Brevet FR2558229A1 — publié le 19850719

La présene invention se rapporte un support- moteur pour véhicule et, encore plus particulièrement, à un support-maoteur destiné à assurer la réduction des vi- brations de haute fréquence associées à des oscillations de petite amplitude et l'amortissement des basses fré- quences associées à des oscillations de grande asplitu- de. On connaît déjà des supports-moteurs comprenant d'une façon générale un boîtier formant une cavité, une membrane en matière élastomère fixée entre les bords du boîtier et un noyau central par rapport au boîtier et fixé au moteur, un plateau fixé au centre du noyau, des moyens de fixation servant à fixer le support au véhicu- le et un liquide incompressible à haute viscosité conte- nu dans la cavité du bottier. Dans les supports-moteurs précités, la viscosi- té du liquide, qui est en général de l'huile, est envi- ron 60 000 centistokes. Ces supports-moteurs sont en général capables d'amortir les oscillations de grande amplitude et de bas- se fréquence. En effet, à la suite d'une vibration de grande amplitude et basse fréquence, par exemple telle que cel- le qu'on observe lorsque les roues du véhicule rencon- trent un trou sur un terrain accidenté, il se produit un déplacement du plateau solidaire du noyau dans la masse de liquide très visqueux, avec déplacement consécutif de la masse de ce liquide entre les cotés du plateau et les parois intérieures du boîtier du support, en provoquant un amortissement des vibrations d'un type purement vis- queux. En présence de vibrations de petite amplitude et de grande fréquence, étant donné que le dispositif comprend un plateau d'une surface relativement grande qui travaille dans un liquide très visqueux, il s'éta- blit de fortes variations de pression sur le plateau par- ce que le plateau tend à comprimer le liquide et que le liquide réagit avec des forces qui sont transmises à la structure du véhicule, en occasionnant ainsi une fatigue et un manque substantiel de confort pour les occupants. Malheureusement, jusqu'à présent, on ne connatt pas de solution en mesure de résoudre simultanément le problème de l'élimination de certaines vibrations de haute fréquence et l'amortissement des vibrations de bas- se fréquence et de grande amplitude, c'est-à-dire de cel- les qui se présentent généralement, ainsi qu'on l'a indi- qué plus haut, lorsqu'un véhicule décrit un parcours qui comprend de très importantes irrégularités du revêtement routier. Le but de la présente invention est donc de réa- liser un support-moteur du type comprenant un bottier fermé à joint étanche, dans lequel est enfermé un liqui- de incompressible, qui soit capable d'amortir les vibra- tions de basse fréquence et de grande amplitude et d'éli- miner les vibrations de grande fréquence et de faible amplitude, le tout selon un principe qui soit applicable à tous les véhicules et à tous les modes d'assemblage du moteur sur le véhicule et, en particulier, de manière à améliorer les conditions de confort des occupants d'un véhicule et à annuler ou, du moins à réduire sensible- ment le bruit à l'intérieur du véhicule, tout en exclu- ant le recours à des dispositifs compliqués et coQteux. L'invention a pour objet un support-moteur pour véhicule comprenant un bottier indéformable qui forme une cavité fermée délimitée par des bords périphériques, une membrane en élastomère, un noyau central par rapport au boîtier, des moyens de fixation servant à fixer le support au véhicule et un liquide incompressible contenu dans ladite cavité du bottier, ladite membrane en élasto- mère étant montée entre les bords du bottier et ledit noyau central, ce noyau étant relié au moteur du véhicu- le et ledit support étant caractérisé en ce qu'à l'inté- rieur de ladite cavité est disposé, immergé dans le li- quide, un élément unique revêtant la forme d'un réci- pient indéformable muni d'un couvercle percé d'un trou qui communique avec ledit liquide, et muni également d'un diaphragme dilatable placé audessous du couvercle pour délimiter un espace fermé qui est occupé par un fluide aériforme, ledit liquide incompressible ayant une basse viscosité comprise entre 100 et 2 000 centistokes. Le support-moteur tel qu'il est défini plus haut est de préférence caractérisé en ce que ledit récipient est fixé au noyau central. