Brevet FR2444852A1 — publié le 19800718

La présente invention est due à la collaboration de Messieurs Robert LE SALVER et Dominique POUPARD. Elle concerne une cale élastique destinée à assurer le filtrage des vibrations d'une machine par rapport au support sur lequel elle est fixée et elle s'applique, plus particulièrement1 à la suspension des moteurs à combustion interne sur les véhicules automobiles. il est courant de supporter un moteur au moyen de simples blocs en élastomère travaillant entre deux armatures dont l'une est liée au moteur et l'autre à la caisse. Les fréquences propres du moteur sur ses supports élastiques et les efforts statiques et dynamiques à supporter déterminent les raideurs minimales qu'il faut donner aux supports. Les efforts alternatifs de fréquence élevée transmis à la caisse par ces supports élastiques, lorsque le moteur vibre sous l'effet des imperfections d'équilibrage du vilebrequin, sont alors proportionnels aux raideurs des blocs d'élastomère. Or, pour améliorer le confort, il est souhaitable de provoquer une diminution aussi grande que possible des efforts transmis à la caisse sous l'effet de ces vibrations à fréquence élevée, sans modifier la raideur de suspension du moteur à basse fréquence. La cale élastique suivant l'invention permet d'obtenir ce résultat par des moyens particulièrement simples et faciles à mettre en oeuvre. Cette cale est constituée par un bloc en ma tériau élastomère adherisé sur deux armatures parallèles dont l'une est liée à une machine à isoler et l'autre à un support. Elle, est caractérisée en ce qu'elle comporte un barreau rigide de direction moyenne parallèle aux deux armatures, dont une extrémité porte une masse pesante et dont l'autre extrémité est solidaire de deux plaquettes parallèles aux armatures et adhérisées chacune sur le bloc en élastomère, respectivement à proximité de l'une et de l'autre des armatures, ces deux plaquettes étant décalées l'une par rapport à l'autre suivant la direction du barreau. Un exemple de réalisation de l'invention fait l'objet de la description qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la Fig.1 est une coupe longitudinale de la cale, suivant la ligne 1-1 de la Fig.2; - la Fig.2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig.l; - la Fig.3 est un diagramme donnant la force transmise par la cale au support sur lequel elle est fixée, en fonction de la fréquence; - la Fig.4 montre un cas particulier de montage d'une cale sur un support disposé en porte- -faux par rapport à an élément de structure. La cale représentée comporte un bloc 1 en matériau élastomère adhérise sur deux armatures 2, 3 opposées, parallèles entre elles. La perpendiculaire commune aux deux armatures définit la direction de compression du bloc 1, donc la direction de raideur maximale de la cale. Des vis 4, 5, solidaires respectivement des armatures 2 et 3 sont disposees suivant l'axe X-X passant par le centre élastique de la cale et permettent la fixation d'une part sur un moteur M et d'autre part sur un support S. (Le moteur peut, indifféremment, être monté du côté de l'une ou de l'autre des armatures 2 et 3). Entre les armatures 2 et 3, s'étend un barreau 6, en matériau rigide, rectiligne et d'axe moyen sensiblement parallèle auxdites armatures. Ce barreau est solidaire, à une de ses extrémités, de deux plaquettes 7, 8 adhérisées sur le bloc 1, l'une à proximité de l'armature 2, l'autre à proximité de l'armature 3. Les plaquettes 7 et 8 sont décalées l'une par rapport à l'autre, en consi dérant la direction générale du barreau 6. Un alvéole 9 s'étendant jusqu'à proximité des plaquettes 7 et 8 est ménagé dans le bloc 1, autour du barreau 6, de telle sorte que les liaisons du barreau avec le bloc ne se fassent que par les plaquettes 7 et 8. Sur l'extrémité libre du barreau 6 est montée une masse 10, au moyen d'un boulon 11. Si l'on désigne par dl la distance mesurée parallèlement aux armatures 2 et 3, qui sépare le centre de gravité de la masse 10 et le centre de la plaquette 7 qui en est la plus proche, et par d2 la distance suivant la même direction, qui sépare les centres des deux plaquettes 7 et 8, il faut que dl soit supérieur à d2. Dans l'exemple représenté, le plan de symétrie du barreau 6 et des plaquettes 7, 8 est décalé, transversalement, d'une distance d par rapport au centre élas 3 tique de la cale, mais ce décalage n'est pas obligatoire. Dans une cale ainsi conçue, lors d'un mouvement relatif entre les deux armatures 2 et 3, suivant une direction perpendiculaire à leur plan moyen , la masse 10 subit un mouvement dont l'amplitude est sensiblement égale à l'amplitude du mouvement entre les armatures 2 et 3 multipliée par le rapport d / d2. Un tel dispositif soumis à des vibrations sinusoldales d'amplitude constante sur une de ses armatures injecte