BE629814A

BE629814A - Dispositif dissipateur d'énergie

Info

Publication number: BE629814A
Application number: BE629814A
Authority: BE
Inventors: Giorgio Tangorra
Original assignee: Gomma Antivibranti Applic
Priority date: 1962-03-21
Filing date: 1963-03-20
Publication date: 1963-07-15
Also published as: DE1877773U; FR1351150A

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  " Dispositif dissipateur d'énergie " 
La présente invention concerne les dispositifs dissipateurs   d'énergie,   
Un premier objet en est de prévoir un dispositif dissipa-   teur   d'énergie de construction simple et économique. 



   Un autre objet de la présente invention consiste à réaliser un dispositif dissipateur d'énergie du   type à     éléments   rotatifs dans lequel, pendant le   fonctionnement,   les dits éléments gardent la position prévue lors de l'établissement du projet, grâce à quoi le dispositif est suscoptiole d'un Ions service exempt d'inconvéni-   @   ente , 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
Pour réaliser ces objectifs et d'autres qui résulteront de la description qui va suivre, la présente invention a pour objet un dispositif dissipateur d'énergie caractériel par le fait qu'il com- 
 EMI2.1 
 prend une pluralité d'éléments rotatifs visco-élastiques, interposés entre des pistes de roulement en matériau rigide animées d'un mouve- ment relatif tel qu'il provoque la rotation des éléments rotatifs,

   
 EMI2.2 
 lesquels, en se déformant, produisent la dicsipation d'énergie souha.t a. 



   D'autres   caractéristiques   et avantages de l'invention res- sortiront de la   description   détaillée qui va suivre en se référant aux dessins annexés   présentés &   titre d'exemple non limitatif et 
 EMI2.3 
 dtrns lesquels - la figure 1 est une vue latérale schématique d'une portion   d'   un dispositif suivant   'invention,   
 EMI2.4 
 la figure 2 est une coupe de la figure 1 suivant la ligne II.I1, - les figures de 3 à 8 montrent différentes formes d'éléments rotatifs visco-él8Stiqueo -. la fleure 9 eat une vue en plan d'une série de rouleaux reliée une cage de JistDl1ocLJent, - la figure lu est une vue en plan d'une série de rouleaux guidée par une cage rigide;

   
 EMI2.5 
 - la figure 11 est une vue latérale de la fligura lui . la figure 12 est uns vue en plan d'une série de rouleaux reliée à une cage de ci6tance$nt articulée! - la figure 13 est une vue latérale de la fleure 12, - la fleure 14 est uno vue latérale d'une portion d'un dispositif 
 EMI2.6 
 suivant l'invention appliqué à un support radial à rouloauxi - la figure 15 est analogue & la figura 1, suivant une variante dans le système de distW1cement des roula aux j - la figure 16 est une coupe de lu fleure 1 suivant la ligne rn-IVI j la figure 17 est une coupe   axiale   d'une portion d'un dispositif   appliqué à   un ralentisseur continu;

   

 <Desc/Clms Page number 3> 

 - la figure lb est une coupe axiale d'une portion d'un dispositif appliqué à un accouplement - la figure 19 est une vue d'un détail de la figure précédente, montrant la cage munie de bras pour soutenir et guider les rouleaux; - la figure 20 est une coupe axiale d'une portion d'un dispositif appliqué à un frein; - la figure 21 est une coupe) suivant un plan perpendiculaire à   l'axe,   d'un dispositif appliqué à un amortisseur de vibrations   tor-   sionales à action dissipatrice symétriquement variable dans les deux sans de rotation;

   - la figure 22 est une coupe, suivant un plan   perpendiculaire à   l'axe, d'un dispositif appliqué   à   un amortisseur de vibrations   tor-' ;   sionales à action dissipatrice asymétriquement variable dans les   deux   sens de rotation} i - la figure 23 est une coupe axiale d'un dispositif appliqué à un Mécanisme amortisseur de vibrations axiales, à action   dissipatri-   ce égale dans les deux sens de translation; - la figure 24 est une coupe axiale d'un dispositif appliqua à un mécanisme amortisseur de vibrations axiales, à action   dissipatri-   ce différente dans les deux sons de translation. 



   En ! est indiquée une pluralité de rouleaux en matériau   visec   élastique, ainsi disposés que leurs propres axes parallèles soient pressés entre deux supports 2 rigides. 



   . En service un des deux supports rigides 2 subit un mouvement de translation, tout en se maintenant à la   môme   distance de l'autre support, de sorte que les rouleaux 1 se   mettent à   tourner, tandis que se développe pour chaque rouleau un couple de freinage qui s' oppose à sa   rotation.   



