Brevet FR2563881A1 — publié le 19851108

L'invention se rapporte à un support en caout- chouc à amortissement hydraulique, en particulier, à un support-moteur pour véhicules automobiles, comprenant deux fonds rigides qui se font mutuellement face dans la direction axiale, et au moins deux chambres disposées axialement l'une à la suite de l'autre et qui renferment un liquide d'amortissement, dont au moins l'une présente une paroi périphérique constituée par un élément élasti- que possédant l'élasticité du caoutchouc, les deux cham- bres étant en communication entre elles par au moins un étranglement ménagé dans une cloison.- On utilise des supports en caoutchouc de ce gen- re pour le montage de groupes moteurs dans des véhicules de tous types. Dans le cas du montage des moteurs à com- bustion interne dans les véhicules automobiles, il est nécessaire, d'une part, pour éviter la transmission des bruits, de disposer d'un support aussi souple que possi- ble et qui possède un faible amortissement propre; ma- lheureusement, ce support laisse les mouvements du mo- teur provoqués par les inégalités de la chaussée prendre une très grande amplitude et les laisse même aller au dé- battement maximum. D'un autre côté, les mouvements de grande amplitude du moteur peuvent être réduits par des supports durs ou des amortisseurs de vibrations dis- tincts supplémentaires, mais cette solution traduit à nouveau de fortes transmissions de bruits à la carrosse- rie. On connaút déjà (par exemple, par la demande de brevet européen publiée sous le numéro EP 27 751) des supports en caoutchouc de ce genre dans lesquels on ob- tient un bon amortissement dans la région des basses fré- quences. Toutefois, un inconvénient consiste en ce qu'au-dessus d'une certaine amplitude de vibrations ou d'une certaine fréquence, il se produit dans la chambre une cavitation qui donne lieu à des bruits indésira- bles. Cette cavitation se manifeste toujours lorsqu'en présence de grandes excursions, le liquide d'amortisse- ment s'écoule d'une chambre dans l'autre chambre et qu'il se forme un vide en avant de l'étranglement parce que l'équilibrage des masses de liquide ne peut pas se produire assez rapidement. Dans la demande de brevet antérieure déposée en R.F.A. sous le n P-32 46 205.o, non encore publiée; le problème de la cavitation a déjà été reconnu et résolu. Toutefois, ce dispositif présente une cloison dans laquelle il est prévu une région centrale rigide et o la région extérieure élastique démasque une dérivation en réponse à une sollicitation suffisante. Du fait que la cloison possède une partie centrale rigide et que l'étranglement est agencé dans cette partie, il se pro- duit inévitablement des déplacements de masses importan- tes au moment de l'ouverture de la dérivation puisque l'étranglement doit également être mis en mouvement. En outre, la fixation de la cloison exige l'utilisation d'éléments métalliques coûteux. En partant de cet état de fait, le but de l'in- vention est de réaliser un support en caoutchouc simple, efficace et capable d'éviter les phénomènes de cavita- tion qui donnent naissance à des bruits désagréables, dans la région des basses fréquences et en présence de grandes amplitudes qui résultent de la mise en oscilla- tion du moteur dues, soit aux inégalités de la chaussée, soit aux phases de démarrage et d'arrêt du moteur; sup- port dans lequel l'isolation optimale de la transmission des bruits du moteur à la carrosserie ne soit pas compro- mise dans la région des hautes fréquences et des petites amplitudes, et o, en même temps, on n'ait à mettre en mouvement que de petites masses. Selon l'invention, pour résoudre ce problème, la cloison est encastrée rigidement dans sa zone exté- rieure rigide qui porte l'étranglement tandis qu'elle présente entre la zone rigide et l'axe central, une zone élastique qui est encastrée à joint étanche dans la zone rigide et possède une liberté de mouvement axial définie et en ce qu'un corps rigide est disposé au centre de la zone élastique. Un avantage de cette construction consiste en ce qu'elle n'exerce aucune influence sur les fonctions d'isolation acoustique et d'amortissement dans la plage normale de travail du support mais que la zone élastique est mise en jeu aux grandes amplitudes, auxquelles la ca- vitation se manifeste, pour permettre de supprimer les pointes de différence de pression entre les chambres. Selon une autre caractéristique avantageuse, il est prévu un disque solidaire du corps rigide et qui est appliqué sur la zone élastique avec