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WO2024165801A1 - Jante de roue de véhicule à piège à vibrations à résonateurs structurels - Google Patents

Jante de roue de véhicule à piège à vibrations à résonateurs structurels Download PDF

Info

Publication number
WO2024165801A1
WO2024165801A1 PCT/FR2024/000011 FR2024000011W WO2024165801A1 WO 2024165801 A1 WO2024165801 A1 WO 2024165801A1 FR 2024000011 W FR2024000011 W FR 2024000011W WO 2024165801 A1 WO2024165801 A1 WO 2024165801A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
structural
resonators
rim
vibration
frequency
Prior art date
Application number
PCT/FR2024/000011
Other languages
English (en)
Inventor
Olivier Sauvage
Antoine CURIEN
Ivan Chapelier
Benoit Delattre
Emmanuel Libert
Laurent Moignez
Arnaud GAUDIN
Laurent ROTA
Original Assignee
Stellantis Auto Sas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stellantis Auto Sas filed Critical Stellantis Auto Sas
Publication of WO2024165801A1 publication Critical patent/WO2024165801A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B21/00—Rims
    • B60B21/12—Appurtenances, e.g. lining bands
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
    • F16F7/108—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on plastics springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/10—Reduction of
    • B60B2900/131—Vibrations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2226/00—Manufacturing; Treatments
    • F16F2226/04—Assembly or fixing methods; methods to form or fashion parts
    • F16F2226/042—Gluing

Definitions

  • TITLE VEHICLE WHEEL RIM WITH STRUCTURAL RESONATOR VIBRATION TRAP
  • the invention relates to vehicles comprising at least two wheels, and more precisely to the rims equipping the wheels of such vehicles.
  • Some vehicles generally of the automobile type, comprise at least two wheels each comprising a rim on which a tire is usually fixed. As is known to those skilled in the art, due to the road surface/tire interaction this rim has at least one natural mode of vibration having at least one main frequency which generates vibrations. This results from the fact that at least one resonance due to a natural mode is created at the rim, very generally metallic.
  • the main (resonant) frequencies are between 50 Hertz and a few hundred Hertz. This frequency range is critical for controlling the rolling noise of a vehicle because the spectral density of the excitatory power of the wheel (tire-road interaction) is high. As a result, the noise generated by the aforementioned vibrations is audible to the vehicle's passengers and can be a nuisance, particularly when the vehicle is relatively quiet (such as when it is moving thanks to the engine torque produced by an electric motor of its powertrain (or GMP)).
  • GMP powertrain
  • tilting mode which is characterized by a twisting movement around the plane of the wheel, and which is linked, among other things, to the flexibility of the wheel-bearing connection.
  • This tilting mode is particularly annoying and, in addition, the rotation of the wheel causes a frequency splitting resulting in two twin resonance frequencies generally spaced from 0 Hz to 30 Hz.
  • ovalization mode which can also cause problems (especially if they couple with the cavity mode of the wheel tire).
  • noise-reducing device It has been proposed to equip the wheels with a noise-reducing device.
  • the latter is installed inside the tire cavity, on the tire or on the inner face of the metal rim.
  • This type of noise-reducing device generally includes acoustic resonators (frequently of the Helmholtz type). Due to the location of the noise-reducing device, it may interfere with and/or risk being damaged when fitting/removing the tire. Furthermore, if it is attached to the removable tire, when the latter is replaced, the wheel is left without a noise-reducing device (unless it is also equipped with a noise-reducing device (which significantly increases its cost). Furthermore, when acoustic foams are used inside the tire cavity, they may also pose recycling problems. Finally, the known noise-reducing devices fitted to the wheels prove incapable of simultaneously handling a wide range of resonance frequencies.
  • the invention therefore aims in particular to improve the situation.
  • a rim suitable for forming part of a wheel of a vehicle and having at least one natural mode of vibration corresponding to at least one main frequency generating (harmful) vibration resonances.
  • This rim is characterized by the fact that it comprises a multiplicity of structural resonators, distributed on a circumference of an internal or external face, spatially, and, frequently, in a frequency interval including the (each) main frequency, this set of structural resonators defining a vibration trap capable of smoothing and/or attenuating the intensities of the vibration resonances generated.