   La somme des produite partiels des couples de freinage des rouleaux 1 multipliée par le nombre de leurs rotations pour   uneuiité   de temps   ost   proprotionnelle à la puissance perdue par effet d'hya- térésis du matériau visco-élastique des rouleaux 1. puissance qui, transformée en chaleur, est dissipée dans le milieu ambiant. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
 EMI4.1 
 



  Los figures 1 et 2 représentent le acharna, du dispositif dis- a1pateur d'ncx3.e éléments rotatifs, dans lequel les réactions élastiques des supports 2 aux endroits de contact avec les rouleaux 1 lorsque le dispositif est au repos, sont pour chaque rouleau éga- 
 EMI4.2 
 les opposées et alignées sur une morue droite, ce qui ae vérifie aussi dans la pratique quand le système est en régime dynh1Aique. 



  Les rouleaux 1 en matériau viitoo-élttstique prennent des forum mes différentes suivant leur emploi, cylindriques par   exemple, comme   
 EMI4.3 
 dans la figure 3, en tonneaux, comme dans la fleure 4, concaves, aorrri. me dans la figure 5, coniques, comme dans la figure 6, etc. plus spécifiquement les rouleaux prennent des formez de soli-      des ayant un axe de symétrie de rotation qui est ensuite l'axe de rotation du rouleau pendant la phase d'exercice. 



     A   la fin, comme on le voit dans la figure 8, le rouleau prend une forme sphérique  
En tout cas, quelle que soit la forme du rouleau,   celui-ci   présente   toujours   une âme métallique 4 disposée suivant   l'axe   de ro- 
 EMI4.4 
 tation et sur laquelle par conséquent est attaché le matériau vlsco- élastique constituant le rouleau,   Oette   ame métallique 4 sert, conjointement avec une cage de 
 EMI4.5 
 distancement, à guider les rouleaux 1 dans leurs propres supports 2   , au   cours du fonctionnement afin   d'empêcher   le contact réciproque en.. tre un rouleau et un autre rouleau ainsi que entre les rouleaux et d'autres parties métalliques des dispositifs. 



   La cage des rouleaux peut être constituée d'une simple tôle découpée comme cela est indiqué dans la figure 9 où une bande de tôle découpée 3, enveloppant les axes de rotation des rouleaux 1, guide ces rouleaux aussi bien longitudinalement que   transversalement,   
Dans les figures 10 et 11, qui montrent en plan et en vue latérale un dispositif particulièrement adapté pour les translations 
 EMI4.6 
 axiales, la conge est constituée d'un châssis rigide 2. de forme rec- tangulaire, en deux loerons 2 opposes, duquel pivotent les amoorcl;

   

 <Desc/Clms Page number 5> 

   métalliques 4   des rouleaux 1, 
Pour empêcher le contact entre les rouleaux 1 et les longe- 
 EMI5.1 
 rons 1 du chassie à# chaotmedeu âmes présente aux extrémités du rou- loau 1 deux prolongements on forme de disques 2 qui servent d'éléments de distancoEiûiit entre les rouleaux 1 et les longerons Une   disposition   analogue à celle des figures 10 et 11 est 
 EMI5.2 
 illustrée dans les figures 1Z et 13# dans lesquelles les rouleaux sont maintenus à distance l'un do l'autre par des éléments !t articu- lés comme ceux d'une   chaîne   de   Galle.   



   Cette forme de cage est   particulièrement   appropriée pour 
 EMI5.3 
 guider les rouleaux dans des supports non rectllignes.. 



  Dans la figure 7 est montré un rouleau 1 dont l'âme métalli- que 4 porte) fixés à ses extrumitûs, deux disques métalliques .2. ayant un diamètre plus grand que le diamètre du rouleau, de sorte que l' ensemble prend la forme d'une bobine. 



   Les   disques %   de la bobine constituent les éléments de dia- 
 EMI5.4 
 tauceraent transversaux des rouleaux et de guidage dans le sens trans- vO;7sal, comme on le voit dans la ligure 14. 



   Dans tous les   cas,   quel que soit le type de cage, le contact entre un rouleau et les rouleaux adjacents est soigneusement évité, le   contact   entre les rouleaux et les éléments de soutien est réduit 
 EMI5.5 
 au minimum ind1apnsoble et le déformation de ces rouleaux est réa- 11sablo. 



