CA2016114A1 - Structure composite pour l'amortissement de vibrations - Google Patents

Structure composite pour l'amortissement de vibrations

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CA2016114A1
CA2016114A1 CA 2016114 CA2016114A CA2016114A1 CA 2016114 A1 CA2016114 A1 CA 2016114A1 CA 2016114 CA2016114 CA 2016114 CA 2016114 A CA2016114 A CA 2016114A CA 2016114 A1 CA2016114 A1 CA 2016114A1
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Jean Kleinfelden
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FABERT S.A. Structure composite pour l'amortissement de vibrations. D E S C R I P T I F Structure composite pour l'amortissement de vibrations, du type comprenant des plaques superposées (1, 2, 3) en des matériaux élastiques présentant des duretés Shore différentes, ces plaques étant en contact mutuel par des faces comportant des cannelures rectilignes (4, 5, 6) de profil complémentaire, les parties en saillie des cannelures de chaque face étant emboîtées avec des plans de joint libres dans les parties en creux correspondantes de l'autre face, cette structure étant caractérisée en ce qu'elle comporte trois plaques ainsi imbriquées, à savoir deux plaques externes (1, 2) en un matériau dur ayant une dureté Shore d'au moins 45, et une plaque intercalaire en un matériau souple et résilient, ayant une dureté Shore d'au plus 30. Figure unique.

Description

2~fi~ ~

La présente invent:ion concerne une stxucture composite pour l'amortissement de vibrations é~ises ou reçues par un ensemble reposant sur cette structure.
Dans son brevet fran~ais N 2.348.402r M.
05 KLE~LDEN a decrit des blocs amortisseurs de vibra-tions constitués d'au moins deux panneaux superposés en un matériau élastique présentant une durée Shore différente. Ces panneaux comportent respectivement, sur leur face externel des plots déformables dont la section ~ l'état de repos varie en diminuant depuis leur base jusqu'~ leur sommet. Ces plots sont, p æ
exemple, disposés en quinconce sur chaque face et, de préférence, un plot d'une face d'un panneau correspond à un évidement de la face correspondant de l'autre pan-neau.
Dans une forme de réalisation représentée surla figure 3 du bre~et précité, les faces en contact des deux éléments constitutifs de ces blocs amortisseurs comportent des cannelures longitudinales ayant, en cou-pe transversale, la forme d'une ligne sinusoldale ou encréneaux ou encore en dents de scie. Les parties en saillie de l'une des faces sont imbriquées dans les par-ties en creux de l'autre face et, du fait de leur dure-té différente, elles préviennent la propagation des on-des transversalement ~ la direction des cannelures.
Ayant constaté qu'avec de tels bloc amortis-seurs de vibrations, les ondes vibratoires pouvaient se pxopager dans le sens longitudinal en suivant les canne-lures des plaques, M. KLE~LDEN a ensuite proposé, dans 30 le brevet européen N 0 021 958, dans lequel il était mentionné comme unique inventeur, de réaliser une struc-ture composite antivibratoire constituée d'au moins deux plaques superposées en des matériaux élastiques présen-tant respectivement une dureté Shore différente, ces plaques comportant sur leur face externe des plots d~-201Ç~

