FR2817312A1 - Elastic suspension unit and vibration damper e.g. for navigation equipment has cavity containing viscous fluid such as silicone oil - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne un dispositif de suspension élastique, amortisseur de vibrations, du type comprenant une armature interne et une armature externe entre lesquelles est interposé un volume d'élastomère. The present invention relates to an elastic suspension device, vibration damper, of the type comprising an internal frame and an external frame between which is interposed a volume of elastomer.
Dans certaines applications particulières, par exemple les centrales inertielles utilisées en navigation, il est nécessaire d'amortir efficacement, à la fois des micro-vibrations à haute fréquence et des vibrations importantes ou des chocs de plus grande amplitude, et ce dans une large gamme de température. In certain particular applications, for example the inertial units used in navigation, it is necessary to effectively dampen, at the same time high-frequency micro-vibrations and significant vibrations or shocks of greater amplitude, and this in a wide range of temperature.
Or, les caractéristiques intrinsèques du volume d'élastomère constituant la suspension conditionnent les performances obtenues, de sorte qu'il n'est généralement pas possible d'atteindre les objectifs souhaités avec un élastomère employé seul. However, the intrinsic characteristics of the volume of elastomer constituting the suspension condition the performance obtained, so that it is generally not possible to achieve the desired objectives with an elastomer used alone.
La présente invention a pour but principal de remédier à cet inconvénient et, pour ce faire, elle a pour objet un dispositif de suspension élastique du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce que les armatures interne et externe délimitent avec le volume d'élastomère au moins une cavité renfermant une butée élastique et un fluide. The main object of the present invention is to remedy this drawback and, to do this, it relates to an elastic suspension device of the aforementioned type which is essentially characterized in that the internal and external reinforcements delimit with the volume of elastomer at minus a cavity containing an elastic stop and a fluid.
Ainsi, grâce à la présence du volume d'élastomère coopérant avec la cavité renfermant au moins une butée élastique et un fluide, le dispositif amortisseur limite les différents types de vibrations ou de chocs, notamment de grande amplitude, de façon plus performante qu'avec un dispositif amortisseur de même structure mais ne comportant qu'un élastomère employé seul. Thus, thanks to the presence of the volume of elastomer cooperating with the cavity containing at least one elastic stop and a fluid, the damping device limits the different types of vibration or shock, in particular of large amplitude, in a more efficient manner than with a damping device of the same structure but comprising only one elastomer used alone.
La présence de la butée a pour effet de provoquer un écoulement forcé du fluide lors de sollicitations de grande amplitude, et de ce fait de réduire la surtension à la résonance de l'amortisseur, sans diminuer la capacité de celui-ci à filtrer les fréquences élevées lors des micro-vibrations, et de limiter les déplacements du dispositif amortisseur également dans le cas de sollicitations élevées. The presence of the stop has the effect of causing a forced flow of the fluid during stresses of large amplitude, and thereby reducing the overvoltage at the resonance of the damper, without reducing the ability of the latter to filter the frequencies. high during micro-vibrations, and to limit the movements of the damping device also in the case of high stresses.
Grâce à la dissociation des deux domaines fonctionnels, d'une part celui des micro-vibrations, d'autre part celui des sollicitations mécaniques de grande amplitude, il est possible de réaliser une suspension élastique qui soit efficace dans ces deux domaines. Thanks to the dissociation of the two functional areas, on the one hand that of micro-vibrations, on the other hand that of large amplitude mechanical stresses, it is possible to produce an elastic suspension which is effective in these two areas.
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Un avantage supplémentaire de l'invention provient du fait que la raideur globale de l'amortisseur résulte de sa structure et de la nature de l'élastomère (raideur Kl), mais également de la quantité et de la qualité du fluide dans la cavité et donc de sa compressibilité (raideur K2). An additional advantage of the invention comes from the fact that the overall stiffness of the shock absorber results from its structure and the nature of the elastomer (stiffness K1), but also from the quantity and quality of the fluid in the cavity and therefore its compressibility (stiffness K2).