  • the rim according to the invention may include other characteristics which may be taken separately or in combination, and in particular:
  • each structural resonator can functionally constitute a damped mass-spring type system
  • each structural resonator may comprise a flexible support having a first end suitable for being fixedly secured to the internal or external face and a second end opposite the first end and to which is secured a weight acting as a mass, of a value which is a function of the frequency of the frequency interval on which it acts;
  • the weights can have a circular cylindrical shape and either the same orientation by being placed one behind the other on the same circle or on two circles parallel to each other, or for a first part of them a first orientation by being placed on a first circle and for a second part of them a second orientation, different from the first orientation, by being placed on a second circle parallel to the first circle;
  • the vibration trap may be of the multiple tuned mass damper type (or MTMD (“Multiple Tuned Mass Damper”);
  • the multiplicity can be between 10 and 300;
  • the frequency range, where the structural resonators have a first natural mode of vibration can have a lower limit between 50 Hz and 90 Hz and an upper limit between 120 Hz and 150 Hz;
  • it may comprise at least one circular groove in which the structural resonators are installed and spatially distributed.
  • the invention also provides a wheel suitable for equipping a vehicle and comprising a rim of the type presented above.
  • the invention also provides a vehicle, possibly of the automobile type, and comprising at least two wheels of the type presented above.
  • FIG. 1 schematically illustrates, in a perspective view from the inside, an exemplary embodiment of a rim according to the invention
  • FIG. 2 schematically illustrates, in a sectional view in a transverse and vertical plane, a part of the rim of Figure 1
  • FIG. 3 schematically illustrates, in a perspective view, an exemplary embodiment of a structural resonator of a rim according to the invention
  • FIG. 4 schematically illustrates, in a top view from the external face side, a groove of a rim according to the invention comprising a first arrangement of structural resonators
  • FIG. 5 schematically illustrates, in a top view from the external face side, a groove of a rim according to the invention comprising a second arrangement of structural resonators, and
  • FIG. 6 schematically illustrates, in a top view from the external face side, a groove of a rim according to the invention comprising a third arrangement of structural resonators.
  • the invention aims in particular to propose a JM rim intended to form part of a vehicle wheel and comprising a vibration trap acting on a frequency band.
  • the vehicle is of the automobile type.
  • it is a car.
  • the invention is not limited to this type of vehicle. It in fact concerns any land vehicle comprising at least two wheels with rims (possibly metal).
  • the direction X is parallel to the longitudinal direction of the vehicle V, which is substantially parallel to the lateral (or longitudinal) sides comprising the side doors
  • the direction Y is parallel to the transverse direction of the vehicle V, which is perpendicular to the longitudinal direction X
  • the direction Z is parallel to the vertical direction of the vehicle V, which is perpendicular to the longitudinal X and transverse Y directions.
  • FIG 1 schematically illustrates an exemplary embodiment of a JM rim according to the invention, intended to form part of a wheel of a vehicle (here a motor vehicle).
  • this JM rim (here metal) comprises an internal face Fl intended to be oriented towards the cavity of the tire of the wheel and an external face FE opposite the internal face Fl and defining a cavity intended to house in particular the wheel hub and a part of the braking device.
  • this JM rim has, when it is attached to the mechanical train which carries it, at least one natural vibration mode having at least one main frequency fp which generates vibrations and the nuisance of which is sought to be limited.
  • this natural vibration mode may be the so-called tilting mode described in the introductory part.
  • this rim JM comprises a multiplicity of structural resonators RS which are distributed on the circumference of its internal face Fl or its external face FE not only spatially, but also frequency-wise, in a frequency interval which includes the (each) main frequency fp.
  • These structural resonators RS define a vibration trap which is capable of smoothing and/or attenuating the intensities of the vibration resonances generated (by the main modes which could propagate in the mechanical system to which the wheel is attached).
  • RS structural resonators are structural and not acoustic.
  • the structural resonators RS are spatially distributed on the circumference of the external face FE. Such a location for installing the vibration trap is advantageous because it does not interfere and does not risk being damaged during the assembly/disassembly of the tire, and remains attached to the rim JM, thus avoiding having to replace it at the same time as the tire.
  • each structural resonator RS can functionally constitute what is called a damped mass-spring type system.
  • each structural resonator RS can comprise, as illustrated non-limitingly in FIGS. 2 and 3, a flexible support SF and a weight MR, respectively, approximately, functionally, playing the roles of stiffness and mass.
  • This support SF has first E1 and second E2 opposite ends.
