Brevet FR2578612A1 — publié le 19860912

La présente invention concerne des supports d'absorption de vibrations, et elle a trait en narticulier, mais non exclusivement, a des supports de moteurs pour véhicules automobiles. Le moteur d'un véhicule automobile est normalement monté sur des éléments du chassis du véhicule par des dispositifs porteurs qui comportent chacun un bloc ou anneau en caoutchouc qui est lié â des éléments extrêmes métalliques qui sont fixés respectivement sur le moteur et sur l'élément de châssis correspondant. De tels supports sont agencés de façon a absorber des charges verticales et/ou des charges de réaction dues a des couples : dans le dernier cas, le support peut être positionné avec son axe horizontal. Il est également connu des supports pour moteurs du type caoutchouc/hydraulique, tel que celui décrit dans la demande de brevet déposée au Royaume Uni sous le No. 8 406 639 par la Demanderesse et qui comporte deux chambres remplies de liquide, communiquant l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un passage étrangle, et sépares par un diaphragme intermédiaire en caoutchouc. Les chambres sont liées par leurs autres ces respectivement au moyen d'un élément élastique én caoutchouc qui est fixé sur un élément extrême et par un second diaphragme qui est fixé sur un autre élément extrême. Dans un support caoutchouc/hydraulique du type décrit dans le brevet U.K. No. 8 406 639, l'élément élastique en caoutchouc est un bloc annulaire en caoutcnouc qui est fixé sur des surfaces partue.llement coniques de l'élément extrême associé et sur un élément formant carter (I'élément formant carter fait partie de l'autre élément extrême). Fonctionnellement, l'élément élastique en caoutchouc confère au support une grande partie de la raideur à la fois aux fréquences basses et hautes. Il est cependant souhaitable, pour certaines applications, de réduire la raideur du support aux basses fréquences tout en conservant une plus grande raideur aux fréquences élevées, supérieures à 200 hertz, et un objet de la présente invention est de créer un support possédant de telles caractéristiques. Conformément a la présente invention, un support d'absorption de vibrations comprend une paire d'éléments extrêmes, un premier diaphragme annulaire renforcé a lobe d'enroulement qui est fixé par un bord périphérique sur un piston faisant partie du premier élément extrême et par l'autre bord périphérique sur un carter faisant partie d'un second élément extrême, un diaphragme intermédiaire en caoutchouc et d'épaisseur substantielle de façon a constituer un élément élastique en caoutchouc qui est fixé sur le carter et qui définit avec le premier diaphragme une première chambre remplie de liquide, et un second diaphragme annulaire en caoutchouc, également d'une épaisseur substantielle et constituant un élément élastique en caoutchouc qui est fixé sur le carter sur sa périphérie extérieure en définissant une seconde chambre remplie de liquide entre un cbté du second diaphragme et le diaphragme intermédiaire, un passage étranglé étant ménagé entre les deux chambres remplies de liquide et un espace placé de l'autre côté du second diaphragme étant en communication avec l'atmosphère. Bien que le premier diaphragme soit renforcé de façon a être sensiblement inextensible, le diaphragme intermédiaire peut être formé de caoutchouc non renforcé afin de s'adapter a des fréquences supérieures, lorsque le passage étranglé réduit l'dcoulement de fluide entre les deux chambres et lorsque la pression régnant dans la première chambre fait alors en sorte que le diaphragme intermédiaire s'incurve en direction de la seconde chambre. Le second diaphragme est également normalement constitué de caoutchouc non renforcé et il peut être d'une construction plus mince, ou bien d'une construction plus épaisse, que le diaphragme intermédiaire, sa fonction étant de s'incurver sous pression afin de permettre l'agrandissement de la seconde chambre pour recevoir du liquide additionnel qui est refoulé jusque dans la seconde chambre lorsaue le support est comprimé. Le diaphragme intermédiaire et le second diaphragme doivent avoir une épaisseur substantielle pour leur permettre de résister, élastiquement aux pressions régnant dans la première et la seconde chambre et pour créer ainsi les caractéristiques nécessaires de raideur. Le second diaphragme peut être pourvu d'un support central pouvant coopérer avec un bloc central rigide fixé dans le diaphragme