FR3120672A1 - Support de piece mecanique a attenuation de vibrations - Google Patents
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Abstract
Le support (1) d’une première pièce mécanique la raccorde à une deuxième pièce via un dispositif de filtration de vibrations. Le support (1) comprend une première portion (1a) recevant des vibrations et une deuxième portion (1b) solidaire de la première portion (1a) et la prolongeant en s’étendant en faisant un angle avec la première portion (1a) et recevant des vibrations de la première portion (1a). Comme les portions du support (1) entrent en résonance à une fréquence de résonance prédéterminée se traduisant par des oscillations maximales des portions, la deuxième portion (1b) comporte un élément vibrant (4) présentant une fréquence de résonance égale à celle du support (1) en effectuant un mouvement oscillatoire en opposition de phase avec les oscillations maximales de la deuxième portion (1b) et les atténuant à la fréquence de résonance. FIGURE 3
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un support de pièce mécanique à atténuation de vibrations transmises au support par la pièce mécanique. Le support relie la pièce mécanique raccordant la première pièce à une autre pièce mécanique via un dispositif de filtration de vibrations. Un tel support est aussi dénommé élément de liaison entre les deux pièces mécaniques.
Art antérieur
Il est connu de l’état de la technique un tel support formant pièce de liaison entre une première pièce mécanique, par exemple mais non limitativement un groupe motopropulseur de véhicule automobile et une deuxième pièce mécanique, par exemple mais non limitativement une structure de la caisse du véhicule automobile.
Le support est raccordé à un dispositif de filtration de vibrations provenant de la première pièce mécanique et transmis au support, le dispositif de filtration étant inséré entre le support et la deuxième pièce mécanique.
Le support et le dispositif de filtration relié à la deuxième pièce peuvent présenter des phénomènes de résonance vibratoire sous l’excitation des vibrations transmises par la première pièce, phénomènes de résonance que le dispositif de filtration ne peut pas absorber intégralement.
Ces phénomènes amplifient l’excitation vibratoire générée par la première pièce alors qu’un tel support formant élément de liaison a parmi ses fonction principales un rôle d’atténuateur des vibrations provenant de la première pièce.
Il a été proposé d’ajouter au support un élément du type batteur comportant une masse montée sur un ressort, avantageusement un élément élastomère. Cette solution nécessite cependant la présence d’une interface de fixation et de libérer un espace dédié à son encombrement.
De plus, cette solution requiert une augmentation du coût de l’ensemble support et batteur, cette augmentation étant due à la multiplicité des composants, des matières et à la nécessité de disposer d’une interface de fixation pour le batteur.
Enfin et surtout, l’ajout d’une solution de type masse rapportée a pour effet de déplacer la fréquence de résonance sans traiter l’amplitude des oscillations, donc un risque de déplacer le problème sur une autre fréquence.
Par exemple, le document FR-A-2 810 712 décrit un support moteur reliant le moteur à la caisse d’un véhicule automobile. Le support moteur comprend une cale hydroélastique intercalée entre le moteur et la caisse destinée à filtrer les vibrations engendrées par les mouvements du moteur ou de la caisse. Cette cale hydroélastique comprend un corps de cale composé d’une armature dans laquelle est adhérisée une masse de matière élastomère.
Ce document ne traite cependant pas d’une entrée en résonance du support avec création d’oscillations maximales qu’il faut atténuer.
Par conséquent, le problème à la base de l’invention est de diminuer les oscillations maximales d’un support d’une pièce transmettant au support des vibrations, ces oscillations maximales se produisant à la fréquence de résonance du support.
A cet effet, la présente invention concerne un support d’une première pièce mécanique raccordant la première pièce à une deuxième pièce mécanique via un dispositif de filtration de vibrations, caractérisé en ce que le support comprend une première portion recevant des vibrations et une deuxième portion solidaire de la première portion prolongeant la première portion en s’étendant en faisant un angle avec la première portion et recevant des vibrations de la première portion, les première et deuxième portions du support entrant en résonance à une fréquence de résonance prédéterminée se traduisant par des oscillations maximales des portions, la deuxième portion comportant un élément vibrant présentant une fréquence de résonance égale à la fréquence de résonance des première et deuxième portions en effectuant un mouvement oscillatoire en opposition de phase avec les oscillations maximales de la deuxième portion et atténuant en conséquence les oscillations maximales de la deuxième portion du support à la fréquence de résonance.
La présente invention permet une intégration de l’élément vibrant dans le support sans outillage supplémentaire, ni interface, ni opération d’assemblage avec un coût avantageux en conséquence.
