Brevet FR2423685A1 — publié le 19791116

L'invention concerne un support élastique, en particulier pour la fixation de la poutre auxiliaire du pont arrière sur une carrosserie en porte-à-faux d'une voiture de tourisme ou pour la fixation de la cabine d'un camion sur le châssis du véhicule, se composant d'un élément métallique cylindrique extérieur et d'un élément métallique intérieur qui sont tous deux réalisés en vue de leur union aux parties du véhicule à raccorder entre elles, des corps de caoutchouc adhérant par vulcanisation à ces éléments métalliques étant interposés entre ceux-ci. On connaît des supports de montage élastiques par lesquels la poutre auxiliaire du pont arrière est fixée sur le corps de carrosserie en porte-à-faux dans des voitures de tourisme à moteur placé à l'avant et à essieu arrière moteur. Etant donné que les forces verticales qui agissent sur les roues sont en majeure partie transmises directement aux jambes de force à ressort qui sont disposées verticalement et sont fixées au triangle oscillant, il ne s'exerce que de faibles efforts verticaux sur les trois supports de la poutre auxiliaire. Par contre, toutes les forces horizontales, à savoir les forces latérales' dans les virages et les forces qui agissent dans la direction de la marche au freinage et à l'accélération, sont transmises par les supports de la poutre auxiliaire au corps de la carrosserie. L'absorption élastique de ces forces horizontales, qui est déterminée par la caractéristique de ressort des supports de la poutre auxiliaire, est un facteur décisif des caractéristiques de marche du véhicule, notamment de sa tenue en virage, de son survirage ou sous-virage et de sa tenue de route. C'est ainsi par exemple qu'une souplesse élastique suffisante des supports de la poutre auxiliaire perpendiculairement à la direction de marche accroît l'adhérence au sol des roues. Mais d'autre part, la souplesse élastique des supports de la poutre auxiliaire dans la direction de marche ne doit pas être trop grande, sinon il en résulterait une position oblique de l'essieu arrière dans les virages et, par suite, un survirage ou un sousvirage dangereux. Quelques modèles connus de supports de poutre auxiliaire, sur des voitures de tourisme fabriquées en série, ont une forme rectangulaire en coupe transversale et leurs couches de caoutchouc sont disposées de telle manière que dans le plan horizontal, elles soient sollicitées à la compression dans la direction de l'une des coordonnées et au cisaillement dans celle de l'autre coordonnée ; en conséquence, elles sont dures dans la direction de l'une des coordonnées et molles dans l'autre. Mais des pièces rectangulaires ne peuvent être fixées sur la poutre auxiliaire qu'au prix de frais élevés de fabrication et, lors des essais du véhicule, on ne peut pas les faire tourner à volonté autour de leur axe vertical pour déterminer la position la plus favorable et, par suite, la constante de rappel voulue. On connaît aussi des supports élastiques pour poutre auxiliaire présentant une forme extérieure cylindrique. Dans ce cas, une couche de caoutchouc circulaire d'épaisseur uniforme est fixée par vulcanisation entre l'élément métallique extérieur cylindrique et un tube intérieur. De tels supports, qui sont également réalisés sous forme conique plutôt que cylindrique, sont simples à monter, puisqu'ils exigent simplement sur la poutre auxiliaire une oreille circulaire de logement, suscep- tible d'être fabriquée à partir d'un tube, et leur fabrication ne soulève aucune difficulté. Leur inconvénient consiste en ce qu'ils ont la même caractéristique de ressort dans toutes les directions du plan horizontal, c'est-à-dire dans la section radiale du support. En vue d'une bonne isolation contre les vibrations et les bruits, la couche de caoutchouc entre les tubes métalliques doit être aussi grande que possible, afin d'obtenir un effet de ressort mou en direction verticale. Pour un diamètre extérieur donné du support élastique, le diamètre du tube intérieur est alors relativement petit. En conséquence, un tel support n'offre pas la rigidité nécessaire pour un bon guidage de l'essieu en direction radiale, c'est-à-dire dans la direction de la marche et, par contre, il est trop dur perpendiculairement à la direction de la marche. En outre, la teneue de route et le comportement dans les virages ne sont pas satisfaisants pour les mêmes