Ainsi, il est possible de retenir un élastomère ayant un module d'élasticité relativement faible, et de ce fait présentant des caractéristiques intéressantes pour les micro-vibrations. Thus, it is possible to retain an elastomer having a relatively low modulus of elasticity, and therefore having advantageous characteristics for micro-vibrations.
Par exemple, la dureté de l'élastomère est comprise dans une plage allant de 15 à 85 Shore A. For example, the hardness of the elastomer is in a range from 15 to 85 Shore A.
De plus, la mise en oeuvre de la présente invention permet d'atténuer la variation de raideur liée aux changements de température. In addition, the implementation of the present invention makes it possible to attenuate the variation in stiffness linked to changes in temperature.
En effet, le coefficient de dilatation linéique de la butée élastique est différent de celui des armatures constituant l'amortisseur, lesquelles armatures sont en général métalliques. Indeed, the coefficient of linear expansion of the elastic stop is different from that of the reinforcements constituting the damper, which reinforcements are generally metallic.
On observe donc aux basses températures une augmentation du volume de la cavité ; le volume de fluide étant relativement constant, la compression est moindre, d'où une diminution de la raideur K2, qui compense partiellement l'augmentation de la raideur Kl ; de même, aux températures élevées, l'écart de coefficient de dilatation de la butée et des armatures entraîne une augmentation de la raideur K2 qui est en partie compensée par une diminution de la raideur Kl. An increase in the volume of the cavity is therefore observed at low temperatures; the fluid volume being relatively constant, the compression is less, hence a reduction in the stiffness K2, which partially compensates for the increase in the stiffness K1; similarly, at high temperatures, the difference in the coefficient of expansion of the stop and the reinforcements results in an increase in the stiffness K2 which is partly compensated by a decrease in the stiffness K1.
Avantageusement, le fluide est un liquide visqueux, du type huile de silicone ; selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le liquide visqueux a une viscosité cinématique
comprise dans la plage allant de 120 à 200 centistokes (1, 2. 10-4 à 2. 10-4 m2/s), quelle que soit la température. Advantageously, the fluid is a viscous liquid, of the silicone oil type; according to a particular embodiment of the invention, the viscous liquid has a kinematic viscosity
in the range from 120 to 200 centistokes (1, 2. 10-4 to 2. 10-4 m2 / s), whatever the temperature.
De préférence, la butée est en matériau élastomère ; on peut employer par exemple un néoprène. Preferably, the stop is made of elastomeric material; one can use for example a neoprene.
On améliore ainsi les performances du dispositif de suspension élastique conforme à l'invention. This improves the performance of the elastic suspension device according to the invention.
De préférence, l'armature interne est constituée par un noyau comprenant deux parties coaxiales appliquées l'une contre l'autre et délimitant un orifice central axial, tandis que l'armature externe est constituée par une bride annulaire comprenant deux parties Preferably, the internal reinforcement consists of a core comprising two coaxial parts applied one against the other and delimiting an axial central orifice, while the external reinforcement consists of an annular flange comprising two parts
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coaxiales appliquées l'une contre l'autre coaxialement avec le noyau, les surfaces en contact des parties du noyau et de la bride étant situées dans un plan perpendiculaire à l'orifice central. coaxial applied one against the other coaxially with the core, the surfaces in contact with the parts of the core and the flange being situated in a plane perpendicular to the central orifice.
Avantageusement, le volume d'élastomère s'étend entre les armatures interne et externe dans une zone située hors du plan des surfaces de contact des parties constituant les armatures. Advantageously, the volume of elastomer extends between the internal and external reinforcements in an area situated outside the plane of the contact surfaces of the parts constituting the reinforcements.
Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, la butée comporte une base en contact avec l'armature interne, un sommet adjacent à l'armature externe et des faces latérales reliant la base et le sommet, ces faces étant inclinées l'une vers l'autre en direction du sommet. According to a particular embodiment of the invention, the stop comprises a base in contact with the internal reinforcement, an apex adjacent to the external reinforcement and lateral faces connecting the base and the apex, these faces being inclined one towards each other towards the summit.