intermédiaire de manière à constituer un butoir servant a limiter Le mouvement axial des éléments extrêmes l'un vers l'autre, ou bien le support central peut être supprimé et, conformément a un autre aspect de l'invention, le second élément extrême peut comprendre une paroi extrême positionnée de façon appropriée pour limiter une incurvation excessive du second diaphragme. Par limitation d'une telle incurvation excessive, un verrouillage hydraulique peut être crée dans le montage entre le premier diaphragme renforcé e.t le second diaphragme retenu afin de limiter un mouvement du premier élément extrême vers le second élément extrême et de créer ainsi un butoir. Le terme "caoutchouc" utilisé dans cette description est destiné a s'appliquer à toute matière élastomère naturelle ou synthétique appropriée. Trois modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits, à titre d'exemnles, en référence aux dessins ci-joints dans lesquels: La Figure 1 est une vue en coupe axiale d'un support d'absorption de vibrations pour moteur; la Figure 2 est une vue, semblable à la Fig. 1, représentant un second mode de réalisation de l'invention, et la Figure 3 est une vue, semblable a la Fig.2, représentant encore un autre mode de réalisation de l'invention. Le support représenté sur la Figure 1 comprend un premier élément extrême 10 qui comporte un piston 11 et une tige de piston 12 pourvue d'un filetage 13 permettant sa fixation sur une console appropriée solidaire d'un moteur ou d'un élément de chassis. Le piston 11 a un profil latéral incurvé de façon appropriée de manière a entrer en contact avec un premier diaphragme 15 a lobe enroulable, comportant un revêtement intérieur imperméable 16 et des tringles de talons annulaires intérieure et extérieure 17 et 18 autour desquelles sont fixés respectivement les bords d'une couche de tissu de renforcement (non représentée).Le tissu de renforcement, qui est d'une forme classique pour le renforcement d'articles en caoutchouc, s'étend entre les tringles de talon 17 et 18 autour de tout le diaphragme de manière a rendre le lobe enroulable 25 pratiquement inextensible. La zone de talon intérieur 26 du diaphragme 15 est bloquée en contact étanche au fluide contre le piston 11 par une collerette 27 fixée sur le corps de piston par une vis 28, et la zone de talon extérieur 29 est bloquée de façon étanche au fluide entre les collerettes 30 et 31 d'un élément de recouvrement 32 et d'un élément formant carter 33 respectivement par des vis 34. L'élément de recouvrement 32 s'étend vers I'intérieur de façon a constituer un siège 35 pour une butée anti-rebondissement se présentant sous la forme d'une rondelle 37 en caoutchouc destinée à entrer en contact avec la face arrière 40 du piston 11 à chaque fois que le support est soumis a des charges de tension qui pourraient autrement le solliciter excessivement. L'élément formant carter 33, qui constitue une partie d'un "second élément extrême" a une forme cylindrique creuse et comporte un épaulement annulaire 45 contre lequel est placé un anneau porteur rigide 46 d'un diaphragme intermédiaire 47 en caoutchouc non renforcé, qui est monté de façon coulissante dans le trou du carter. Le diaphragme 47 est fixé sur l'anneau 46 et un bloc métallique rigide 48 est fixé au centre du diaphragme 47 afin de former une partie d'un butoir. Un second tonneau porteur 50, qui est monté de façon a coulisser dans le trou du carter, est lié in terieurement à un second diaphragme 51 en caoutchouc no-n renforcé comportant un bossage porteur central 52 agencé sous la forme d'une pièce métallique creuse emboutie qui est revêtue du caoutchouc du diaphragme 51 qui s'étend sur la surface extrême plane du bossage 52 sous la forme d'une couche 53 et en dessous de la jupe du bossage 52 sous la forme d'une lèvre annulaire 54. Le second diaphragme s'étend également de façon a former une lèvre annulaire 55 destinée à entrer en contact élastique d'étanchéité avec une plaque extrême 60 qui est maintenue en position contre l'élément formant carter par un anneau de retenue 61 fixé par des vis 62 sur une collerette 63 de l'élément formant carter. Un boulon fileté 64 traverse la plaque extrême 60 et est soudé en son centre en vue de la fixation sur une console appropriée prévue sur le moteur ou un élément du châssis, le carter, la plaque extrême 60 et le boulon 64 faisant partie du "second élément extrême 66".Un conduit d'évent 70 relie l'espace annulaire 71 situé en dessous