précontrainte. Par ailleurs, dans une autre forme essentielle de réalisation, au moins une ouverture orientée axiale- ment, formée dans la zone élastique et qui met les deux chambres en communication, forme une dérivation qui est obturée à joint étanche par le disque dans l'état de re- pos. Un avantage de cette construction consiste en ce qu'aux grandes amplitudes, auxquelles la cavitation se manifeste, il se produit un échange de liquide en dé- rivation par rapport à l'orifice d'amortissement. A ce moment, le disque se soulève de la zone élastique et les ouvertures forment des canaux de passage supplémentaires entre les deux chambres. La cavitation se manifeste fréquemment dans la phase de démarrage et dans la phase d'arrêt du moteur ainsi qu'en présence d'une forte excitation d'oscilla- tions dues aux inégalités de la chaussée. La dépression de la chambre, résultant de la cavitation, agit en anta- gonisme par rapport à la force de précontrainte de la zo- ne élastique et du disque, de sorte que le disque se sou- lève de son siège formant joint étanche porté par la zo- ne élastique et permet l'établissement d'un échange de liquide à travers les ouvertures. Le déplacement axial que le disque décrit conjointement avec le corps rigide a pour effet, non seulement, de permettre un échange de liquide mais, en outre, de faire varier les volumes des deux chambres. Un avantage de cette construction consis- te en ce que le volume de la chambre qui est en dépres- sion est réduit, de sorte que ceci contribue également à supprimer la cavitation. Lorsque le mouvement s'inverse, la zone élastique applique à nouveau une précontrainte au corps rigide et au disque, de sorte que la dérivation est fermée. Un autre avantage consiste en ce que l'encastre- ment de la partie élastique peut s'effectuer sans diffi- culté par l'intermédiaire de la zone rigide et que l'étranglement est agencé en position fixe dans cette zo- ne rigide, de sorte que, lorsque la dérivation est démas- quée, il n'est pas nécessaire qu'il se produise un dépla- cement de l'étranglement. Les mouvements de masses sont donc réduits, de sorte qu'on peut obtenir une réaction plus rapide de la dérivation. Dans une forme avantageuse de réalisation, l'étranglement est constitué par un canal annulaire ou par plusieurs canaux répartis sur la périphérie, ou par un perçage ou par plusieurs perçages. On obtient de cet- te façon des possibilités de variation avantageuses, non seulement pour l'étranglement lui-même mais également pour la détermination des fonctions de dérivation puis- que ceci donne une plus grande liberté de choix pour la configuration de la région centrale de la cloison. Selon une autre caractéristique avantageuse, il est prévu que la zone élastique est encastrée avec une précontrainte radiale, et que des dents à profil conique forment une butée pour la cloison. Cette forme de réali- sation a pour effet que les vibrations de haute fréquen- ce peuvent être absorbées par la cloison elle-même et qu'il ne se produit pas encore d'amortissement par ac- tion de l'étranglement à ce moment. Selon une forme particulièrement avantageuse de réalisation, la zone élastique est munie d'une armature. Selon une autre caractéristique essentielle, le corps rigide présente une forme en cloche et est consti- tué par une pièce emboutie. Par ailleurs, le disque et le corps rigide peuvent être assemblés rigidement l'un à l'autre, par exemple par une soudure par points ou par rivetage. Dans le cas de l'utilisation d'éléments à pa- roi mince de ce genre, la masse à mettre en mouvement est limitée à une valeur très petite. Selon une autre caractéristique essentielle, la zone élastique présentant l'évidement exerce sur le dis- que une précontrainte telle que ce disque soit appliqué sur la zone élastique à joint étanche. Sous l'effet de cette précontrainte, la zone élastique se comporte comme un ressort en caoutchouc, ce qui garantit l'application du disque à joint étanche sur cette zone élastique. Il est ainsi possible de commander la dérivation. Avec une réalisation appropriée de la zone élastique et/ou du dis- que, il est possible de donner une allure variable à la fonction de dérivation. Selon le cas d'application, on peut appliquer sans problème une précontrainte plus ou moins grande. Selon une autre caractéristique de l'invention, le corps fixe et le disque sont fabriqués en une matière métallique et/ou non métallique. Pour ces éléments, il est possible d'utiliser sans inconvénient une matière plastique. Selon une autre caractéristique, le corps fixe est fait d'une matière massive. Dans ce cas, le corps fixe peut constituer également une masse anti-vibratoi- re. Dans une telle forme de réalisation, il peut être avantageux, selon le cas, de prévoir une masse antivibra- toire. Cette masse antivibratoire accordée est prévue pour déterminer une variation de la raideur dynamique du ressort en décroissance en fonction de la fréquence. