Amortisseurs

Un amortisseur est un système destiné à limiter, voire supprimer les oscillations d'un objet ou à isoler un objet de vibrations par dissipation d'énergie. Les vibrations libres ou forcées correspondent au mouvement d'une masse sur un ressort. Lors du transfert d'énergie cinétique en énergie potentielle il est possible d'effectuer cette dissipation. De nombreux principes physiques peuvent être utilisés : pertes de charge d'un fluide, frottement, comportement hystérétique, etc.

Anecdote historique

Une des premières applications d’amortisseurs sismiques est certainement celle du temple de Segeste en Sicile, construit dans la seconde moitié du V^e av.J.-C. En effet, les énormes piliers du temple reposent sur une couche d’environ 1 à 2 cm de plomb, ce qui lui a permit de résister aux nombreux séismes qui ont frappé la région au cours des siècles et qui en fait un des mieux conservé et même totalement intact (bien qu’inachevé).

Différentes techniques

Elasticité de la matière

• Un simple morceau (feuille, cale ou silentbloc) d'un matériau souple (caoutchouc, plastique), peut servir d'amortisseur ; ce type d'amortissement permet souvent l'isolation d'une machine ou d'un organe pour des vibrations de faibles amplitudes.

Déformation de la matière

• Les systèmes de suspension utilisant des ressorts limitant la transmission de chocs ont souvent besoin d'amortisseurs pour freiner les oscillations dégressives des ressorts.

• Les systèmes à ruban : C’était une solution de la Belle époque, peu efficace, qui était constituée d’un ruban (cuir ou caoutchouc) enroulé et relié au ressort à lames du véhicule. Son action n’était efficace que dans le sens de la compression. L’amortissement était suppléé par le frottement des lames entres elles.

• Les systèmes à friction : Le montage de pièces de friction en contact permanent permet cet amortissement ; ce système est peu coûteux, mais manque de souplesse dans ses réglages. De plus, il comporte des pièces d'usure, impliquant une maintenance régulière. La société Citroën en avait équipé ses premiers modèles de Traction sur la suspension avant

Utilisation des fluides

Schéma amortisseur hydraulique avec piston percé

2=clapet du fond, 4, 5=clapets du piston

• Amortisseurs hydrauliques télescopiques : montés sur les véhicules automobiles, ils utilisent les pertes de charge d'une huile circulant dans une enceinte close. Il existe au moins deux façons de réguler l’écoulement du fluide à l’intérieur du corps d’amortisseur :
  • Fig. de droite, rep.1-2-3 : Le fluide se trouve sous le piston et sous l’action de compression de celui-ci, passe dans une seconde chambre (entre les deux tubes) par un orifice calibré, percé dans le fond. À l’extension, le piston en remontant, aspire le fluide à travers d’autres perforations obturées, lors de la compression, par un disque-clapet.
  • Fig.de gauche, rep.4-5 : Le passage du fluide, d’une chambre à l’autre, se fait directement au travers du piston par l’intermédiaire d’orifices calibrés.

Schéma amortisseur oléopneumatique

Hydropneumatique: 1=sphère, 2=gaz comprimé, 3=membrane, 4= clapet, 5=huile, 6=corps, 7=piston, 8=tige, 9=soufflet

• Amortisseurs oléopneumatiques ou hydropneumatiques : Ces amortisseurs, appelés aussi monotubes car, bien que ressemblant aux amortisseurs hydrauliques télescopiques, ils ne comportent qu’un seul tube qui contient le piston relié à la tige et, en partie supérieure, un autre piston libre qui ferme une chambre contenant de l’azote comprimé. Dans les mouvements de va-et-vient du piston principal, la variation de volume d’huile est compensée par la variation de la chambre de gaz. La pression du gaz donne des temps de réactions très rapides et la construction monotube permet de réaliser des modèles plus puissants à encombrement égal par rapport à un amortisseur classique. Ces amortisseurs n’ont pas de réserve d’huile comme les amortisseurs à deux tubes.

Ce système a été repris par Citroën pour la suspension hydractive montée sur ces modèles moyen-haut et haut de gamme.

• • Système hydractif : Suspension hydropneumatique de Citroën, pour ses véhicules de gammes haute et moyenne-haute, asservie par un système hydractif qui régule l’effet des amortisseurs en fonction de la nature du terrain et qui maintient le véhicule à la même assiette quelle que soit la charge. L’amortisseur est alimenté en huile sous pression (LHM) par une pompe, et une vanne permet de donner quatre positions pré-définies au véhicule.

• Amortisseurs hydrauliques à palettes : Ancien système d’un fonctionnement similaire au vérin rotatif, il est constitué d’un corps dans lequel une palette immergée dans un bain d’huile freine, par l’intermédiaire de clapets tarés, le passage d’une chambre à l’autre. Cette palette est reliée fixement à un bras lui-même relié à l’essieu.

