FR3118110A1 - Dispositif de piège à vibrations distribué notamment pour un stator, ou carter, de machine électrique tournante - Google Patents

Abstract

Le dispositif (PVD) est destiné à se monter sur une surface extérieure circonférentielle (SEC) d’une structure de type cylindrique telle qu’un stator (ST) de machine électrique tournante, le dispositif étant du type dit « MTMD » et comprenant une pluralité de résonateurs élémentaires (RE) ayant des fréquences propres (FP) comprises dans une distribution fréquentielle déterminée. Conformément à l’invention, le dispositif comprend une grille (GRD) formée d’un matériau ayant une propriété d’élasticité et munie d’une pluralité de points de fixation (PF) formant des pavés amortisseurs (PA), ladite grille comportant une pluralité de croisillons (CR) dans lesquels sont formés les résonateurs élémentaires, chaque croisillon ayant une zone centrale de vibration (CC) et des bras (BR) supportant chacun un point de fixation à son extrémité, et chaque croisillon ayant un rapport raideur/masse qui est ajusté pour l’obtention de la fréquence propre voulue. Figure 4

Description

DISPOSITIF DE PIÈGE À VIBRATIONS DISTRIBUÉ NOTAMMENT POUR UN STATOR, OU CARTER, DE MACHINE ÉLECTRIQUE TOURNANTE

La présente invention concerne de manière générale le filtrage passif des bruits et vibrations émis par une structure de type globalement cylindrique telle qu’un stator ou un carter d’une machine électrique tournante. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de piège à vibrations distribué destiné à équiper une structure de type cylindrique, comme un stator d’une machine électrique tournante, notamment un moteur électrique de traction dans un véhicule électrique, mais pas exclusivement.

Dans un véhicule électrique, le moteur électrique en fonctionnement est une source de vibrations et de bruits gênants qui est de nature à altérer le confort acoustique des passagers. Les bruits générés par le moteur électrique sont souvent du type dit « sirène », avec de multiples harmoniques fréquentielles, et sont potentiellement très désagréables pour les passagers du véhicule. Les bruits de « sirène » sont liés au fonctionnement électromagnétique du moteur électrique, fonctionnement qui produit des efforts dynamiques sur la structure mécanique de celui-ci. La structure mécanique du moteur électrique vibre alors sous l’effet de ces efforts dynamiques et rayonne du bruit.

Dans un moteur électrique et, plus généralement, dans une machine électrique tournante, le comportement vibratoire propre du stator, ayant généralement une forme approximativement cylindrique, est très influent sur le comportement vibro-acoustique de la machine. Ce comportement vibratoire propre, avec les modes propres et les fréquences propres qui lui sont associés, détermine les résonances possibles de la structure.

Un stator ST d’une machine électrique tournante de traction, telle qu’utilisée dans un système de traction électrique d’un véhicule automobile, est représentée à titre d’exemple à la . Sur le plan vibro-acoustique, ce stator ST peut être vu, au premier ordre, comme une portion de cylindre émettant des vibrations essentiellement par sa surface extérieure circonférentielle SEC, surface extérieure circonférentielle qui est étendue et couplée avec l’air ambiant. D’autres vibrations transmises à la caisse du véhicule via des éléments de suspension de la machine peuvent provoquer également une nuisance pour les passagers du véhicule, mais ne sont pas considérées ici car elles sortent du cadre de la présente invention.

En référence aussi aux Figs.2 et 3, compte-tenu de la forme globalement cylindrique du stator d’une machine électrique tournante, les modes vibratoires propres de celui-ci peuvent être catégorisés suivant une nomenclature classique dans laquelle le nombre des ventres et nœuds de vibrations est compté suivant une direction.

A la , différents modes propres, de « 0 » à « 3 », sont représentés et correspondent à des déformations vibratoires dans la direction radiale. Ces modes « 0 » à « 3 » forment une famille de modes propres dans la direction radiale. Le mode propre « 0 », dit mode de « respiration » ou « breathing mode » en anglais, correspond à une déformation vibratoire radiale qui est uniforme. Les modes propres suivants « 1 », « 2 » et « 3 » de la présentent au moins un point haut et un point bas de vibration selon la direction radiale et sont des modes d’ovalisation et d’ovalisation déphasée, et un mode triangulaire, respectivement.