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexes sur lesquels, la figure 1 est une coupe longitudinale axiale d'un support-moteur; la figure 2 est une vue en coupe de la région élastique de la cloison; la figure 3 est une vue de dessus de la cloison représentée sur la figure 2; la figure 4 représente une cloison sans dériva- tion et qui possède une souplesse volumique appropriée; la figure 5 représente une cloison munie d'un corps rigide formant masse antivibratoire, avec ou sans souplesse volumique correspondante. Le support-moteur selon la figure 1 possède deux fonds 10 et 12 qui se regardent dans la direction axiale. Les fonds 2 et 10 sont munis de tiges filetées servant à les fixer, ou bien encore ils peuvent être réa- lisés avec des perçages filetés appropriés (non représen- tés). A la surface latérale conique du fond 2 est fixée par vulcanisation une paroi périphérique constituée par un élément élastique 1 possédant l'élasticité du caout- chouc; cette paroi est réunie à un collet d'assemblage 4 au niveau de sa surface de fixation qui est la plus éloignée du fond 2. Le collet d'assemblage 4 comprend en outre une moulure qui enserre la cloison 13, un soufflet 12 et le fond 10. Le support moteur comprend ainsi deux chambres 18 et 19 séparées l'une de l'autre par la cloison 13 et qui renferment un liquide d'amortissement, la chambre 18 formant une chambre de pression et la chambre 19 consti- tuant une chambre d'équilibrage qui reçoit un volume à peu près sans pression. Pour compléter, il convient enco- re de mentionner que, dans le fond 10, est prévue au moins une ouverture de ventilation 21. Comme étranglement 14, il est prévu dans la cloison 13, soit un ou plusieurs canaux de passage annu- laires 14a, soit un ou plusieurs perçages traversants 14b. Cet étranglement 14 entre en jeu dans la plage nor- male de travail du support. Dans sa zone extérieure 8, la cloison 13 est de configuration rigide et elle est encastrée rigidement en- tre les fonds 2 et 10. Cette zone rigide 8 renferme l'étranglement 14. De cette zone rigide 8, part, vers l'axe central, une zone élastique 17 qui est encastrée radialement dans la zone rigide 8 par un élément de sus- pension 5 formé par un bourrelet. A cet effet, la zone rigide 8 est divisée selon un plan transversal à l'axe central 15. Pendant le fonctionnement du support, la zone élastique 17 dispose d'une liberté de mouvement axial qui est définie par les dents coniques 22 réparties sur la périphérie de la zone rigide 8. Au centre de la zone élastique 17, est agencé un corps rigide 6 qui est relié à la zone élastique par des rayons fixés par vulcanisa- tion, de sorte qu'il subsiste des évidements 20 qui for- ment la dérivation. A l'état de repos, le disque 11 fer- me les évidements 20 à joint étanche puisque le disque 11 est appuyé contre la zone élastique 17 avec précon- trainte. En présence d'une dépression dans la chambre 18, le disque 11 se soulève de la zone élastique 17 et la dérivation entre les chambres 18 et 19 s'ouvre à tra- vers les évidements 20. Cet échange de liquide entre les chambres 18 et 19 se produit toujours lorsqu'il règne dans la chambre 18 une dépression qui neutralise la précontrainte de la zone élastique 17, de sorte que le disque 11 se soulève de la surface d'étanchéité 23 de la zone élastique 17. Après l'équilibrage de pression qui se produit de cette façon, la précontrainte de la zone élastique 17 entre à nouveau en jeu et, après l'application du disque 11 à joint étanche sur la surface d'étanchéité 23, la plage de travail normale du support en caoutchouc s'établit à nouveau. Sur la figure 2, on a représenté la partie cen- trale de la cloison 13 sur laquelle on voit qu'à l'accro- chage 5 se raccorde une zone conique 24 qui est renfor- cée par l'armature 7. Au centre de cette zone élastique 17, est prévu le corps rigide 6, constitué par une pièce emboutie en forme de cloche, le pergage 25 servant à fixer le disque 11. Entre la zone conique 24 et le corps fixe 6, sont prévus des rayons 26 répartis sur la péri- phérie, qui mettent le corps rigide sous précontrainte, les intervalles entre les rayons formant