VIBRATIONS MECANIQUES

Description

Domaine technique de l’invention.

L’invention a pour objet un système et un procédé d’amortissement passif de vibrations mécaniques.

Elle concerne le domaine technique des isolateurs vibratoires passifs, c’est- à-dire qui ne fonctionnent pas comme des actionneurs transformant des vibrations électriques en vibrations mécaniques agissant en opposition de phase avec les vibrations à atténuer.

État de la technique.

Les isolateurs vibratoires sont généralement montés entre, d’un côté une structure produisant des vibrations et, de l’autre côté une pièce potentiellement susceptible de recevoir ces vibrations. Ils permettent d’absorber les vibrations de la structure vibrante et empêcher ainsi qu’elles ne soient transmises à la pièce réceptrice. Par exemple, un isolateur vibratoire peut être interposé entre la pièce support d’une machine tournante et la machine tournante elle-même de sorte que les vibrations générées par la machine tournante ne soient pas transmises à la pièce support.

Il existe différents types d’isolateurs vibratoires basés sur différentes techniques. On connaît notamment des isolateurs à chambre fluide et orifice ou des suspensions élastomères ou métalliques. Ces isolateurs purement mécaniques transforment l’énergie mécanique des vibrations en énergie thermique (chaleur). Ces technologies sont matures et éprouvées mais peuvent présenter un certain nombre de limitations en termes de performance et d’adaptabilité aux conditions de fonctionnement (température, régime de fonctionnement de la structure vibrante, transmission d’un effort statique, ...).

On connaît également des suspensions électromagnétiques, magnétostrictives ou piézoélectriques qui utilisent des matériaux électro-actifs pour convertir l’énergie mécanique des vibrations en énergie électrique. Ces technologies sont performantes et permettent une meilleure adaptabilité au contexte d’utilisation. Elles sont toutefois peu répandues et sont parfois perçues comme moins robustes que les isolateurs purement mécaniques précités. De plus, ces solutions, lorsqu’elles sont mises en oeuvre dans des montages passifs (la suspension n’ayant pas un rôle d’actionneur), ne permettent pas un amortissement efficace en basse fréquence de fait de la relative rigidité des matériaux électro-actifs utilisés.

La figure 1 est un diagramme illustrant l’atténuation susceptible d’être obtenue avec un empilement piézoélectrique. Les abscisses correspondent à la fréquence en Hertz des vibrations et les ordonnées correspondent à la transmissibilité en Décibels (rapport de la force transmise sur la force d’excitation). Jusqu’à environ 100 Hz, on constate que la transmissibilité est nulle, c’est-à-dire que l’empilement piézoélectrique laisse passer toutes les vibrations, sans produire aucune atténuation. Un pic positif de transmissibilité d’environ 20 dB apparaît aux alentours de 500 Hz, cette réjection signifiant que l’empilement piézoélectrique amplifie le phénomène vibratoire au lieu de l’atténuer. Ce n’est qu’à partir de ce pic de fréquences que la transmissibilité devient négative. L’empilement piézoélectrique atténue les vibrations d’environ 40 dB/décade sur une plage de fréquences allant d’environ 500 Hz à environ 20 KHz, cette plage de fréquence (Z) correspondant à des nuisances sonores qu’il est particulièrement avantageux d’atténuer. On connaît par les documents WO2017/048906 (UNIV MICHIGAN) et JP 3790255 (TAIHEIYO CEMENT CORP) des systèmes d’amortissement de vibrations mécaniques comprenant un transducteur. Ce transducteur se présente sous la forme d’une bi-lames fonctionnant uniquement en flexion. En pratique, les performances de ce type de système sont limitées en termes d’amortissement et d’atténuation des vibrations, notamment en tenue statique.

On connaît également par le document US 2005/134149 (DENG KEN K) un système d’amortissement de vibrations mécaniques comprenant un transducteur de type cymbale. Un élément piézoélectrique est comprimé radialement par les cymbales. Ici encore, les performances de ce système ne sont pas optimales en termes d’amortissement et d’atténuation des vibrations.

Face à cet état des choses, un objectif de l’invention est de proposer un isolateur vibratoire ayant des performances accrues par rapport à celles des isolateurs vibratoires de l’art antérieur précité.

Un autre objectif de l’invention est de proposer un isolateur vibratoire permettant d’optimiser l’adaptabilité aux conditions de fonctionnement.