dusecond diaphragme 61 avec l'atmosphère, et une bague torique d'étanchéité 72, cooperant avec la lèvre d'étanchéité 55, assure l'étan- chéité des zones de joints entre la plaque extrême 60, l'anneau 50 et le carter 33. Une première chambre 80 est formée entre le premier diaphragme 15 et le diaphragme intermédiaire 47, et une seconde chambre 81 est formée entre le diaphragme intermédiaire 47 et le second diaphragme 51. Les chambres 80 et 81 communiquent l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un passage annulaire étranglé 82 comportant en un point de sa circonférence un orifice 83 qui débouche dans la chambre 81 et un second orifice (non représenté) placé en un point adjacent de sa circonférence et débouchant dans la chambre 80, l'agencement étant tel que l'écoulement passant dans le passage 82 existant entre les deux chambres doivent passer autour de pratiquement toute la circonférence de l'anneau 46. Les deux chambres 80 et 81 sont remplies d'un liquide approprié par l'intermédiaire d'une vanne de remplissage (non représentée) prévue dans le carter. Le support décrit ci-dessus fonctionne comme suit: Des vibrations de fréquence relativement basse agissant axialement sur le support ont tendance a déplacer l'élément extrême 10 par rapport à l'élément extrême 66, et il se produit un transfert de fluide entre la première et la seconde chambre 80, 81, le mouvement relatif des éléments extrêmes étant amorti par l'effet d'étranglement du passage étranglé 82 et étant contrebalancé par la raideur (relativement faible) du second diaphragme 51 qui s'incurve en direction. de la plaque extrême 60.Une très légère résistance est offerte par le premier diaphragme 15 a lobe enroulable et, puisqu'un écoulement suffisant de fluide dans le passage 82 peut se produire pour s'adapter a un mouvement du piston 11 aux basses fréquences, le diaphragme intermédiaire 47 n'a pas besoin de se déplacer sensiblement et sa raideur n'a par conséquent aucun effet sensible. En conséquence, aux basses fréquences, le support exerce un fort amortissement et présente une faible raideur, ces caractéristiques étant particulièrement avantageuses. Un mouvement excessif du piston en direction de la plaque extrême 60 est amorti par entrée en contact du piston avec le bloc métallique 48 et par transmission du choc résultant, par l'intermédiaire de la couche de caoutchouc 53, au bossage 52, cet agencement constituant un butoir. A des fréquences plus élevées, supérieures à 200 hertz, la vitesse de l'écoulement dans le passage étranglé 82 est insuffisamment rapide pour s'adapter au mouvement du piston, et la partie centrale du diaphragme intermédiaire 47 est obligée de se déplacer axialement, en établissant des caractéristiques de tension et de raideur qui augmentent la raideur effective du support. L'influence du premier diaphragme à lobe enroulable sur les caractéristiques du support est très petite puisque celui-ci offre une faible résistance à un mouvement axial du piston et puisque son renforcement l'empêche de s'incurver excessivement et contribue ainsi à augmenter la pression du fluide dans la première chambre. Le premier diaphragme a lobe enroulable renforcé permet par conséquent au support d'avoir des caractéristiques de très faible raideur aux basses fréquences et au contraire une raideur facile à contrôler (par les caractéristiques structurales du diaphragme intermédiaire et du second diaphragme) aux fréquences élevées. L'utilisation d'un diaphragme à lobe enroulable renforcé à la place d'un élément élastique en caoutchouc réduit toute tendance du support au "fluage", c'est-àdire une tendance à une réduction (ou une~extension) de sa longueur axiale lors d'une exposition prolongée à une charge axiale. Dans l'agencement représenté sur la Figure 1, le butoir constitué par le bloc métallique 48 et le bossage 52 est efficace mais sa prévision a tendance à augmenter la longueur axiale hors-tout du support. Pour réaliser un support convenant pour être utilisé dans des applications où l'espace de montage est limité, on peut adopter le mode de réalisation représenté sur la Figure 2. Le support représenté sur la Figure 2 comprend un premier élément extrême 110 qui comporte un piston 111 et une tige de piston 112 pourvue d'un filetage 113 permettant sa fixation sur une console appropriée d'un moteur ou d'un élément du chassis. Le piston 111 comporte un profil latéral de courbure appropriée en adaptation avec un premier diaphragme annulaire 