   Dans les figures 15 et 16 est montrée, en vue latérale et en   coupe,   une disposition de rouleaux pour un coussinet dissipateur du type radial, 
 EMI5.6 
 Les cages diatancouaes en question sont dans ce cas consti- tuées de deux anneaux métalliques 10 pourvus de deux rainures radia- les 11, ouverttsvern la périphérie des anneaux, lesquels restent gu1d'sa par des butées prévues sur un dos éléments 2, Les amos métalliques :t. des rouleaux 1. présentent, aux extré- mités on saillie de ces rouleaux, des Gorges 12 qui   s'engagent   dans les rainures 11. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  La figure 17 représente l'application du dispositif suivant 
 EMI6.1 
 l'invention à un ralentisseur continu, applicable par exemple sur 1' arbre de transtaission de véhiculas automobiles en aval de la botte de vitesses et en amont de l1 accouplement à friction, pour permettre le freinage du véhicule automobile dans la marche en descente pro-= longée, 
Une couronne cylindrique 17 en   matériau rigide   est engagée comme accouplement   lâche   dann une cannelure annulaire creusée fron-   talemont   dans un   anneau   !Si en matériau rigide. 
 EMI6.2 
 



  Les flancs 18 a et 18 b de la cannelure annulaire de l f an- noyau L8 sont, sous Inaction de forces externes, rapproohablos sui- vant les floches indiquées dans la figure. 
 EMI6.3 
 



  Entre la couronne rigide et les flancs 18 a et 16 nb de la cannelure annulaire sont insérées deux couronnes do rouleaux 1¯ en matériau viseo-élastique guidés par les cages correspondantes ± analogues à celles de la figure 15. 



   Dans la figure 18 est illustrée l'application du dispositif à un accouplement qui, pour la   transmission   du moment de torsion 
 EMI6.4 
 entre deux arbres, utilise le frotteraient interne créé dans les el6-' mente rotatifs eu matériau viseo-élactique par la rotation respect!- ve des arbres l'un sur   1'autres     @     L'accouplement   est constitué par un disque rigide 20 calé sur un arbre moteur   21   et par un disque rigide 22 tourillonnant sur 
 EMI6.5 
 un arbre e:ntra1nâ .s2 co-axial avec l'arbre 1. 



   Supposons que l'arbre 21 soit soutenu par des supporta por-   tants   et des buttes et que sur le disque s'exerce una force   axi-   ale qui se répartit uniformément sur les surfaces opposées des deux 
 EMI6.6 
 disques 20 et 2, sur lesquelles surfaces est insérée une couronne de rouleaux tronconiques 25 dont la conicité est orientée vers l' axe du système et dont l'ouverture est telle que les sommets des cônes enveloppant les rouleaux se   rencontrent   tous en un môme point situé sur le dit axe, 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 
Si la   força   axiale varie, le moment de torsion transmissible d'un arbre à l'autre varie   aussi,   
La figure 19   représente   la cage de soutien et de guidage des rouleaux tronconiques 25 de la figure 18,

   
La   fleure   20 illustre l'application du   dispositif   sur un frein assimilable aux typas de freins à expansion* 
Een 26 est indiquée une couronne à l'intérieur de laquelle est adapté co-axislament un tambour 27 muni à la surface de segments sous 28 expansibles par   exemple/!'1 effet   d'une pression   hydraulique.   



     L'ensemble   des segmenta 28 forme un anneau faisant face à la périphérie intérieure de la couronne 26. 



   Entre la couronne 26 et les segments est insérée une cou-    orme   de rouleaux 33 en matériau visco-élastique guidés par des ca- ges annulaires 31 du type   illustré   dans les figures 15 et 16, 
Quand on veut opérer le freinage, on envoie l'huile   nous        pression entre la   périphérie   du tambour 27 et les segments/mobiles de manière étanche sur la périphérie de ce tambour, par quoi les rouleaux 33 sont pressée entre ces segments et la couronne 26, sui- vant une action qui varie en fonction de la pression d'huile. 



   Pour des   freine   dans lesquels l'énergie à dissiper par unité de temps est notablement élevée, il est opportun de munir d'ailettes la couronne 26 afin de faciliter le refroidissement du   système    
D'autre part; cette particularité est commune à tous les dis-   positifs     représentes,   lorsque la puissance à dissiper dépasse une limite au-delà de laquelle on pourrait provoquer   lu.   détérioration des organes constitutifs. 



   Dans la pratique il arrive souvent qu'on doive amortir des * osillations torsionales   d'arbres,   soit symétriquement pour les deux sens de rotation, soit asymétriquement, La   présenta   invention se prête   aisément   à semblable objet ainsi qu'il est montré à titre d' exemple dans les figures 21 et 22. 