Plus généralement, un mode vibratoire peut résulter de la combinaison de plusieurs modes propres dans différentes directions. Ainsi, un mode propre « i » de la famille de modes propres dans la direction radiale du stator pourra apparaître simultanément avec une autre mode propre « j » appartenant à une famille de modes propres dans la direction longitudinale du stator. On parle alors de mode propre composé (i, j). On comprendra donc que les termes -- mode propre « 0 » -- utilisés dans la présente demande recouvre en fait une pluralité de modes propres de respiration composés notés (0, j).

La montre à titre d’exemple, en représentation tridimensionnelle, un mode vibratoire comprenant un mode propre « 0 » et dans lequel les déformations ont des amplitudes qui varient entre une zone centrale ZC et des zones d’extrémités ZE du stator.

Dans les machines électriques utilisées dans l’automobile, la fréquence propre du mode « 0 » est généralement assez élevée dans le spectre audible, de l’ordre d’un à plusieurs kilohertz (kHz), c’est-à-dire dans une plage de fréquences où l’acuité auditive humaine est maximum. Dans le comportement vibratoire modal du stator, c’est ce mode propre « 0 » qui génère le plus de nuisances sonores, avec un bruit de type « sirène », et qui est difficile à filtrer en pratique.

Dans l’état de la technique, il est connu différentes solutions pour réduire, notamment par amortissement, les vibrations dans une structure telle qu’un stator.

Une solution usuelle est d’utiliser des couches de matériaux amortissants viscoélastiques qui sont précontraintes entre des couches plus rigides selon une technique dite de « sandwichs » ou « constrained layers » en anglais. L’amortissement des vibrations et une diminution concomitante du bruit sont ici obtenus grâce au cisaillement que subit le matériau viscoélastique lorsque le stator se déforme selon le mode propre ciblé. Cette solution présente cependant les principaux inconvénients suivants :

a) Elle est peu efficace pour le mode propre de respiration « 0 » car les déformations engendrées dans ce mode n’occasionnent pas, ou très peu, de cisaillement dans les couches viscoélastiques, ce qui réduit substantiellement la capacité d’amortissement ;

b) Les élastomères utilisés habituellement pour les couches viscoélastiques procurent un amortissement qui varie avec la température, ce qui entraine une dérive de performance dans la réduction des vibrations selon les conditions de fonctionnement de la machine électrique tournante ;

c) Le comportement d’amortissement de ces élastomères est également très sensible au niveau de précontrainte. Cela impose un montage précis des sandwichs, avec de faibles tolérances qui sont difficile à garantir dans une production en grande série et génère des coûts importants.

Une autre solution de l’état de la technique consiste à utiliser des pièges à vibrations. Un piège à vibrations simple et bien connu est le piège dit « batteur », ou « TMD » pour « Tuned Mass Damper » en anglais, qui fonctionnellement est un dispositif du type « masse-ressort-amortisseur ». Le document JP5806057B2 divulgue l’utilisation dans une machine électrique tournante de deux batteurs montés sur la surface extérieure circonférentielle de la machine. Les deux batteurs sont montés avec un décalage angulaire, de façon à correspondre à un nœud et à un anti-nœud du mode vibratoire de la machine. Dans une première forme de réalisation, chaque batteur est formé d’une lame élastique amortissante et d’une masselotte, la lame ayant une extrémité fixée sur le stator et une extrémité libre portant la masselotte. Dans une autre forme de réalisation, chaque batteur est formé d’une lame élastique amortissante assemblée à une portion formant masse et l’ensemble ainsi formé est fixé au stator en deux extrémités.

Le dispositif à deux batteurs proposé par JP5806057B2 présente l’inconvénient d’introduire deux résonances secondaires proches de la fréquence de résonance initiale à traiter, de part et d’autre de cette dernière, qui peuvent s’avérer très gênantes lorsque la plage de régimes de fonctionnement est étendue, ce qui est le cas avec une machine électrique tournante. Un autre inconvénient de ce dispositif à deux batteurs réside dans la nécessité en pratique d’utiliser un matériau à fort amortissement intrinsèque pour la lame élastique du batteur afin d’obtenir un résultat satisfaisant, ce qui pose des problèmes de mise en œuvre, de coût et de stabilité dans le temps de la performance obtenue.