  • the first end E1 is suitable for being fixedly secured to the internal face F1 or external face FE.
  • the weight MR is secured to the second end E2 and acts as a mass, with a value which is a function of the frequency on which it acts within the frequency interval. It will be understood that since the structural resonators RS must act on different frequencies of the frequency interval, their weights MR have different masses.
  • the first end E1 of each support SF can be fixedly secured by gluing (for example via an adhesive) to the internal face Fl or external face FE.
  • the SF support can be made of elastomer or rubber (possibly synthetic).
  • the SF support is certainly flexible, but its stiffness must be sufficiently great in the direction of the centrifugal forces so as not to buckle and not to crush too much, and it must be relatively flexible in another direction in order to resonate with the MR mass that it supports at a determined frequency, located in the correct frequency range for trapping.
  • the structural resonators RS have mechanical characteristics (dimensions and/or shape and/or material(s)) which vary slightly so that their natural frequencies are distributed in frequency (and possibly according to a constant step) throughout the frequency interval to be treated and including the (each) main (resonance) frequency fp considered.
  • the distribution of the masses of the structural resonators RS is carried out in such a way as not to generate an unbalance (or at least to minimize the unbalance) when the wheel is rotating about its axis (need to have a “balanced” wheel).
  • the structural resonators RS can be distributed spatially over the entire circumference (here of the external face FE). But they could only be distributed spatially over a part of the circumference of the external face FE or internal face Fl.
  • the overall mass of the vibration trap (defined by the structural resonators RS) is chosen according to the level of efficiency that is globally desired and the additional mass that is tolerated to be added to the wheel to minimize the reduction in the overall dynamics of the ground connection.
  • this overall mass is preferably of the order of 1% to 10% of the mass of the JM rim.
  • the MR weights may have a circular cylindrical shape. In this case, at least three arrangements of the set of MR weights may be envisaged.
  • the MR weights can have the same orientation (here following the longitudinal direction X) by being placed one behind the other on the same circle.
  • the MR weights can have the same orientation (here along the longitudinal direction X) by being placed one behind the other on two circles which are parallel to each other.
  • a first part of the MR weights can have a first orientation by being placed on a first circle and a second part of the MR weights can have a second orientation, different from the first orientation, by being placed on a second circle parallel to the first circle.
  • This third arrangement makes it possible to better handle any type of natural vibration mode (and in particular spatial vibration shapes), and to avoid, in the event of impacts or rebounds of a wheel on the road, contact between the MR weights and the JM rim.
  • the MR weights can be made of metal.
  • they can be made of steel or lead, for example.
  • the support SF can comprise four legs, for example slightly curved, secured at its first end E1. But it could have other arrangements, and in particular comprise only two legs, for example. Generally speaking, any shape allowing the SF support to be sufficiently rigid to take up the centrifugal forces and to have a stiffness adapted to the mass of the MR weight that it supports to resonate at a chosen frequency can be considered.
  • the vibration trap (defined by the RS structural resonators) can be of the multiple tuned mass damper (or MTMD) type.
  • the multiplicity (or the number) of structural resonators RS can be between 10 and 300. Preferably, this multiplicity (or this number) can be between 20 and 200. The higher the number of structural resonators RS, the more the noise level is potentially reduced, and the more it can make it possible to process a high number of main frequencies of the frequency interval considered.
  • the frequency range where the structural resonators RS have a first natural mode of vibration, or where appropriate the natural mode of vibration that makes them active as a trap may have a lower limit that is between 50 Hz and 90 Hz and an upper limit between 120 Hz and 150 Hz.
  • the frequency range may be between 70 Hz and 130 Hz.
  • the frequency range may have other lower and upper limits than those mentioned above, because this depends on the (each) main frequency fp of the natural mode of vibration to be processed and its spatial typology.
  • the frequency range is not necessarily centered on the main frequency fp to be processed.
  • the individual structural damping of the RS structural resonators can be of the order of magnitude of one percent.
  • this individual structural damping can be between 2% and 10%.
  • the rim JM may comprise, on the internal face F1 or external face FE accommodating the structural resonators RS, at least one circular groove RC in which the structural resonators RS are installed and spatially distributed (possibly along at least two parallel circles). This makes it possible to reduce the space requirement in the housing delimited by the internal face F1 or external face FE.