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'in- vention peut être réalisée. Sur ces dessins, la figure 1 est une coupe longitudinale d'un support-moteur selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan du support-mo- teur de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale d'un supportmoteur analogue à celui des figures 1 et 2 mais selon une variante; la figure 4 est une coupe longitudinale d'un au- tre exemple de réalisation d'un support-moteur selon l'invention. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un sup- port-moteur 1 qui comprend un boîtier indéformable 2 for- mant une cavité fermée délimitée par des bords circulai- res, une membrane en élastomère 3, un noyau 4 central par rapport au boîtier, des moyens de fixation 5 servant à fixer le support au véhicule, un liquide incompressi- ble 6 contenu dans ladite cavité du boîtier; dans une forme de réalisation du dispositif, ledit liquide incom- pressible est un mélange d'eau et de glycol, de préféren- ce avec des proportions sensiblement égales des deux constituants, ce mélange possédant une viscosité très basse, généralement comprise entre 100 et 2 000 centisto- kes. La membrane 3 en élastomère représentée sur les figures 1 et 2 est reliée aussi bien au noyau 4, qui est destiné à être fixé au moteur, qu'aux bords d'une premiè- re partie du boîtier qui possède la forme d'une armature 7, laquelle est à son tour reliée mécaniquement à joint étanche à la deuxième partie du boîtier, lequel présente la forme d'une tasse cylindrique. La fixation de la mem- brane au noyau et à l'armature est du type caoutchouc-mé- tal. Le support comprend, à l'intérieur de la cavité du boîtier et entièrement immergé dans le liquide, un élément unique revêtant la forme d'un récipient indéfor- mable 8 qui comprend un couvercle 9 percé d'au moins un trou 10, de préférence situé au centre et d'un diamètre inférieur ou égal à 6 mm. Audessous du couvercle 9, est disposé un diaphragme dilatable 11, par exemple en matiè- re élastomère, avec ou sans ondulation, qui est fixé à joint étanche aux parois intérieures du récipient pour délimiter un espace fermé 12 occupé par un fluide aéri- forme, constitué par de l'air ou par un gaz inerte. Ainsi qu'on le voit sur le dessin, le trou 10 du récipient met le liquide 6 de la cavité du boîtier en communication avec le diaphragme 11. On entendra dans la suite par l'utilisation d'un récipient comme unique élément disposé à l'inté- rieur de la cavité du boîtier, le fait que le support est dépourvu de tout autre élément intérieur au boîtier et approprié pour former une séparation entre deux cham- bres distinctes, ainsi que de tous autres moyens sujets à se déformer sous l'effet des variations de la pression du liquide ou, en général, de moyens qui font obstacle à la libre circulation de la masse liquide et à son in- teraction immédiate avec la membrane en élastomère. En d'autres termes, la seule limitation à la ca- pacité d'accumulation de liquide à l'intérieur du boî- tier est représentée par la présence du récipient 8, dont les dimensions, ainsi qu'il ressort par ailleurs clairement de la figure 1, sont telles qu'il occupe une fraction réduite de l'ensemble du volume intérieur du boltier, et ceci sensiblement selon les proportions re- présentées sur cette figure. Pour compléter la description du support des fi- gures 1 et 2, on citera comme autre élément de réalisa- tion, le plateau de butée vertical 13 muni d'un retour circonfërentiel 14 destiné à former une butée latérale. Le support-moteur 1 comprend, dans un exemple de réalisation, certaines caractéristiques prédétermi- nées destinées à réduire les vibrations de haute fréquen- ce et de petite amplitude et à amortir les vibrations de basse fréquence et de grande amplitude. Bien qu'elles permettent d'obtenir des résul- tats optimaux, en ce qui concerne le confort des occu- pants du véhicule, ces caractéristiques ne doivent pas être considérées dans un sens limitatif mais seulement en tant qu'exemple préférentiel. En particulier, selon cet exemple, le fluide aériforme contenu dans le récipient est un gaz qui est introduit sous pression au moment du montage du réci- pient. En outre, le liquide incompressible possède une masse comprise dans un intervalle allant de 50 grammes à 300 grammes. De même, la membrane en élastomère possède une rigidité globale comprise entre 0,2 kg/mm et 1 kg/am. Le rapport entre la rigidité et la masse, qui est donné par les valeurs précitées, possède une signifi- cation particulière et utile pour déterminer une fréquen- ce de résonance du système formé de la masse liquide et de la membrane et