De préférence, la base et le sommet de la butée s'étendent coaxialement avec les armatures interne et externe. Preferably, the base and the top of the stop extend coaxially with the internal and external reinforcements.
Avantageusement, la butée présente en coupe la forme d'un tronc de pyramide. Advantageously, the stop has in section the shape of a trunk of a pyramid.
Encore plus avantageusement, les faces latérales et le sommet de la butée délimitent avec le volume d'élastomère et les armatures interne et externe un espace d'épaisseur uniforme dans la cavité. Even more advantageously, the lateral faces and the top of the stop delimit with the volume of elastomer and the internal and external reinforcements a space of uniform thickness in the cavity.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le fluide visqueux occupe dans la cavité tout l'espace d'épaisseur uniforme. According to a particular embodiment of the invention, the viscous fluid occupies in the cavity the entire space of uniform thickness.
Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, on peut fixer le volume d'élastomère aux armatures interne et externe par vulcanisation, ou fixer la butée à l'armature interne par vulcanisation, particulièrement lorsque les armatures interne et externe sont métalliques. According to a particular embodiment of the invention, it is possible to fix the volume of elastomer to the internal and external reinforcements by vulcanization, or fix the stop to the internal reinforcement by vulcanization, particularly when the internal and external reinforcements are metallic.
Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence à la figure unique annexée qui représente en coupe une suspension élastique conforme à l'invention. An embodiment of the invention is described below by way of example, with reference to the single appended figure which shows in section an elastic suspension in accordance with the invention.
Cette suspension élastique comprend tout d'abord une armature interne métallique constituée par un noyau comprenant deux parties coaxiales 1, 2 appliquées l'une contre l'autre et délimitant un orifice central axial, et une armature externe métallique 3,4 constituée par une bride annulaire comprenant deux parties coaxiales 3,4 appliquées l'une contre l'autre coaxialement avec le noyau, les surfaces en contact des parties du noyau et de la bride étant situées dans un plan perpendiculaire à l'orifice central. This elastic suspension comprises first of all an internal metallic reinforcement constituted by a core comprising two coaxial parts 1, 2 applied one against the other and delimiting an axial central orifice, and an external metallic reinforcement 3,4 constituted by a flange annular comprising two coaxial parts 3, 4 applied one against the other coaxially with the core, the surfaces in contact with the parts of the core and of the flange being situated in a plane perpendicular to the central orifice.
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Dans le cas particulier d'une centrale à inertie par exemple, le noyau 1, 2 sera relié mécaniquement au bloc senseur inertiel, engendrant des micro-vibrations de haute fréquence, tandis que la bride annulaire 3,4 sera reliée mécaniquement au porteur, qui lui peut être soumis à des chocs ou vibrations de grande amplitude. In the particular case of an inertial unit for example, the core 1, 2 will be mechanically connected to the inertial sensor block, generating high-frequency micro-vibrations, while the annular flange 3,4 will be mechanically connected to the carrier, which it can be subjected to shocks or vibrations of great amplitude.
Conformément à l'invention, un élastomère 12,13 est interposé entre le noyau et la bride ; il est fixé aux armatures externe 1,2 et interne 3,4 par vulcanisation. According to the invention, an elastomer 12,13 is interposed between the core and the flange; it is fixed to the external 1,2 and internal 3,4 reinforcement by vulcanization.
Il aura typiquement une dureté comprise dans une plage allant de 15 à 85 Shore A, il s'agira par exemple et un silicone VMQ 30 Shore A. It will typically have a hardness in a range from 15 to 85 Shore A, for example, and a VMQ 30 Shore A silicone.
L'élastomère s'étend entre les armatures interne 1,2 et externe 3,4 dans une zone située hors du plan des surfaces de contact des parties constituant les armatures. The elastomer extends between the internal reinforcement 1, 2 and the external reinforcement 3,4 in a zone situated outside the plane of the contact surfaces of the parts constituting the reinforcement.