Un tel support effectue une atténuation des vibrations à la fréquence de résonance et participe au traitement des problématiques de bruit, comme la rugosité ou l’effet sirène, ceci à moyenne et haute fréquences qui sont les plages de fonctionnement dans lesquelles sont positionnées les résonances d’un support de pièce mécanique, notamment un groupe motopropulseur aussi bien thermique, électrique qu’hybride.
L’invention consiste à limiter l’amplitude des oscillations du support à sa fréquence de résonance sans recourir à l’une ou l’autre des solutions précitées et à leurs inconvénients.
Le dispositif repose sur une forme directement intégrée dans la deuxième portion du support de la première pièce, sans composant rapporté et donc sans ajout d’une interface de fixation.
Le surcoût de la fonction est uniquement lié à la matière engagée pour réaliser l’élément vibrant et sa fixation dans la deuxième portion du support.
Il en résulte une facilité de mise en œuvre du fait de sa conception intégrée ne nécessitant pas d’outillage supplémentaire et la géométrie de l’élément vibrant peut être librement adaptée aux comportements de différentes premières pièces à supporter.
Avantageusement, la deuxième portion s’étend perpendiculairement à la première portion, l’élément vibrant étant solidarisé à la deuxième portion à proximité d’une zone dans laquelle les oscillations présentent une amplitude maximale pour la deuxième portion.
Avantageusement, l’élément vibrant est un appendice s’étendant dans la deuxième portion en étant fixé dans la deuxième portion par son extrémité la plus éloignée de la première portion, son extrémité opposée étant libre dans la deuxième portion, l’extrémité opposée libre de l’appendice oscillant en sens contraire de la deuxième portion du support à la fréquence de résonance en présentant ou non une masse d’extrémité.
L’appendice constitue un oscillateur accordé et amorti, positionné au plus près de la zone d’oscillation maximale du support, et couplé au mouvement oscillatoire de celui-ci, à sa fréquence de résonance en oscillant en opposition de phase. L’appendice absorbe donc une partie de l’énergie liée aux oscillations du support et contribue à limiter l’amplitude des oscillations, ceci au bénéfice des vibrations injectées dans le support élastique du dispositif de filtration isolant la première pièce de la deuxième pièce mécanique.
Avantageusement, la forme de l’appendice et/ou sa masse sont déterminées pour conférer à l’appendice la fréquence de résonance égale à la fréquence de résonance du support.
Avantageusement, l’appendice est sous forme d’une languette allongée s’étendant en direction longitudinale de la deuxième portion dans au moins une moitié de la deuxième portion.
Avantageusement, la languette est intégrée dans la deuxième portion lors du moulage du support.
L’invention concerne aussi un ensemble d’un support et d’un dispositif de filtration de vibrations, caractérisé en ce que le support est tel que précédemment décrit, le dispositif de filtration étant solidarisé de manière amovible par une première armature à une extrémité de la deuxième portion opposée à une extrémité de la deuxième portion solidaire de la première portion du support.
Avantageusement, deux moyens de fixation traversent consécutivement de part en part la première armature et une partie adjacente de la deuxième portion par deux trous usinés en faisant saillie du côté de la deuxième portion portant l’élément vibrant, les deux moyens de fixation encadrant localement l’élément vibrant en réglant sa raideur et en conséquence sa fréquence de résonance.
L’invention concerne enfin un groupe d’une première et d’une deuxième pièces mécaniques caractérisé en ce que les deux pièces mécaniques sont reliées entre elles par un ensemble tel que précédemment décrit, la première portion du support étant solidarisée de manière amovible avec la première pièce lui transmettant des vibrations, le dispositif de filtration de vibrations étant solidarisé de manière amovible par une deuxième armature à la deuxième pièce.
Avantageusement, la première pièce mécanique est un organe d’un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile et la deuxième pièce mécanique est un élément d’une structure du véhicule automobile.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
Description détaillée de l'invention
Toutes les figures sont à prendre en combinaison et il peut être fait référence lors de la description d’une figure à des références se trouvant sur une des autres figures.
En se référant à toutes les figures, la présente invention concerne un support 1 d’une première pièce 2 mécanique raccordant la première pièce 2 à une deuxième pièce 3 mécanique via un dispositif de filtration 4 de vibrations.
A la , la première pièce 2 est un organe d’un groupe motopropulseur, par exemple une boîte de vitesses raccordée au support 1 par son carter et la deuxième pièce 3 fait partie de la structure du véhicule, par exemple la caisse du véhicule.