Encore un autre objectif de l’invention est de proposer un isolateur vibratoire robuste, dont la conception est simple, robuste et peu onéreuse.

Un objectif supplémentaire de l’invention est de proposer un isolateur vibratoire permettant un amortissement efficace des vibrations, sur une large bande de fréquences, en particulier en basses fréquences et avec une atténuation accrue sur la bande de fréquences allant d’environ 500 Hz à environ 20 KHz.

Divulgation de l’invention. La solution proposée par l’invention est un système d’amortissement passif de vibrations mécaniques générées par une structure vibrante supportée par un support, le système comprenant :

- un transducteur interposé entre la structure vibrante et le support pour transformer l’énergie mécanique des vibrations en énergie électrique et comportant :

o une structure flextensionnelle présentant un premier axe et un second axe perpendiculaires entre eux,

o des éléments piézoélectriques empilés selon le premier axe de manière à former un empilement piézoélectrique, lequel empilement piézoélectrique est adapté pour produire de l’énergie électrique lorsqu’il est contraint, lequel empilement est contraint en compression par la structure flextensionnelle selon le premier axe de sorte qu’une déformation de ladite structure modifie la contrainte en compression appliquée sur ledit empilement,

- deux fixations périphériques sont solidaires de la structure flextensionnelle, chacun des fixations étant disposée selon le second axe,

o une première fixation pour la solidarisation de la structure flextensionnelle à la structure vibrante,

o une seconde fixation pour la solidarisation de la structure flextensionnelle au support,

o au moins une des fixations intègre préférentiellement une suspension élastique,

- un moyen pour modifier la raideur électrique de l’empilement piézoélectrique, lequel moyen est un shunt relié audit empilement piézoélectrique de manière à dissiper tout ou partie de l’énergie électrique produite par la contrainte appliquée sur ledit empilement piézoélectrique.

Ce système d’amortissement, ou isolateur vibratoire, comporte un transducteur piézoélectrique de type flextensionnel avantageusement combiné à une suspension élastique placée en série dudit transducteur. La demanderesse a constaté que cet isolateur vibratoire particulièrement robuste avait des performances accrues par rapport à celles des isolateurs vibratoires de l’art antérieur précités. Elle permet notamment un amortissement efficace des vibrations sur une plage de fréquences allant d’environ 50 Hz à 20 KHz, avec une atténuation de 40 dB/Décade à 60 dB/Décade sur la bande de fréquences allant d’environ 500 Hz à environ 20 KHz. Le shunt peut en outre être aisément contrôlé pour modifier la raideur de l’empilement piézoélectrique en fonction des conditions de fonctionnement, et de fait, améliorer davantage l’atténuation des vibrations ainsi que, de manière générale, améliorer le couplage électromécanique du système.

D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont listées ci- dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus, et faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires :

Avantageusement, la suspension élastique est intégrée dans la fixation qui est la plus éloignée de la structure vibrante.

- La suspension élastique peut être une suspension élastomère, ou une suspension métallique ou pneumatique ou hydraulique.

- Le shunt peut consister en une résistance électrique connectée aux bornes de l’empilement piézoélectrique de manière à dissiper thermiquement tout ou partie de l’énergie électrique produite par la contrainte appliquée sur ledit empilement piézoélectrique.

- Selon une variante de réalisation, le shunt consiste en une résistance électrique et une inductance connectées aux bornes de l’empilement piézoélectrique de manière à former un circuit électronique résonant RLC accordé sur une bande de fréquences à atténuer.

- Avantageusement, une unité de gestion électronique est connectée à un accéléromètre placé de manière à capter les vibrations du support et/ou à un accéléromètre placé de manière à capter les vibrations de la structure vibrante, laquelle unité de gestion électronique pilote le shunt pour modifier la raideur électrique dudit empilement piézoélectrique en fonction des signaux émis par l’accéléromètre.

- Avantageusement, une partie de l’énergie électrique produite par la contrainte appliquée sur l’empilement piézoélectrique, et qui n’est pas dissipée par le shunt, alimente un ou plusieurs composants électroniques.