Par ailleurs, il est connu aussi des pièges à vibrations à plusieurs résonateurs élémentaires dits « MTMD », pour « Multiple Tuned Mass Damper » en anglais, comme celui divulgué par le document WO2016/177961A1 et conçu pour être monté sur une structure rotative comme un arbre rotatif. Par rapport à un simple batteur, un piège à vibrations « MTMD » présente l’avantage d’une efficacité qui s’étend sur une plage de fréquences. Dans un piège à vibrations « MTMD », les fréquences des différents résonateurs élémentaires doivent être réglées précisément afin d’obtenir une distribution des fréquences permettant d’atteindre le résultat recherché. Les couplages entre les différents résonateurs élémentaires doivent également être réglés pour un résultat optimal. Le remplacement d’un ou plusieurs batteurs par un piège à vibrations de type MTMD peut s’avérer judicieux pour éviter les inconvénients majeurs susmentionnés d’introduction de résonnance secondaire et d’utilisation de matériau à fort amortissement intrinsèque.

Il est souhaitable de fournir un dispositif de piège à vibrations de type « MTMD » adapté pour équiper une structure de type globalement cylindrique, comme un stator de machine électrique tournante, et procurant une réduction efficace des vibrations dues à la résonance en respiration de la structure, ainsi qu’un coût réduit et une mise en œuvre aisée pour une fabrication en grande série, et une bonne robustesse face aux disparités et dérives.

Selon un premier aspect, l’invention concerne un dispositif de piège à vibrations distribué destiné à se monter sur une surface extérieure circonférentielle d’une structure de type cylindrique, le dispositif étant du type dit « MTMD » et comprenant une pluralité de résonateurs élémentaires ayant des fréquences propres comprises dans une distribution fréquentielle déterminée. Conformément à l’invention, le dispositif comprend une grille formée d’un matériau ayant une propriété d’élasticité et munie d’une pluralité de points de fixation formant des pavés amortisseurs, la grille comportant une pluralité de croisillons dans lesquels sont formés la pluralité de résonateurs élémentaires, chaque croisillon ayant une zone centrale de vibration et des bras supportant chacun un point de fixation à son extrémité, et chaque croisillon ayant un rapport raideur/masse qui est ajusté pour l’obtention de la fréquence propre voulue.

Selon une forme de réalisation particulière, le croisillon comprend au moins une partie modifiée par retrait ou ajout de matière, autorisant un ajustement de la fréquence propre du résonateur élémentaire.

Selon une autre forme de réalisation particulière, les points de fixation formant des pavés amortisseurs comprennent un matériau amortissant.

Selon encore une autre forme de réalisation particulière, le matériau amortissant est sélectionné de façon à obtenir un amortissement effectif des résonateurs élémentaires de l’ordre de un à dix %.

Selon encore une autre forme de réalisation particulière, le matériau amortissant est un matériau adhésif.

Selon encore une autre forme de réalisation particulière, la grille est une grille métallique.

Selon encore une autre forme de réalisation particulière, la grille est obtenue à partir d’une feuille métallique.

Selon encore une autre forme de réalisation particulière, la grille a un maillage rectangulaire et des croisillons en croix.

L’invention concerne aussi une structure de type cylindrique comprenant un dispositif de piège à vibrations distribué, comme décrit brièvement ci-dessus, monté sur une surface extérieure circonférentielle, et une machine électrique tournante comprenant le dispositif de piège à vibrations distribué monté sur une surface extérieure circonférentielle d’un stator de la machine.

D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

La est une vue en perspective d’un stator de machine électrique tournante de traction du type présent dans un véhicule électrique.

La montre schématiquement différents modes propres de vibration se produisant radialement dans une structure globalement cylindrique comme le stator de la .

La montre, en représentation tridimensionnelle, un exemple de mode propre de respiration « 0 » dans un stator, dans lequel interviennent des déformations dont les amplitudes varient dans la direction longitudinale.

La est une vue simplifiée en perspective d’une structure globalement cylindrique, telle qu’un stator, équipée d’un dispositif de piège à vibrations distribué de l’invention.