raisons. En pratiquant des évidements réniforme dans la pièce de caoutchouc annulaire, on réduit encore la constante de rappel radiale, c'est-à-dire la constante de rappel dure dans le sens de la marche, souhaitable pour un bon guidage de l'essieu. L'invention a pour but de fournir un support de montage élastique qui évite les inconvénients évoqués des modèles connus. Dans le plan de coupe radial, le support doit absorber des forces intenses dans la direction de l'une des coordonnées avec une caractéristique de rappel très dure, tandis qu'il doit être souple dans la direction de l'autre coordonnée, même avec de faibles forces. Par ailleurs, il doit être facile à fabriquer et simple à fixer. L'invention atteint ce but par un support du genre défini dans le préambule, dont la nouveauté consiste en ce que l'élément élastique extérieur est fait de deux demi-coquilles séparées d'un cylindre creux et les corps de caoutchouc sont précontraints à l'état monté, lorsque les joints de séparation des demi-coquilles extérieures sont fermés, et en ce que l'élé- ment métallique intérieur a une forme approximativement rectan- gulaire en coupe transversale perpendiculairement à l'axe longi- tudinal, les grandes surfaces latérales de l'élément métallique intérieur, légèrement bombées vers l'extérieur, étant raccordées chacune à une demi-coquille extérieure par les corps de caout- chouc fixés par vulcanisation. Avec le support de montage suivant l'invention, on dispose d'un élément qui présente une rigidité particulièrement élevée perpendiculairement aux grandes surfaces latérales du prisme incorporé et fixé par vulcanisation, du fait que le caoutchouc est sollicité à la compression dans cette direction et que la surface de compression est multipliée en comparaison de douilles circulaires usuelles qui comportent également un tube intérieur cylindrique. Par ailleurs, la rigidité perpendi- culairement à la grande surface latérale du prisme est considé- rablement augmentée par le fait que les demi-coquilles extérieu- res, séparées par des fentes, sont fermées lors du montage et qu'en conséquence les éléments de caoutchouc des deux côtés du prisme sont énergiquement précontraints l'un vers l'autre.. En cas de nécessité, on peut encore augmenter considérablement la rigidité en subdivisant le caoutchouc de façon connue en soi par des plaques intermédiaires incorporées par vulcanisation, empêchant ainsi son allongement transversal. L'élément réunit les avantages d'une fabrication simple et d'un montage aisé, résultant de sa forme cylindrique, et celui d'une plus grande rigidité, c'est-à-dire d'une caractéristique de rappel dure dans une direction perpendiculaire à l'axe, sans qu'interviennent les inconvénients décrits des formes de construction connues. On parvient à une rigidité particulièrement élevée et à une forte absorption des charges par le support si l'on choisit les rayons des éléments métalliques qui limitent les corps de caoutchouc. La distribution des tensions de compression a alors la forme d'une parabole aplatie, c'est-à-dire qu'elle est relativement uniforme. Par contre, avec de petits rayons de courbure de l'élément prismatique intérieur, la parabole des tensions de compression s'élève avec une forte pente et présente au milieu des valeurs de pointe élevées. Les tampons de caoutchouc décrits dans la revendication 3 limitent élastiquement la course de ressort du prisme intérieur dans la direction transversale dans laquelle se manifeste la plus grande mollesse. Les tampons constituent une butée à caractéristique d'élasticité progressive, qui peut avoir n'importe quelle forme, selon la forme donnée au corps de caoutchouc et la hauteur de celui-ci. Les rebords recourbés vers l'extérieur ou l'intérieur, formés du côté frontal sur les demi-coquilles servent à limiter axialement la course de ressort en cas de chocs extrê- mement violents, ne se produisant évidemment que rarement, dans la direction axiale du support. Dans ces conditions, le bourrelet de caoutchouc fixé par vulcanisation évite un arrêt par contact métallique et assure un amortissement complémentaire. Les rebords recourbés vers l'extérieur arrêtent axialementle support dans la direction dans laquelle s'exercent les forces verticales les plus intenses. Les rebords recourbés vers l'intérieur ne s'étendent, sur les deux demi-coquilles, que sur une petite partie de la circonférence. Ils