Brevet FR2475172A1 — publié le 19810807

La présente invention concerne les isolateurs anti-vibrations en caoutchouc et elle a trait plus particulièrement à une amélioration des performances d'isolateurs anti-vibrations en caoutchouc qui sont avantageusement adaptables pour constituer des supports de moteur ou bien pour supporter de façon stable des groupes d'entratne- ment de véhicules automobiles dans toutes conditions de charges. L'invention est illustrée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un isolateur anti-vibrations en caoutchouc de type bien connu selon l'art antérieur. Fig. 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale de modes de réalisation d'un isolateur anti-vibrations en caoutchouc selon laprésente invention. Dans un support de moteur du type indiqué, les vibrations du châssis de véhicule, ou ce qu'on appelle le "secouage" d'une fréquence de 10 à 30 Hz, qui est provoqué par des oscillations de mode primaire causées par les pneumatiques, des vibrations au ralenti, un bruit de 30 à 300 Hz et des influences semblables, sont engendrées à partir du groupe d'entratnement du véhicule, de sorte qu'il est nécessaire d'isoler efficacement ces vibrations et ces bruits à l'aide du support de moteur. Cependant les isolateurs anti-vibrations en caoutchouc, bien connus,sont fonction de la sélection de la constante d'élasticité, de la caractéristique d'amortissement, de l'agencement du support de la caisse du véhicule et de paramètres semblables, de sorte qu'il est très difficile de satisfaire complètement à l'impératif défini ci-dessus. En particulier, on a effectué différents essais pour établir une capacité d'amortissement permettant de réduire les possibilités de transmission des vibrations lors d'une oscillation de grande amplitude et de faible fré quence, dont un exemple typique est constitué par l'isolateur anti-vibrations en caoutchouc indiqué sur la figure 1. Dans le mode de réalisation représenté, deux disques rigides supérieur et inférieur 1,2 sont fixés coaxialement parun goujon porteur 3, deux éléments annulaires supérieur et inférieur 5,6 en élastomère caoutchouté sont disposés entre les disques rigides 1 et 2 le long de leurs périphéries intérieures et une plaque portante 4, fixée sur le châssis du véhicule, est maintenue entre les éléments 5, 6 en matière élastomère. En outre, une chambre creuse délimitée par ces disques et les éléments caoutchoutés est divisée en deux chambres supérieure et inférieure A1 et A2 par une cloison séparatrice 8 servant à former un intervalle annulaire ou un orifice 7 dans lequel passe le goujon porteur 3. Ces deux chambres A1, A2 sont remplies d'un liquide d'amortissement essentiellement incompressible, tel que de l'eau ou un liquide semblable. Lorsque des oscillations a basse fréquence sont appliquées au goujon porteur 3, les disques rigides supérieur et inférieur 1, 2 coopèrent avec le goujon porteur 3 pour absorber la variation alternée de volume se produisant entre les chambres supérieure et inférieure A1 et A2, le liquide d'amortissement étant alors obligé de passer par l'orifice 7 et produisant par conséquent une grande force d'amortissement du fait de la résistance à l'é- coulement du liquide engendrée par sa viscosité. D'autre part, l'action de compensation de pression basée sur les conditions d'écoulementFentionnées ci-dessus suit difficilement des oscillations à haute fréquence, de sorte que l'amortissement desdites oscillations à haute fréquence est principalement assuré par la déformation par flexion des éléments annulaires 5, 6 en caoutchouc.Dans le dernier cas cependant, la constante d'élasticité dynamique d'une structure composite se composant des éléments annulaires en caoutchouc 5, 6 et du liquide d'amortissement placé dans la chambre délimitée par ces éléments annulaires est augmentée d'environ 4 à 5 fois par rapport à la constante d'élasticité statique de l'élastomère caoutchouté de sorte que la capacité de transmission des vibrations pour une oscillation à haute fréquence est considérablement dégradée par comparaison au cas où on utilise le simple isolateur anti-vibrationsen caoutchoucbien connu. L'invention a en conséquence pour objet de remédier avantageusement aux inconvénients mentionnés cidessus. A cet effet, l'invention utilise le fait que la constante d'élasticité du caoutchouc ou d'un élastomère caoutchouté est en particulier supprimée pour une valeur faible dans la direction de cisaillement et également le fait qu'on améliore l'isolation anti-vibrations en réduisant efficacement la capacité de transmission des vibrations dans une plage de fréquences de travail d'un isolateur anti-vibrations en caoutchouc. Conformément à la présente invention, il est prévu un isolateur anti-vibrations en caoutchouc comprenant un corps moulé du type gobelet qui est pourvu, à proximité de son