FR2959290A1 - Dispositif pour amortir des vibrations et chocs - Google Patents

Abstract

- Selon l'invention, le dispositif se présente sous la forme d'au moins un module individuel (4) à plaques de support (5, 6) aptes à être fixées respectivement à la structure d'un véhicule et à un équipement et intégrant entre celles-ci des moyens de suspension (7). Ces derniers comprennent un amortisseur à fonction antivibratoire (8) associé, selon un axe longitudinal dudit module, aux deux plaques (5, 6) du module et absorbant les vibrations, et un amortisseur formant butée à fonction antichoc (9) associé à l'une desdites plaques (5, 6) et distant de l'autre plaque d'un jeu fonctionnel (J).

Description

La présente invention concerne un dispositif pour amortir, par des moyens de suspension élastique, les excitations mécaniques par vibrations et chocs produites entre la structure d'un véhicule en mouvement et un équipement embarqué.

Dans une application particulière, quoique non exclusive, le dispositif d'amortissement est plus particulièrement destiné à être monté entre la structure d'un aéronef, tel qu'un avion, un hélicoptère ou autre, et l'équipement embarqué, tel qu'un matériel sensible du type optronique ou analogue, etc....

On sait que les équipements embarqués « sensibles » doivent être isolés au mieux des vibrations, facteurs de charge et chocs engendrés et/ou transmis par l'aéronef selon les conditions extérieures notamment météorologiques, les phases de vol, le fonctionnement des moteurs, etc.... Avec un matériel sensible notamment optronique comprenant un boîtier optique avec des parties d'optique suspendue et non suspendue, il convient, pour filtrer les vibrations et chocs, de ne pas utiliser de dispositifs d'amortissement ayant une amplication trop importante. En effet, de par les éléments optiques internes au matériel, les amplifications doivent être contenues et limitées afin d'éviter tout risque de contact entre notamment les lentilles des optiques des parties suspendue et non suspendue. Pour atteindre cet objectif, cela nécessite d'utiliser plusieurs dispositifs distincts avec des moyens de suspension élastique spécifiques pour traiter convenablement les phénomènes vibratoires d'intensité variable et les chocs, comme, par exemple, des moyens de suspension à amortisseurs fluidiques, ressorts, butées, barres de torsion, etc. Cela implique de plus la gestion d'autant de références qu'il y a de dispositifs et souvent des problèmes d'encombrement pour pouvoir loger ces différents dispositifs, compte tenu de l'espace restreint prévu généralement.