   Si l'on réfère à la   figure   21 un anneau rigide 35 a sa sur- face   intérieure   formée d'un nombre entier de secteurs 36   égaux,   à 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 courbure variable et dont chacun   présente   un plan do symétrie pas- sant par   l'axe   au   système,   
A   1 'intérieur   de l'anneau 35 est   logé   co-axialement un second anneau circulaire 38 rigide. 



   Dans chacun des secteurs est monté de force un rouleau   visco-.   élastique 40   qui)   grâce au mouvement relatif d'un anneau par rapport à l'autre, produit l'action voulue de déformation du matériau visco- élastique et la dissipation d'énergie subséquente. 



   La figure 22 est analogue à la figure 21, avec la différence que la courbure de chaque secteur 36 est   asymétrique   par rapport à un plan quelconque passant par   l'axe   du système, afin de produire une action dissipatrice différente dans les deux sens de rotation. 



   Le dispositif objet de la présente invention est en outre applicable au cas où l'on veut amortir des vibrations axiales, comme par exemple dans les amortisseurs à action égale dans les doux sens ou à action différente. 



     La.   figure 23 montre un exemple d'application d'un amortisseur de vibrations axiales constitué par une boîte prismatique   41   et par une tige prismatique 49 enfilée dans la boite 41. 



   Entre les superficies se faisant face de la boîte et de la tige sont insérés de force des rouleaux 44 en matériau visco-élasti- que disposés   parallèlement   l'un à   l'autre   et guidés, comme d'habitude, par des cages non représentées dans la figure. 



     Poux   gradins 45 et 46 ménagés à l'intérieur de la boite vers les deux extrémités et deux saillies 47 et 48 ménagées sur la tige   constituent   l'arrêt bloquant la rotation' des rouleaux 44, 
La figure 24 représente un amortisseur de structure similaire celui de la figure précédente, avec la différence que la boite 41   a   une surface interne conique et que la tige 49 présente elle aussi une   conioité   d'angle égal. 



   L'effet d'un tel   amortisseur   consiste à amortir les oscilla-   tions de manière différente pour les deux  sens de translation de la tige 49 par rapport à la boîte 41.   

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



   De tout ce qui a. été décrit il résulte que los champs b' application du dispositif sont multiples, ils concernent les   freina, :   les frictions, les   amortisseurs,   les compensateurs, les pare-chocs, les butoirs, etc, 
La disposition des éléments rotatifs visco-élastiques dans ce genre de structures peut être des plus variées; elle peut être circulaire simple ou multiple, rectiligne simple ou multiple, en spirale. 



   Bien que dans les exemples qui précèdent on s'en soit tou- jours référé à dos dispositifs dissipateurs d'énergie ayant des pis- tes de roulement en matériau rigide pour les   éléments   rotatifs en matériau visco-élastique, il est bien entendu que dans le champ de la présente invention est aussi compris le cas où les pistes de 1'OU- . lement aussi bion que les éléments rotatifs seraient constituées   de !   matériau visco-élastique, 
Le matériau visco-élastique constituant les éléments de rou- lement peut être compact, spongieux et dans certains cas comporter uns   chambre   à air pneumatique. 



   Le cas échéant, s'il faut dissiper des puissances élevées, on plus du   système   do   réfrigération   à ailettes, on peut adopter le système de réfrigération par l'eau en circulation forcée. 



   Le matériau constituant les   organes'.de   roulement du disposi tif objet do la présente invention a été qualifié dans la   desoripti-   on qui précède par le   terme   de "visco-élastique". Par ce terme on entend d signer soit les matériaux visco-élastiques naturels,   comme   le caoutchouc, soit les matériaux visco-élastiques   synthétiques,soit !   des combinaisons ou des   mélangea   de ces matériaux. Par exemple   pour   la fabrication des corganes visco-élastiques on pourra employer des tissus caoutchoutés ou des caoutchoucs constitués par des couches de caractéristiques différentes. 



   Parmi les tissus à associer au caoutchouc on entend   compren-   dre les   tissu.!   en fibres naturelles ou   pathétiques   ainsi que les tissus   métalliques

Claims

R E V E N D I C A T I O N S 1) Dispositif dissipateur d'énergie caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité d'éléments visco-élaatiques interposés entre les pistes de roulement en matériau rigide animées d'un mouve- ment tel qu'il provoque la rotation des éléments rotatifs, lesquels, en ne déformant, produisent la dissipation d'énergie souhaitée.

2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les pistes de roulement sont constituées par deux corps plans, en matériau rigide, ayant leurs faces opposées distanciées de façon à définir un intervalle ou siège pour les éléments rotatifs.

3) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les pistes de roulement sont constituées par deux corps prismatiques, l'un interne, l'autre externe, dont les faces en via à vis définissent un intervalle pour les éléments rotatifs, 4) Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le mouvement relatif entre les pistée de roulement est un couvèrent rectiligne alterné.