  • the invention offers several advantages, including:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

Une jante (JM) fait partie d'une roue d'un véhicule, présente au moins un mode propre de vibration ayant au moins une fréquence principale engendrant des vibrations, et comprend une multiplicité de résonateurs structurels (RS), distribués sur une circonférence d'une face interne (Fl) ou externe (FE) spatialement, et fréquentiellement, dans un intervalle de fréquences incluant cette fréquence principale, et définissant un piège à vibrations propre à atténuer les intensités des vibrations engendrées.

Description

DESCRIPTION
TITRE : JANTE DE ROUE DE VÉHICULE À PIÈGE À VIBRATIONS À RÉSONATEURS STRUCTURELS
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française 2301201 déposée le 9 février 2023, dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] L’invention concerne les véhicules comprenant aux moins deux roues, et plus précisément les jantes équipant les roues de tels véhicules.
Etat de la technique
[0003] Certains véhicules, généralement de type automobile, comprennent aux moins deux roues comportant chacune une jante sur laquelle se fixe usuellement un pneumatique. Comme le sait l’homme de l’art, en raison de l’interaction chaussée/pneu cette jante présente au moins un mode propre de vibration ayant au moins une fréquence principale qui engendre des vibrations. Cela résulte du fait qu’il se crée au niveau de la jante, très généralement métallique, au moins une résonance due à un mode propre.
[0004] Généralement, les fréquences principales (de résonance) sont comprises entre 50 Hertz et quelques centaines de Hertz. Cet intervalle de fréquences est critique pour la maîtrise des bruits de roulement d’un véhicule car la densité spectrale de puissance excitatrice de la roue (interaction pneu-chaussée) y est élevée. De ce fait, les bruits engendrés par les vibrations précitées sont audibles par les passagers du véhicule et peuvent constituer une gêne, en particulier lorsque le véhicule est relativement silencieux (comme par exemple lorsqu’il se déplace grâce au couple moteur produit par une machine motrice électrique de son groupe motopropulseur (ou GMP)). [0005] Parmi les différentes causes de résonances que peut connaître une jante métallique, on peut notamment citer le rôle du « mode de basculement » qui est caractérisé par un mouvement de torsion autour du plan de la roue, et qui est lié, entre autres, à la souplesse de la liaison roue-roulement. Ce mode de basculement est tout particulièrement ennuyeux et, de surcroît, la rotation de la roue provoque un dédoublement fréquentiel se traduisant par deux fréquences de résonance jumelles généralement écartées de 0 Hz à 30 Hz. On notera qu’il existe aussi d’autres modes propres influents pour les bruyances naissant au niveau du système de roue, comme par exemple le mode d’ovalisation, qui peuvent eux aussi poser des problèmes (surtout s’ils se couplent avec le mode de cavité du pneumatique de la roue).
[0006] Il a été proposé d’équiper les roues d’un dispositif de nature antibruit. Généralement ce dernier est installé à l’intérieur de la cavité du pneumatique, sur ce dernier ou sur la face interne de la jante métallique. Ce type de dispositif anti-bruit comprend généralement des résonateurs acoustiques (fréquemment de type Helmholtz). En raison du lieu d’implantation du dispositif anti-bruit, il peut gêner et/ou risque d’être endommagé lors du montage/démontage du pneumatique. En outre, en cas d’attachement au pneumatique amovible, lorsque l’on remplace ce dernier la roue se retrouve dépourvue de dispositif antibruit (à moins qu’il ne soit lui aussi équipé d’un dispositif anti-bruit (ce qui en augmente sensiblement le coût). De plus, lorsque l’on utilise des mousses acoustiques à l’intérieur de la cavité du pneumatique, elles peuvent aussi poser des problèmes de recyclage. Enfin, les dispositifs anti-bruit connus et équipant les roues s’avèrent incapables de traiter simultanément une large gamme de fréquences de résonance.
[0007] L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Présentation de l’invention [0008] Elle propose notamment à cet effet une jante propre à faire partie d’une roue d’un véhicule et présentant au moins un mode propre de vibration correspondant à au moins une fréquence principale engendrant des résonances en vibration (néfastes).
[0009] Cette jante se caractérise par le fait qu’elle comprend une multiplicité de résonateurs structurels, distribués sur une circonférence d’une face interne ou externe, spatialement, et, fréquentiellement, dans un intervalle de fréquences incluant la (chaque) fréquence principale, cet ensemble de résonateurs structurels définissant un piège à vibrations propre à lisser et/ou atténuer des intensités des résonances en vibration engendrées.