peuvent même êtreformés après la vulcanisation. Pour la suspension élastique de cabines de conducteur sur des camions, l'utilisation des supports de l'invention est également avantageuse. Les cabines doivent être maintenues rigidement dans la direction de la marche, mais être montées avec souplesse dans la direction verticale, afin d'absorber les chocs de la marche. En tant que supports de cabine, on monte les éléments de aorte que leur axe soit horizontal, perpendiculairement à la direction de la marche. Dans ces conditions, la grande surface latérale de l'élément métallique intérieur prismatique est verticale, si bien qu'il existe dans la direction de la marche une caractéristique de ressort dure pour l'absorption des efforts de démarrage et de freinage. Dans la direction verticale, la caractéristique de ressort est molle et la cabine oscille verticalement avec la faible fréquence propre voulue. Pour parvenir à une position initiale optimale pour des mouvements oscillants du support précontraint statiquement par le poids de la cabine, il est prévu que l'axe longitudinal du cylindre creux et l'axe longitudinal de l'élément métallique intérieur coinci- dent à l'état de charge statique. La force cylindrique extérieure simplifie là encore la fabrication et le montage du support. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le support est utilisé pour la suspension élastique de moteurs. La forme donnée aux éléments métalliques a pour effet que l'épaisseur du. caoutchouc entre les éléments métalliques intérieur et extérieur est partout la même, bien que l'enveloppe de logement soit circulaire, du fait que les surfaces d'adhérence sur l'élément intérieur comme sur l'élément extérieur sont planes et parallèles. De ce fait, il se produit en cas de charge des efforts de cisaillement purs qui sont distribués uniformément et on évite les pointes d'effort, en particulier au niveau des bords. De la sorte, le support peut subir des charges de service élevées et il possède une grande résistance aux efforts alternés. Les coquilles extérieures peuvent être également formées de telle sorte qu'il en résulte, sur chaque demi-coquille, deux surfaces planes inclinées l'une par rapport à l'autre selon un angle aplati. Dans ce cas, l'élément intérieur est réalisé de façon correspondante afin qu'il existe des surfaces d'adhérence parallèles sur l'élément intérieur et l'élément extérieur. Avec des supports de ce type, il se produit à la charge, outre des efforts de cisaillement purs, des tensions de compression superposées. On a la possibilité, en choisissant l'angle d'inclinaison des surfaces planes d'adhérence, d'agir sur les caractéristiques de ressort et de les adapter de manière appropriée aux exigences du montage. Ce support de moteur a pour avantage particulier que l'enveloppe extérieure peut être fabriquée à très peut de frais à partir du tube du commerce. Les supports selon l'invention peuvent être également utilisés dans d'autres applications, en particulier lorsqu'une forme extérieure circulaire est souhaitable, lorsque les constantes de ressort radiales doivent être très différentes dans les directions de deux coordonnées, lorsqu'une forte absorption radiale des forces est souhaitée et lorsqu'il ne se produit que peu de torsions. Les données suivantes serviront à mettre en évidence l'effet d'un support selon l'invention. Avec un support cylindrique comportant un élément intérieur aplati et présentant les dimensions des fig. 1 et 2, on obtient, par rapport à un élément qui présente le même diamètre extérieur, la même longueur et la même constante de rappel axiale, mais dont le tube intérieur est cylindrique : dans la direction radiale perpendiculaire à l'élément intérieur, une élévation de la constante de rappel par-un facteur de 2,5 ; dans la direction radiale parallèle à l'élément intérieur, une diminution de la constante de rappel par un facteur de 0,4. La constante de rappel perpendiculairement à l'élément intérieur est donc considérablement augmentée par les dispositions prises. L'invention est ci-après expliquée à l'aide de dessins. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un support de poutre auxiliaire à l'état de fabrication. La figure 2 est une vue de dessus correspondant à la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une demi-douille à l'état monté. La figure 4 est une vue en coupe transversale correspondant à la figure 3. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une demi-douille à l'état monté, selon une variante modifiée par rapport à la figure 3. La figure 6 est une vue en coupe transversale correspondant à la figure 5. La figure 7 est une vue en plan du côté frontal d'un support de cabine à l'état de fabrication. La figure 8 est une vue en coupe longitudinale correspondant à la figure 7. La figure 9 est une vue en plan du côté frontal d'un support de cabine correspondant à la figure 7, mais à l'état monté et sous charge statique. La figure 10 est une vue en coupe longitudinale correspondant à la figure 9. La figure 11 est une vue en plan et en coupe d'une forme de réalisation modifiée par rapport aux figures 1 et 2. La figure 12 est une vue en coupe longitudinale correspondant à la figure 11. La figure 13 est une vue en plan et en coupe d'une autre forme de réalisation également modifiée par rapport aux figures 11 et 12. La figure 14 est une vue en coupe longitudinale correspondant à la figure 13. La figure 15 représente le support de logement pour la forme de réalisation suivant les figures 13 et 14. La figure 16 représente un support de logement sous une forme de réalisation modifiée par rapport à la figure 15. D'après les figures 1 et 2, des corps de caoutchouc 7 et 8 sont incorporés et fixés par vulcanisation entre des demicoquilles métalliques 1 et 2 qui forment un cylindre creux et les grandes surfaces latérales 5, bombées vers l'extérieur, d'un élément métallique intérieur prismatique 3, et les surfaces des demi-coquilles 1 et 2 sont garnies de couches de caoutchouc 21 fixées par vulcanisation. L'élément métallique intérieur prismatique 3 a, en coupe transversale, approximativement la forme d'un rectangle dont les grands côtés 5 sont légèrement bombés vers l'extérieur. Le rayon de courbure 10 du bombement des grands côtés est égal au rayon de courbure 9 des demi-coquilles ou supérieur à celui-ci. Les joints de séparation 19,20 des demi-coquilles 1 et 2 présentent un écart relativement grand à l'état de fabrication. D'après les figures 3 et 4, les demi-coquilles 1 et 2 ont été réunies par serrage radial, de sorte que leurs joints de séparation 19 et 20 s'appliquent les uns contre les autres et que l'élément cylindrique ainsi formé puisse être inséré axialement dans l'oreille tubulaire de logement 22. Dans ces conditions, les pièces de caoutchouc 7 et 8 incorporées par vulcanisation sont précontraintes à la compression l'une vers l'autre. Sur la demicoquille 1 est fixé par vulcanisation un tampon de butée 13 qui sert d'arrêt pour le petit côté 12 de l'élément métallique prismatique 3. Sur les figures 3 et 4, l'élément métallique 3 est réalisé sous forme de prisme hexagonal dont les quatre grands côtés 6 forment entre eux des angles supérieurs à 1200. Lors de l'insertion dans l'oreille de logement 22, la couche de caoutchouc 21 qui est fixée par vulcanisation sur le côté extérieur de la demi-coquille 1 est fortement comprimée et on obtient de la sorte un assemblage impeccable par force de friction. Les modèles représentés sur les figures 5 et 6 diffèrent de ceux des figures 3 et 4 par le fait qu'un tampon de butée 11 est fixé directement par vulcanisation sur le petit côté 12 de l'élément métallique 3. D'après les figures 7 et 8, qui représentent l'élément de l'invention réalisé sous forme de support pour cabine de conducteur, l'axe longitudinal 4 de l'élément métallique intérieur prismatique 3 est déplacé vers le haut par rapport à l'axe longitudinal 18 du cylindre creux extérieur, formé par les demicoquilles 1 et 2. La couche de caoutchouc 21, appliquée par vulcanisation sur les surfaces extérieures des demi-coquilles, est ici munie de rainures longitudinales 23 qui facilitent l'insertion axiale dans l'oreille de logement 22. Sur les figures 9 et 10, les joints de séparation 19 et 20 des demi-coquilles 1 et 2 sont fermés par l'insertion à force dans l'oreille de logement 22. Sous l'effet de la charge statique exercée par la cabine du conducteur, l'élément métallique prismatique est repoussé vers le bas, si bien que son axe coïncide avec celui des demi-coquilles. Sous l'effet de chocs à la marche, l'élément métallique prismatique 3 peut alors osciller librement en direction verticale. Sur les figures 11 et 12, les deux coquilles exté- rieures la, 2a, demi-cylindriques dans l'ensemble, sont