115 a lobe enroulable, comportant un revêtement intérieur imperméable 116 et des tringles de talons annulaires intérieure et extérieure 117 et 118 autour desquelles sont respectivement fixés les bords d'une couche d'un tissu de renforcement (non repré- senté).Le tissu de renforcement qui est d'une forme classique pour le renforcement d'articles en caoutchouc, s'étend entre les tringles de talon 117 et 118 autour de toute la périphérie du diaphragme afin de rendre le lobe enroulable 115 pratiquement inextensible. La zone de talon intérieur 126 du diaphragme 115 est fixée sur le piston 111, un épaulement annulaire 127 du diaphragme étant emmanché dans un évidement annulaire dépouillé 128 du piston. La zone de talon extérieur 129 est maintenue en contact étanche au fluide contre un épaulement annulaire 132 d'un carter annulaire 133 par une pression axiale transmise par l'intermédiaire d'un manchon cylindrique 135 qui est emmanché a l'intérieur du carter 133 et qui est maintenu sous une pression axiale par une collerette annulaire recourbée 136 du carter 133. Un évidement cylindrique 137 ménagé à l'inté- rieur du manchon 135 reçoit un anneau porteur rigide 140, fixé sur un diaphragme intermédiaire 141 en caoutchouc non renforcé, quisest monté de façon coulissante à l'inté- rieur de l'évidement 137. Un second anneau porteur rigide 150, 'qui est également monté de façon coulissante dans l'évidement 136, reçoit intérieurement un second diaphragme non renforcé 151, l'anneau 150 comportant une collerette annulaire 152 s'étendant vers l'intérieur et qui contribue à raidir le diaphragme 151. Une lèvre annulaire d'étanchéité 133 constitue un prolongement du caoutchouc du diaphragme 151 de manière à créer un joint d'étanchéité s'appliquant contre le carter 133. La disposition-des diaphr:agmes est telle qu'une première chambre 160 est formée entre le premier diaphragme 115 et le diaphragme intermédiaire 141 tandis qu'une seconde chambre 161 est formée entre le diaphragme intermédiaire 141 et le second diaphragme 151. Les chambres 160 et 161 sont remplies de liquide et communiquent l'une avec l'autre par l'intermE- diaire d'un passage annulaire étranglé 162 comportant en un point de sa circonférence un orifice 163 qui débouche dans la chambre 160 tandis qu'un second orifice 164 est placé en un point diamétralement opposé et débouche dans -la chambre 161, l'agencement étant tel qu'un écoulement passant par l'intermédiaire du passage 162 entre les deux chambres s'écoule circonférentiellement autour de l'anneau 140. Un passage approprié 166 de remplissage de fluide est prévu au travers du manchon 135 et un trou aliané est ménagé dans le carter 133, de façon à être fermé par un rivet soudé après remplissage. Une paroi extrême 170 en forme de cuvette peu profonde est positionnée sur sa périphérie par la collerette 136 du carter et un boulon fileté 171 passe au travers de la zone centrale de cette paroi et est soudé sur celle-ci de manière à assurer la fixation sur une console appropriée prévue sur le moteur ou sur un élément de châssis, le carter 133, la paroi extrême 170 et le boulon 171 formant des parties d'un secondélément extrême 176. Un orifice d'évent 180 relie l'espace existant entre la paroi extrême 170 et le second diaphragme 151 avec l'at mosphère,et une fiche de positionnement 181 est prévue pour faciliter la fixation du support sur la console associée. Le carter 133, a l'extrémité adjacente au piston 111, s'étend vers l'intérieur de façon à former une collerette annulaire 183 servant à l'appui d'un butoir anti-rebondissement se présentant sous la forme d'une rondelle en caoutchouc 184, entrant en contact avec la face arrière 185 du piston 111 a chaque fois que le support est soumis à des charges excessives de tension qui pourraient autrement le solliciter excessivement. Le support décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante: Des vibrations de fréquence relativement faibles s'exerçant axialement sur le support ont tendance a déplacer le premier élément extrême 110 par rapport au second élément extrême 176, et il se produit un transfert de fluide entre la première'et la seconde chambre 160, 161, le mouvement relatif des éléments extrêmes étant amorti par l'effet d'étranglement du passage étranglé 162 et étant contrebalancé par la raideur (relativement faible) du second diaphragme 151 qui s incurve en direction de la paroi extrême 170.Une très faible résistance est offerte par le premier