5) Dispositif suivant les revendications de 2 à 4, caractérisé par le fait que les faces opposées des pistes sont équidistanteu et parallèles à la direction du mouvement rectiligne, de borte que l' intervalle et par conséquent l'énergie dissipée se maintiennent presque constants pendant le fonctionnement 6) Dispositif suivant les revendications de 2 à 4, caractérisé par le* fait qu'au moins une des pistes de roulement est inclinée par rapport à la direction du mouvement rectiligne, par suite de quoi, au cours du fonctionnement, la largeur de l'intervalle varie et par conséquent aussi l'énergie dissipée en fonction du sens du mouvement.

7) Dispositif suivant la revendication ;5 caractérisé par le fait que le mouvement relatif entre les pistes de roulement est un mouvement de rotation, 8) Dispositif suivant les revendications $ et ? caractérisé par le fait que les faces opposées des pistes sont équidistantes et que <Desc/Clms Page number 11> par conséquent l'intervalle et l'énergie disciple se maintiennent pratiquement constants pendant le fonctionnement.

9) Dispositif suivant les revendications 3 et 7 caractérisé par le lait qu'au moins une piste de roulement est formée de secteurs symétriques par rapport à. un plan de symétrie passant par l'axe de rotation.

10) Dispositif suivant les revendications 3 et 7 caractérisé par la fait qu'au moins une piste de roulement est formée de secteurs asymétriques par rapport à un plan quelconque passant par l'axe de rotation, 11) Dispositif suivant une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé par le fait que les éléments rotatifs visco-élas- tiques sont constitués par des rouleaux cylindriques, 12) Dispositif suivant les revendications de 1 à 10 caractérisé par le fait que les éléments rotatifs visco-élastiques sont consti- tués par des rouleaux en forme de tonneaux.

13) Lispositif suivant les revendications de 1 à 10 caractérisé par le fait quo les éléments rotatifs viacoélastiques sont consti- tués par des rouleaux concaves.

14) Dispositif suivait les revendications de 1 à 10 caractérisé par le fait que les éléments rotatifs visco-élaatiques sont consti- tués par des rouleaux coniques.

15) Dispositif suivant les revendications de 1 à 10 caractérisé par le fait que les éléments rotatifs visco-élastiques sont consti- tuée par des billes tournant autour d'un diamètre 16) Dispositif suivant les revendications de 1 à 10 caractérisé par le fait que les éléments rotatifs présentent une âme métallique disposée suivant leur axe de rotation, laquelle, en coopération avec des cages do distancement,sert à empêcher le contact entre les élé- ment$ rotatifs et d'autres parties des dispositifs.

17) Dispositif suivant les revendications de 1 à16 caractérisé par le fait que l'âme métallique se termine par deux disques d'un <Desc/Clms Page number 12> diamètre plus grand que celui du rouleau, qui empêchent le contact entre les matériaux visco-élastiques des éléments rotatifs.

18) Dispositif suivant une quelconque des revendications précé- dent' caractérisé par le fait qu'une piste de roulement des éléments rotatifs est animée d'un mouvement d'approche ot d'éloignement par rapport à l'autre piste.

19) Dispositif suivant une quelconque des revendications précé- dentes caractérisa par le fait que le Matériau visco-élastique for- mant les rouleaux est compact, 20) Dispositif suivant une quelconque des revendications précé- dentes caractérisé par le fait que le matériau visco-élastique for- mant les rouleaux est spongieux.

21) Dispositif suivant une quelconque des revendications précé- dentés caractérisé par le fait que le matériau visco-élastique for- mant les rouleaux constitue des chambres pneumatiques 22) Dispositif suivant une quelconque des revendications précé- dentes caractérisa par le fait que les pistes do rouiront sont mon-' técs QUI' des supports pourvus de Moyens de refroidissement, 23)

Dispositif suivant une quelconque des revendications précé= dentés caractérisé par le fait que le matériau constituant les élé- mente de roulement est choisi parmi les matériaux visco-élastiques naturels ou synthétiques et est constitué par @eurs combinaisons ou mélanges, 24) Dispositif suivant une quelconque des revendications précé- dentés caractérisé par le fait que, aussi bien les pistes de roule. ment que les éléments rotatifs sont constitués de matériau visco- élastique.

25) Dispositif dissipateur d'énergie comprenant une pluralité d' éléments rotatifs visco-élastiques interposés entre des piutos ani- mées d'un mouvement relatif, en substance comme décrit et représenté en s'en référant aux dessins annexée.