La est une vue simplifiée en coupe transversale montrant un schéma fonctionnellement équivalent d’une structure globalement cylindrique, telle qu’un stator, équipée d’un dispositif de piège à vibrations distribué de l’invention.

La est une vue plane de dessus d’une grille utilisée pour la fabrication du dispositif de piège à vibrations distribué de la .

La est une vue plane d’un résonateur élémentaire compris dans le dispositif de piège à vibrations distribué de la .

La est une vue en coupe du résonateur élémentaire de la .

La est une vue en coupe montrant différentes modifications apportées à un croisillon de résonateur élémentaire pour ajuster sa fréquence propre.

En référence aux Figs.4 à 9, il est maintenant décrit ci-dessous une forme de réalisation particulière d’un dispositif de piège à vibrations distribué PVD selon l’invention.

En référence plus particulièrement à la , le dispositif de piège à vibrations distribué PVD est ici monté sur un stator ST, représenté schématiquement, qui forme une structure globalement cylindrique. Le stator ST est par exemple celui d’une machine électrique tournante, comme un moteur électrique de traction dans un véhicule électrique. Le dispositif PVD est conçu pour recouvrir la surface extérieure circonférentielle SEC du stator ST, partiellement ou en totalité selon l’application.

Le dispositif de piège à vibrations distribué PVD se présente globalement comme une grille GR qui est courbée et fixée sur la surface extérieure circonférentielle SEC du stator ST. Typiquement, le dispositif PVD est fixé par collage sur la surface SEC, par des points de fixation PF, comme cela apparaîtra plus clairement par la suite. Une pluralité de résonateurs élémentaires RE juxtaposés les uns à côté des autres sont formés à partir des croisillons CR de la grille GR.

Le dispositif de piège à vibrations distribué PVD est un dispositif de type « MTMD » formé par la pluralité de résonateurs élémentaires RE juxtaposés et est conçu pour traiter le mode propre de respiration « 0 », mais pas exclusivement. Les résonateurs élémentaires RE juxtaposés ont entre eux des accordages ou des désaccordages fréquentiels qui sont optimisés dans leur ensemble pour l’efficacité globale du dispositif PVD. Ainsi, selon les applications, le dispositif PVD pourra comprendre une ou plusieurs dizaines de résonateurs élémentaires RE, et de préférence quelques centaines de résonateurs élémentaires RE pour un meilleur résultat.

En référence aussi à la , les résonateurs élémentaires RE sont fonctionnellement équivalents chacun à un dispositif « masse-ressort-amortisseur » ayant sa fréquence propre de résonance. Ainsi, des résonateurs adjacents REn et RE(n+1) pourront être accordés sur des fréquences propre de résonance différentes FPn et FP(n+1). Le déplacement vibratoire DV d’un résonateur élémentaire RE se fait essentiellement dans la direction radiale DR du stator ST, suivant la normale à la surface extérieure circonférentielle SEC. La pluralité des résonateurs élémentaires RE procurent une distribution fréquentielle optimale de fréquences de résonance centrée sensiblement sur la fréquence du mode propre de respiration « 0 » à traiter. La répartition spatiale des résonateurs RE sur la surface extérieure circonférentielle SEC et la distribution des fréquences propres associées seront déterminées de manière optimale en fonction des applications.

La grille GR utilisée dans cette forme de réalisation particulière pour former le dispositif de piège à vibrations distribué PVD est montrée à plat à la . Cette grille GR est fabriquée dans un matériau ayant une propriété d’élasticité. Typiquement, elle est réalisée à partir d’une feuille métallique, par des techniques de retrait de matière connues pour la fabrication en grande série, telles que découpe, matriçage, forge, fonderie ou autres. Le matériau de la grille GR sera choisi essentiellement en fonction des caractéristiques d’élasticité et de masse recherchées pour les résonateurs. Des aciers et d’autres métaux pourront typiquement être choisis pour le matériau de la grille GR.