formables, tandis que leurs faces en contact mutuelcomportent des cannelures rectilignes de profil complé-mentaire, les parties en sai:Llie des canneIures de cha-que face étant embo~tées dans les parties en creux cor-05 respondantes de l'autre face, cette structure antivi-bratoire étant caractérisée en ce que les parties en saillie desdites cannelures sont fendues, sensiblement depuis leur base, ~ inter~alles de préférence reguliers, par des découpes transversales.
Ces découpes transyersales, qui interrompent périodiquement les parois latérales desdites canneIures, s'opposent ainsi de façon particulièrement simple à la propagation longitudinale des ondes vibratoires dans la direction de ces cannelures.
Ce perfectionnement s'appliquait aussi bien aux cannelures dont le profil, en coupe transversale, est en dents de scie ou sinusoïdal, qu'à celles dont le !
profil transyersal a la forme de creneaux.
En poursuivant ses travaux sur de telles struc-tures,M. KLE~DEN a constate que les systèmes de la technique antérieure presentent un taux insuffisant d'ab-sorption des vibrations à basses frequences, inferieurs ~ 200Hz et, plus particulièrement, des fréquences infé-rieures ~ lOOHz.
Par ailleurs, avec les systèmes connus, notam-ment ceux qui comportent ~ leur surface externe des plots tronconiques sur lesquels reposent des machines emettant ou recevant des vibrations que l'on desire amortir, on constate que les structures risquent de provoquer un mouvement d'oscillation ~ basse frequence de ces machi-nes, en particulier si celles-ci possèdent une frequence propre d'oscillation qui risque d'entrer en resonance avec l'oscillation des plots.
La presente invention vise à remedier à ces inconvenients de la technique connue en proposant une -.~

structure antivibrations qui soit apte à amortir des vibrations d'une fréquence inférieure à 200Hz et même à lOOHz.
L'invention vise également à proposer une 05 structure de ce type qui ne puisse osciller de façon appréciable sous l'effet des vibrations qui lui sont transmises.
L'invention a encore pour but de proposer une telle structure qui présente conjointement une bonne élasticité, favorable à l'amortissement des vi-brations, et une excellente résistance mécanique, mal-gré l'effet néfaste de cette dernière caractéristique sur l'amortissement.
Enfin, l'invention a pour but de proposer une structure de ce type qui puisse etre fabriquée aisément, moyennant un coût réduit.
A cet effet, la présente invention a pour ob-jet une structure composite pour l'amortissement de vi-brations, du type comprenant des plaques superposées en des matériaux élastiques présentant des duretés Shore différentes, ces plaques étant en contact mutuel par des faces comportant des cannelures rectilignes de profil : complémentaire, les parties en saillie des cannelures de chaque face étant emboîtées avec des plans de joint li-bres dans les parties en creux correspondantes de l'autre face, cette structure étant caractérisée en ce qu!~elle comporte trois plaques ainsi imbriquées, à sa~oir deux plaques externes en un matériau dur ayant une dureté
Shore d'au moins 45, et uneplaque intercalaire en un ma-tériau souple et résilient, ayant une dureté Shore d'auplus 30.
Dans une telle structure, l'effet d'amortisse-ment est naturellement dévolu ~ la plaque centrale rési-liente et aux plans de joints libres entre matériaux de dureté différente, tandis que les couches externes ap-portent la resistance mécanique desirée pour la struc-ture.
Les duretés Shore des plaques externes pour-ront être identiques ou différentes. Elles seront géné-05 ralement de l'ordre de 50, afin que les plaques puissentrésister à une charge relati~ement importante. La surface d'appui de ces pla~ues sera naturellement choisie en fonction de l'importance de la masse de la charge a sup-porter.
La dureté Shore de la plaque intercalaire sera habituellement de l'ordre de 25.
L'imbrication des plaques par des profils com-plémentaires évitera qu'elles risquent de se séparer en cours d'utilisation.
L'épaisseur de la couche intercalaire dépendra de la fréquence des vibrations que l'on souhaite amortir.
En effet, sous l'effet des vibrations, il est connu qu'une couche en un matériau souple et résilient peut ~arier très sensiblement d'épaisseur, la rétraction ~ariant a~ec l'é-paisseur de la plaque, comme indiqué dans le Tableau sui-vant.
TABLEAU

