Brevet FR2571802A1 — publié le 19860418

La présente invention se rapporte, d'une fa- çon générale, aux amortisseurs. Elle concerne, plus particulièrement, des amortisseurs du type de ceux qui sont montés sur les véhicules et qui utilisent à la fois un ressort en élastomère travaillant au cisaille- ment et la circulation d'un fluide à travers un orifi- ce étranglé pour absorber les chocs, mettre une struc- ture à niveau-et dissiper l'énergie. Comme la conception automobile a tendu à favoriser les véhicules assez petits de meilleur rende- ment énergétique, qui ont un poids et un besoin de puissance plus réduits, les véhicules automobiles ré- sultant sont particulièrement sujets à des problèmes de vibration préjudiciables, tels que la dureté du rou- lement, et la vibration du moteur qui sont perceptibles dans l'habitacle. Ces problèmes résultent de paramètres de conception tels que la construction en une seule pièce du chassis et de la caisse, sous l'effet de la- quelle les chocs du roulement sur le châssis sont di- rectement transmis à l'habitacle. En outre, les moteurs plus petits sont fréquemment mal équilibrés, de par leur nature et, lorsqu'ils sont montés sur le chassis intégré, ils transmettent leurs vibrations directement à la carrosserie. Ces constructions typiques engen- drent plusieurs types de vibrations que l'on classe grossièrement en vibrations de basse fréquence et de grand amplitude (c'est-à-dire d'un véhicule arrêté avec le moteur au ralenti ou d'un véhicule en mouve- ment qui passe sur une bosse), et en vibrations de haute fréquence et de basse amplitude (c'est-à-dire les vibrations engendrées par un moteur qui fonctionne aux vitesses normales sur route, qui sont généralement de plus ou moins 0,lmm). La théorie de la transmissibilité des vi- brations, appliquée aux supports de moteurs, tend gé- néralement à assurer un fort amortissement aux basses fréquences (jusqu'à 20 Hz) et un faible amortissement aux hautes fréquences (au-dessus de 20 Hz). En consé- quence, on a jusqu'à présent proposé diverses formes et divers types de supports de moteurs, qui n'assu- rent un amortissement hydraulique notable qu'au-des- sus d'une amplitude prédéterminée des oscillations vibratoires. Ces diverses formes et divers types de supports de moteurs ont rencontré un succès variable. On a constaté que les défauts présents dans ces sup- ports de moteurs de la technique antérieure sont tels o10 que les supports sont d'une valeur économique et pra- tique limitées. Une construction antérieure typique de sup- port de moteur utilise des armatures opposée reliées par un élément en élastomère, renfermant un fluide hy- draulique. L'élément en élastomère se comporte comme un ressort travaillant au cisaillement. Un organe de séparation de la chambre à fluide située à l'intérieur du ressort de cisaillement en élastomère est prévu pour diviser l'intérieur en au moins deux chambres à fluide. La cloison comporte habituellement un orifice pour per- mettre un écoulement étranglé de fluide entre les cham- bres. Un clapet est associé à l'orifice étranglé pour fermer cet orifice en réponse à une différence de pres- sion prédéterminée entre les chambres à fluide. Cette différence de pression est engendrée à la suite d'une vibration ou d'un choc subit par le dispositif. Un problème particulier avec les construc- tions de ce genre est qu'elles ne peuvent pas être ré- glées sélectivement pour l'ajustage du fonctionnement du clapet. Le clapet a une fréquence propre qui défi- nit uniquement un jeu de caractéristiques de fonction- nement du support de moteur. Ce support de moteur est habituellement conçu pour un type particulier de struc- ture de véhicule et manque d'universalité lui permet- tant d'être appliqué et de fonctionner efficacement sur une grande diversité de véhicules. Un autre problème avec les constructions de supports de moteurs de la technique antérieure est que le clapet n'a habituellement qu'une seule fréquence propre, qui affecte la réponse d'amortissement de la même façon pendant la compression du support que pen- dant son rebondissement. Or, il est fréquemment très souhaitable de disposer d'une différence de réponse de travail entre la compression et le rebondissement pour obtenir une plus faible transmission des vibrations ou un amortissement plus progressif. Un autre problème avec les supports de mo- teurs de la technique antérieure se pose lorsque le clapet ferme le passage de fluide sous une pression différentielle relativement grande et que la pression continue à croître dans les chambres à fluide. Etant donné que les chambres ne possèdent que des moyens li- mités pour réduire la différence de pression, le sup- port peut devenir indésirablement raide. La présente invention a pour