Dispositif d'amortissement des vibrations. L'invention a pour objet un dispositif d'amortissement des vibrations, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une masse mobile entraînée en rotation par un arbre tournant, cette masse étant reliée à cet arbre à. la façon d'un pendule susceptible d'osciller librement dans le sens longitudinal de l'arbre dans le champ de la force centrifuge.
Grâce à cette disposition, lorsque l'endroit où est réalisée la liaison entre la masse et l'ar bre est animé de vibrations ayant au moins une composante parallèle au susdit axe de ro tation, le pendule se met à osciller de telle ma nière que la résultante des forces appliquées à la susdite masse tende à amortir ces vibra tions.
Le dispositif selon l'invention peut ser vir notamment à l'amortissement des, vi brations provenant du fonctionnement des moteurs ou de celles se présentant dans des trains roulants, par exemple dans des roues directrices de véhicules automobiles et dans des boggies ou bissels de véhicules sur rails. Le dessin représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du dispositif fai sant l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre schématiquement, en coupe radiale, une première forme d'exécu tion du dispositif amortisseur faisant l'ob jet de l'invention; Les fig. 2 et 3 montrent schématiquement, respectivement en coupe radiale partielle et en coupe selon la ligne III-III de la fig. 2, une deuxième forme d'exécution du dispo sitif selon l'invention; Les fig. 4 et 5 montrent, de même, respecti vement en coupes selon la ligne IV-IV de la fig. 5 et selon la ligne V-V de la fig. 4, une troisième forme d'exécution du dispositif selon l'invention;
La fig. 6 montre, à plus petite échelle, un dispositif tel que celui représenté sur les fig. 2 et 3 monté sur le groupe cylindres d'un moteur à, cylindres en ligne; La fig. 7 montre schématiquement une quatrième forme d'exécution appliquée à un moteur en étoile à deux rangées de cylindres; Les fig. 8 et 9 montrent, à. plus grande échelle, respectivement en vue latérale et en coupe selon la ligne IX-IX de la. fig. 8, le vilebrequin dudit moteur en étoile, lorsque ce moteur est équipé de ladite quatrième forme d'exécution<B>(la</B> dispositif;
Les fig. 10 et 11 sont deux schémas indi quant des variantes de la forme d'exécution faisant l'objet des figures précédentes; La fig. 12 montre, semblablement à la fig. 8, le vilebrequin d'un moteur en étoile, lorsque ce moteur est équipé d'une cinquième forme d'exécution du dispositif, pour l'amor tissement de vibrations d'une autre nature; Les fig. 13 et 14, enfin, sont deux sché mas se rapportant à deux autres formes d'exécution du dispositif.
A la fi-. 1 du dessin, 1 désigne un bâti dans lequel est monté, au moyen de roule ments à billes 2 à gorges profondes et for mant butée, un arbre 4 propre à être entraîné en rotation par tous moyens appropriés.
A cet arbre sont adjointes des masses mo biles 5 propres à constituer un ensemble sta- tiquement équilibré, ces masses étant con nectées à l'arbre 4 ainsi que des pendules sus ceptibles d'osciller aussi librement que possi ble (de préférence avec interposition d'élé ments de roulement tels que des rouleaux ou des aiguilles), dans le sens longitudinal de l'arbre, dans le champ de la. force centrifuge.
Ainsi est réalisé un dispositif tel que, si ses différents éléments ont été convenable ment déterminés et si la vitesse de rotation de l'arbre 4 présente la valeur voulue, lorsqu'on fixe ledit dispositif de manière telle, par son bâti, à un élément vibrant, que l'axe de l'ar bre 4 soit parallèle à la direction des vibra tions (ou des composantes des vibrations) à amortir, les pendules se mettent à osciller de telle manière que la résultante des forces ap pliquées aux masses 5 tende à amortir lesdites vibrations ou composantes de vibrations.
Le dispositif suivant la fig. 1 est du type à pendule monofilaire. Les masses 5 sont constituées par de simples billes (éventuelle- ment galets) logées dans des cavités prati quées dans un volant 3, calé sur l'arbre 4, ces cavités présentant une surface interne à sec tion radiale circulaire contre laquelle peuvent être plaquées par la force centrifuge les billes 5 qui sont guidées selon des chemins circu laires dont le rayon est égal à la. différence des rayons des surfaces circulaires, d'une part, et des galets, d'autre part.
Selon le cas, et notamment selon la fré quence des vibrations, les pendules constitués par les masses 5 et leurs moyens de liais,)n à l'arbre 4 devront être faits bifilaires. Une telle forme d'exécution est montrée aux fig. 2 et 3. Dans cette forme d'exécution, l'arbre 4 porte un boîtier creux 6 comportant une cou ronne périphérique 7 dans l'intérieur de la quelle sont prévues deux rainures 8 substan tiellement annulaires, dont les sections par des plans passant par l'axe de l'arbre 4 sont des arcs de cercle mais dont le contour pro jeté sur des plans perpendiculaires audit axe sont des polygones.
