant à éloigner la masse primaire (22) de la masse secondaire (23) pour les plaquer respectivement contre une première surface interne (32) et une deuxième surface interne (33) dudit carter (30). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ladite masse auxiliaire (20) comporte des moyens de glissement (26) qui sont maintenus en contact avec ledit carter (30). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'identification sensitif (80) d'une position donnée de la masse auxiliaire (20) à l'intérieur dudit carter (30).