Les armatures interne 1,2 et externe 3,4 délimitent avec le volume d'élastomère une cavité 5 renfermant une butée élastique 6 et un fluide 7. The internal reinforcement 1,2 and external 3,4 define with the volume of elastomer a cavity 5 enclosing an elastic stop 6 and a fluid 7.
Le fluide 7 est un liquide visqueux, du type huile de silicone ; sa viscosité cinématique est de 120 à 200 centistokes (1,2. 10-4 à 2. 10-4 m2/s), quelle que soit la température. The fluid 7 is a viscous liquid, of the silicone oil type; its kinematic viscosity is 120 to 200 centistokes (1.2. 10-4 to 2. 10-4 m2 / s), whatever the temperature.
La butée 6 est en matériau élastomère, par exemple en néoprène ; elle est fixée à l'armature interne 1,2 par vulcanisation. The stop 6 is made of elastomeric material, for example neoprene; it is fixed to the internal frame 1,2 by vulcanization.
La butée 6 présente en coupe la forme d'un tronc de pyramide ; en effet, elle comporte une base 8 en contact avec l'armature interne 1,2, un sommet 9 adjacent à l'armature externe 3,4 et des faces latérales 10a, lOb reliant la base 8 et le sommet 9, ces faces latérales 10a, lOb étant inclinées l'une vers l'autre en direction du sommet. The stop 6 has in section the shape of a pyramid trunk; in fact, it comprises a base 8 in contact with the internal reinforcement 1,2, a vertex 9 adjacent to the external reinforcement 3,4 and lateral faces 10a, 10b connecting the base 8 and the vertex 9, these lateral faces 10a, lOb being inclined towards each other in the direction of the summit.
La base 8 et le sommet 9 de la butée 6 s'étendent coaxialement avec les armatures interne 1,2 et externe 3,4. The base 8 and the apex 9 of the stop 6 extend coaxially with the internal frames 1,2 and external 3,4.
Ainsi qu'il apparaît sur la figure, les faces latérales 10a, lOb et le sommet 9 de la butée 6 délimitent avec le volume d'élastomère et les armatures interne 1, 2 et externe 3,4 un espace d'épaisseur uniforme dans la cavité 5. As it appears in the figure, the lateral faces 10a, 10b and the apex 9 of the stop 6 delimit with the volume of elastomer and the internal reinforcements 1, 2 and external 3,4 a space of uniform thickness in the cavity 5.
Le fluide 7 occupe dans la cavité 5 tout l'espace d'épaisseur uniforme. The fluid 7 occupies in the cavity 5 the entire space of uniform thickness.
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La réalisation peut se faire au moyen d'une vulcanisation de l'élastomère 12, respectivement 13 sur le noyau 1, respectivement 2 et sur la bride 3, respectivement 4 ; la butée 6 est fixée par vulcanisation de sa base 8 sur une des parties du noyau 1,2 et l'espace restant, d'épaisseur uniforme, est rempli d'huile de silicone ; les deux parties ainsi constituées sont assemblées de manière classique, un joint torique 11 assurant l'étanchéité. The production can be done by vulcanization of the elastomer 12, respectively 13 on the core 1, respectively 2 and on the flange 3, respectively 4; the stop 6 is fixed by vulcanization of its base 8 on one of the parts of the core 1,2 and the remaining space, of uniform thickness, is filled with silicone oil; the two parts thus formed are assembled in a conventional manner, an O-ring 11 ensuring the seal.
Ainsi, en dissociant les deux domaines fonctionnels, il est possible de réaliser une suspension élastique ayant une caractéristique linéaire sur un plus grand débattement, et capable en particulier d'absorber à la fois les micro-vibrations engendrées par le senseur inertiel et les chocs ou les vibrations de grande amplitude engendrés par le porteur. Thus, by dissociating the two functional areas, it is possible to produce an elastic suspension having a linear characteristic over a greater clearance, and capable in particular of absorbing both the micro-vibrations generated by the inertial sensor and the shocks or large amplitude vibrations generated by the carrier.
On notera en outre qu'une telle suspension peut être chargée à la fois en axial et en radial. Note also that such a suspension can be loaded both axially and radially.
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