A l'intérieur de ce boîtier sont logées des masses mobiles 5 qui ont une forme de secteurs tronqués ainsi que montré sur la fig. 3 et qui présentent. extérieurement des rainures 9 de section analogue aux rai nures 8 et propres à venir en regard de ces dernières. Entre les rainures 8 et 9 sont in terposés des éléments de roulement (rouleaux cylindriques) 10, de rayon r1, propres, lors que les masses 5 seront sollicitées par la force centrifuge lors de la rotation du boîtier 6, à, guider lesdites masses ainsi que des pendules bifilaires dont le centre de gravité resterait toujours dans le même plan radial tournant avec l'arbre 4.
On conçoit alors que, comme il est d'ailleurs expliqué dans le brevet suisse no 187490, en regard des fig. 5 et 6 du des sin de ce brevet, si les rainures 8 et 9 présen tent un ray on i', les masses 5 se déplaceront sous l'effet des vibrations, de manière telle que tous leurs points décrivent, par rapport à, un système de référence solidaire de l'arbre, des ares de cercle de rayon égal à (7"2 - F1). Une autre forme d'exécution du type à pendule bifilaire est montreé aux fig. 4 et 5.
Ici sont réparties régulièrement, tout autour de l'arbre 4, des plaquettes radiales 11 percées en deux endroits, également distants de l'axe de rotation de l'arbre, d'évidements circu laires 12. Des masses 5 ont une forme telle qu'elles puissent coiffer les plaquettes 11 de part et d'autre desquelles sont situées deux oreilles percées, à leur tour, d'évidements cir culaires 13 écartés entre eux de la même dis tance que les susdits évidements 12. Dans chaque jeu d'évidements 12, 13 est enfilé un galet 14 de diamètre inférieur à ceux desdits évidements.
Ce dispositif est équivalent dans son fonc tionnement et ses effets à celui faisant l'objet des fig. 2 et 3.
De toute façon, ces dispositifs peuvent être utilisés pour amortir les vibrations de toute nature.
C'est ainsi que, s'il s'agit d'amortir les vi brations transversales du bloc cylindre d'un moteur 15 à cylindres en ligne (fig. 6), il suf fira de fixer le bâti 1 du dispositif de la fi-. 1, par exemple, latéralement audit bloc- cylindre, l'arbre 4 étant alors entraîné en ro tation par tous moyens appropriés, par exem ple par une transmission à engrenages reliés à l'arbre moteur lui-même.
S'il s'agit par contre d'amortir les vibra tions d'une pièce vibrante telle que l'aile d'un avion mise en vibration soit par les vi brations propres du moteur, soit par des phé nomènes aérodynamiques, le dispositif d'a mortissement pourra être fixé en tout endroit approprié, par exemple à l'endroit où les vi brations ont l'amplitude la plus forte. Il pourra alors être entraîné par un moteur in dépendant tel qu'un moteur électrique (fig. 1).
Dans ce qui précède, ont été plus particu lièrement décrits des dispositifs où l'arbre tournant 4 n'était pas constitué par l'arbre d'un moteur à combustion interne.
On va décrire maintenant des dispositifs pour l'amortissement de certaines vibrations particulières auxquelles sont soumis certains types de machines, notamment de moteurs, ou d'organes de machines, vibrations particu lières qui se caractérisent, pour certains points au moins de l'arbre moteur, par des trajectoires différant de cercles de révolution autour de l'axe théorique de rotation dudit arbre.
Pour amortir ces vibrations, les disposi tifs employés consistent en au moins un pen dule-. articulé à l'arbre moteur en une zone écartée de l'axe dudit arbre, de manière telle que ce pendule puisse osciller dans le sens longitudinal de l'arbre.
Ainsi, au cours de la rotation, ce pendule est soumis à la force centrifuge et, si la tra jectoire de la zone d'articulation du pendule à l'arbre correspond à un cercle de révolution autour de l'axe théorique de rotation dudit arbre, ledit pendule ne subit aucune oscilla tion.
Par contre, si la zone en question se dé place d'un mouvement ayant une composante parallèle à l'axe de rotation, le pendule entre en oscillation et exerce son action d'amortis sement.
En pratique, ce cas peut se présenter par exemple lorsque le moteur est supporté en porte à faux avec une rigidité insuffisante pour que l'axe de rotation de l'arbre moteur reste immobile, ce qui est le cas, par exemple, pour les moteurs en étoile des aéronefs, les quels moteurs sont supportés à l'avant ou à l'arrière d'un fuselage ou d'un fuseau mo teur, et lorsque, dans un moteur, le vilebre- quin lui-même manque de rigidité.