façonnées de sorte qu'il en résulte des surfaces planes 23,24 au niveau des corps de caoutchouc 7a, 8a fixés par vulcanisation. Lorsque l'élément est vulcanisé, ces surfaces planes sont parallèles aux surfaces latérales d'adhérence 5 de l'élément métallique central 3a. Sur les figures 13 et 14, les demi-coquilles la et lb sont façonnées de sorte qu'il en résulte de chaque côté deux surfaces planes 25, 26 qui sont inclinées l'une par rapport à l'autre. Au niveau des surfaces d'adhérence, l'élément intérieur prismatique 3b comporte des surfaces latérales planes qui sont inclinées mutuellement de sorte que dans l'élément finalement vulcanisé, elles soient parallèles aux parties à surface plane 25 et 26 des demi-coquilles extérieures. La figure 15 représente un modèle de support selon les figures 13 et 14 qui est inséré dans une oreille cylindrique de logement 22b. L'oreille de logement est constituée par un morceau de tube du commerce présentant des brides de fixation 28 qui sont perpendiculaires à l'axe du support. Dans le cas de la boîte de logement représentée sur la figure 16, dont l'oreille de logement 22a est là encore fabriquée à partir d'un tube du commerce, des brides 27 sont. soudées de telle manière que la surface de fixation soit parallèle à l'axe du support. - REVENDICATIONS- 1. Support de montage élastique, en particulier pour la fixation de la poutre auxiliaire du pont arrière sur une carrosserie en porte-à-faux d'une voiture de tourisme ou pour la fixation de la cabine d'un camion sur le châssis du véhicule, se composant d'un élément métallique cylindrique extérieur et d'un élément métallique intérieur qui sont tous deux réalisés en vue de leur union aux parties du véhicule à raccorder entre elles, des corps de caoutchouc adhérant par vulcanisation à ces éléments métalliques étant interposés entre ceux-ci, caractérisé en ce que l'élément métallique extérieur est fait de deux demi-coquilles séparées 1, 2 d'un cylindre creux et les corps de caoutchouc 7,8 sont précontraints à l'état monté du support, lorsque les joints de séparation 19, 20 des demi-coquilles extérieures 1,2 sont fermés, et en ce que l'élément métallique intérieur 3 a une forme approximativement rectangulaire. en coupe transversale perpendiculairement à l'axe longitudinal 4, les grandes surfaces latérales 5 de l'élément métallique intérieur 3, légèrement bombées vers l'extérieur, étant raccordées chacune à une demi-coquille extérieure 1,2 par les corps de caoutchouc 7,8 fixés par vulcanisation. 2. Support de montage élastique selon la revendication 1., caractérisé en ce que les rayons de courbure 10 des grandes surfaces latérales 5 de l'élément métallique intérieur 3, perpendiculaires à l'axe du support, sont égaux ou supérieurs aux rayons de courbure 9 des demi-coquilles extérieures 1, 2. 3. Support de montage élastique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est fixé par vulcanisation, sur les petits côtés 12 de l'élément métallique intérieur 3, des tampons de caoutchouc supplémentaires Il ou, sur les côtés intérieurs des demi-coquilles extérieures 1, 2, des tampons de caoutchouc supplémentaires 13 en face des petits côtés 12. 4. Support de montage élastique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que sur une partie de la circonférence, les demi-coquilles extérieures 1, 2 sont profilées en forme de Z en coupe longitudinale et en ce que des bourrelets de caoutchouc sont fixés par vulcanisation sur les surfaces extérieures des rebords ainsi formés. 5. Support de montage élastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'état monté et sous charge statique, l'axe longitudinal 18 du cylindre creux 1, 2 et l'axe longitudinal 4 de l'élément métallique intérieur 3 coïncident. 6. Support de montage élastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5, caractérisé en ce que les éléments métalliques extérieurs la, 2a qui forment des coquilles demicylindriques sont façonnés, dans leur région qui est située vis-à-vis du milieu de l'élément métallique intérieur 3a, 3b et qui constitue les surfaces extérieures d'adhérence des corps de caoutchouc, de manière à présenter des surfaces planes 23,24 et 25,26 de telle sorte que leur coupe radiale constitue des cordes du cylindre extérieur la, 2a et que ces surfaces planes s'étendent parallèlement aux surfaces latérales d'adhérence 5a, 6 de l'élément métallique central 3a, 3job.