- Avantageusement, la structure flextensionnelle présente : - deux embouts latéraux opposés, disposés perpendiculairement au premier axe et symétriquement de part et d’autre du second axe ; - deux semelles transversales opposées, disposées perpendiculairement au second axe et symétriquement de part et d’autre du premier axe ; - des bras longitudinaux identiques qui s’étendent selon le premier axe et qui relient les embouts latéraux aux semelles transversales.

- Les liaisons entre d’une part les bras longitudinaux et d’autre part les embouts latéraux et les semelles transversales, consistent avantageusement en des articulations, lesquelles articulations sont formées par des zones de moindre épaisseur formant charnière aménagés au niveau des extrémités de chaque bras.

- Avantageusement, un tampon en élastomère est interposé entre les semelles transversales de manière à limiter le débattement de la structure flextensionnelle selon le second axe.

- Avantageusement, l’empilement piézoélectrique est précontraint, l’effort de précontrainte appliqué sur ledit empilement étant produit : - par la coopération d’une tige installée selon le premier axe et sur laquelle est monté l’empilement piézoélectrique, avec des éléments de visserie installés dans la structure flextensionnelle ; - ou directement par la structure flextensionnelle.

Un autre aspect de l’invention concerne un procédé pour amortir des vibrations mécaniques d’un moteur d’essuie-glace d’un véhicule automobile, lequel moteur est supporté par un support, ledit procédé consistant à utiliser le système d’amortissement selon l’une des caractéristiques précédentes, en interposant le transducteur entre ledit moteur d’essuie-glace et ledit support. Encore un autre aspect de l’invention concerne un procédé pour amortir des vibrations mécaniques générées par une structure vibrante supportée par un support (3), ledit procédé comprenant les étapes consistant à :

- utiliser le système d’amortissement selon l’une des caractéristiques précédentes, en interposant le transducteur entre ladite structure vibrante et ledit support,

- modifier la raideur électrique de l’empilement piézoélectrique au moyen du shunt, en fonction de la bande de fréquences à atténuer.

Encore un autre aspect de l’invention concerne un procédé pour amortir des vibrations mécaniques sur une bande de fréquences de 50 Hz ± 10 HZ à 20 KHz ± 100 HZ, lesquelles vibrations sont générées par une structure vibrante supportée par un support, ledit procédé consistant à utiliser le système d’amortissement selon l’une des caractéristiques précédentes, en interposant le transducteur entre ladite structure vibrante et ledit support.

Encore un autre aspect de l’invention concerne un procédé pour amortir des vibrations mécaniques, avec une atténuation de 40 dB/décade ± 10 dB/décade à 60 dB/décade ± 10 dB/décade, sur une bande de fréquences allant de 500 Hz ± 100 HZ à 20 KHz ± 100 HZ, lesquelles vibrations sont générées par une structure vibrante supportée par un support, ledit procédé consistant à utiliser le système d’amortissement selon l’une des caractéristiques précédentes, en interposant le transducteur entre ladite structure vibrante et ledit support.

Description des figures.

D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 précitée est un diagramme illustrant l’atténuation susceptible d’être obtenue avec un empilement piézoélectrique,

- la figure 2 est une vue en perspective d’un transducteur conforme à l’invention montrant une structure flextensionnelle,

- la figure 3 est une vue de côté du transducteur de la figure 2,

- la figure 4a est une vue en coupe selon A-A du transducteur de la figure 3,

- la figure 4b est une vue en coupe selon A-A du transducteur de la figure 3, selon une variante de réalisation,

la figure 5 illustre le transducteur des figures 2 à 4a-4b interposé entre une structure vibrante et un support, l’empilement piézoélectrique étant connecté à un shunt,

- la figure 6 est un diagramme illustrant l’atténuation susceptible d’être obtenue avec un système d’amortissement conforme à l’invention.

Modes préférés de réalisation de l’invention.

Les termes droite/gauche, supérieur/inférieur, haut/bas, horizontal/vertical susceptibles d’être utilisés dans la présente description font essentiellement références à la position des éléments illustrés sur les dessins annexés. Ils ne sont utilisés qu’à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs.

Sur la figure 5, le système d’amortissement objet de l’invention comporte un transducteur 1 interposé entre une structure vibrante 2 et un support 3 supportant ladite structure vibrante. Cette structure vibrante 2 est par exemple une machine tournante ou un moteur d’essuie-glace d’un véhicule automobile. Dans ce dernier cas, le support 3 peut correspondre à la tringlerie qui supporte l’essuie- glace ou à un élément de châssis du véhicule. Le transducteur 1 a pour fonction de transformer l’énergie mécanique des vibrations générées par la structure vibrante 2 en une énergie électrique, de sorte que ces vibrations ne soient pas ou peu transmises au support 3.

