Brevet FR2554889A1 — publié le 19850517

La présente invention se rapporte à un supportmoteur pour véhicule et plus particulièrement à un support-moteur capable d'assurer une réduction des vibrations de grande fréquence et de très faible amplitude d'oscillation. On connaît déjà des supports moteurs comprenant d'une façon générale un boîtier formant une cavité tronconique, une membrane en matière élastomère fixée entre les bords du bottier et un noyau central, centré dans le boîtier et fixé au moteur, un plateau fixé au centre du noyau, des moyens de fixation servant à fixer le support au véhicule et un liquide incompressible à haute viscosité contenu dans la cavité du bottier. Dans les supports-moteurs précités, la viscosité du liquide, qui est en général de l'huile, est environ 60 000 centistokes. Ces supports-moteurs sont en général capables d'amortir les oscillations de grande amplitude et de basse fréquence. En effet, à la suite d'une vibration à grande amplitude et basse fréquence, par exemple telle que celles qu'on observe lorsque les roues du véhicule rencontrent 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 c6tés du plateau et les parois intérieures du bottier du support, en provoquant un amortissement des vibrations d'un type purement visqueux. En présence de vibrations de petite amplitude et de grande fréquence, étant donné que le dispositif comprend un plateau d'une surface notablement étendue et un liquide très visqueux, il s'établit de fortes variations de pression sur le plateau parce 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 le voyageur. Pour supprimer cet inconvénient, dans certaines solutions, le plateau est rendu libre par rapport au noyau central de telle manière que l'oscillation du noyau central, lequel est en soi de petite dimension transversale, ne provoque pas de grande variation de pression ni la transmission des forces comme cela se produirait si le plateau était effectivement lié au noyau. Naturellement, selon cette solution, dans le cas de vibrations de grande amplitude, le noyau rattrappe le jeu par rapport au plateau et, comme on l'a exposé plus haut, il s'établit alors un amortissement du type visqueux en raison du déplacement du plateau. Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, cette solution, qui est valable pour l'amortissement d'oscillations de basse fréquence et de grande amplitude ne résout pas le problème de l'amortissement des vibrations de haute fréquence et de basse amplitude, c'est-à-dire le problème de l'amortissement des vibrations qui se produisent toutes les fois qu'un véhicule roule sur une route en parcours normal. L'invention a donc pour but de réaliser un support-moteur comprenant un bottier -dans lequel est enfer- mé un liquide incompressible et qui soit capable de ré duire les vibrations de grande fréquence et de faible amplitude par une solution qui soit simple et qui, en même temps, atténuele bruit intérieur du véhicule. L'invention a pour objet un support-moteur monté dans un véhicule et destiné à assurer une réduction des vibrations de grande fréquence et de petite amplitude d'oscillation, comprenant un bottier métallique qui forme une cavité fermée délimitée par des-bords circulaires, une membrane élastique, un noyau central centré dans le bottier, des moyens de fixation servant à fixer le support au véhicule, un liquide incompressible contenu dans ladite cavité du bottier, ladite membrane en élastomère étant fixée entre les bords du bottier et ledit noyau central, le noyau central du bottier étant fixé au moteur du véhicule, ledit support étant caractérisé en ce que la viscosité du liquide incompressible est comprise entre 100 et 2 000 centistokes et en ce que la membrane élastique supporte moins de 50 % de la charge statique totale qui agit sur le support. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ce dessin, la figure 1 représente un support-moteur en coupe transversale la figure 2 représente une vue en plan du support-moteur de la figure 1 ; les figures 3 et 4 se rapportent à deux schémas de l'un des exemples du fonctionnement du support-moteur selon l'invention. Le support-moteur b (figure 1) comprend un bot- tier 2, métallique, en forme de botte, une membrane 3 en élastomère, un noyau central métallique 4, et un liquide incompressible contenu à l'intérieur du bottier. La membrane 3 est solidaire du noyau 4 en son centre et des bords du bottier à ses extrémités ; les éléments sont assemblés entre eux par une fixation caoutchouc/métal. Au centre du noyau 4, est monté solidairement un plateau 5 auquel est confiée la fonction d'assurer le déplacement de grandes masses de liquide et de former un moyen d'arrêt vertical vers le haut. Le bot- tier 2 comprend en outre des moyens de fixation sur la structure du véhicule, qui sont formés (figure 2) par une bride 6 munie de trous 7 qui permettent d'assembler le support à la structure du véhicule. Un autre plateau 8 destiné à former un organe de fin de course en compression est monté dans une position extérieure au bottier. Le moteur est rendu solidaire du support par une