but de fournir un dispositif nouveau et perfectionné qui surmonte les problèmes mentionnés plus haut ainsi que d'autres pour réaliser un nouveau support élastique visqueux équipe d'une soupape à clapet accordable qui soit de construc- tion simple, économique à fabriquer, facile à adapter à plusieurs types de véhicules ayant une diversité de caractéristiques de structure et de dimensions, facile à accorder et à installer et assurant une meilleure isolation des vibrations du moteur et un meilleur amor- tissement. Cette invention a pour objet un support de moteur élastique visqueux qui comprend une soupape à clapet à fléchissement dépendant de l'amplitude et de la fréquence. Le support de moteur comprend une plaque formant un étranglement de l'écoulement de fluide qui est interposée entre une première et une deuxième cham- bres à fluide. La première chambre à fluide comporte une première partie de paroi formée d'une façon généra- le par une portée en élastomère. La deuxième chambre à fluide comporte une deuxième partie de paroi formée de façon générale par une membrane en élastomère. La pla- que d'étranglement comporte un orifice principal de fluide et un orifice auxiliaire de fluide qui établis- sent une communication de fluide entre les chambres. Un Dremier et un deuxième clapets en élastomère sont espacés de la plaque d'étranglement et disposées face à face de part et d'autre de l'orifice principal de passage du fluide, de sorte que les clapets étant sé- lectivement tendus pour fermer l'orifice principal de passage du fluide à l'écoulement du fluide lors du fléchissement des lamelles contre l'orifice en réponse à une amplitude et fréquence de choc prédéterminée ap- pliquée au support de moteur. - Selon un autre aspect de la présente inven- tion, les clapets en élastomère comprennent des bandes allongées munies de moyens de fixation qui servent à maintenir les bandes en position à un écartement pré- déterminé de l'orifice de fluide principal. Les bandes ont des dimensions telles qu'elles s'appliquent au moins sur l'orifice lorsqu'elles fléchissent au point d'entrer en contact avec la plaque d'étranglement. Selon un autre aspect de l'invention, le premier et le deuxième clapets sont accordés de façon à avoir des fréquences propres distinctes, pour donner au support des réponses d'amortissement différentes en compression et en rebondissement. Selon un autre aspect de la présente inven- tion, les clapets sont respectivement logés dans la première et dans la deuxième des chambres à fluide et chaque clapet est libre de fléchir loins de l'orifice et dans l'orifice. Selon un autre aspect de la présente inven- tion, la membrane en élastomère définissant la deuxiè- me chambre à fluide a une partie centrale qui comporte une masse rigide et variable. Un avantage de l'utilisation de la présente invention est la réalisation d'un support de moteur qui assure un amortissement perfectionné élastique visqueux. Un autre avantage apporté par la présente invention est la réalisation d'un support de moteur comportant une soupape hydraulique qui dépend de l'amplitude et de la fréquence et qui peut être sé- lectivement accordé pour assurer un amortissement élevé ou faible à une amplitude et une fréquence de vibrations choisies à l'avance. Les caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté aux dessins annexes sur les- quels: la Fig. 1 est une vue en coupe d'un support de moteur réalisé selon l'invention, la Fig. 2 est une vue en coupe du support de mo- teur de la Fig. 1, mais tourné de 90 , la Fig 3 est une vue en coupe prise selon la li- gne 3-3 de la Fig. 1, et la Fig. 4 est une vue en coupe prise selon la li- gne 4-4 de la Fig. 1. En se référant aux dessins qui sont desti- nés uniquement à illustrer le mode de réalisation préféré de l'invention et en aucun cas à limiter cet- te dernière, les figures représentent un amortisseur élastique visqueux 10 particulièrement utile comme support de moteur. L'amortisseur 10 comprend une pre- mitre et une deuxième armatures opposées 12, 14, qui sont adaptées pour être fixées, respectivement, à un moteur et à un chiassis d'autoiobil1 (non représentés). La première armature 12 comporte, d'une façon générale, un piston qui comprend une première partie 16, formée - de préférence d'une matière résistante et inusable tel- le qu'un métal, et une deuxième partie 18 qui fait saillie sur cette partie et comprend un prolongement fileté destiné à être fixé à un moteur. Un doigt de positionnement 20 est monté de façon à se loger de façon complémentaire dans un perçage (non représenté) pour verrouiller le piston 12 contre les mouvements de rotation lorsque le support est fixé au moteur et au châssis. La deuxième armature 14 comprend de préfé- rence une plaque