En se rapportant aux figures 2 à 5, le transducteur 1 comporte une structure flextensionnelle 10. Par « structure flextensionnelle » , on entend une structure en flexion et en tension combinées. Cette structure mécanique est déformable et forme un amplificateur mécanique, transmettant et amplifiant les efforts vibratoires de la structure vibrante 2 vers un empilement piézoélectrique 4.

La structure 10 présente un premier axe A-A et un second axe B-B perpendiculaires entre eux. Sur les figures annexées, l’axe A-A est un axe longitudinal horizontal et l’axe B-B est un axe transversal vertical. La structure 10 a une forme générale octogonale, allongée selon le premier axe A-A. Elle peut être inscrite dans une enveloppe dont la longueur est comprise entre 5 cm et 30 cm, la largeur comprise entre 2 cm et 10 cm et la hauteur comprise entre 2 cm et 10 cm.

La structure 10 présente préférentiellement :

- deux petits côtés ou embouts latéraux 12a, 12b identiques (ou pas) opposés, disposés perpendiculairement au premier axe A-A et symétriquement de part et d’autre du second axe B-B ; ces embouts ont une forme générale parallélépipédique ou cylindrique,

- deux petites semelles transversales 13a, 13b identiques (ou pas) opposées, disposées perpendiculairement au second axe B-B et symétriquement de part et d’autre du premier axe A-A ; ces semelles ont une forme générale parallélépipédique ou cylindrique ;

- des bras longitudinaux identiques 14a, 14b, 15a, 15b qui s’étendent selon le premier axe A-A et qui relient les embouts 12a, 12b aux semelles transversales 13a, 13b ; ces bras peuvent être de section carrée, rectangulaire, ronde, ovale, etc. Plus particulièrement, la structure 10 présente :

- une paire de bras supérieurs 14a qui relient la semelle supérieure 13a à un bord supérieur de l’embout latéral gauche 12b,

- une paire de bras inférieurs 14b qui relient la semelle supérieure 13a à un bord inférieur de l’embout latéral gauche 12b,

- une paire de bras supérieurs 15a qui relient la semelle supérieure 13a à un bord supérieur de l’embout latéral droit 12a,

- une paire de bras inférieurs 15b qui relient la semelle supérieure 13a à un bord inférieur de l’embout latéral droit 12a.

Dans une variante de réalisation non représentée, chaque paire de bras 14a, 14b, 15a, 15b est remplacée par un seul bras. L’utilisation de paires de bras permet toutefois de mieux répartir les contraintes mécaniques dans lesdits bras. Dans une autre variante de réalisation non représentée, chaque paire de bras 14a, 14b, 15a, 15b est remplacée par une combinaison de trois bras ou plus.

Les embouts 12a, 12b, les semelles 13a, 13b et les bras 14a, 14b, 15a, 15b forment préférentiellement une pièce monobloc rigide réalisée en acier, inox, aluminium, ou composite et obtenue par usinage ou injection. Ces éléments peuvent toutefois se présenter sous la forme de pièces distinctes assemblées entre elles par exemple par soudage, vissage ou boulonnage.

Les liaisons entre d’une part les bras 14a, 14b, 15a, 15b et d’autre part les embouts 12a, 12b et les semelles 13a, 13b, consistent avantageusement en des articulations. Pour simplifier la conception de la structure 10, ces articulations consistent en des zones de moindre épaisseur 140, 150 formant charnière qui sont aménagées au niveau des extrémités de chaque bras 14a, 14b, 15a, 15b. On limite ainsi le nombre de pièces mécaniques, ce qui offre une maintenance nettement améliorée du transducteur. La structure mécanique 10 est ainsi déformable élastiquement. Lorsqu’elle subit une contrainte de compression (flexion) selon l’axe B-B, les semelles 13a, 13b ont tendance à se rapprocher. Ce rapprochement des semelles 13a, 13b augmente la distance séparant les embouts 12a, 12b. A l’inverse, lorsque la contrainte de compression selon l’axe B-B s’inverse (extension), les semelles 13a, 13b s’éloignent, et la distance séparant les embouts 12a, 12b diminue. Il est entendu que ces contraintes de compression sont générées par les vibrations de la structure vibrante 2.