Si l'on examine tout d'abord le premier cas, on constate, surtout lorsque des disposi tifs de fixation élastique sont interposés entre un moteur 16 et son support 17 (fig. 7), que l'axe de rotation de l'arbre moteur décrit une sorte de cône, en général plus ou moins dé formé, de telle sorte que le moteur tout entier est entraîné dans un mouvement irrégulier de "toupie folle". Ceci se produit notamment dans le cas des moteurs en étoile à plusieurs rangées de cylindres.
Ainsi qu'on le voit en fig. 7; la forme d'exécution du dispositif d'amortissement em ployée dans ce cas consiste en au moins un pendule 19 articulé au vilebrequin 18 dudit moteur, pour atténuer dans une forte mesure ce déplacement intempestif.
De préférence, ce pendule est articulé à une certaine distance de l'axe de rotation, sur une flasque 20 qui est la, plus éloignée de la partie du moteur fixée au support 17. Le pen dule pourra ainsi remplacer au moins en partie, par sa masse, le contrepoids d'équili brage que l'on disposait en général en cet en droit. Il jouera alors à la. fois les rôles de contrepoids et d'amortisseur de vibrations.
Une autre forme d'exécution du disposi tif, applicable notamment. au cas d'un moteur à double étoile, comporte deux pendules 19', 19" (fig. '7 à 9) articulés tous deux, de part et d'autre de l'axe de rotation, à une flasque 21 qui réunit les deux manetons du vilebrequin. Ces pendules pourraient alors être établis ainsi que montré sur la fig. 9, c'est-à-dire af- fecter la forme d'un<B>C</B> coiffant l'une des ex trémités de la flasque 21 à laquelle chaque branche du<B>C</B> serait réunie par des axes ali gnés 22', 22" avantageusement munis de rou lements à billes ou à galets.
De toute façon, l'effet d'amortissement visé sera obtenu si les pendules ont une masse appropriée ainsi que la période d'oscillation voulue, ce qui pourra, dans chaque cas, être déterminé expérimentalement ou par le calcul.
Lorsque, ce qui se produit fréquemment en pratique, les vibrations à amortir sont de fréquence un (c'est-à-dire ont une fréquence égale au nombre de tours que l'arbre moteur accomplit par seconde), on utilisera un dis positif à pendules monofilaires. De toute fa çon, les pendules devront "être articulés en des points écartés de l'axe de rotation, ces points pouvant être, par rapport audit axe, soit du même côté que le centre de gravité propre du pendule (fig. 7 à 10), soit du côté opposé (fig. 11).
Si l'on examine maintenant le cas de l'a mortissement des vibrations de flexion des vilebrequins, on constate qu'il y a, en général, lieu d'avoir recours à des formes d'exécution du dispositif comportant des pendules bifi- laires articulés aux flasques des vilebrequins, ces pendules pouvant, par exemple, être éta blis ainsi qu'il est décrit en relation avec les fig. 4 et 5 et comporter chacun une masse 23', 23" (fig. 12) présentant des perforations au travers desquelles passent avec jeu des galets 24', 24" traversant, également avec jeu, d'au tres perforations ménagées dans un élément ?5', 25" solidaire du vilebrequin.
Bien entendu, que les dispositifs utilisés soient à pendules monofilaires ou bifilaires, il pourra, dans certains cas, y avoir avantage à employer des dispositifs d'amortissement à pendules susceptibles d'osciller dans des plans radiaux différents, ces plans radiaux étant, par exemple, décalés de 90 l'un par rapport à l'autre.
Ainsi, la fig. 13 montre une forme d'exé cution du dispositif dans laquelle, sur une même flasque de vilebrequin, sont disposés deux pendules, par exemple bifilaires, 230, 2300, propres à, osciller selon des plans ra diaux t10, 400 écartés de 90 , le centre de gravité G de l'ensemble de ces deux pendules étant situé à l'endroit où devrait se trouver celui du contrepoids d'équilibrage du mane- ton supporté par la flasque en question si les pendules 230,<B>2300</B> n'existaient pas.
La, fig. 14 montre une forme d'exécution dans laquelle sur un même plateau 26, soli daire d'un arbre 18, sont disposés quatre pen dules, par exemple monofilaires, régulière ment répartis à 90 les uns des autres autour de l'arbre. On pourrait encore prévoir d'autres formes d'exécution selon la nature des vibra tions à amortir.
Par exemple, on pourrait prévoir des for mes d'exécution destinées à l'amortissement des oscillations des trains roulants, des roues directrices de véhicules automobiles et des boggies ou bissels de véhicules sur rails.
Dans de telles formes d'exécution, les pendules seraient portés, par exemple, soit par un arbre distinct de l'arbre des roues et pouvant tourner à une vitesse différente, soit et mieux par l'arbre des roues lui-même.
Bien entendu, lorsque les pendules de vraient être reliés à un point dudit arbre de roues ne subissant pas de déplacement axiaux (cas du bissel), les points d'articulation des pendules sur l'arbre devraient être écartés de l'axe de rotation de ce dernier (ainsi que montré sur la fig. 10).