Brevet FR2443615A1 — publié le 19800704

La présente invention dQe à la collaboration de Messieurs Robert LE SALVER et Dominique POUPARD, concerne une cale élastique destinée à la suspension d'organes vibrants et, plus particulièrement, de moteurs à combustion interne sur les véhicules automobiles. Des cales élastiques en matériau élastomère comportant deux cavités interieures remplies de liquide et séparées par un orifice d'amortissement ont déjà été proposées. Elles présentent l'inconvénient de transmettre à la caisse du véhicule les vibrations à fréquence élevée provenant du moteur, car l'orifice d'amortissement doit être calculé pour amortir les vibrations basse fréquence du moteur (5 à 15 Hz) correspondant à la fréquence propre de la masse suspendue, si bien que la force d'amortissement devient très élevée aux fréquences supérieures correspondant aux vibrations provenant des imperfections inévitables d'équilibrage du moteur (30 à 200 Hz). On élimine cet inconvénient en séparant les deux cavités par une cloison mobile sur une distance prédéterminée à l'intérieur d'un logement dont les sections de passage situées de part et d'autre de la cloison sont suf- fisamment grandes pour ne pas contrarier le mouvement du liquide entre les deux cavités. Dans ce cas, les vibrations de faible amplitude sont bien filtrées et, de plus, les forces d'entraînement du liquide et de la cloison mobile provoquent une diminution de raideur pour les fréquen- ces inférieures à la fréquence de résonance des masses de liquide entrainées par les raideurs de résistance à la pression des parois des cavités. L'invention vise à créer une cale élastique permettant d'obtenir les mêmes résultats, mais avec une conception particulièrement simple et économique. Elle a donc pour objet une cale élastique constituée par un bloc en élastomère reliant deux armatures et délimitant au moins deux cavités remplies de liquide et communiquant entre elles, caractérisée en ce qu'elle comporte une cavité principale, centrale, dont les parois présentent une résistance élevée à la pression intérieure du liquide et au moins une cavité latérale communiquant avec la cavité centrale'et dont au moins une partie des parois latérales présente une faible résistance à la pression intérieure du liquide. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les cavités et leurs canaux de communication débouchent sur la même face du bloc en élastomère pour permettre un démoulage aisé, et sont délimités par une plaque de fermeture unique. Un exemple de réalisation de l'invention fait l'objet de la description qui suit, en référence aux dessins joints dans lesquels - la Fig.l est une coupe à travers une 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 cale représentée au dessin comporte un bloc en élastomère 1 disposé entre deux armatures parallèles 2, 3 sur lesquelles il est adhérisé. Dans le bloc 1 sont formés une cavité centrale 4, deux cavités latérales 5, 6 et des canaux 7, 8 de liaison entre chaque cavité latérale et la cavité centrale. Les ca vités et les canaux débouchent sur l'une des faces du bloc 1, à travers l'armature 2 et leurs surfaces internes pré sentent une dépouille permettant leur réalsa-ti;.on par une empreinte unique facilement démoulable. L'ensemble des cavités et canaux est rempli d'un liquide, par exemple de l'eau aaditionnée d'antigel, et est fermé, de façon étanche, par une plaque 9 sertie sur tout son pourtour sur l'armature 2, Les parois 10 de la cavité centrale 4 épaisses, présentent une résistance élevée à la pression intérieure exercée par le liquide. Cette résistance est fortement accrue par une armature intermédiaire 11, noyée dans le bloc 1. Les cavités latérales 5, 6 sont limitées vers l'ex térieur, par des parois amincies 12, 13, présentant une faible résistance à la pression exercée par le liquide. De plus, ces parois 12, 13 ne sont situées qu'au droit de la seule armature 2 sur laquelle est sertie la plaque de fermeture 9, mais elles se trouvent en dehors du pourtour des armatures 3 et 11. Les parois 12, 13 ne sont donc pas comprimées entre deux armatures, ce qui facilite leur déformation en flexion. Dans une cale ainsi conçue, lors d'un mouvement relatif entre les deux armatures 2 et 3, suivant une dfrec- tion perpendiculaire à leurs plans moyens, une