~ réquence (Hz) . Contraction (mm) 2 5 ( -- --------__ _ _ _ __ _ _: __ _ __ __ _ _ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ __ _ ( 5 ( 6 : 6,9 7 5,1 8 : 3~9 1 ) ( 9 . 3r 1 ( 10 : 2,5 , ' ) Plus la fréquence est basse et plus la couche intercalaire doit pouVoir se rétracter. Dans la prati-35 que, il faudra donc tenir compte de ce facteur, en choi-2(~ 4 sissant une épaisseur de couche intercalaire adaptée à
la fréquence des vibrations à amortir. Pour les basses fréquences usuelles, cette épaisseur sera generalement comprise entre 10 et 15 millimètres.
05 Afin de supprimer toute oscillation des par-ties de la surface externe servant d'appui à des machi-nes dont on désire amortir les vibrations, ou que l'on souhaite protéger des vibrations extérieures, ces par-ties auront avantageusement la forme de pyramides tron-quées à section rectangu;laire, disposées suivant des rangées dirigées suivant les cannelures des plaques et dans lesquelles la grande longueur de la base de ces pyramides est alternativement parallèle ou perpendicu-laire à ces cannelures.
Tout matériau présentant les duretés Shore appropriées pourra etre utilisé pour réaliser les pla-ques de la structure conforme à l'invention, par exem-ple un polyurethane ou un caoutchouc à base de chloro-prène tel que le Neoprène (marque deposee).
Avantageusement, un additif apte à réduire l'échauffement sera incorpore dans le materiau consti-~; tutif de la plaque intercalaire. En effet, la vibration de cette plaque intercalaire provoque un echauffement de celle-ci qui peut être relativement important. Pour eviter les problèmes posés par cet echauffement, on a ~ t a b 1 i qu'on peut judicieusement incorporer dans le matériau de cette plaque des lamelles de mica micronisé, qui favorisent le transfert des calories vers les bords de la pla~ue, o~ elles sont evacuees par contact avec l'atmosphère.
Le dessin annexe, qui n'a pas de caractère limitatif, illustre une forme de mise en oeuvre de l'invention. La figure unique de ce dessin est une v~ue en perspective eclatee, avec arrachement, de la struc-ture conforme à l'invention.

Comme on le voit sur la figure, cette struc-ture comprend, deux plaques externes, à savoir, respec-tivement, une plaque superieure 1, sur laquelle prendra appui la structure à proteger des vibrations ou dont on 05 desire amortir les vibrations, et une plaque inf~rieure 2, destinee à prendre appui sur le sol ou sur un support.
Entre ces deux plaques, est interposee une plaque inter-calaire 3. Les plaques 1, 2 et 3 presentent, sur leurs faces en contact mutuel, des profils crenelés complemen-taires 4, 5 et 6, definis par des cannelures rectilignesparallèles, qui permettent de l~es imbriquer etroitement les unes dans les autres, en laissant libres leurs plans de joint. Dans le cas present, les cannelures ont une section transversale triangulaire, mais on pourrait na-turellement adopter un autre profil crénelé : trapézo~-dal, rectangulaire, sinusoidal, ondulé, ou autre.
Les plaques 1, 2 et 3 sont par exemple en po-lyurethane ou en un caoutchouc à base de chloroprène.
Les plaques externes 1 et 2 sont relativement dures, de manière ~ presenter une r~sistance mecanique satisfaisante ; leur dureté Shore sera de l'ordre de 50.
En revanche, la plaque intercalaire 3 sera souple et ré-siliente et aura une dureté Sh~re de l'ordre de 25. Cet-te plaque intercalaire se contractera sous l'effet des ; 25 vibrations de basse fréquence de façon relativement im-portante, comme indique dans le Tableau ci-dessus. En outre, elle subira un echauffement appréciable et, de manière à pou~oir évacuer lateralement les caloxies vers l'atmosphère, des particules lamellaires de mica seront avantageusement incorporées dans le materiau constitutif de cette plaque, comme explique ci-dessus.
La surface inférieure ou surrace extexne de la plaque inférieure 2 sera plane, mais, pour e~iter tout ripage du materiel supporte par la plaque supérieure 1 et toute oscillation des parties de celle-ci qui servi-- 2Ql~