Par ailleurs, s'ajoutent des erreurs de positionnement entre les dispositifs distincts, dont l'un traite les vibrations usuelles et l'autre les chocs, par exemple, et les pièces à relier (structure et équipement), dues aux précisions (tolérances) de montage de chacun et qui amplifient la chaîne de cotes reliant la fonction antivibratoire à la fonction antichoc. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un dispositif d'amortissement dont la conception permet d'isoler l'équipement embarqué vis-à-vis des vibrations, chocs et autres mouvements parasites, de la structure du véhicule, tout en ayant une compacité contenue. 1 o A cet effet, le dispositif pour amortir, par des moyens de suspension élastique, les vibrations et chocs produits entre la structure d'un véhicule en mouvement, tel qu'un aéronef, et un équipement embarqué, tel qu'un matériel sensible, est remarquable, selon l'invention : - en ce qu'il se présente sous la forme d'au moins un module individuel à 15 plaques de support aptes à être fixées respectivement à ladite structure et audit équipement et intégrant entre celles-ci lesdits moyens de suspension, - en ce que lesdits moyens de suspension comprennent un amortisseur à fonction antivibratoire associé, selon un axe longitudinal dudit module, aux deux plaques du module, et un amortisseur formant butée à fonction antichoc 20 associé à l'une desdites plaques et distant de l'autre plaque d'un jeu fonctionnel, de sorte à être actif seulement lorsque ledit jeu fonctionnel devient nul par suite du fonctionnement de l'amortisseur antivibratoire au-delà d'un seuil prédéterminé, et - en ce que lesdits amortisseurs sont agencés concentriquement l'un par 25 rapport à l'autre autour dudit axe longitudinal. Ainsi, grâce à l'invention réunissant dans un même module, les amortisseurs à fonction antivibratoire (pour le filtrage des vibrations usuelles de l'aéronef dans des phases de vol de croisière, par exemple) et à fonction antichoc (pour l'absorption des chocs et déplacements dans des phases de 30 vol à risque telles que l'atterrissage ou par suite de facteurs de charge importants) des moyens de suspension, disposés avantageusement concentriquement l'un par rapport à l'autre, le dispositif d'amortissement : - présente une compacité réduite permettant de l'installer aisément entre l'équipement et la structure, comparativement à des dispositifs de suspension distincts prenant un encombrement forcément plus important, - assure le fonctionnement en série des deux amortisseurs antivibratoire et antichoc, - évite de gérer ainsi plusieurs références de dispositifs différents (amortisseur antivibratoire et amortisseur antichoc), et - limite de cette façon les erreurs de positionnement liées à la chaîne de cotes qui est réduite au minimum. De préférence, ledit amortisseur de chocs formant butée est solidaire de la plaque du module qui est fixée à l'équipement embarqué, le jeu fonctionnel se trouvant entre l'amortisseur de choc et l'autre plaque opposée du module fixée à la structure du véhicule. Et la réalisation inverse est également possible. Ledit amortisseur de chocs formant butée peut entourer concentriquement l'amortisseur de vibrations selon l'axe longitudinal du module avec un espace intermédiaire entre eux. Toutefois, on pourrait là aussi envisager une réalisation inverse. En particulier, ledit amortisseur de chocs a une section transversale annulaire et ledit amortisseur de vibrations a une section transversale circulaire. Avantageusement, lesdits amortisseurs de chocs et de vibrations sont monoblocs et réalisés de préférence en blocs d'élastomère. On remarque la simplicité de réalisation des moyens de suspension. Les propriétés de ces blocs d'élastomère seront bien entendu adaptées aux spécifications requises. De plus, les blocs d'élastomère desdits amortisseurs peuvent être de nature identique ou différente. De préférence, le bloc d'élastomère de l'amortisseur de chocs a une dureté supérieure à celle du bloc d'élastomère de l'amortisseur de vibrations.

Par exemple, lesdits amortisseurs de chocs et de vibrations en blocs d'élastomère sont obtenus directement par moulage et fixés par adhérence auxdites plaques lors du moulage. Là encore, le module est ainsi très simple à réaliser, contribuant à des coûts de fabrication minimes.

En variante, lesdits amortisseurs de chocs et de vibrations peuvent être réalisés en plusieurs parties assemblées pour former des blocs. Par ailleurs, lesdites plaques de support sont métalliques, parallèles entre elles et circulaires, de sorte que ledit module obtenu est cylindrique, conférant à ce dernier une compacité optimale, appréciable pour pouvoir le loger même dans des espaces minimes. De manière que les amortisseurs formant butée antichoc, agissent selon les deux sens d'une direction donnée par l'axe longitudinal de symétrie, le dispositif se compose de deux modules individuels alignés selon le même axe longitudinal et agencés, selon une disposition tête-bêche, respectivement de part et d'autre dudit équipement embarqué ou de la structure de l'aéronef. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation du dispositif d'amortissement, avec les moyens de suspension en position inactive, monté entre la structure d'un véhicule et celle d'un équipement embarqué. La figure 2 est une section transversale partielle du dispositif selon la ligne A-A de la figure 1.

La figure 3 représente, en coupe longitudinale, le dispositif dans une position active des moyens de suspension, pour laquelle les amortisseurs de vibrations et de chocs sont sollicités. La figure 4 représente, en coupe longitudinale, un autre exemple de réalisation du dispositif avec deux modules superposés.

Comme le montre la figure 1, le dispositif d'amortissement 1 est monté, dans son application préférentielle, entre une structure quelconque 2 (longerons, panneaux, supports, ...) d'un aéronef, tel qu'un avion, et le boîtier 3 d'un équipement embarqué contenant un matériel sensible aux mouvements, tel qu'un appareil optronique ou analogue ayant des parties d'optique suspendue et non suspendue. Et le dispositif d'amortissement 1 a pour but de filtrer au mieux les déplacements, fréquences parasites, vibrations, facteurs de charge, chocs et autres auxquels l'équipement embarqué peut être soumis notamment lors de phases de vol spécifiques (croisière, atterrissage, décollage, roulage) de l'aéronef et par suite de mauvaises conditions météorologiques.