qui est utile pour assurer la réduc- tion des vibrations de haute fréquence imposées à ce sys- tème. Le fonctionnement du support est le suivant. Lorsqu'on applique la charge statique représen- tée par le moteur au noyau, il se produit un fléchisse- ment de l'élément élastique porteur, c'est-à-dire de la membrane et, de ce fait, une réaction de cet élément, avec accroissement simultané de la pression du liquide contenu dans la cavité du boîtier. L'augmentation de la pression du liquide, est compensée par une déformation du diaphragme du réci- pient, qui est contraint à comprimer le gaz contenu dans l'espace fermé 12 jusqu'à ce qu'il s'établisse un équili- bre entre les pressions qui agissent sur les deux faces opposées du diaphragme dilatable 11. En raison de la charge statique représentée par le moteur et avec les caractéristiques de réalisation du support de la figure 1, on obtient une pression interne du liquide qui contribue à la capacité de charge dans un pourcentage de 10 à 30 % de la charge totale du moteur. Dans le fonctionnement dynamique, en présence de vibrations de grande amplitude, les variations de pression qui résultent de la déformation de la membrane élastomère provoquent un écoulement de fluide à travers le trou 10, avec laminage consécutif de ce liquide, asso- cié à une dissipation d'énergie et, par conséquent, avec un effet d'amortissement sur le support. Dans le fonctionnement comportant des vibra- tions de haute fréquence et de faible amplitude, la mas- se de liquide contenue dans le bottier n'est pas en mesu- re, en raison de la vitesse à laquelle elle se déplace, de passer à travers le trou 10 et, étant donné que cette masse ne peut pas se décharger par la déformation d'au- tres éléments, puisque, ainsi qu'on l'a déjà dit, il n'existe pas d'autres éléments déformables à l'intérieur du bottier, cette masse sera contrainte à se lier à la membrane en élastomère, en provoquant ainsi un comporte- ment analogue à celui d'un ressort. En d'autres termes, les forces imprimées au système par des vibrations qui entrent en jeu recevront des réactions élastiques d'une valeur correspondante, de sorte que ce qui est imprimé au système est à nouveau transmis au support dans le sens opposé et avec une valeur pratiquement inchangée. Si à un moment, la masse de liquide du boîtier qui est lié à la membrane atteint la fréquence de réso- nance, laquelle est prédéterminée, ainsi qu'on l'a déjà indiqué, par le choix des valeurs de la masse du liquide et de la rigidité de la membrane, il s'engendre des for- ces en opposition de phase, c'est-à-dire des forces capa- bles de réduire les réactions élastiques et, par consé- quent, capables d'amortir dynamiquement les vibrations qui sont transmises aux occupants situés à l'intérieur du véhicule. Sur la figure 3, on a encore représenté un sup- port 14 sensiblement analogue à celui des figures 1 et 2, avec cette différence que le récipient 15 est fixé sur le fond du bottier au lieu d'être fixé au centre du noyau. La réalisation de la figure 3 se distingue de celle de la figure 1 par le fait qu'elle permet une plus grande mobilité de la membrane le long d'un plan trans- versal à l'axe du support; en effet, l'absence de réci- pient lié au noyau permet un plus grand degré de liberté commandé par la rigidité de la matière élastomère qui forme la membrane. Dans une autre exemple de réalisation, représen- té sur la figure 4, qui est analogue en fonctionnement à ce qui a déjà été exposé plus haut, on a indiqué un sup- port-moteur 16 qui diffère de celui des figures précéden- tes par le fait que le récipient 17 est associé au noyau 18 auquel le moteur est suspendu. Cette solution permet avantageusement d'utili- ser un support-moteur, capable de réduire les vibrations de haute et de basse fréquences indifféremment dans n'im- porte quel type d'application, c'est-à-dire aussi bien si le moteur est monté au-dessus que s'il est monté au-dessous du châssis du véhicule. Le support est monté initialement en l'absence du moteur et la pression entre les deux faces de la mem- brane 19 est choisie de telle manière que, dans la phase suivante, c'està-dire lorsqu'on suspend le moteur au noyau 18, la pression de l'air à l'intérieur du réci- pient 17 soit supérieure à une atmosphère. L'invention atteint les buts visés dans toutes les conditions décrites. En effet, ainsi qu'on l'a déjà décrit précédemment, le support comprend des moyens capa- bles aussi bien d'amortir les oscillations de