[0010] Cette double distribution, spatiale et fréquentielle, des résonateurs structurels permet d’obtenir un amortissement global de la jante et de la (des) résonance(s) néfastes, et donc une diminution très efficace du niveau des bruyances qu’elles engendrent dans le véhicule.
[0011] La jante selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
[0012] - chaque résonateur structurel peut constituer fonctionnellement un système de type masse-ressort amorti ;
[0013] - en présence de la première option, chaque résonateur structurel peut comprendre un support flexible et ayant une première extrémité propre à être solidarisée fixement à la face interne ou externe et une seconde extrémité opposée à la première extrémité et à laquelle est solidarisée une masselotte faisant fonction de masse, d’une valeur qui est fonction de la fréquence de l’intervalle de fréquences sur laquelle elle agit ;
[0014] - en présence de la dernière sous-option, les masselottes peuvent avoir une forme cylindrique circulaire et soit une même orientation en étant placées les unes derrière les autres sur un même cercle ou sur deux cercles parallèles entre eux, soit pour une première partie d’entre elles une première orientation en étant placées sur un premier cercle et pour une seconde partie d’entre elles une seconde orientation, différente de la première orientation, en étant placées sur un second cercle parallèle au premier cercle ;
[0015] - le piège à vibrations peut être de type amortisseur à masse accordée multiple (ou MTMD (« Multiple Tuned Mass Damper » ;
[0016] - ses résonateurs structurels peuvent être distribués spatialement sur la circonférence de la face externe ;
[0017] - la multiplicité peut être comprise entre 10 et 300 ;
[0018] - l’intervalle de fréquences, où les résonateurs structurels ont un premier mode propre de vibration, peut avoir une borne inférieure comprise entre 50 Hz et 90 Hz et une borne supérieure comprise entre 120 Hz et 150 Hz ;
[0019] - elle peut comprendre au moins une rainure circulaire dans laquelle sont installés et distribués spatialement les résonateurs structurels.
[0020] L’invention propose également une roue propre à équiper un véhicule et comprenant une jante du type de celle présentée ci-avant.
[0021] L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins deux roues du type de celle présentée ci-avant.
Brève description des figures
[0022] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus pour certains en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »)), sur lesquels :
[0023] [Fig. 1 ] illustre schématiquement, dans une vue en perspective du côté intérieur, un exemple de réalisation d’une jante selon l’invention, [0024] [Fig. 2] illustre schématiquement, dans une vue en coupe dans un plan transversal et vertical, une partie de la jante de la figure 1 ,
[0025] [Fig. 3] illustre schématiquement, dans une vue en perspective, un exemple de réalisation d’un résonateur structurel d’une jante selon l’invention,
[0026] [Fig. 4] illustre schématiquement, dans une vue du dessus du côté de la face externe, une rainure d’une jante selon l’invention comportant un premier agencement de résonateurs structurels,
[0027] [Fig. 5] illustre schématiquement, dans une vue du dessus du côté de la face externe, une rainure d’une jante selon l’invention comportant un deuxième agencement de résonateurs structurels, et
[0028] [Fig. 6] illustre schématiquement, dans une vue du dessus du côté de la face externe, une rainure d’une jante selon l’invention comportant un troisième agencement de résonateurs structurels.
Description détaillée de l’invention
[0029] L’invention a notamment pour but de proposer une jante JM destinée à faire partie d’une roue d’un véhicule et comportant un piège à vibrations agissant sur une bande de fréquences.
[0030] Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule terrestre comprenant au moins deux roues à jante (éventuellement métallique).
[0031] Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la jante JM est métallique. Mais cela n’est pas une obligation.
[0032] Sur les figures 1 à 6 la direction X est parallèle à la direction longitudinale du véhicule V, laquelle est sensiblement parallèle aux côtés latéraux (ou longitudinaux) comportant les portières latérales, la direction Y est parallèle à la direction transversale du véhicule V, laquelle est perpendiculaire à la direction longitudinale X, et la direction Z est parallèle à la direction verticale du véhicule V, laquelle est perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y.