ouverture, d'un rebord annulaire extérieur s'étendant radialement à partir du corps moulé et dont la surface supérieure a une forme conique, ce corps étant réalisé en caoutchouc ou en une matière élastique caoutchoutée, un manchon extérieur joint de façon étanche à la périphérie extérieure dudit rebord, un manchon intérieur dont une partie est encastrée de façon étanche dans ledit rebord à proximité de la périphérie extérieure dudit corps moulé, un élément porteur joint de façon étanche audit manchon extérieur de façon à délimiter un espace rempli de liquide avec ledit corps moulé ledit rebord, et une plaque à orifice qui adhère à la périphérie intérieure dudit corps moulé à proximité de ladite ouverture en vue de diviser ledit espace en deux chambres. Sur la figure 2, on a représenté BI coupe un mode préféré de réalisation de l'isolateur anti-vibrations en caoutchouc conforme à l'invention, où un corps moulé R en forme de gobelet est pourvu, à proximité de son ouverture, d'un rebord annulaire extérieur ou d'un anneau de cisaille ment 10 s'étendant radialement à partir du corps moulé et présentant une forme conique sur sa surface supérieure lOa. Le corps moulé et le rebord sont formés de caoutchouc ou d'une matière élastique caoutchoutée. L'anneau de cisaillement 10 est joint de façon étanche, sur sapériphérie extérieure 11, avec une surface périphérique intérieure 13 d'un manchon extérieur 12, par exemple par vulcanisation ou par un moyen semblable.En outre, une partie d'un manchon intérieur 15 est encastrée dans l'anneau de cisaillement 10, à proximité de la périphérie extérieure du corps moulé R, de manière que la surface périphérique extérieure 16 du manchon intérieur 15 soit jointe de façon étanche à la surface péripherrique intérieure 14 de l'anneau de cisaillement 10, par exemple par vulcanisation ou par un moyen semblable. Dans ce cas, le corps moulé R agit comme un revêtement- intérieur 23 pour le manchon intérieur 15. Le manchon extérieur 12 et le manchon intérieur 15 sont formés d'un matériau rigide pouvant transmettre leurs déplacements axiaux à l'anneau de cisaillement 10, ce matériau pouvant être un métal ou une autre matière semblable. Le manchon extérieur 12 est joint de façon étanche à un élément porteur 18, pourvu d'un goujon de montage 17, d'une manière classique, par exemple par un processus de sertissage comme indiqué en 19, par un processus de matage ou par des moyens semblables. Sur un côté opposé à l'élément porteur 18, un bord libre du manchon intérieur 15 est élargi vers l'extérieur dans la direction radiale, comme indiqué par exemple en 20 sur le dessin. Ensuite, le manchon intérieur 15 est fixé en un point donné sur un châssis de véhicule 21, avec ou sans un autre élément porteur. De cette manière, la charge exercée par un groupe moteur d'un véhicule automobile monté sur le goujon 17 est absorbée par l'anneau de cisaillement 10. En outre, un trou d'air (15a) peut être ménagé dans le manchon intérieur 15 ou dans le châssis de véhicule 21 de façon à laisser pénétrer l'air librement dans un espace délimité par le corps moulé R, le manchon intérieur 15 et le châssis de véhicule 21. Il est évident que l'élément porteur 18 peut être fixé sur le chassis de véhicule 21. Dans ce cas, un autre élément porteur, pourvu d'un goujon de montage, est fixé sur l'extrémité libre du manchon intérieur 15, sur laquelle est monté le groupe moteur du véhicule automobile. En ce qui concerne la jonction de l'élément porteur 18 avec le manchon extérieur 12, il est pré- férable de former une lisière 22 en porte-à-faux sur l'anneau de cisaillement 10 de manière que cette lisière 22 dépasse extérieurement de la périphérie extérieure 11 dudit anneau 10. En conséquence, la fixation étanche de l'anneau de cisaillement 10 est effectuée en disposant l'élément porteur 18, en meme temps que la lisière en porte-à-faux 22 de l'anneau de cisaillement 10, dans la partie sertie 19 du manchon extérieur 12. Le corps moulé R en forme de gobelet délimite un espace de volume variable en coopération avec le rebord annulaire extérieur 10 et l'élément porteur 18. Cet espace de volume variable est divisé en une chambre principale B1 et une chambre auxiliaire B2 en faisant adhérer une plaque 26 munie d'un orifice 25, servant à l'étranglement du liquide s'écoulant vers la périphérie intérieure du corps moulé R à proximité de son ouverture. Ces deux chambres sont remplies d'un liquide d'amortissement C avant le sertissage. Dans l'isolateur anti-vibrations en caoutchouc ayant la structure conforme à l'invention qui a été décrite ci-dessus, lorsqu'un certain déplacement écarte l'é- lément porteur 18 de sa position de sollicitation statique, il s'établit une différence de pression entre la chambre principale B1 et la chambre auxiliaire B2 dans la direction de déplacement. I1 en résulte qJe le liquide d'amortissement