vis 9 assemblée solidairement au noyau central. Le liquide incompressible contenu à l'intérieur du bottier présente la caractéristique, fondamentale pour l'invention, de posséder une viscosité extrêmement basse, avec des valeurs de viscosité comprises dans l'intervalle entre 100 et 2 000 centistokes. Dans la forme de réalisation préférée, le liquide incompressible à basse viscosité est un mélange d'eau et de glycol et, dans un exemple de réalisation, la masse de ce liquide est de 150 grammes. L'invention est encore fondée sur une autre caractéristique fondamentale qui a trait aux moyens destinés à supporter la charge statique totale. Selon le principe de l'invention, la charge statique se répartit sur la structure élastomère porteuse formée par la membrane, c'est-à-dire sur la réaction élastique de la membrane aussi bien que sur la réaction qui dépend de l'accroissement de la pression du liquide agissant sur la surface intérieure déformée de la membrane en élastomère 1. Selon un principe élargi de la présente invention, la fraction de la charge totale qui est confiée à la réaction élastique de la membrane en élastomère est inférieure à 50 %. La fraction de la-charge statique totale pesant sur le support qui est confiée à la réaction élastique est comprise entre 35 % et 40 %. Dans la solution précitée, la rigidité de la membrane en élastomère destinée à supporter la fraction de la charge totale précitée par sa réaction est de 6 à 7 kg/mm. Naturellement, il est dans les possibilités de la pratique courante de déterminer la répartition de charge agissant sur le support en choisissant convenablement aussi bien la matière élastomère qui forme la membrane que les dimensions géométriques, en particulier, l'épaisseur de cette membrane. Le fonctionnement du support est le suivant lorsqu'il est soumis à des oscillations de grande amplitude et de fréquence relativement basse, par exemple, dans certaines applications, à des amplitudes pouvant aller jusqu'à 4 mm et à des fréquences comprises en 5 et 15 Hz, le support-moteur 1 se comporte comme un ressort pur. En pratique, le système équivalent en ce qui concerne les effets des oscillations sur le support est schématisé très simplement sur la figure 3 où on a représenté par M la masse du moteur et par k la rigidité du système ressort. Pour un déplacement s du ressort, le produit k x s représentera la réaction à ce déplacement engendrée par le système constitué par l'élasticité de la membrane et par la variation de pression du liquide. En d'autres termes, le dispositif, en se comportant comme un ressort, n'amortit pas les vibrations. La schématisation de la figure 3, c'est-à-dire le comportement du dispositif en tant que ressort, est naturellement rendue possible par le fait que le liquide est constitué par de l'eau et du glycol de sorte que le plateau 5 s'enfonce et se soulève par rapport à la masse du liquide avec une facilité extrême sans provoquer aucun effet de type visqueux.En présence d'oscillations possédant des amplitudes faibles par rapport aux valeurs citées plus haut et des fréquences élevées, comprises entre 130 et 180 Hz, on a constaté que le support-moteur fonctionne comme un dispositif amortisseur dynamique en atténuant ou en annulant totalement les oscillations résultant de la présence d'une masse oscillante. I1 n'est pas facile de donner une explication de la variation du comportement du dispositif avec la variation du système d'oscillations qui agit sur le support, ceci en raison du fait que le dispositif comprend plusieurs éléments qui diffèrent physiquement les uns des autres, comme le liquide et la matière élastomère, et qui conservent toujours des dimensions géométriques identiques et des capacités volumétriques identiques quelles que soient les conditions de fonctionnement.On pourrait donc s'attendre plus naturellement à un comportement uniforme et non pas à une variation de réponse telle que celle que l'on a pu constater en réalité. On peut toutefois retenir, en formulant une hypothèse de fonctionnement et une schématisation servant d'exemple, sans que cette explication ne soit liée à la validité du brevet, que le comportement du support est assimilable à celui représenté sur la figure 4. En pratique, il existe encore une masse oscillante et un système de forces sous-jacent représenté cette fois sur la branche de gauche de la figure par le ressort de rigidité k qu'on a déjà vu sur la figure 3 et, en outre, par une branche disposée en parallèle comprenant un système de deux ressorts de rigidité kl entre lesquels est interposée une masse ml ; les deux ressorts de rigidité kl représentent dans les conditions d'oscillation précitées le comportement de la masse élastomère de la membrane tandis que ml représente la masse de liquide à basse viscosité mise en mouvement par le plateau 5.En d'autres termes, selon la schématisation de la figure 4, on observe que le système se comporte encore avec une réaction représentée par le ressort de rigidité k mais en ajoutant à cette force un autre système de forces engendrées par les ressorts de rigidité kl et par la