basse fré- quence et de grande amplitude que d'amortir les vibra- tions de haute fréquence et de petite amplitude, du moins dans les limites de certaines valeurs prédétermi- nées. Ainsi qu'on l'a vu, ces moyens sont essentielle- ment constitués par un récipient muni d'un couvercle per- cé en son centre et d'un diaphragme dilatable placé au- dessous du couvercle pour contenir un fluide compressi- ble ou encore dans la présence d'un liquide à très basse viscosité maintenu dans un état de pression supérieure à la pression atmosphérique et possédant une masse qui est liée à la rigidité de la membrane élastomère par un rap- port prédéterminé, cette masse servant à annuler certai- nes vibrations de haute fréquence déterminées. Le récipient représente une liaison qui s'est révélée utile pour combiner les deux aptitudes du sup- port à résister à la transmission de vibrations, aussi bien de haute fréquence que de basse fréquence aux occu- pants du véhicule. En effet, la dissipation d'énergie du liquide qui est provoquée par le laminage de ce liquide à tra- vers le trou du récipient et par la compressibilité du fluide aériforme contenu à l'intérieur du récipient per- mettent l'amortissement de vibrations à basse fréquence et grande amplitude. Le même récipient est par ailleurs un élément qui augmente l'aptitude du support à réduire certaines vibrations déterminées de haute fréquence et de basse am- plitude, par exemple, des vibrations d'une fréquence com- prise entre 120 hertz et 180 hertz et d'une petite ampli- tude, par exemple de l'ordre de 0,1 mm à 0,2 mm. En effet, l'état de pression auquel le fluide aériforme contenu dans le récipient diaphragme-poumon peut être porté, par exemple si on adopte comme fluide, de l'air à une pression supérieure à la pression atmos- phérique, repousse le liquide contenu dans la cavité et le met en contact constant et sous pression avec la mem- brane; en conséquence, le système masse liquide-membra- ne élastomère répond immédiatement aux oscillations impo- sées de l'extérieur, en passant du fonctionnement du sys- tème en tant que ressort pur au fonctionnement capable de déterminer, dans des conditions de résonance, des for- ces qui, étant déphasées par rapport aux forces de réac- tion déterminées par l'effet ressort, se soustraient de ces dernières. En pratique, grâce aux caractéristiques expo- sées, on obtient une faible valeur de transmissibilité dynamique grace à un effet de déphasage des forces qui sont engendrées dans les conditions de résonance. En outre, ainsi qu'il est facile de le compren- dre, l'invention peut s'appliquer d'une façon simple à n'importe quel type de support dont le boîtier possède déjà en soi une forme qui peut être réalisée avec des ou- tils de tournage ou d'emboutissage simples, comme cela se produit pour les formes représentées sur les figures du dessin. Le récipient peut encore être construit à part, convenablement chargé d'un fluide aériforme puis simple- ment soudé au fond de l'un quelconque des boîtiers repré- sentés sur les figures précédentes, par exemple sur la figure 3 ou, en variante, il peut être vissé sur le noyau, comme représenté sur la figure 4. D'une façon générale, il convient encore d'ob- server que l'utilisation du récipient selon l'invention pour l'amortissement des vibrations de basse fréquence et de grande amplitude rend le dispositif supérieur à toute autre solution dans laquelle, par exemple, l'effet de laminage et de dissipation de l'énergie est obtenu, par exemple, en recourant à la subdivision de la cavité du boîtier en deux chambres par une cloison de sépara- tion appropriée et en formant au centre de cette cloison un trou pour le laminage du fluide, et encore des élé- ments de déformation prévus sur le fond du récipient, par exemple, des éléments en élastomère. En effet, ces solutions éventuelles précitées exigeraient des constructions beaucoup plus complexes, aussi bien par la formation de cloisons de séparation servant à former deux chambres que par la création de parois déformables sur le fond du bottier avec l'éven- tuel inconvénient d'une mauvaise étanchéité pour le li- quide à basse viscosité contenu dans le boîtier. Par ailleurs, il convient encore de se rappeler que la solution de la figure 4 permet de suspendre un mo- teur au noyau d'un support et ceci sans recourir à des trous qui traversent les parois et le fond du bottier; en pratique, la solution représentée sur la figure 2 pré- sente l'avantage de garantir l'étanchéité