Pour limiter le débattement de la structure 10 selon l’axe B-B, on peut prévoir un tampon en élastomère 8 interposé entre les deux semelles 13a, 13b. Ce tampon 8 évite un déplacement trop important de la structure 10 susceptible de l’endommager.

Un empilement 4 d’éléments piézoélectriques est installé dans la structure 10. Il est adapté pour produire de l’énergie électrique lorsqu’il est contraint. Les éléments piézoélectriques de l’empilement 4 se présentent avantageusement sous la forme de rondelles ou disques pièzocéramiques ou piezocomposites adaptés pour se polariser électriquement sous l’action d’une contrainte mécanique. Le nombre de rondelles peut varier de 3 à 20 selon la longueur de la structure 10. A titre d’exemple, on utilise 8 rondelles céramiques dures PZT (Titano-Zirconate de Plomb), l’empilement 4 présentant une raideur de 16 MN/m et un module de Young d’environ 50 GPa. Cet empilement 4 est susceptible de délivrer une tension de 73 Volts sous un effort de 100 Newtons.

Sur les figures 2 à 5, l’empilement 4 est installé selon le premier axe A-A, entre les embouts 12a, 12b, de sorte qu’une déformation de la structure 10 modifie la contrainte en compression appliquée sur ledit empilement. Plus particulièrement, et comme expliqué au paragraphe précédent, lorsque la structure vibrante 2 vibre, la structure 10 se déforme selon l’axe B-B, Par effet de pincement, une contrainte en compression est appliquée sur l’empilement 4. La structure 10 joue ainsi le rôle d’amplificateur mécanique, transmettant et amplifiant les efforts vibratoires de la structure vibrante 2 vers l’empilement 4.

L’empilement 4 est avantageusement précontraint pour améliorer la tenue mécanique en traction du transducteur 1. Sur la figure 4a, l’empilement 4 est monté sur une tige 40 installée selon le premier axe A-A. Des éléments de visserie 40a, 40b, installés dans les embouts 12a, 12b, sont en prise avec les extrémités filetées de la tige 40. La coopération des éléments de visserie 40a, 40b avec la tige 40 permet d’appliquer une précontrainte sur l’empilement 4.

Sur la figure 4b, c’est la structure 10 qui produit directement l’effort de précontrainte appliqué sur l’empilement 4. La structure 10 est déformée élastiquement pour permettre la mise en place de l’empilement 4. En pratique, une contrainte de compression selon l’axe B-B est appliquée sur les semelles 13a, 13b de sorte que les embouts 12a, 12b s’éloignent de manière à permettre l’insertion de l’empilement 4. En relâchant les semelles 13a, 13b, les embouts 12a, 12b se rapprochent et compriment l’empilement 4 qui est ainsi précontraint. Pour faciliter l’insertion de l’empilement 4, celui-ci est monté sur une tige de guidage 400 maintenu en position selon l’axe A-A par des éléments de visserie 400a, 400b installés dans les embouts 12a, 12b.

Le montage du transducteur 1 est réalisé très simplement et très rapidement de la façon suivante : on insère la tige 40 dans l’empilement 4 ; on installe l’empilement 4 dans la structure 10, entre les embouts 12a, 12b ; on positionne les éléments de visserie 40a, 40b dans les embouts 12a, 12b de sorte que lesdits éléments viennent en prise avec les extrémités filetées de la tige 40 ; on visse les éléments de visserie 40a, 40b avec un outil dédié (ex : clé dynamométrique) de manière à pré-contraindre l’empilement 4 selon un effort de précontrainte souhaité. Pour faciliter l’installation de l’empilement 4 à l’intérieur de la structure 10, la semelle supérieure 13a et/ou la semelle inférieure 13b peuvent être réalisées en deux parties de manière à ménager un jour de passage. Deux fixations périphériques 5a, 5b sont solidarisées à la structure 10. La fixation supérieure 5a est solidarisée à la semelle supérieure 13a et la fixation inférieure 5b à la semelle inférieure 13b. Les fixations 5a, 5b sont ainsi disposées selon le second axe B, B. La solidarisation des fixations 5a, 5b sur les semelles 13a, 13b peut par exemple être obtenue par soudage, vissage ou boulonnage. La forme des fixations 5a, 5b est complémentaire de celle des semelles 13a, 13b. Sur les figures 2 à 5, les fixations 5a, 5b se présentent sous la forme de brides plates parallélépipédiques et rigides, en acier, inox, aluminium, ou composite, obtenues par exemple par usinage. Leurs dimensions en longueur et largeur correspondent à celles des semelles 13a, 13b. Leur épaisseur peut varier de 1 cm à 10 cm.