certaine quan titre de liquide est transférée, par les canaux 7 et 8, de la cavité centrale 4 aux cavités latérales 5, 6 si les armatures 2, 3 se rapprochent et inversement si les armatures s'éloignent. Les forces nécessaires pour mettre le liquide en mouvement dans les canaux 7 et 8 croissent comme le carré de la fréquence, à amplitude constante des armatures et tant que l'on reste suffisamment en-dessous de la fréquence de résonance des masses de liquide entrainées. On a représenté, sur le diagramme de la Fige3, 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 da la force F1 provenant de la raideur propre du bloc d'élastomère, sans liquide, et de la force F2 nécessaire pour mettre le liquide en mouvement. La force F1 s'exprime par la relation : F1 = kx ot k est la raideur propre de l'élastomère et x l'amplitude du mouvement entre les armatures. C'est la force qui serait transmise au support si la cale ne comportait pas de liquide. Cette force est constante en fonction de la fréquence. La force F2 s'exprime par les relations ci-dessous, tant que l'on reste suffisamment en-dessous de la fréquence de résonance fr des masses de liquide entrainées F2 = 22 ou F2 =-me a x s'il s'agit d'un mouvement sinusoldal ofl m est la masse de liquide entrainée dans les canaux, g est l'accélération du liquide dans les canaux, 9 représente la pulsation et est égal à 2T f, a est un coefficient qui représente le rapport entre l'amplitude du mouvement du liquide et l'amplitude du mouvement entre les armatures. Cette force F2 s'oppose à la force F1, si bien que la force F transmise au support présente l'allure de la courbe représentée sur la Fig.3 Par rapport à un bloc en élastomère simple, on obtient donc une cale élastique qui possède un filtrage amélioré des vibrations de fréquence élevée, pour une raideur pratiquement identique à basse fréquence. La zone pratique d'utilisation de la cale est indiquée en A sur la Fig.3. 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. La raideur apparente globale K de la cale qui vient d'être décrite s'exprime par la relation F1 + F2 2 x 22 ou K = k - ma g I1 est aisé, par un dimensionnement approprié des cavités et des canaux, d'obtenir une raideur globale minimale de l'ordre de la moitié de la raideur que donnerait un simple bloc d'élastomère. On voit que ce résultat intéressant est obtenu avec un support très bon marché et particulièrement facile à réaliser. Dans l'exemple décrit, on a supposé que le support comportait deux cavités latérales 5, 6 disposées symétriquement. I1 est bien évident que ce nombre est tout à fait arbitraire et que l'on pourrait même avoir une cavité latérale annulaire, disposée autour de la cavité centrale. REVENDICATIONS 1. Cale élastique constituée par un bloc en élastomère reliant deux armatures et délimitant au moins deux cavités remplies de liquide et communiquant entre elles, caractérisée en ce qu'elle comporte une cavité principale centrale (4) dont les parois présentent une résistance élevée à la pression intérieure du liquide et au moins une cavité latérale (5,6) communiquant avec la cavité centrale (4) et dont au moins une partie (12, 13) des parois latérales présente une faible resistance à la pression intérieure du liquide. 2. Cale suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites cavités centrale (4) et latérale (5, 6) et leurs canaux de communication (7,8) débouchent sur une même face du bloc en élastomère (1) et sont délimités par une plaque de fermeture unique (9). 3. Cale suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ladite plaque (9) de fermeture desdites cavités (4, 5, 6) est fixée sur son pourtour sur l'une des arinatu- res (2) reliées par le bloc (1). 4. Cale suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 ,caracterisée en ce que la résistance à la pression des parois de la cavité centrale (4) est renforcée par une armature intermédiaire (11) noyée dans ledit bloc en élastomère (1). 5. Cale suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la partie (12, 13) des parois latérales de la cavité latérale (5,6) présentant une faible résistance à la pression intérieure du liquide est située au droit de la seule armature (2) sur laquelle est sertie la plaque de fermeture (9) et est en dehors du pourtour des autres armatures (3, 11) de la cale.