ront de point d'appui, sa surface supérieure comportera des parties en saillie 7, en forme de pyramide tronquee à base rectangulaire, dont la face superieure formera surface d'appui pour le matériel supporte. Co~me repre-05 senté sur le dessin, les parties en saillie 7 sont dis-posees suivant des rangées parallèles aux cannelures de la face inferieure de la plaque 1, alternativement dans le prolongement les unes des autres, avec les grands cô-tés de leur base disposés parallèlement aux cannelures, et en parallèle, avec les grands c-ot8s de leur base dis-posés perpendiculairement à ces cannelures. En variante, la surface externe de la plaque inferieure 2 peut compor-ter les parties 7 et celle de la plaque supérieure 1 être lisse, ou bien les deux plaques 1, 2 peuvent comporter des parties 7 en saillie.
On notera que les plaques constitutives de cet-te structure antivibratoire peuvent atre aisément réali-sees par moulage moyennant un coût minime.
L'invention apporte donc un moyen simple et peu coûteux pour la realisation d'une structure d'amortisse-ment des vibrations qui est efficace pour des vibrations de basse frequence et qui e~ite tout deplacement nefaste des machines qu'elle supporte.

. ~ ' ' .

Claims (8)

1. Structure composite pour l'amortissement de vibrations, du type comprenant des plaques superposées (1, 2, 3) en des matériaux élastiques présentant des du-retés Shore différentes, ces plaques étant en contact mutuel par des faces comportant des cannelures rectili-gnes (4, 5, 6) de profil complémentaire, les parties en saillie des cannelures de chaque face étant emboîtées avec des plans de joint libres dans les parties en creux correspondantes de l'autre face, cette structure étant caractérisée en ce qu'elle comporte trois plaques ainsi imbriquées, à savoir deux plaques externes (1, 2) en un matériau dur ayant une dureté Shore d'au moins 45, et une plaque intercalaire en un matériau souple et rési-lient, ayant une dureté Shore d'au plus 30.
2. Structure selon la revendication 1, carac-térisée en ce que les plaques externes (1, 2) ont une dureté Shore de l'ordre de 50, tandis que la plaque in-tercalaire (3) a une dureté Shore de l'ordre de 25.
3. Structure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les plaques externes (1, 2) et la plaque intercalaire (3) sont en polyuréthane ou en caoutchouc à base de chloroprène.
4. Structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que dans le matériau de la pla-que intercalaire est incorporé un matériau apte à limi-ter l'échauffement de cette plaque sous l'effet des vi-brations.
5. Structure selon la revendication 4, carac-térisée en ce que le matériau propre à limiter l'échauf-fement de la plaque intercalaire contient des lamelles de mica.
6. Structure selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la face extérieure d'une pla-que externe (1, 2) au moins comprend des parties en re-lief (7) en forme de pyramides tronquées à base rectan-gulaire.
7. Structure selon la revendication 6, carac-térisée en ce que les parties en relief (7) en forme de pyramide tronquée à base rectangulaire sont disposées suivant des rangées parallèles aux cannelures de la structure, les bases des pyramides étant disposées al-ternativement dans le prolongement les unes des autres, avec leurs grands côtés parallèles aux cannelures, et parallèlement les unes aux autres, avec leurs grands cô-tés perpendiculaires aux cannelures.
8. Plaque en matériau élastique pour structure composite pour l'amortissement de vibrations, notamment suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte des cannelures (4) sur sa face intérieure et, sur sa face extérieure, des parties en relief (7) en forme de pyramide tronquée à
base rectangulaire disposées suivant des rangées paral-lèles aux cannelures, les bases des pyramides étant dis-posées alternativement dans le prolongement les unes des autres, avec leurs grands côtés parallèles aux cannelures, et parallèlement les unes aux autres, avec leurs grands côtés perpendiculaires aux cannelures.
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