Sur la figure 5, la fixation supérieure 5a est utilisée pour solidariser la structure 10 à la structure vibrante 2, par vissage ou boulonnage. Et la fixation inférieure 5b est utilisée pour solidariser la structure 10, également par vissage ou boulonnage.

Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, au moins une des fixations 5a et/ou 5b intègre une suspension élastique. Par « intégrer », on entend que la fixation 5b et la suspension 6 peuvent être deux pièces distinctes assemblées entre elles ou au contraire formées une seule et même pièce.

Sur les figures 2 à 5, c’est la fixation inférieure 5b qui intègre cette suspension 6. Celle-ci fait office d’interface entre la fixation inférieure 5b et le support 3. La fixation inférieure 5b peut être constituée par cette seule suspension 6. La suspension 6 peut toutefois être intégrée uniquement dans la fixation supérieure 5a, entre la structure vibrante 2 et ladite fixation. Les deux fixations 5a et 5b pourraient également intégrer chacune une suspension élastique. Les meilleurs résultats en termes d’amortissement sont toutefois obtenus lorsque la suspension élastique est intégrée dans la fixation 5b qui est la plus éloignée de la structure vibrante 2. Pour simplifier la conception, améliorer la robustesse et s’affranchir de solutions complexes et coûteuses, cette suspension 6 se présente préférentiellement sous la forme d’une semelle en élastomère, par exemple en caoutchouc naturel ou synthétique, dont la forme est complémentaire de celle de la fixation 5b. Sur les figures 2 à 5, elle se présente sous la forme d’une semelle parallélépipédique dont les dimensions en longueur et largeur correspondent à celles de la fixation inférieure 5b. Son épaisseur peut varier de 1 cm à 10 cm. A titre d’exemple, on utilise une semelle en caoutchouc naturel présentant une raideur de 250 kN/m et un module de Young d’environ 1.5 MPa. En pratique, la raideur de la suspension 6 est choisie en fonction de la bande de fréquences des vibrations à atténuer. L’assemblage de la semelle élastomère 6 sur la semelle 5b se fait par collage, vissage ou boulonnage. La suspension 6 peut également se présenter sous la forme d’un ou plusieurs plots en élastomères assemblés entre la fixation inférieure 5b et le support 3. La suspension 6 peut encore se présenter sous la forme d’une suspension métallique, par exemple un ressort hélicoïdal ou à lames, ou d’une suspension pneumatique ou hydraulique.

En se rapportant à la figure 5, un shunt 7 est relié à l’empilement piézoélectrique 4. Ce shunt 7 est utilisé pour modifier la raideur électrique de l’empilement 4 et de façon plus générale, pour améliorer le couplage électromécanique du système. Le couplage électromécanique traduit l’efficacité du système à la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique et inversement. Il se caractérise par un coefficient de couplage électromécanique (CCEM) pouvant se définir par le ratio ci-dessous :

Energie électrique

CCEM = -

Energie électrique + Energie mécanique où l’énergie électrique est celle produite par l'empilement 4 et l’énergie mécanique est celle appliquée à la structure flextensionnelle 10.

Le shunt 7 permet notamment de dissiper tout ou partie de l’énergie électrique produite par la contrainte appliquée sur l’empilement 4 lors de la déformation de la structure 10. L’empilement 4 produit un signal électrique transmis au shunt 7. A la réception du signal, le shunt 7 fournit une résistance au signal électrique. Suite à cette résistance, l’empilement 4 résiste à la déformation de la structure 10, de sorte que sa raideur électrique est modifiée. L’empilement 4 fait alors office d'amortisseur.

La raideur électrique de l’empilement 4 (et de manière plus général le coefficient de couplage électromécanique du système) peut ainsi être modifiée en fonction de la bande de fréquences à atténuer. Les inventeurs ont pu constater que le couplage électromécanique du système était amélioré avec le shunt 7 (le coefficient CCEM du système avec shunt est supérieur au coefficient CCEM d’un système équivalent sans shunt).