métallique définissant une paroi de fond de l'amortisseur et comprend des moyens de fixa- tion classiques 24 destinés à fixer l'amortisseur à un carter de moteur. La paroi latérale de l'amortisseur 10 com- prend un anneau 26 de configuration cylindrique et une portée 28 en élastomère. L'anneau 26 est de préfé- rence réalisé en une matière résistante et durable telle que l'acier et il comprend un collet 30 qui est réuni chimiquement à la portée 28. La portée en élas- tomère se rétrécit en cône du collet 30 vers le pis- ton 12 pour être fixée au piston par des techniques de liaison chimique classiques. L'extrémité intérieure 34 de la portée 28 comporte un rebord annulaire 34 qui s'appuie contre un épaulement 36 du collet 30. Sur le rebord 34 de la portée repose une plaque de séparation ou cloison 40 qui divise pratiquement le volume inté- rieur de l'amortisseur en une première chambre à flui- de 42 et une deuxième chambre à fluide 44. Une huile hydraulique classique est reçue dans les chambres à fluide. La cloison 40 se comporte comme un moyen d'é- tranglement de l'écoulement du fluide entre la premiè- re et la deuxième chambres à fluide pour assurer l'ac- tion d'amortissement à élastique visqueux de la pré- sente invention, ainsi qu'on l'exposera plus complète- ment dans la suite. Entre la cloison 40 et la deuxième armature 14, se trouve une membrane en élastomère 50 qui est centrée et rendue étanche, au niveau d'un bourrelet annulaire 52, avec un anneau cylindrique 54. Le bour- relet 52 est comprimé entre la plaque 14 et l'anneau 54 pour définir une chambre à gaz 56 qui peut être sélectivement mise sous pression. De préférence, une plaque 58 forme une paroi supérieure de la membrane en élastomère 50 pour renforcer la résistance de la membrane sur cette partie et, ce qui est plus impor- tant, pour permettre de faire varier la masse de la membrane. ette construction donne à la membrane 50 une tendance plus ou moins grande à osciller à une fréquence particulière. En particulier, ceci facilite le mouvement de la membrane et, par conséquent, la circulation du fluide aux alentours de sa fréquence naturelle. Cette caractéristique est avantageuse en ce qu'elle assure un amortissement optimum du fluide à une fréquence désirée par la construction à clapet décrite plus haut. Le fonctionnement qgénéral des chambres à fluide communiquant à travers des moyens d'étrangle- ment du courant de fluide en combinaison avec une chambre à gaz pouvant être mise sélectivement sous pression pour réaliser un amortisseur élastique vis- queux avantageux est décrit plus complètement dans le brevet US N 4 352 487. La cloison 40 constitue un ensemble qui possède un volet en élastomère, associé à un orifice principal de fluide, qui est espacé de l'orifice d'une distance prédéterminée et contraint à une tension pré- déterminée de telle sorte que ce clapet a une fré- quence propre particulière. Le clapet ferme l'orifice à la suite d'un fléchissement de l'amortisseur, d'une amplitude qui est supérieure à une valeur prédétermi- née. En se reportant, en particulier, aux Fig. 3 et 4, on peut voir que la cloison 40 comporte un orifice principal de fluide 64 et un orifice auxiliai- re de fluide 66. L'orifice principal 64 peut compren- dre une ouverture unique ou plusieurs ouvertures de passage de fluide. Dans la forme de réalisation repré- sentée, on a indiqué deux ouvertures. Il est important que l'orifice principal 64 établisse entre les cham- bres à fluide un passage de fluide beaucoup plus grand que l'orifice auxiliaire 66. On a constaté que, pour que le support se comporte comme un amortisseur vis- queux convenable, le rapport de l'aire de l'orifice principal qui est fermée par le clapet à l'aire de la section de l'orifice auxiliaire doit être d'au moins 5 à 1 alors que, lorsque l'amortisseur est utilisé comme ensemble de support de moteur pour des automobi- les de la taille actuelle, le rapport est de préféren- ce de l'ordre de 40/1 à 50/1. En continuant à se reporter aux Fig. 3 et 4, on peut voir que l'orifice auxiliaire 26 impose un trajet tortueux au fluide entre les chambres à fluide. Le fluide ne peut pénétrer dans l'orifice auxiliaire à partir de la chambre à fluide principale que sur une partie de la lumière 68 de l'orifice qui est située plus à l'intérieur, dans la direction radiale, que le rebord 34 de la portée en élastomère. La partie de l'orifice auxiliaire gui s'étend le long du rebord 34 est isolée de manière étanche de la première chambre à fluide 42 par le rebord 34. Le fluide sortant de l'o- rifice auxiliaire 66 pénètre dans la deuxième chambre par une partie de l'orifice 66 découpée dans la cloi- son 40 qui s'ouvre sur la deuxième chambre à fluide (Fig. 4). Comme on peut le voir en se