sur le support lié à l'autre armature des efforts qui décroissent lorsque la fréquence augmente, tant que l'on reste suffisamment en-dessous de la fréquence de résonance f r de la masse 10 dont le barreau 6 est lié élastiquement aux armatures 2 et 3. Le support se comporte donc comme un ressort dont la raideur décroit lorsque la fréquence augmente. On a représenté sur le diagramme de la Fig.3, la variation de la force F transmise au support sur lequel la cale est fixée, en fonction de la fréquence f. Cette force F est égale à la somme algébrique de la force F1 provenant de la raideur propre du bloc 1 en élastomère et de la force F2 nécessaire pour mettre la masse 10 en mouvement. La force F1 s'exprime par la relation F1 =kx où k est la raideur propre de l'élastomère et x l'amplitude du mouvement entre les armatures 2 et 3q La force F2 s'exprime par la relation ci dessous, tant que l'on reste suffisamment en-dessous de la fréquence de résonance f r et s'il s'agit d'un mouvement sinusoïdal F, U 2 2 F2 '- m a2 x où m est la valeur de la masse 10 W est la pulsation et est égal à 2 f a est le rapport d1 / d2 La force F2 s'oppose à la force F1, si bien que la force F, transmise au support, présente l'allure de la courbe de la Fig.3. La zone pratique d'utilisation de la cale est représentée en A sur cette Fig. Par rapport à un simple bloc en élastomère, on obtient une cale élastique qui possède un filtrage amélioré des vibrations de fréquence élevée, pour une raideur pratiquement identique à basse fréquence. On comprend que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la partie basse de la courbe F se situe dans la zone des régimes les plus fréquents du moteur suspendu. Le point i où la courbe F coupe la ligne F1 donne la fréquence correspondant au régime maximal d'utilisation du moteur, par exemple 200 Hz dans le cas d'un moteur à 4 cylindres en ligne pour lequel on souhaite at ténuer les fréquences d'ordre 2. Une telle cale, utilisée pour la suspension d'un moteur d'automobile procure une réduction importante du bruit et des vibrations dans l'habitacle, sans modification des autres caractéristiques de la suspension ( fréquence propre, amortissement, raideur statique). Par ailleurs, cette cale permet de réduire notablement le couple supporté par l'c-lément de structure sur lequel est fixé le support, Si ce dernier est placé en porte-à-faux comme cela est illustré par la Fig.4. Dans ce montage, le support s sur lequel est fixée la cale élastique est placé en porte-à-faux par rapport à un élément de structure E dont il est solidaire. On a indiqué sur cette Fig. l'axe X-X passant par le centre élastique de la cale et correspondant à la ligne d'application de la force F1 ainsi que les axes Y-Y et Z-Z parallèles à l'axe X-X et passant respectivement par le centre de la plaquette 8 la plus proche du support S et par l'axe d'inertie de l'élément E. L'axe Y-Y correspond à la ligne d'application de la force F2 définie ci-dessus, cette dernière étant, dans les limites d'utilisation de la cale, de sens opposé à la force F1. Si l'on désigne par zl et z2 les distances séparant respectivement les axes X-X et Y-Y de l'axe Z-Z, le couple résultant sur l'élément E est C=F1 Z1 F2 2 On voit donc que le couple supporté par l'élément de structure E se trouve réduit par rapport à ce qu'il serait en utilisant un simple bloc en élastomère. REVENDICATIONS 1. Cale élastique, notamment pour la suspension d'un moteur de véhicule, constituée par un bloc en matériau élastomère adhérisé sur deux armatures parallèles dont l'une est liée à une machine à isoler et l'autre, à un support, caractérisée en ce qu'elle comporte un barreau rigide (6) de direction moyenne parallèle aux deux armatures (2,3), dont une extrémité porte une masse pesante (10) et dont l'autre extrémité est solidaire de deux plaquettes (7,8) parallèles aux armatures (2,3) et adhérisées chacune sur le bloc en elastomère (1), respectivement à proximité de l'une et de l'autre des armatures (2,3), ces deux plaquettes etant décalées l'une par rapport à l'autre suivant la direction du barreau (6). 2. Cale suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'autour du barreau (6) est ménagé un alvéole (9) s'etendant ,jusqu'à proximité desdites plaquettes (7,8). 3. Cale suivant l'une quelconque des reven dictons 1 et 2, caractérisée en ce que la distance dl mesure parallèlement aux armatures (2,3) et qui sépare le centre de gravité de la masse (10) et le centre de la plaquette (7) qui en est la plus proche est superieure à la distance d2 suivant la même direction, qui sépare les centres des deux plaquettes (7,8). 4.Cale suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le centre de la plaquette 8 la plus proche du support S est décalé par rapport à l'axe X-X passant par le centre élastique de la cale.