masse ml, et dont le sens est orienté en opposition par rapport à la réaction du ressort de rigidité k. On a en définitive un système de forces de réaction qui se soustraient l'une de l'autre et, par conséquent, un amortissement des vibrations.En pratique, on a constaté que, pour des fréquences élevées et des amplitudes très basses, le fluide contenu dans la cavité du bottier agit par sa propre masse sur l'élasticité de déformation de la membrane et détermine une fréquence de résonance propre et, par conséquent, une force de réaction qui se trouve être en opposition de phase par rapport à celle de l'excitation extérieure. De cette façon, ainsi qu'on l'a indiqué et qu'on l'a représenté dans le schéma de la figure 4, la force qui est transmise à la structure du véhicule n'est plus liée au produit de la rigidité k du ressort, à gauche du même schéma, par le déplacement s mais au contraire, au produit de ce déplacement s par la différence entre la force de réaction de la branche de gauche et celle de la branche de droite. Les résultats optima de l'invention ont été atteints avec des supports-moteurs qui possèdent les valeurs précitées de basse viscosité du liquide et, en ou tre, en combinaison avec cette basse viscosité, les valeurs de pourcentages précitées pour la répartition de la charge totale qui pèse sur le support. Si l'on s'éloigne de ces valeurs, l'équivalence entre le système et les schématisations représentées sur les figures 3 et 4 ne correspond plus, du moins en partie, à ce qui a été décrit plus haut. On peut considérer que ceci résulte du fait qu'un accroissement de viscosité peut introduire, bien que dans une mesure qu'il n'est pas facile de prévoir, un effet d'amortissement visqueux au détriment de l'amortissement réactif en opposition de phase. En outre et par exemple, si l'on accroît la fraction de la charge qui est appliquée à la membrane au-delà des valeurs précitées, on ne peut plus atteindre les résultats recherchés. En effet, dans le cas a d'une membrane capable de supporter par sa réaction élastique 70 % de la charge statique totale qui pèse sur les supports, on obtiendrait un amortissement à des fréquences indésirées.Dans ce cas, il faudrait en effet recourir à une membrane beaucoup plus rigide, et, étant donné que la fréquence de résonance à laquelle correspondent les forces de réaction en opposition de phase précitées s'élève avec l'accroissement de la rigidité de la membrane en élastomère, on obtiendrait l'effet d'opposition de phase å des fréquences encore plus élevées que les fréquences désirées et, de cette façon, l'effet d'amortissement se produirait dans des conditions qui n'ont pas été programmées. Ainsi qu'on l'a exposé petit à petit, l'inven tion atteint tous les buts qu'elle s'était fixée, puisqu'elle amortit les vibrations de haute fréquence et de faible amplitude avec les réactions d'opposition de phase qui prennent leur origine dans le système liquide-membrane et que, surtout, en amortissant ces vibrations, elle atténue fortement le bruit qui, autrement, se produirait à l'intérieur des véhicules. Il est évident que la solution est d'un coût avantageux puisque le dispositif est essentiellement composé d'un boîtier et d'un liquide intérieur et, en particulier, elle peut être mise en oeuvre facilement et n'importe où puisque les matières dont le dispositif est formé et son mode de réalisation sont de type courant. I1 va de soi que diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple, notamment par substitution des moyens techniques équivalents sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Support-moteur utilisé dans un véhicule et destiné à obtenir une réduction des vibrations de grande fréquence et d'une faible amplitude d'oscillation, comprenant un bottier métallique (2) formant une cavité fermée délimitée par des bords circulaires, une membrane en élastomère (3), un noyau central (4) centré dans le bot- tier, des moyens de fixation (6, 7) servant à fixer le support au véhicule, et un liquide incompressible contenu dans la cavité du bottier, ladite membrane en élastomère étant montée entre les bords du bottier et le noyau central, ledit noyau central étant relié au moteur du véhicule, ce support étant caractérisé en ce que la viscosité du liquide incompressible est comprise entre 100 et 2 000 centistokes et en ce que la membrane élastique supporte moins de 50 % de la charge statique totale qui agit sur le support. 2 - Support-moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction de la charge totale qui est confiée à la réaction d'élastomère de la membrane varie entre 35 % et 40 %. 3 - Support-moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit liquide incompressible à basse viscosité est un mélange d'eau et de glycol. 4 - Support-moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, à l'intérieur de la cavité, un plateau (5) solidaire du centre du noyau (4). 5 - Support-moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un autre plateau (8), fixé au noyau à l'extérieur de la membrane et destiné à former une butée en fin de course en compression.