remplissant ces chambres s'écoule alternativement entre les deux chambres B1, B2 par l'intermédiaire de l'o- rifice 25 en vue de réduire la différence de pression. Cet écoulement de liquide est apparemment provoqué par l'expansion et la contraction d'une paroi flexible de fond 24 du corps moulé R. Lorsque le déplacement précité est en particulier engendré par une oscillation à basse fréquence, la différence de pression entre la chambre principale B1 et la chambre auxiliaire B2 est essentiellement égalisée par l'écoulement alterné du liquide d'amortissement par l'orifice 25, ce qui produit une force d'amortissement efficace qui est basée sur l'étranglement du liquide passant par l'orifice 25. D'autre part, si le nombre de vibrations est augmenté au-delà d'une certaine valeur, ou bien dans le cas d'une collision engendrant instantanément une charge élevée, le liquide n'a plus le temps de subir un étranglement en passant par l'orifice 25 mais l'anneau de cisaillement 10 produit une déformation par cisaillement entre le manchon extérieur 12 et le manchon intérieur 15 en vue d'engendrer une action d'amortissement résultant du frottement interne de l'anneau de cisaillement 10.Dans le dernier cas, la constante d'élasticité dynamique, correspondant aux propriétés du caoutchouc de l'anneau de cisaillement 10 dans la direction de cisaillement, est seulement d'environ 2 fois la constante d'élasticité statique de l'anneau 10, de sorte que la possibilité de transmission de vibrations dans le domaine des oscillations à haute fréquence n'est pas notablement altérée. Sur la figure 3, on a représenté en vue en coupe un autre mode de réalisation de l'isolateur antivibrations en caoutchouc conforme à l'invention, où un rebord annulaire extérieur 10' du corps moulé R est biseauté sur sa périphérie extérieure et est joint de façon étanche à un manchon extérieur 12' ayant une forme biseautée correspondante. Cet isolateur anti-vibrations en caoutchouc peut également produire essentiellement les mêmesperfor- mances que celui décrit en référence à la figure 2. Dans l'isolateur anti-vibrations en caoutchouc conforme à l'invention, non seulement les oscillations d'une fréquence relativement basse peuvent etre avantageusement amorties par la force d'amortissement -engen drée par l'étranglement créé dans l'écoulement de liquide d'amortissement mais également les oscillations de fréquence relativement élevée peuvent être atténuées par l'action d'amortissement basée sur le frottement interne s'exerçant dans la direction de cisaillement de l'anneau de cisaillement ou bien du rebord annulaire extérieur, sans qu'il se produise une obstruction notable résultant de l'action d'amortissement du liquide d'amortissement. Dans le dernier cas , la constante d'élasticité dynamique lors de la déformation par cisaillement de vanneau de cisaillement est augmentée d'une valeur correspondant seulement à 2 fois la constante d'élasticité statique de sorte que l'isolateur antivibrations en caoutchouc conforme à l'invention permet efficacement d'exercer une action améliorée d'amortissement des oscillations à haute fréquence et qu'on obtient avantageusement une diminution de la constante d'élasticité dynamique. REVENDICATIONS l.Isolateur anti-vibrations en caoutchouc, caractérisé en ce qu'il comprend un corps moulé (R) du type gobelet, qui est pourvu proximité de son ouverture, d'un rebord annulaire extérieur (10, 10') s'étendant radialement à partir du corps moulé (R) et dont la surface supérieure (lOa) a une forme conique, ce c-orps (R) étant réalisé en caoutchouc ou en une matière élastique caoutchoutée, unmanchon extérieur (12,12') joint de façon étanche à la périphérie extérieure dudit rebord (10,10'), un manchon intérieur (15) dont une partie est encastrée de façon étanche dans ledit rebord (10,10') à proximité de la périphérie extérieure dudit corps moulé (R), un élément porteur (18) Joint de façon étanche audit manchon extérieur (12,12') dé façon à délimiter un espace rempli de liquide avec ledit corps moulé (R) et ledit rebord (10,10'), et une plaque à orifice (25,26) qui adhère à la périphérie intérieure dudit corps moulé (R) à proximité de ladite ouverture en vue de diviser ledit espace en deux chambres (B1, B2). 2. Isolateur anti-vibrations en caoutchouc selon la revendication , caractérisé en ce que chacun desdits manchons extérieur (12,1?') et intérieur (15) est composé d'un matériau métallique rigide. 3. Isolateur anti-vibrations en caoutchouc selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rebord (10,10') est pourvu d'une lisière en porte-à-faux (22) qui s'étend vers l'extérieur à partir de la périphérie extérieure dudit rebord (10,10'). 4. Isolateur anti-vibrations en caoutchouc selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux chambres (B1, B2) sont remplies d'un liquide d'amortissement (C).