Dans cet exemple, de réalisation, le dispositif d'amortissement 1 se présente sous la forme d'un module 4 servant d'interface isolante entre la structure 2 de l'aéronef et le boîtier 3 de l'équipement. Bien entendu, plusieurs dispositifs 1 sont généralement répartis et prévus entre la structure et le boîtier pour agir de préférence selon au moins deux des trois axes d'un référentiel de l'aéronef. Ce module 4 est constitué de deux plaques de support 5, 6 disposées parallèlement l'une de l'autre et se rapportant fixement et respectivement sur la structure concernée 2 et le boîtier 3 de l'équipement, et des moyens de suspension 7 prévus entre les plaques à l'intérieur du module, pour filtrer les vibrations et chocs. Géométriquement, le module 4 a une forme cylindrique d'axe longitudinal central X et les plaques alors circulaires comprennent, du côté extérieur au module, des tiges filetées 5A, 6A centrées sur l'axe X et traversant des trous correspondants 2A, 3A prévus dans la structure 2 et le boîtier 3. Des écrous de serrage 10 assurent la fixation des plaques 5, 6 du module à la structure concernée 2 de l'aéronef et au boîtier 3 de l'équipement. Tout autre moyen de fixation pourrait être utilisé dès l'instant où l'immobilisation du module 4 est correctement assurée. Les moyens de suspension 7 se composent avantageusement d'un amortisseur à fonction antivibratoire 8 pour absorber les vibrations induites notamment lors des phases de vol usuelles de l'aéronef (croisière), et d'un amortisseur à fonction antichoc 9 formant butée pour absorber les chocs importants induits lors des phases d'atterrissage/décollage, roulage de l'aéronef, etc. et par des facteurs de charge. Ils sont constitués, dans ce mode de réalisation, par des blocs d'élastomère 8A, 9A disposés entre les plaques, dans ce cas concentriquement par rapport à l'axe longitudinal X du module 4. En particulier, le bloc d'élastomère 8A formant l'amortisseur antivibratoire 8 est associé aux deux plaques de support 5, 6 et se présente sous une forme cylindrique à section transversale circulaire centrée sur l'axe X. Et, entourant le bloc d'élastomère central 8A de l'amortisseur antivibratoire, et avec un espace annulaire 11 entre eux, se trouve le bloc d'élastomère 9A alors périphérique formant l'amortisseur antichoc 9 et ayant une section transversale annulaire. On remarque, sur la figure 1, que le bloc élastomère périphérique antichoc 9A est seulement associé à l'une des plaques, en l'occurrence la plaque 6 rapportée au boîtier 3 de l'équipement embarqué, de sorte qu'un jeu ou écartement fonctionnel axial J est prévu entre ledit bloc élastomère périphérique 9A et l'autre plaque 5 du module, c'est-à-dire celle liée à la structure 2 de l'aéronef, lorsque les moyens de suspension 7 sont inactifs.

Ces amortisseurs antivibratoire 8 et antichoc 9 en blocs élastomères sont par ailleurs obtenus, dans ce mode de réalisation, directement par moulage entre les plaques métalliques 5, 6 du module 4. De la sorte, les faces transversales 8B, 8C du bloc élastomère central 8A de l'amortisseur antivibratoire et la face transversale 9B du bloc élastomère périphérique 9A de l'amortisseur antichoc adhèrent, lors du moulage, aux faces intérieures correspondantes 5B, 6B des plaques. Le jeu J entre la face transversale 9C du bloc élastomère périphérique 9A et la face intérieure 5B de la plaque, ainsi que l'espace annulaire 11 entre les blocs sont ainsi obtenus. La dureté ou raideur des blocs d'élastomère est bien entendu choisie préalablement en fonction des vibrations et chocs que l'on souhaite absorber. Elle peut être identique ; dans ce cas, les deux blocs d'élastomère sont réalisés durant la même étape de moulage et la matière élastomère utilisée est la même pour les deux blocs. Ou elle peut être différente ; dans ce cas, les deux blocs d'élastomère sont successivement réalisés en deux étapes de moulage successives et la matière d'élastomère utilisée est de façon avantageuse différente d'un bloc à l'autre, l'amortisseur butée antichoc étant d'une dureté supérieure à celle de l'amortisseur vibratoire. Bien entendu, les blocs d'élastomère pourraient être obtenus avant le montage entre les plaques et fixés ensuite à celles-ci par un adhésif ou autre moyen de fixation approprié.