reportant à toutes les figures des dessins, un premier et un deu- xieme clapets 74, 76 sont associés à la plaque 40, et sont fixés à cette plaque 40 à leurs parties extrêmes terminales par des moyens de fixation classiques 78. Les clapets 74, 76 sont constitués par des bandes en élastomère qui sont disposées de part et d'autre de l'orifice principal 64. Les clapets sont sélectivement tendus et sélectivement espacés de la plaque 40, de 2 5 7 1 8 0 2 sorte qu'ils ferment l'orifice principal en s'opposant à l'écoulement du fluide lorsqu'ils s'appliquent con- tre l'orifice lorsqu'ils fléchissent contre l'orifice en réponse a une ampplitude et une fréquence de choc prédéterminée sur l'amortisseur 10. L'espacement sé- lectif 82, qui est constitué par la distance entre le clapet et la plaque, permet au fluide de passer libre- ment à travers l'orifice principal aussi longtemps que le clapet n'est pas poussé ou attiré en contact avec la plaque pour fermer l'orifice principal 64. En outre, plus la tension exercée sur les volets 74, 76 est grande, moins les volets sont susceptibles de flé- chir pour s'appliquer contre la plaque. Selon une ca- ractéristique de la présente invention, chaque clapet peut être espacé et tendu indépendamment, de sorte que les clapets possèdent des fréquences propres distinc- teso Ceci permet a la présente invention d'obtenir une réponse d'amortissement en compression différente de celle qu'elle présente au rebondissement. Plus particulièrement, on peut voir que la première chambre à fluide 42 comporte une première par- tie de paroi définie par la portée en élastomère 28 qui permet a cette première chambre 42 de se comprimer ou de se dilater selon les forces qui sont appliquées à l'amortisseur 10. De même, la deuxième chambre à fluide 44 comporte une deuxième partie de paroi défi- nie par la membrane en élastomère 50 pour permettre la dilatation et la contraction de la deuxième chambre à fluide en fonction de la dilatation et de la con- traction de la membrane 50 et de la chambre à gaz 56. Lorsqu'une force de compression est appliquée à l'a- mortisseur 10, le fluide contenu dans la première cham- bre à fluide 42 est refoulé vers la deuxième chambre à fluide 44 à travers l'orifice principal 64 et égale- ment à travers l'orifice auxiliaire 66. En réponse à une amplitude suffisante de choc ou de vibration appli- quée à l'amortisseur 10, telle que la pression régnant dans la première chambre 42 pousse le premier volet 74 contre la plaque 40, l'orifice principal est fermé à l'écoulement du fluide de la première chambre à fluide dans l'orifice 64 par ce premier volet 74. Les volets ont des. dimensions telles qu'ils s'appliquent au moins sur l'orifice 64 lorsqu'ils fléchissent jusqu'au con- tact avec la plaque 40. Tandis que le premier volet en élastomère 74 est ainsi poussé en contact étanche, le deuxième volet en élastomère 76 est repoussé loin de la cloison 40 puisque la pression régnant dans la première chambre à fluide est plus grande que la pres- sion régnant dans la deuxième chambre à fluide. Au mo- ment du rebondissement suivant ce fléchissement, les volets 74, 76 subissent un fléchissement opposé. Le fluide est aspiré de la deuxième chambre à fluide 44 vers la première chambre à fluide 42 et il tend à rap- procher le deuxième volet en élastomère 76 de la pla- que 40 tout en repoussant le premier volet en élasto- mère 74 loin de la plaque 40. Lorsque le premier vo- let 74 est à la fois espacé et tendu différemment du deuxième volet 76, la valeur de la différence de pres- sion qui amène le premier volet 74 à fermer l'orifi- ce principal en réponse à une compression est diffé- rente de la valeur de la différence de pression qui amène le deuxième volet en élastomère 76 à fermer l'o- rifice principal. Ceci assure à l'invention une carac- téristique de réglage ou-d'accord sélectif et indépen- dant. Un but commun des dispositifs de montage est de donner une fréquence propre basse à la masse suspendue qui y est associée (c'est-à- dire au moteur) afin de filtrer le plus efficacement possible les vi- brations engendrées. Toutefois, cet objectif peut se traduire par une déflexion excessive de la masse sus- pendue dans le domaine de sa fréquence naturelle si le montage n'assure qu'un amortissement insuffisant. Le support de la présente invention assure cet amor- tissement désiré grâce au fait qu'il combrend des la- melles réglables séparément pour fermer les orifices principaux et par le fait qu'il optimise les caracté- ristiques d'écoulement en utilisant une masse appro- priée 58 pour constituer une partie du diaphragme 50. Une autre considération de conception des ensembles de support des moteurs est généralement qu'il est important d'obtenir une faible raideur du