[0033] On a schématiquement illustré sur la figure 1 un exemple de réalisation d’une jante JM selon l’invention, destinée à faire partie d’une roue d’un véhicule (ici automobile). Comme illustré partiellement sur la figure 1 , cette jante (ici métallique) JM comprend une face interne Fl destinée à être orientée vers la cavité du pneumatique de la roue et une face externe FE opposée à la face interne Fl et définissant une cavité destinée à loger notamment le moyeu de roue et une partie du dispositif de freinage. De plus, cette jante JM présente, lorsqu’elle est rattachée au train mécanique qui la porte, au moins un mode propre de vibration ayant au moins une fréquence principale fp qui engendre des vibrations et dont on cherche à limiter la nuisance. Par exemple, ce mode propre de vibration peut être le mode dit de basculement décrit dans la partie introductive.
[0034] En outre, cette jante JM comprend une multiplicité de résonateurs structurels RS qui sont distribués sur la circonférence de sa face interne Fl ou de sa face externe FE non seulement spatialement, mais aussi fréquentiellement, dans un intervalle de fréquences qui inclue la (chaque) fréquence principale fp. Ces résonateurs structurels RS définissent un piège à vibrations qui est propre à lisser et/ou atténuer les intensités des résonances en vibration engendrées (par les modes principaux qui pourraient se propager dans le système mécanique auquel la roue est attachée).
[0035] Il est important de noter que les résonateurs structurels RS sont structurels et non pas acoustiques.
[0036] Grâce à la double distribution, spatiale et fréquentielle, des résonateurs structurels RS, on obtient un amortissement global de la jante JM et de la (des) résonance(s) néfaste(s) de(s) mode(s) vibratoire(s), ce qui permet de diminuer très efficacement le niveau des bruyances qu’elles engendrent dans le véhicule, et donc la gêne acoustique des passagers du véhicule. On notera qu’une diminution du niveau des résonances de l’ordre de 10 dB à 20 dB peut ainsi être obtenue. L’intervalle précité dépend en effet au moins de l’agencement de chaque résonateur structurel RS, du nombre (ou de la multiplicité) de résonateurs structurels RS, ainsi que d’optimisation d’ensemble des masses et raideurs fonctionnelles des résonateurs structurels RS.
[0037] On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la figure 1 , les résonateurs structurels RS sont distribués spatialement sur la circonférence de la face externe FE. Un tel lieu d’implantation du piège à vibrations est avantageux car il ne gêne pas et ne risque pas d’être endommagé lors du montage/démontage du pneumatique, et demeure attaché à la jante JM, évitant ainsi d’avoir à le remplacer en même temps que le pneumatique.
[0038] Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 6, chaque résonateur structurel RS peut constituer fonctionnellement ce que l’on appelle un système de type masse- ressort amorti.
[0039] Lorsque ce type de système est choisi, chaque résonateur structurel RS peut comprendre, comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, un support SF flexible et une masselotte MR, jouant respectivement, approximativement, fonctionnellement, les rôles de raideur et masse. Ce support SF a des première E1 et seconde E2 extrémités opposées. Comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 4 à 6, la première extrémité E1 est propre à être solidarisée fixement à la face interne Fl ou externe FE. La masselotte MR est solidarisée à la seconde extrémité E2 et fait fonction de masse, d’une valeur qui est fonction de la fréquence sur laquelle elle agit au sein de l’intervalle de fréquences. On comprendra que les résonateurs structurels RS devant agir sur différentes fréquences de l’intervalle de fréquences, leurs masselottes MR ont des masses différentes. [0040] Par exemple, la première extrémité E1 de chaque support SF peut être solidarisée fixement par collage (par exemple via un adhésif) à la face interne Fl ou externe FE.
[0041] Egalement par exemple, le support SF peut être réalisé en élastomère ou en caoutchouc (éventuellement synthétique).
[0042] On notera que le support SF est certes flexible, mais sa raideur doit être suffisamment importante suivant la direction des efforts centrifuges de manière à ne pas flamber et ne pas trop s’écraser, et il doit être relativement souple selon une autre direction afin de résonner avec la masselotte MR qu’il supporte à une fréquence déterminée, située dans la bonne gamme de fréquences pour le piégeage.
[0043] On notera également que les résonateurs structurels RS ont des caractéristiques mécaniques (dimensions et/ou forme et/ou matériau(x)) qui varient légèrement afin que leurs fréquences propres soient distribuées fréquentiellement (et éventuellement selon un pas constant) dans tout l’intervalle de fréquences à traiter et incluant la (chaque) fréquence principale (de résonance) fp considérée.