Le shunt 7 peut consister une résistance électrique connectée en parallèle ou en série aux bornes de l’empilement 4, dissipant thermiquement (c’est-à-dire sous forme de chaleur) tout ou partie de l'énergie électrique. Sachant que l’empilement piézoélectrique 4 est équivalent à un condensateur électrique, on obtient un circuit électronique RC permettant de réaliser un filtre passe-bas ou passe-haut accordé sur la bande de fréquences à atténuer.

Le shunt 7 peut également consister en une résistance électrique et une inductance (bobine) connectées aux bornes de l’empilement 4 de manière à former un circuit électronique résonant RLC, parallèle ou série, accordé sur la bande de fréquences à atténuer. Ce type de shunt 7 (résistif ou résistif-inductif) est passif, stable, simple et peu encombrant. Dans une variante de réalisation, on utilise un shunt 7 à capacité négative qui améliore davantage le couplage électromécanique du système. Ce shunt 7 comporte une résistance et un condensateur négatif synthétique présentant une impédance réelle et imaginaire accordée sur la bande de fréquences à atténuer. L’impédance électrique de la capacité négative modifie la raideur de l’empilement piézoélectrique 4 pour augmenter l’amortissement et pour optimiser le couplage électromécanique du système.

Sur la figure 5, une unité de gestion électronique 70 est connectée à un accéléromètre 71 placé de manière à capter les vibrations du support 3 et/ou à un accéléromètre placé de manière à capter les vibrations de la structure vibrante 2. L’unité de gestion 70 est alors adaptée pour piloter le shunt 7 de manière à modifier la raideur électrique de l’empilement 4 en fonction des signaux émis par l’accéléromètre 71. Par exemple, le shunt 7 peut intégrer une résistance variable ou une impédance variable dont la valeur est modifiée par l’unité de gestion 70 en fonction des signaux émis par l’accéléromètre 71.

Une partie de l’énergie électrique produite par la contrainte appliquée sur l’empilement piézoélectrique 4, et qui n’est pas dissipée par le shunt 7, peut servir à alimenter un ou plusieurs composants électroniques. Cette énergie électrique peut par exemple servir à alimenter l’unité de gestion 70 et/ou l’accéléromètre 71.

La figure 6 est un diagramme illustrant l’atténuation susceptible d’être obtenue avec un système d’amortissement conforme à l’invention. Les abscisses correspondent à la fréquence en Hertz des vibrations et les ordonnées correspondent à la transmissibilité en Décibels. La courbe 1 en trait pointillés reprend la courbe d’atténuation de la figure 1 (empilement piézoélectrique seul). La courbe 2 en trait plein est la courbe d’atténuation obtenue avec l’empilement piézoélectrique 4 combiné à la suspension élastique. Jusqu’à environ 50 Hz (± 10 HZ), la transmissibilité reste quasiment nulle. Comparé à la courbe 1 , le système selon l’invention permet de reculer le point d’inflexion de la courbe d’atténuation d’environ 50 dB ± 10 HZ. A partir de cette zone de fréquence, la transmissibilité devient négative, avec une atténuation de 40 dB/décade (± 10 dB/décade) jusqu’à une fréquence de 500 Hz (± 100 HZ). Aux alentours de cette fréquence, un pic de transmissibilité d’environ 20 dB apparaît, l’atténuation des vibrations étant moins importante. Le réglage du shunt 7 (par exemple la valeur de la résistance, de l’inductance ou de la capacité négative) permet toutefois de traiter et d’atténuer cette réjection. A partir de ce pic, l’atténuation est de 40 dB/décade ± 10 dB/décade à 60 dB/décade ± 10 dB/décade sur la plage de fréquences z allant de 500 Hz ± 100 HZ à 20 KHz ± 100 HZ. En résumé, le système selon l’invention permet un amortissement des vibrations sur une plage de fréquences plus large (50 Hz - 20 KHz) que celle obtenue par un empilement piézoélectrique seul (100 Hz - 20 KHz). En outre, l’atténuation des nuisances sonores est meilleure (supérieure à 40 dB/Décade).

L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. En tout état de cause, on comprendra que diverses modifications peuvent être apportées à ces éléments et/ou moyens et/ou étapes, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l’invention.