dispositif de montage aux fréquences élevées, La pré- * sente invention limite la raideur du dispositif en limitant notablement la pression qui peut être exercée sur les chambres à fluide 42, 44. Plus particulière- ment, lorsque le dispositif 10 est soumis à un flé- chissement de grande amplitude, qui est tel qu'il exis- te une grande différence de pression entre les chambres à fluide 42, 44 et que l'orifice principal 64 est fermé à l'écoulement du fluide, les volets en élastomère 74, 76 peuvent fléchir encore davantage ou former une sail- lie dans l'orifice 64 pour agrandir le volume effectif de la chambre située au-delà de la plaque 40. Cet ef- fet de bombement limite la pression des chambres et maintient la raideur de l'amortisseur à une valeur plus faible que si aucun effet de bombement ne pouvait se produire. 7 1802 REVENDICATIONS 1. Amortisseur élastique visqueux, caracté- risé en ce qu'il comprend: une première chambre à fluide (42) qui comporte une première partie de paroi formée par une portée en élastomère (28); une deuxième chambre à fluide (44) comprenant une deuxième partie de paroi formée par une membrane en élastomère (50); une plaque formant un étranglement (40), interpo- see entre lesdites chambres à fluide (42, 44), qui comprend un orifice principal (64) et un orifice au- xiliaire (66) pour la circulation du fluide entre les chambres; et un premier et un deuxime clapets en élastomère (74, 76), disposés de manière séleztivent opposés par rapport à l'orifice principal (64), et sélectivement tendu et sélectivement espacés de la plaque d'étran- glement (40), de sorte qu'ils ferment l'orifice prin- cipal (64) pour s'opposer à l'écoulement du fluide lorsqu'ils fléchissent en s'appliquant contre l'ori- fice en réponse à une amplitude ou une fréquence de choc prédéterminée sur l'amortisseur. 2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les clapets en élastomère (74, 76) comprennent des bandes allongées munies de moyens de fixation (78) qui servent à placer les bandes à une distance prédéterminée de l'orifice principal, ces bandes ayant des dimensions telles qu'elles s'ap- pliquent sur au moins l'orifice lorsqu'elles fléchis- sent jusqu'au contact avec la plaque d'étranglement (40). 3. Amortisseur selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que le premier et le deuxième clapets en élastomère (74, 76) sont indépen- damment tendus et espacés de la plaque d'étranglement (40). 4. Amortisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier clapet en élastomère (74) est tendu de manière à avoir une première fré- quence propre et que le deuxième clapet en élastomère os05 (76) est tendu de manière à posséder une deuxième fréquence propre, la première fréquence propre étant différente de la deuxième fréquence propre. 5. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice principal (64) a une dimension qui lui permet de recevoir le fléchissement d'un clapet en élastomère (74, 76) de telle sorte qu'une compression d'une chambre à fluide (42, 44) à une pression prédéterminée oblige le clapet à fléchir dans l'orifice pour limiter notablement la pression dans la chambre. 6. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane en élastomère (50) comprend une partie (58) possédant une masse sélecti- vement variable, pour assurer à la membrane une fré- quence propre prédéterminée. 7. Ensemble support de moteur, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne à fléchissement du clapet en fonction de l'amplitude et de la fréquence, caractérisé en ce qu'il comporte: un moyen (40) d'étranglement de l'écoulement du fluide interposé entre une première et un deuxième chambres à fluide (42, 44) et comportant un orifice de fluide (64); et un clapet en élastomère (74, 76) combiné à l'ori- fice (64), espacé de celui-ci d'une distance prédéter- minée, et tendu avec une contrainte prédéterminée de telle sorte que ce clapet ferme l'orifice en réponse à un fléchissement prédéterminé de l'ensemble. 8. Ensemble selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que le clapet (74, 76) a une dimension telle qu'il couvre la surface de l'orifice lors de son fléchissement contre le moyen d'étranglement de l'écou- lement du fluide (40). 9. Ensemble selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce qu'il comprend deux clapets (74, 76) en élastomère qui sont disposés de part et d'autre de l'orifice (64) et espacés de celui-ci. 10. Ensemble selon la revendication 9, ca- ractérisé en ce que les clapets (74, 76) sont logés respectivement dans la première chambre à fluide (42) et dans la deuxième chambre à fluide (44) et en ce que chaque clapet (74, 76) est libre de fléchir aussi bien en s'éloignant de l'orifice correspondant (64) que pénétrant dans cet orifice.