En se référant à toutes les figures, le support 1, avantageusement métallique ou composite, comprend une première portion 1a recevant des vibrations principalement de la première pièce 2 que la première portion 1a supporte. Cette première portion 1a est solidarisée avec la première pièce 2 par son extrémité opposée à celle solidarisée avec une deuxième portion 1b du support 1.
La deuxième portion 1b est solidaire de la première portion 1a et prolonge la première portion 1a en s’étendant en faisant un angle avec la première portion 1a, aux figures 1 à 4 un angle droit.
La deuxième portion 1b reçoit des vibrations que la première portion 1a lui transmet, ces vibrations provenant essentiellement de la première pièce 2 mécanique.
Les première et deuxième portions 1a, 1b du support 1 entrent en résonance à une fréquence de résonance prédéterminée se traduisant par des oscillations maximales des portions. Cette fréquence de résonance peut être connue et prédéterminée par expérience et dépend de la configuration et de la matière du support 1, avantageusement métallique ou composite.
A la , la flèche A montre la direction de l’excitation du support 1, à savoir de la première portion 1a du support 1 par la première pièce 2 mécanique. La flèche incurvée B montre la transmission des oscillations du support 1 entre les première et deuxième portions 1a, 1b de support et la flèche C montrant les oscillations de la deuxième portion 1b du support.
Comme il peut être le mieux vu aux figures 2 à 4, selon une caractéristique essentielle de la présente invention, la deuxième portion 1b comporte un élément vibrant 4 présentant une fréquence de résonance égale à la fréquence de résonance des première et deuxième portions 1a, 1b.
Comme il est le mieux vu à la , cet élément vibrant 4 effectue un mouvement oscillatoire en opposition de phase avec les oscillations maximales de la deuxième portion 1b, ce mouvement d’oscillation de l’élément vibrant 4 étant indiqué par la flèche D en opposition de sens de la flèche C à la , la flèche C montrant les oscillations de la deuxième portion 1b.
Ce mouvement de l’élément vibrant 4 atténue en conséquence les oscillations maximales de la deuxième portion 1b du support 1 à la fréquence de résonance et donc du support 1 prise dans son intégralité.
Aux figures 1 à 4, la deuxième portion 1b peut s’étendre perpendiculairement à la première portion 1a avec, à la , une direction longitudinale selon la flèche A de l’excitation de la première portion 1a du support 1 par la première pièce 2.
Aux figures 2 à 4, l’élément vibrant 4 peut être solidarisé à la deuxième portion 1b à proximité d’une zone dans laquelle les oscillations présentent une amplitude maximale pour la deuxième portion 1b, ce qui est déterminé par expérience.
L’élément vibrant 4 peut s’étendre en direction longitudinale de la deuxième portion 1b dans au moins une moitié de la deuxième portion 1b, avantageusement les deux tiers de la longueur de la deuxième portion 1b du support 1.
Cet élément vibrant 4 peut présenter une masse égale de 5 à 10% d’une masse totale du support 1 afin de pouvoir amortir notoirement les oscillations maximales du support 1 à la fréquence de résonance.
Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, l’élément vibrant 4 est sous forme d’un appendice interne à la deuxième portion 1b du support 1.
L’appendice peut être fixé dans la deuxième portion 1b par son extrémité la plus éloignée de la première portion 1a, son extrémité opposée étant libre dans la deuxième portion 1b.
Dans cette configuration, comme illustré à la , l’extrémité opposée libre de l’appendice peut osciller en sens contraire de la deuxième portion 1b du support 1 à la fréquence de résonance du support 1.
L’appendice peut être sous la forme d’une languette 4 allongée s’étendant en direction longitudinale de la deuxième portion 1b dans au moins une moitié de la deuxième portion 1b.
La languette 4 présente alors une extrémité libre pointant vers la première portion 1a du support 1, la languette 4 étant positionnée perpendiculairement à la direction d’excitation de la première pièce 2, cette direction étant illustrée par la flèche A à la .
Comme il est montré à la , il est possible que l’extrémité libre de l’appendice, présentant par exemple essentiellement une forme de languette 4 porte une masse 4a à son extrémité libre en augmentant son poids et en faisant balancier.
La forme de l’appendice, sa matière ou sa masse peuvent être déterminées pour conférer à l’appendice la fréquence de résonance égale à la fréquence de résonance du support 1. Ceci peut être effectué par des essais de routine.
La languette 4, plus généralement l’élément vibrant 4, peut être intégrée dans la deuxième portion 1b lors du moulage du support 1. Dans le cas d’un support 1 moulé tel qu’en fonderie aluminium, la languette 4 peut être directement intégrée à la géométrie du support 1 issu de fonderie.