Comme mieux visible à la , dans l’exemple de réalisation décrit, la grille GR du dispositif PVD est réalisée avec un maillage rectangulaire, plus précisément, un maillage carré ici. La grille GR comprend une pluralité de premiers et deuxièmes rubans, RB1 et RB2, agencés perpendiculairement. Chaque croisillon CR est formé par un croisement entre un premier ruban RB1 et un deuxième ruban RB2 en un point central de croisement PC. Les points de fixation PF sont régulièrement répartis dans les premiers et deuxièmes rubans RB1 et RB2. Un point de fixation PF est aménagé dans chaque portion des rubans RB1 et RB2 entre deux points centraux de croisement PC adjacents, au niveau du point médian entre les deux points PC adjacents.

En référence à la montrant un résonateur RE en vue de dessus, le croisillon CR comprend une zone centrale de vibration CC incluant le point central de croisement PC et quatre bras BR se projetant en croix depuis la zone centrale de vibration CC. Les bras BR d’un croisillon CR sont formés par les portions des rubans RB1, RB2, entre la zone centrale de vibration CC et les quatre points de fixation PF. Les points de fixation PF sont ainsi supportés aux extrémités des bras BR qui sont distantes du point central de croisement PC.

En référence aussi à la montrant une vue en coupe AA du résonateur RE de la , les points de fixation PF comprennent chacun ici un orifice traversant OR percé dans le ruban RB1, RB2, et un point de colle formant un pavé amortisseur de fixation PA. L’orifice traversant OR aide à une fixation mécanique plus robuste entre le ruban RB1, RB2, et le pavé amortisseur de fixation PA.

Les pavés amortisseurs de fixation PA sont fait ici d’un matériau adhésif à faible facteur de perte intrinsèque, tel que résine époxy, colle Araldite® et autres. Les pavés amortisseurs de fixation PA procure un amortissement structural et sont capables de supporter des déformations de faible amplitude sans altération.

Dans l’invention, les pavés amortisseurs de fixation PA permettent d’obtenir un amortissement individuel de chacun des résonateurs élémentaires RE. On notera qu’un amortissement modal effectif faible, de l’ordre d’un à quelques pourcents (%), sera suffisant pour que les résonateurs RE fonctionnent avec une bonne efficacité. Dans l’invention, cette caractéristique d’amortissement modal effectif faible des résonateurs RE permet de se passer de l’utilisation d’un élastomère avec un facteur de perte intrinsèque élevé, au profit de résines, colles et autres matériaux avec un faible facteur de perte intrinsèque et qui offrent l’avantage d’une utilisation pratique plus commode et plus de stabilité notamment en température et humidité.

A titre de comparaison, l’amortissement requis dans l’invention est plus faible d’environ un ordre de grandeur par rapport à celui requis pour un ou plusieurs batteurs « TMD ».

En variante, dans le cas où l’influence de la température doit être fortement limitée, les pavés amortisseurs de fixation PA pourront être faits dans un matériau organique ayant un facteur de perte intrinsèque minimal, en mettant alors à profit le frottement en tant que source de dissipation pour octroyer aux résonateurs RE un amortissement modal effectif de l’ordre d’un à quelques pourcents (%).

Dans le résonateur RE, la vibration s’établit dans la zone centrale de vibration CC du croisillon CR ayant une certaine masse. La zone centrale de vibration CC vibre perpendiculairement à la surface extérieure circonférentielle SEC, suivant la direction radiale DR du stator ST. La raideur élastique nécessaire à la vibration de la zone centrale de vibration CC est procurée par les bras BR du croisillon CR. Les pavés amortisseurs de fixation PA autorisent une surélévation du croisillon CR par rapport à la surface SEC, ce qui procure un espace de dégagement ED sous le croisillon CR pour la vibration de la zone centrale de vibration CC.

Outre leur fonction de fixation mécanique de la grille GR sur la surface extérieure circonférentielle SEC du stator ST, les points de fixation PF avec leurs pavés amortisseurs de fixation PA remplissent une fonction d’amortissement dans les résonateurs RE. Dans cet exemple de réalisation, chaque point de fixation PF est mutualisé pour la fixation de deux croisillons CR adjacents et participe ainsi à la fonction d’amortissement susmentionnée pour les deux résonateurs RE adjacents correspondants.

En variante, une grille ayant un motif de maillage autre qu’un motif rectangulaire et conduisant à un autre type de croisillon, différent d’un croisillon en croix, pourra être utilisée dans certaines formes de réalisation de l’invention.