du bottier par rapport au fluide à basse viscosité qui y est contenu. Il va de soi que de nombreuses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au disposi- * tif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Support-moteur pour véhicule, comprenant un bottier indéformable (2) qui forme une cavité fermée dé- limitée par des bords périphériques, une membrane en élastomère (11, 19), un noyau (4, 18) central par rap- port au boîtier, des moyens de fixation (5) servant à fixer le support au véhicule, un liquide incompressible (6) contenu dans ladite cavité du boîtier, ladite membra- ne en élastomère c11, 19) étant fixée entre les bords du boîtier et ledit noyau, ce noyau étant relié au moteur du véhicule et ledit support étant caractérisé en ce que, à l'intérieur de ladite cavité, et immergé dans le liquide (6), est disposé un élément unique revêtant la forme d'un récipient indéformable (8) muni d'un couver- cle (9) percé d'un trou (10) qui communique avec ledit liquide, et d'un diaphragme dilatable (11, 19) placé au- dessous du couvercle et servant à délimiter un espace fermé (12) qui est occupé par un fluide aériforme, ledit liquide incompressible ayant une faible viscosité, com- prise entre 100 et 2 000 centistokes. 2 - Support-moteur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la pression intérieure du liquide supporte une charge comprise entre 10 % et 30 % de la charge totale représentée par le poids du moteur. 3 - Support selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit liquide incompressible est un mélange d'eau et de glycol. 4 - Support-moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit réci- pient (15) est fixé au fond du boîtier. 5 - Support selon l'une quelconque des revendi- cations 1, 2 et 3, caractérisé en ce que ledit récipient (8) est fixé au noyau central (4). 6 - Support-moteur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit récipient (17) est associé au noyau (18) auquel le moteur est suspendu. 7 - Support-moteur selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce que la pression du fluide aériforme con- tenu à l'intérieur dudit récipient est supérieure à une atmosphère. 8 Support-moteur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit liquide incompressible est dis- posé à l'intérieur d'une cavité présenant la forme d'une tasse cylindrique et en ce que la masse dudit liquide est comprise dans un intervalle allant de 50 grammes à 300 grammes. 9 - Support-moteur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la rigidité globale de ladite membra- ne en élastomère est comprise entre 0,2 kg/mm et 1 kg/mm - Support-moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit trou (10) du récipient possè- de un diamètre inférieur ou au maximum égal à 6 mm. 11 - Support-moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit trou (10) du récipient se trouve au centre du couvercle (9). 12 - Support-moteur destiné à relier élastique- ment un moteur au châssis d'un véhicule, comprenant un bottier (2) fermé à joint étanche par une membrane en élastomère, un noyau (4, 18) associé à ladite membrane, en position centrale, pour soutenir le moteur, un liqui- de incompressible (6) contenu dans la cavité du bottier, ledit support étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens capables, à la fois, de réduire certaines vibra- tions prédéterminées, de haute fréquence et de petite am- plitude et d'amortir les vibrations de basse fréquence et de grande amplitude, ces moyens étant constitués par la présence d'un liquide à basse viscosité (6), d'un ré- cipient (8) muni d'un couvercle (9) percé d'un trou (10) et muni d'un diaphragme dilatable (11) placé au-dessous du couvercle pour délimiter un espace fermé (12) à l'in- térieur duquel est disposé un fluide compressible, cette cavité ne contenant pas d'autres parties à l'intérieur du bottier, de sorte qu'en présence de vibrations de hau- te fréquence et de petite amplitude, la vitesse du liqui- de incompressible n'est pas en mesure de traverser ledit trou (10) et qu'il s'engendre dans des conditions de résonance entre la fréquence des vibrations imposées et la fréquence propre du système membrane-liquide, des for- ces qui tendent à annuler lesdites vibrations imposées à haute fréquence tandis que, en présence de vibrations de basse fréquence et de grande amplitude, le liquide qui passe à travers le trou (10) détermine une action d'amor- tissement par laminage de ce liquide à travers ce trou.