• Amortisseurs hydrauliques à levier : Même technique que le vérin rotatif à pignon-crémaillère ; C’est un corps de vérin repli d’huile dans lequel se déplace un piston-crémaillère qui actionne un pignon relié à la suspension. Cet amortisseur fait partie de la suspension avant des véhicules Austin A40 et Morris Marina.

Coussin gonflable

• Amortisseur pneumatique : Basé sur le principe du vérin ou du coussin gonflable, cet amortisseur a un emploi très diversifié tant dans le domaine :
  • du transport : Suspension de véhicules de transport (modèle Stradair de Berliet ) ou suspension de cabines des gros camions (TIR).
  • du sismique : pour l’amortissement des mouvements sismiques appliqués aux installations et immeubles. Ces amortisseurs sont placés sous l’installation en position verticale et horizontale.

• Amortisseur à inertie : C’est un modèle d’amortisseur adopté par Citroën pour sa 2 CV. Il est composé d’un cylindre rempli d’huile et dans lequel une masse en fonte (batteur à inertie) se déplace librement entre deux ressorts.

Phénomène magnétique

Amortisseur magnéto-rhéologique : 1=piston, 2=bobine, 3=champ magnétique, 4 et B= fluide magnétisé, A=fluide normale

• Amortisseur magnéto-rhéologique : Le système est basé sur le comportement d’un fluide qui varie par l’action d’un champ magnétique. De microscopiques particules magnétiques sont incorporées au fluide hydraulique (huile de synthèse), dont la viscosité varie en fonction de l’intensité du courant envoyé dans la bobine placée dans le corps du piston. Celui-ci est directement influencé dans son mouvement par l’épaississement du fluide qui s’écoulera plus ou moins lentement par les orifices pour passer d’une chambre à l’autre. Cette fluidité est contrôlée par un dispositif électronique propre à chaque amortisseur, ce qui pour un véhicule automobile, permet de régler la dureté de chaque amortisseur et l’adapter à la conduite désirée. Ce système est utilisé sur les certains modèles de véhicules Audi (amortisseur magnétique avec tarage au choix, confort/sport sur TT Coupé 2006 et R8).

Autres utilisations

Amortisseur de vérin

• Amortissement de vérin : C’est un dispositif ajouté en bout du piston qui amortit et ralentit la course. En fin de course, le dispositif pénètre dans une chambre et comprime le fluide qui s’y trouve. L’échappement de ce fluide peut être plus ou moins important en fonction des besoins et contrôlé pat un régulateur d’échappement.

• Amortissement sur disque d’embrayage : Le disque d’embrayage, organe de liaison entre moteur et boîte de vitesses, sert à retransmettre d’importants efforts qui demandent donc un amortissement supplémentaire lors de l’action du pédalier. Le disque est muni de petits ressorts qui font la liaison entre la partie friction et la partie arbre de sortie qui travaille à la torsion. De plus ces ressorts encaissent les brusques variations de régime du moteur au niveau de la boîte de vitesse. Les disques d’embrayage des voitures de compétition ne possèdent pas d’amortissement et la prise est directe et brutale

• Amortisseur de chocs : Ces amortisseurs fonctionnent par la transformation d’énergie cinétique en énergie thermique. L’amortisseur est composé d’un piston qui pousse le fluide à travers de petits orifices calibrés, qui ont pour but d’élever la température de ce fluide. Cette énergie thermique est dissipée vers l’extérieur à travers le corps de l’amortisseur.

• Amortisseur de portes et tiroirs : C’est le même principe que l’amortisseur de chocs, de très petites dimensions (environ 8 mm de diamètre et 8 à 10 cm de long), il s’intègre au mobilier pour amortir la fermeture des tiroirs ou portes.

Cartouche amortisseur de fusil

• Amortisseur de fusil : C’est une fausse cartouche qui comporte un ressort intérieur qui amortit le choc occasionné sur l’amorce. Destinée aux fusils sans chien, il permet de faire fonctionner l’arme sans courir le risque de casser les percuteurs qui sont amortis par cette cartouche spéciale.

• Amortisseur de son : L’isolation phonique est un problème environnemental qui est en partie résolu par l’emploi de matériaux mous ou/et ayant un profil spécifique, aptes à absorber les vibrations et à dévier les bruits vers l’extérieur.

• Amortisseur sismique : C’est tout un ensemble d’amortisseurs qui peut aller du coussin d’air gonflable au vérin hyper sophistiqué qui, par l’intermédiaire de capteurs électroniques, adapte instantanément son fonctionnement aux impulsions sismiques enregistrées.

Utilisations

• Automobile, transport
• Mécanique générale
• Protection antisismique des bâtiments
• Aéronautique (voir une photo des amortisseurs de traînée entre les pales d'un hélicoptère sous plateau cyclique)

Liens externes

• Voir un schéma détaillé de différents types d'amortisseurs
• Une vidéo explicative sur la relaxation d'un ressort