La distribution fréquentielle optimale du dispositif de piège à vibrations distribué PVD est déterminée par différents calculs de vibrations connus de l’homme du métier. Une distribution fréquentielle approximativement linéaire et uniforme est généralement recherchée pour le dispositif PVD, de part et d’autre de la fréquence propre du mode propre de respiration « 0 » à traiter. Dans le dispositif PVD, la distribution fréquentielle calculée est obtenue en ajustant la fréquence propre FP de chacun des résonateurs RE.

Bien entendu, si plusieurs modes propres de respiration « 0 » (plusieurs fréquences propres) sont présents et doivent être traités, plusieurs distributions fréquentielles correspondantes seront calculées et implantées dans le dispositif de piège à vibrations distribué PVD.

Pour accorder les résonateurs RE à leur fréquence propre, on pourra procéder typiquement par retrait ou ajout de matière dans les croisillons CR, mais pas exclusivement. On agira à la fois sur la distribution des raideurs des croisillons et la distribution de masse pour régler la distribution fréquentielle, sachant que la fréquence propre d’un croisillon évolue sensiblement comme le rapport raideur/masse. Ainsi, une modification des dimensions des bras BR des croisillons permet de déterminer des rapports de raideur/masse différents et, consécutivement, des fréquences propres différentes. Préférentiellement, c’est la largeur des bras BR, ou leur profil de largeur, qui sera modifiée, plutôt que leur épaisseur dont la modification peut poser plus de difficultés.

Les exemples E1 à E4 à la illustrent différentes méthodes qui pourront être utilisées pour l’ajustement des fréquences propres FP des résonateurs RE. De manière générale, cet ajustement pourra être obtenu par ajout ou retrait de matière dans le croisillon CR, mais pas exclusivement.

Dans l’exemple E1, la fréquence propre FP1 d’un résonateur RE1 est ajustée par un apport de matière AM réalisé dans la zone centrale de vibration CC de son croisillon CR1, de façon à accroître la masse de la zone centrale de vibration CC.

Dans les exemples E2 à E4, des retraits de matière sont réalisés dans les bras BR des croisillons CR2 à CR4 des résonateurs RE2 à RE4 pour ajuster les fréquences propres FP2 à FP4 de ceux-ci, respectivement, notamment par modification de la raideur des bras BR. Dans l’exemple E2, des échancrures EH sont réalisées dans deux bras BR du croisillon CR2. Dans l’exemple E3, un même profil de réduction de la largeur initiale LA des bras BR du croisillon CR3 est obtenu par retrait de matière. Dans l’exemple E4, les retraits de matière dans les bras BR du croisillon CR3 sont réalisées de façon analogue à l’exemple E3, excepté à la jonction de ceux-ci avec la zone centrale de vibration CC où des courbures différentes CB1 et CB2 sont introduites.

Dans les exemples décrits ci-dessus, les différentes formes des bras des croisillons, autorisant la distribution optimale de fréquences propres des résonateurs, sont obtenues par modification des bras qui sont initialement identiques pour avoir été obtenus dans une grille, comme celle de la , fabriquée des motif et maillage uniformes. On notera que, dans d’autres formes de réalisation, différentes formes de bras pourront être réalisées lors de la fabrication de la grille, par exemple, en utilisant des outils emporte-pièce ayant des motifs légèrement différents les uns des autres.

De manière générale, les résonateurs élémentaires du dispositif de piège à vibrations de l’invention pourront prendre différentes formes dans la mesure où ils se comportent dans leur ensemble comme un dispositif « MTMD » vis-à-vis d’un ou plusieurs modes propres de respiration « 0 » de la structure globalement cylindrique à traiter.

L’invention est d’un grand intérêt pour traiter les nuisances sonores qui proviennent d’une machine, notamment d’un moteur électrique de traction dans un véhicule électrique. La machine contient des mécanismes internes qui sont les sources primaires de bruits et vibrations. Ces sources primaires de bruits et vibrations mettent en mouvement un carter de la machine, ou stator, qui rayonne et/ou transmet du bruit. La réduction des bruits et vibrations au niveau même des sources primaires n’est pas toujours possible compte-tenu de certaines contraintes d’ingénierie ou de limitations imposées par la physique. Il est alors pertinent de réduire les vibrations au plus près des sources primaires comme cela est possible grâce au dispositif de piège à vibrations distribué selon l’invention.