La montre une comparaison entre un support de l’état de la technique et un support conforme à la présente invention avec une courbe logarithmique respective d’amplitudes d’oscillation U mesurées en millimètres mm en fonction des fréquences mesurées en Hertz Hz, ceci pour chacun des supports. La courbe CO1 se rapporte à un support conforme à la présente invention avec un élément vibrant et la courbe CO2 se rapporte à un support selon l’état de la technique.
Lors d’une comparaison des deux courbes, il est visible que le pic de la courbe correspondant à un support conforme à la présente invention est moins élevé en amplitude que le pic de la courbe d’un support selon l’état de la technique, d’où une confirmation d’une atténuation des oscillations maximales à la fréquence de résonance.
L’invention concerne aussi un ensemble d’un support 1 et d’un dispositif de filtration 8 de vibrations pour un support 1 tel que précédemment décrit.
Comme il est visible à la , pour un mode de réalisation du support 1 avec une languette 4 comportant une masse à son extrémité libre sans que cela soit limité à ce mode et pouvant être appliqué à d’autres modes conformes à la présente invention, le dispositif de filtration 8 peut être solidarisé de manière amovible par une première armature 5 à une extrémité de la deuxième portion 1b.
Cette extrémité de la deuxième portion 1b du support 1 est celle opposée à une extrémité de la deuxième portion 1b solidaire de la première portion 1a du support 1.
La deuxième portion 1b du support 1 peut être solidarisée avec la première armature 5 par deux moyens de solidarisation pénétrant chacun dans un trou usiné 9 traversant consécutivement la première armature 5 et un bord adjacent de la deuxième portion du support 1. Les deux trous usinés 9 peuvent être disposés pour encadrer l’extrémité de la languette 4 solidarisée à la deuxième portion 1b du support 1.
Les deux moyens de fixation traversent consécutivement de part en part la première armature 5 et une partie adjacente de la deuxième portion 1b par deux trous usinés 9 et font saillie du côté de la deuxième portion 1b portant l’élément vibrant 4.
Les deux moyens de fixation, dépassant de leur trou usiné 9 le long d’une partie de l’élément vibrant 4 encadrent localement l’élément vibrant 4 en réglant sa raideur et en conséquence sa fréquence de résonance.
L’extrémité de l’élément vibrant, ici un appendice 4 avec une masse 4a à son extrémité libre, solidarisée à la deuxième portion 1b du support 1 peut ainsi être ajustée en section quand les moyens de solidarisation prolongent respectivement leur trou usiné 9 de fixation de la deuxième portion 1b du support 1 sur la première armature 5 du dispositif de filtration 8 des vibrations.
Ceci permet de régler la raideur d’accroche de l’élément vibrant 4 sur la deuxième portion 1b du support 1, sa masse et donc sa fréquence de résonance.
L’élément vibrant 4, de préférence une languette, peut être aussi rapporté, emmanché, soudé, collé, clipsé ou vissé sur la deuxième portion 1b du support 1. Cet élément vibrant 4 peut être réalisé dans une matière identique ou différente du support 1.
Ceci permet d’intégrer l’élément vibrant 4 dans la deuxième portion 1b du support 1 sans outillage supplémentaire, ni interface, ni opération d’assemblage avec un coût avantageux en conséquence.
Comme particulièrement bien visible aux figures 1 et 4, le dispositif de filtration 8 des vibrations peut contenir un ou des éléments filtrants 6, avantageusement en élastomère.
La deuxième portion 1b du support 1 transmet au dispositif de filtration 8 les excitations vibratoires de la première pièce 2 solidarisée avec la première portion 1a du support 1.
L’excitation de l’organe peut se trouver amplifiée à la liaison entre le support 1 et le support 1 élastique lorsque sa fréquence coïncide avec la fréquence de résonance du support 1, d’autant plus lorsque la géométrie de la deuxième portion 1b du support 1 génère en plus une amplification des vibrations par un effet bras de levier.
L’invention concerne enfin un groupe d’une première et deuxième pièces 2, 3 mécaniques, les deux pièces 2, 3 mécaniques étant reliées entre elles par un ensemble composé du support 1 selon l’invention et du dispositif de filtration 8, cet ensemble étant tel que précédemment décrit.
Comme montré aux figures 1 et 4, la première portion 1a du support 1 peut être solidarisée, avantageusement de manière amovible, avec la première pièce 2 lui transmettant des vibrations, par exemple par l’intermédiaire de deux moyens de fixation traversant consécutivement la première portion 1a et la première pièce 2 par des évidements 10 usinés.