Les élastomères envisagés sont du type silicone, caoutchouc, butyl, néoprène, etc.... dès l'instant où ils ont une plage de température de fonctionnement appropriée par exemple entre û 50°C et + 50°C. On remarque aussi que le bloc élastomère périphérique 9A se trouve dans le prolongement latéral des plaques 5,6, de sorte que le module 4 ainsi formé par le dispositif 1 présente une compacité appréciable avec une simple et avantageuse forme générale cylindrique permettant de le placer facilement, même dans des endroits ou espaces réduits, peu accessibles. Le dispositif d'amortissement 1 présente un fonctionnement antivibratoire et un fonctionnement antichoc réunis en un même module 4 à deux amortisseurs à buts spécifiques 8, 9. Le fonctionnement antivibratoire est effectif tant que les excitations (vibrations) n'induisent pas des déplacements du module selon l'axe X supérieurs au jeu J. Le bloc élastomère central 8A absorbe les vibrations en se comprimant plus ou moins, le bloc élastomère périphérique 9A restant inactif. Durant le travail de l'amortisseur antivibratoire 8, l'équipement embarqué est ainsi isolé des vibrations engendrées grâce au filtrage du bloc élastomère central 8A. Durant les phases de vol ou de roulage au sol de l'aéronef où ce dernier est actif, l'amortissement des vibrations est défini par les caractéristiques utilisées, notamment de matière (type d'élastomère), de forme du bloc central et de jeu prévu, qui sont préalablement déterminées en fonction de l'application des dispositifs et des plages de fonctionnement couvertes. Puis, comme le montre la figure 3, la fonction antichoc du dispositif 1 intervient ensuite lorsque le jeu J entre la plaque 5 et le bloc annulaire 9A de l'amortisseur antichoc 9 devient nul par suite d'un seuil de compression prédéterminé atteint par le bloc élastomère central 8A prenant une forme cylindrique bombée sous l'action d'excitations mécaniques importantes (au moment de l'atterrissage par exemple). A partir de là, le bloc élastomère annulaire 9A entre en action et joue le rôle de butée (du fait de la dureté de l'élastomère), limitant et filtrant au mieux les chocs transmis et subis par la structure 2 de l'aéronef. Ainsi, par les caractéristiques physiques déterminées préalablement (forme, dimension, matière élastomère utilisée, ...) du bloc élastomère annulaire 9A et celles cumulées du bloc élastomère central 8A, la fonction antichoc du dispositif est réalisée, isolant le boîtier 3 de l'équipement embarqué de la structure 2 de l'aéronef soumise aux chocs et aux vibrations. Plusieurs dispositifs 1 sont de préférence montés entre l'équipement et la structure de manière à assurer un filtrage optimal des excitations mécaniques, et ainsi isoler l'équipement selon deux ou trois directions perpendiculaires.

Par exemple, le dispositif d'amortissement 1, montré sur la figure 4 et tel que décrit ci-dessus, comprend deux modules 4 combinés « tête-bêche » afin de disposer des fonctions antivibratoire et antichoc suivant les deux sens de la direction donnée par l'axe longitudinal X-X commun aux deux modules à moyens de suspension 7. Les plaques 6 (ou 5) des modules 4 sont rapportées fixement à l'équipement suspendu, tandis que les plaques 5 (ou 6) sont liées à la structure fixe. De cette façon, les jeux J sont en opposition l'un de l'autre, de sorte que l'on peut disposer de la fonction butée des amortisseurs 9 dans les deux sens selon la direction de l'axe longitudinal. Par ailleurs, les formes des amortisseurs pourraient être évolutives, par exemple, conique, en diabolo, etc.... pour une action progressive sur l'amortissement et/ou les chocs, et influer de la sorte sur la dynamique du dispositif. La section transversale des amortisseurs 8, 9 pourrait également être différente, par exemple, polygonale.5