Le mode propre de respiration « 0 » est un mode potentiellement très émissif et connu par l’homme du métier comme étant difficile à traiter par des dispositifs rapportés extérieurement sur un carter. En effet, les mouvements de gonflement/dilatation générés dans ce mode « 0 » sont à l’opposé des mouvements de cisaillement qui autorisent un traitement efficace par des solutions connues de type sandwichs viscoélastiques ayant une fonction d’amortissement vibratoire. A la différence de ces solutions connus, le dispositif de piège à vibrations distribué selon l’invention fournit de véritables pièges élémentaires amortis capables de traiter les bruits et vibrations provenant des mouvements de gonflement/dilatation du mode « 0 ».

Le dispositif de piège à vibrations distribué selon l’invention est efficace pour les applications automobiles dans lesquelles des fréquences typiquement de quelques centaines à quelques milliers de Hertz doivent être traitées.

Par ailleurs, outre le traitement efficace du mode propre de respiration « 0 », le dispositif de piège à vibrations de l’invention peut être conçu de manière à fournir aussi un amortissement d’un ou plusieurs autres modes propres de la structure globalement cylindrique, apportant ainsi une réduction supplémentaire des vibrations et bruits néfastes. L’amortissement de ces autres modes propres sera obtenu par un effet de cisaillement du matériau précontraint des pavés amortisseurs de fixation dans les résonateurs élémentaires.

Comparativement à un batteur TMD classique, le dispositif de piège à vibrations de l’invention a une sensibilité moindre aux dispersions de fabrication et aux dérives dues aux conditions de fonctionnement, telles que la température, l’humidité et autres. Par ailleurs, les masses ajoutées sont potentiellement moins importantes et aucune résonance secondaire nuisible n’est introduite.

Un autre avantage appréciable du dispositif de piège à vibrations de l’invention réside dans le fait qu’il peut être fabriqué avec des matériaux peu coûteux. De plus, le coût de mise en œuvre du dispositif de l’invention est réduit.

L’invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.

Claims (10)

1. Dispositif de piège à vibrations distribué (PVD) destiné à se monter sur une surface extérieure circonférentielle (SEC) d’une structure de type cylindrique (ST), ledit dispositif (PVD) étant du type dit « MTMD » et comprenant une pluralité de résonateurs élémentaires (RE) ayant des fréquences propres (FP) comprises dans une distribution fréquentielle déterminée, caractérisé en ce qu’il comprend une grille (GR) formée d’un matériau ayant une propriété d’élasticité et munie d’une pluralité de points de fixation (PF) formant des pavés amortisseurs (PA), ladite grille comportant une pluralité de croisillons (CR) dans lesquels sont formés ladite pluralité de résonateurs élémentaires (RE), chaque dit croisillon (CR) ayant une zone centrale de vibration (CC) et des bras (BR) supportant chacun un dit point de fixation (PF) à son extrémité, et chaque dit croisillon (CR) ayant un rapport raideur/masse qui est ajusté pour l’obtention de la fréquence propre (PF) voulue.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’un dit croisillon (CR) comprend au moins une partie modifiée (CC, BR) par retrait ou ajout de matière, autorisant un ajustement de la fréquence propre (FP) dudit résonateur élémentaire (RE).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits points de fixation (FP) formant des pavés amortisseurs (PA) comprennent un matériau amortissant.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit matériau amortissante est sélectionné de façon à obtenir un amortissement effectif desdits résonateurs élémentaires (RE) de l’ordre de un à dix %.
5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit matériau amortissant est un matériau adhésif.
6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce ladite grille (GR) est une grille métallique.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce ladite grille (GR) est obtenue à partir d’une feuille métallique.
8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce ladite grille a un maillage rectangulaire et des croisillons en croix (CR).
9. Structure de type cylindrique (ST) caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif de piège à vibrations distribué (PVD) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 monté sur une surface extérieure circonférentielle (SEC) de la structure.
10. Machine électrique tournante caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif de piège à vibrations distribué (PVD) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 monté sur une surface extérieure circonférentielle (SEC) d’un stator (ST) de ladite machine.