Le dispositif de filtration 8 de vibrations peut être solidarisé, avantageusement de manière amovible, par une deuxième armature 7 à la deuxième pièce 3, la deuxième armature 7 se trouvant à un niveau inférieur à la première armature 5 quand la deuxième portion 1b du support 1 est en position verticale.
Une application préférée mais non limitative de la présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles.
La première pièce 2 mécanique peut être un organe d’un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile, comme par exemple une boîte de vitesses, un alternateur, un embrayage ou le moteur du véhicule.
La deuxième pièce 3 mécanique peut être un élément d’une structure du véhicule automobile pour une fixation du groupe motopropulseur dans le véhicule automobile, par exemple un élément de la caisse ou du châssis du véhicule automobile.
Le groupe motopropulseur peut être thermique, électrique ou hybride.
L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.
Claims (10)
- Support (1) d’une première pièce (2) mécanique raccordant la première pièce (2) à une deuxième pièce (3) mécanique via un dispositif de filtration (8) de vibrations, caractérisé en ce que le support (1) comprend une première portion (1a) recevant des vibrations et une deuxième portion (1b) solidaire de la première portion (1a) prolongeant la première portion (1a) en s’étendant en faisant un angle avec la première portion (1a) et recevant des vibrations de la première portion (1a), les première et deuxième portions (1a, 1b) du support (1) entrant en résonance à une fréquence de résonance prédéterminée se traduisant par des oscillations maximales des portions, la deuxième portion (1b) comportant un élément vibrant (4) présentant une fréquence de résonance égale à la fréquence de résonance des première et deuxième portions (1a, 1b) en effectuant un mouvement oscillatoire en opposition de phase avec les oscillations maximales de la deuxième portion (1b) et atténuant en conséquence les oscillations maximales de la deuxième portion (1b) du support (1) à la fréquence de résonance.
- Support (1) selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième portion (1b) s’étend perpendiculairement à la première portion (1a), l’élément vibrant (4) étant solidarisé à la deuxième portion (1b) à proximité d’une zone dans laquelle les oscillations présentent une amplitude maximale pour la deuxième portion (1b).
- Support (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément vibrant (4) est un appendice s’étendant dans la deuxième portion (1b) en étant fixé dans la deuxième portion (1b) par son extrémité la plus éloignée de la première portion (1a), son extrémité opposée étant libre dans la deuxième portion (1b), l’extrémité opposée libre de l’appendice oscillant en sens contraire de la deuxième portion (1b) du support (1) à la fréquence de résonance en présentant ou non une masse d’extrémité (4a).
- Support (1) selon la revendication précédente, dans lequel la forme de l’appendice et/ou sa masse sont déterminées pour conférer à l’appendice la fréquence de résonance égale à la fréquence de résonance du support (1).
- Support (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’appendice est sous forme d’une languette (4) allongée s’étendant en direction longitudinale de la deuxième portion (1b) dans au moins une moitié de la deuxième portion (1b).
- Support (1) selon la revendication précédente, dans lequel la languette (4) est intégrée dans la deuxième portion (1b) lors du moulage du support (1).
- Ensemble d’un support (1) et d’un dispositif de filtration (8) de vibrations, caractérisé en ce que le support (1) est selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif de filtration (8) étant solidarisé de manière amovible par une première armature (5) à une extrémité de la deuxième portion (1b) opposée à une extrémité de la deuxième portion (1b) solidaire de la première portion (1a) du support (1).
- Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel deux moyens de fixation traversent consécutivement de part en part la première armature (5) et une partie adjacente de la deuxième portion (1b) par deux trous usinés (9) en faisant saillie du côté de la deuxième portion (1b) portant l’élément vibrant (4), les deux moyens de fixation encadrant localement l’élément vibrant (4) en réglant sa raideur et en conséquence sa fréquence de résonance.
- Groupe d’une première et d’une deuxième pièces (2, 3) mécaniques caractérisé en ce que les deux pièces (2, 3) mécaniques sont reliées entre elles par un ensemble selon la revendication précédente, la première portion (1a) du support (1) étant solidarisée de manière amovible avec la première pièce (2) lui transmettant des vibrations, le dispositif de filtration (8) de vibrations étant solidarisé de manière amovible par une deuxième armature (7) à la deuxième pièce (3).
- Groupe selon la revendication précédente, dans lequel la première pièce (2) mécanique est un organe d’un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile et la deuxième pièce (3) mécanique est un élément d’une structure du véhicule automobile.
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