[0044] On notera également que la distribution des masses des résonateurs structurels RS est réalisée de manière à ne pas générer de balourd (ou au minimum minimiser le balourd) lorsque la roue est en rotation autour de son axe (nécessité d’avoir une roue « équilibrée »). Par exemple, et comme illustré non limitativement et partiellement sur la figure 1 , les résonateurs structurels RS peuvent être distribués spatialement sur toute la circonférence (ici de la face externe FE). Mais ils pourraient n’être distribués spatialement que sur une partie de la circonférence de la face externe FE ou interne Fl.
[0045] On notera également que la masse globale du piège à vibrations (défini par les résonateurs structurels RS) est choisie en fonction du niveau d’efficacité qui est globalement souhaité et de la masse additionnelle que l’on tolère d’ajouter à la roue pour minimiser la réduction de la dynamique globale de la liaison au sol. Par exemple, cette masse globale est de préférence de l’ordre de 1 % à 10% de la masse de la jante JM.
[0046] Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 3, les masselottes MR peuvent avoir une forme cylindrique circulaire. Dans ce cas, au moins trois agencements de l’ensemble des masselottes MR peuvent être envisagés.
[0047] Dans un premier agencement illustré non limitativement sur la figure 4, les masselottes MR peuvent avoir une même orientation (ici suivant la direction longitudinale X) en étant placées les unes derrière les autres sur un même cercle.
[0048] Dans un deuxième agencement illustré non limitativement sur la figure 5, les masselottes MR peuvent avoir une même orientation (ici suivant la direction longitudinale X) en étant placées les unes derrière les autres sur deux cercles qui sont parallèles entre eux.
[0049] Dans un troisième agencement illustré non limitativement sur la figure 6, une première partie des masselottes MR peut avoir une première orientation en étant placée sur un premier cercle et une seconde partie des masselottes MR peut avoir une seconde orientation, différente de la première orientation, en étant placée sur un second cercle parallèle au premier cercle. Ce troisième agencement permet de mieux traiter toute sorte de type de mode propre de vibration (et notamment de formes spatiales de vibrations), et d’éviter en cas de chocs ou de rebonds d’une roue sur la chaussée les contacts entre les masselottes MR et la jante JM.
[0050] Egalement par exemple, les masselottes MR peuvent être réalisées en métal. Ainsi, elles peuvent être en acier ou en plomb, par exemple.
[0051] Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement et au moins partiellement sur les figures 2 et 3, le support SF peut comprendre quatre jambes, par exemple légèrement incurvées, solidarisées à sa première extrémité E1. Mais il pourrait présenter d’autres agencements, et notamment ne comporter que deux jambes, par exemple. D’une manière générale, toute forme permettant au support SF d’être suffisamment rigide pour reprendre les efforts centrifuges et d’avoir une raideur adaptée à la masse de la masselotte MR qu’il supporte pour résonner à une fréquence choisie peut être envisagée.
[0052] Egalement par exemple, le piège à vibrations (défini par les résonateurs structurels RS) peut être de type amortisseur à masse accordée multiple (ou MTMD (« Multiple Tuned Mass Damper »)).
[0053] Egalement par exemple, la multiplicité (ou le nombre) de résonateurs structurels RS peut être compris(e) entre 10 et 300. De préférence, cette multiplicité (ou ce nombre) peut être compris(e) entre 20 et 200. Plus le nombre de résonateurs structurels RS est élevé plus le niveau des bruits est potentiellement réduit, et plus il peut permettre de traiter un nombre élevé de fréquences principales de l’intervalle de fréquences considéré.
[0054] Egalement par exemple, l’intervalle de fréquences où les résonateurs structurels RS ont un premier mode propre de vibration, ou le cas échéant le mode propre de vibration qui les rend actifs en tant que piège, peut avoir une borne inférieure qui est comprise entre 50 Hz et 90 Hz et une borne supérieure comprise entre 120 Hz et 150 Hz. A titre d’exemple illustratif, l’intervalle de fréquences peut être compris entre 70 Hz et 130 Hz. Mais l’intervalle de fréquences peut présenter d’autre bornes inférieure et supérieure que celles mentionnées ci- avant, car cela dépend de la (chaque) fréquence principale fp du mode propre de vibration à traiter et de sa typologie spatiale. Par ailleurs, on notera que l’intervalle de fréquences n’est pas forcément centré sur la fréquence principale fp à traiter.