les évidements 20. Ces évidements 20 sont utilisés pour former la déri- vation. La figure 3 est une vue de dessus de la partie de la cloison 13 représentée sur la figure 2. On y remar- que le corps fixe 6 muni d'un perçage 25, et les évide- ments 20 qui forment la dérivation. La zone conique 24 se rétrécit vers sa périphérie extérieure avec un profil en escalier et l'accrochage 5 sert à la fixation radiale dans la zone rigide 8 et 9. Sur la figure 4, on a représenté une forme de réalisation d'une cloison 13 qui est prévue sans dériva- tion. Le corps rigide 6 est logé dans la cloison par l'intermédiaire d'une cloison intérieure 27 qui est fer- mée sur toute sa circonférence, et le disque 11 peut être prévu ou supprimé, au choix. La souplesse élastique de cette cloison 27 fermée sur tout le tour est mise à profit pour supprimer les pointes de différence de pres- sion entre les chambres 18 et 19. La figure 5 représente une autre variante de ré- alisation dans laquelle il n'est pas prévu de dériva- tion. Dans cette forme de réalisation, le corps rigide est constitué par une masse antivibratoire 28 et il est fixé dans la cloison 13 par l'intermédiaire d'une cloi- son intérieure 27 fermée sur tout le tour. Ici égale- ment, la souplesse élastique de la cloison 27 fermée sur tout le tour est mise à profit pour supprimer les poin- tes de différence de pression entre les chambres 18 et 19 et, en accordant judicieusement la masse antivibratoi- re 28 et la raideur de ressort choisie pour la cloison 27, on obtient un effet antivibratoire qui varie avec la fréquence pour abaisser la raideur dynamique. La masse antivibratoire 28 peut être métallique ou faite d'une matière plastique. R E V E N D I C A T IONS 1 - Support en caoutchouc à amortissement hy- draulique, notamment support-moteur pour véhicules auto- mobiles, comprenant deux fonds rigides qui se font face dans la direction axiale et au moins deux chambres dispo- sées axialement l'une à la suite de l'autre, qui contien- nent un liquide d'amortissement, dont au moins l'une pré- sente une paroi périphérique constituée par un élément élastique possédant l'élasticité du caoutchouc, et dans lequel les chambres sont en communication entre elles par au moins un étranglement agencé dans une cloison, ca- ractérisé en ce que la cloison (13) est encastrée rigide- ment dans sa zone extérieure rigide (8) qui porte l'étranglement (14) tandis qu'elle présente entre la zo- ne rigide (8) et l'axe central (15), une zone élastique (17) qui est encastrée à joint étanche dans la zone rigi- de (8) et possède une liberté de mouvement axial définie (16) et en ce qu'un corps rigide (6) est disposé au cen- tre de la zone.élastique (17). 2 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il comprend un disque (11) fixé au corps rigide (6) et appuyé avec précontrainte sur la zone élastique (17). 3 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que, dans la zone élastique (17), est prévu au moins un évidement (20) qui s'étend axialement et relie les deux chambres (18, 19) et qui est fermé à joint étanche par le disque (11) dans l'état de repos. 4 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'étranglement (14) est constitué par un canal annulaire (14a) ou plusieurs ca- naux répartis sur la périphérie ou encore par un perçage (14b) ou par plusieurs perçages. - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la zone élastique (17) est encastrée radialement avec précontrainte, cependant que des dents (22) à profil conique forment une butée pour la cloison (13). 6 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la zone élastique (17) est munie d'une armature (7). 7 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps rigide (6) est constitué par une pièce emboutie en forme de cloche. 8 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le disque (11) et le corps rigide (6) sont assemblés rigidement l'un à l'autre. 9 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la région élastique (17) présentant l'évidement (20) exerce sur le disque (11), une précontrainte, telle que ce disque (11) soit appli- qué sur la zone élastique (17) à joint étanche. - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps rigide (6) et le disque (11) sont fabriqués en une matière métallique et/ou non métallique. 11 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps rigide (6) est en matière pleine. 12 - Support en caoutchouc selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le corps rigide (6) consti- tue une masse antivibratoire (28).