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif pour amortir, par des moyens de suspension élastique (7), les vibrations et chocs produits entre la structure (2) d'un véhicule en mouvement, tel qu'un aéronef, et un équipement embarqué (3), tel qu'un matériel sensible, caractérisé : - en ce qu'il se présente sous la forme d'au moins un module individuel (4) à plaques de support (5, 6) aptes à être fixées respectivement à ladite structure et audit équipement et intégrant entre celles-ci lesdits moyens de suspension (7), - en ce que lesdits moyens de suspension (7) comprennent un amortisseur à fonction antivibratoire (8) associé, selon un axe longitudinal dudit module, aux deux plaques (5, 6) du module et absorbant les vibrations, et un amortisseur formant butée à fonction antichoc (9) associé à l'une desdites plaques (5, 6) et distant de l'autre plaque d'un jeu fonctionnel (J), de sorte à être actif seulement lorsque ledit jeu fonctionnel devient nul par suite du fonctionnement de l'amortisseur antivibratoire (8) au-delà d'un seuil prédéterminé, et - en ce que lesdits amortisseurs (8, 9) sont agencés concentriquement l'un par rapport à l'autre autour dudit axe longitudinal.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit amortisseur de chocs formant butée (9) est solidaire de la plaque (6) du module qui est fixée à l'équipement embarqué (3), le jeu fonctionnel( J) se trouvant entre l'amortisseur de chocs (9) et l'autre plaque (5) opposée du module fixée à la structure (2) du véhicule.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit amortisseur de chocs formant butée (9) est solidaire de la plaque (5) du module qui est fixée à la structure (2) du véhicule, le jeu fonctionnel (J) se trouvant entre l'amortisseur de chocs (9) et l'autre plaque (6) opposée du module fixée à l'équipement embarqué (3).30
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 3, caractérisé en ce que ledit amortisseur de chocs formant butée (9) entoure concentriquement l'amortisseur de vibrations (8) selon l'axe longitudinal du module (4) avec un espace intermédiaire entre eux.
5. 5. dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 3, caractérisé en ce que ledit amortisseur de chocs formant butée (9) est disposé au centre du module (4) et est entouré concentriquement de l'amortisseur de vibrations (8) selon l'axe longitudinal du module (4), avec un espace intermédiaire entre eux.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 4, caractérisé en ce que ledit amortisseur de chocs (9) a une section transversale annulaire et ledit amortisseur de vibrations (8) a une section transversale circulaire.
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits amortisseurs de chocs (9) et de vibrations (8) sont monoblocs.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits amortisseurs de chocs (9) et de vibrations (8) monoblocs sont réalisés en blocs d'élastomère (9A, 8A).
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits blocs d'élastomère (9A, 8A) sont de nature identique ou différente.
10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits amortisseurs de chocs (9) et de vibrations (8) sont rapportés auxdites plaques (5, 6).
11. 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que lesdits amortisseurs de chocs (9) et de vibrations (8) en blocs d'élastomère sont obtenus directement par moulage et fixés par adhérence auxdites plaques (5, 6) lors du moulage.30
12. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits amortisseurs de chocs (9) et de vibrations (8) sont réalisés chacun en plusieurs parties assemblées pour former des blocs.
13. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 1à12, caractérisé en ce que lesdites plaques de support (5, 6) sont métalliques, parallèles entre elles et circulaires, de sorte que ledit module obtenu (4) est cylindrique.
14. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 13, caractérisé en ce qu'il se compose de deux modules individuels (4) alignés selon le même axe longitudinal (X) et agencés, selon une disposition tête-bêche, respectivement de part et d'autre dudit équipement embarqué ou de la structure de l'aéronef, de manière que les amortisseurs formant butée à fonction antichoc (9) agissent selon les deux sens de la direction donnée par l'axe longitudinal.