[0055] Egalement par exemple, l’amortissement structural individuel des résonateurs structurels RS, essentiellement associé aux propriétés du matériau formant leur partie raideur, peut être de l’ordre de grandeur du pourcent. Par exemple, cet amortissement structural individuel peut être compris entre 2% et 10%. [0056] Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 4 à 6, la jante JM peut comprendre, sur la face interne Fl ou externe FE accueillant les résonateurs structurels RS, au moins une rainure circulaire RC dans laquelle sont installés et distribués spatialement les résonateurs structurels RS (éventuellement suivant au moins deux cercles parallèles). Cela permet de réduire l’encombrement dans le logement délimité par la face interne Fl ou externe FE.
[0057] L’invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :
[0058] - elle permet de ne pas avoir les deux résonances parasites (une en amont et une en aval d’une fréquence principale fp à traiter), comme un résonateur classique (de type TMD (ou « Tuned Mass Damper »)) les produirait,
[0059] - elle constitue un piège à vibrations purement passif et utilisant des matières peu onéreuses et inertes,
[0060] - elle s’avère par construction robuste aux changements de situation de vie du véhicule, et notamment aux variations de vitesse de rotation des roues (qui influe sur les fréquences principale fp à traiter), à la température qui peut influer sur le comportement des matériaux, et aux aléas de fabrication car les résonateurs structurels RS peuvent être rendus efficaces et robustes dans un intervalle de fréquences relativement large,
[0061] - elle permet l’adaptation facile d’un piège à vibrations de même conception dans des roues de dimensions différentes,
[0062] - elle offre une plus grande robustesse aux fortes variations des champs d’efforts centrifuges que connaît une roue au cours de son fonctionnement.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1 ] Jante (JM) propre à faire partie d’une roue d’un véhicule et présentant au moins un mode propre de vibration correspondant à au moins une fréquence principale engendrant des résonances en vibration, caractérisée en ce qu’elle comprend une multiplicité de résonateurs structurels (RS), distribués sur une circonférence d’une face interne (Fl) ou externe (FE) spatialement, et fréquentiellement, dans un intervalle de fréquences incluant ladite fréquence principale, et définissant un piège à vibrations propre à atténuer des intensités desdites résonances en vibration engendrées.
[Revendication 2] Jante selon la revendication 1 , caractérisée en ce que chaque résonateur structurel (RS) constitue fonctionnellement un système de type masse-ressort amorti.
[Revendication 3] Jante selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque résonateur structurel (RS) comprend un support (SF) flexible et ayant une première extrémité (E1 ) propre à être solidarisée fixement à ladite face interne (Fl) ou externe (FE) et une seconde extrémité (E2) opposée à ladite première extrémité (E1 ) et à laquelle est solidarisée une masselotte (MR) faisant fonction de masse, d’une valeur fonction de la fréquence dudit intervalle de fréquences sur laquelle elle agit.
[Revendication 4] Jante selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdites masselottes (MR) ont une forme cylindrique circulaire et soit une même orientation en étant placées les unes derrière les autres sur un même cercle ou sur deux cercles parallèles entre eux, soit pour une première partie d’entre elles une première orientation en étant placées sur un premier cercle et pour une seconde partie d’entre elles une seconde orientation, différente de la première orientation, en étant placées sur un second cercle parallèle audit premier cercle.
[Revendication 5] Jante selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ledit piège à vibrations est de type amortisseur à masse accordée multiple.
[Revendication 6] Jante selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdits résonateurs structurels (RS) sont distribués spatialement sur ladite circonférence de la face externe (FE).
[Revendication 7] Jante selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite multiplicité est comprise entre 10 et 300.
[Revendication 8] Jante selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une rainure circulaire (RC) dans laquelle sont installés et distribués spatialement lesdits résonateurs structurels (RS).
[Revendication 9] Roue propre à équiper un véhicule, caractérisée en ce qu’elle comprend une jante (JM) selon l’une des revendications précédentes.
[Revendication 10] Véhicule, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux roues selon la revendication 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2301201A1 (fr) 1975-02-24 1976-09-17 Castel Guy Armoire, notamment armoire de cuisine ou element de cuisine mural
DE29818444U1 (de) * 1998-10-16 2000-02-24 Müller, Gerd, Dipl.-Ing., 66459 Kirkel Fahrzeugrad
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