diaphragme 115 à lobe enroulable et, puisqu'un écoulement suffisant de fluide dans le passage 162 peut se produire pour s'adapter au mouvement du piston 111 aux basses fréquences, le diaphragme intermédiaire 141 n'a pas besoin de se déplacer sensiblement et sa raideur n'a par conséquent aucun effet accentué. En conséquence aux basses fréquences, le support exerce un fort amortissement et il a une faible raideur, ces caractéristiques étant particulièrement avantageuses. Aux fréquences élevées, supérieures a 200 hertz, la vitesse d'écoulement dans le passage étranglé est insuffisamment rapide pour s'adapter au mouvement du piston et la partie centrale du diaphragme intermédiaire 141 est obligée de se déplacer axialement, en établissant des caractéristiques de tension et de raideur qui augmentent la raideur effective du support. L'influence du premier diaphragme 115 à lobe enroulable sur les caractéristiques du support est très petite puisqu'il offre une très faible résistance à un mouvement axial du piston et son renforcement l'empêche de s'incurver excessivement et par conséquent d'avoir tendance à augmenter la pression fluidique régnant dans la première chambre 160. Le premier diaphragme à lobe enroulable renforcé fait par conséquent en sorte que les caractéristiques du support comprennent une très faible raideur aux basses fréquences et une raideur facile a contrôler (par des caractéristiques structurales du diaphragme intermédiaire et du second diaphragme) aux fréquences élevées. L'utilisation d'un diaphragme à lobe enroulable renforcé a la place d'un élément élastique en caoutchouc réduit toute tendance du support a "fluer", c1est-à-dire à prendre une longueur axiale plus réduite (ou augmentée) lors d'une exposition prolongée à une charge axiale. Un mouvement excessif du piston 111 en direction de la paroi extrême 170 provoque une incurvation du second diaphragme jusqu'à ce qu'il entre en contact avec la paroi extrême 170 et soit par conséquent empêché de se déplacer plus loin. Lorsque le second diaphragme ne peut plus se déplacer additionnellement,~Le fluide incompressible se trouvant dans les chambres 160 et 161 constitue un "verrou hydraulique" cui agit de manière à s'opposer à tout autre mouvement substantiel du piston 111 en direction de la paroi extrême 170, de façon à créer ainsi un "butoir Le butoir créé par le système représenté sur la Figure 2 ne nécessite aucune partie supplémentaire et, en conséquence, il assure un amortissement efficace au minimum de frais.Il permet également de réduire au minimum la longueur axiale hors-tout du support, pour une course donnée. La Figure 3 représente une autre forme de réalisation du support représenté sur la Figure 2, et seulement les particularités par lesquelles il diffère de celui de la Figure 2 vont être décrites. Le support 200 est pourvu d'un "second dia phragmew 210 qui a une plus grande épaisseur que le second diaphragme 151 de la Figure 2, en créant ainsi une augmentation de raideur L'anneau porteur 211 du second diaphragme 210 est monté directement dans le carter 213 et un joint d'étanchéité est établi par une lèvre 214 réalisée sous forme d'un prolongement du caoutchouc du diaphragme 210. Un manchon 215, dans lequel est monté un anneau porteur 218 d'un diaphragme intermédiaire 219, est monté directement dans le carter, et il est prévu une rondelle métallique de blocage 220 pour transmettre des charges axiales de blocage a l-'anneau 218 et au manchon 215. Un rivet 225 est représenté dans une position où il est emmanché dans le carter et soudé en position, après remplissage de celui-ci avec du fluide hydraulique. La Figure 3 représente également par des lignes en traits interrompues la position du diaphragme 210 en service quand le support est soumis à une charge normale, et également lorsqu'il est soumis à un effort transitoire de "rebondissement" qui fait en sorte que le second diaphragme 210 soit infléchi et amené en contact avec la paroi extrême 230 du carter. Aussitôt que cela se oroduit, l'effet de ce contact modifie les caractéristiques de raideur du second diaphragme, en augmentant sa raideur effective. Par un choix approprié du profil de la paroi extrême 230, par exemple en créant une tête en forme de dome sur le boulon de fixation 231 à la place de la tête plate 232 illustrée, on peut adapter les caractéristiques de raideur du second diaphragme à des impératifs particuliers. REVENDICATIONS 1. Support d'absorption de vibrations comprenant une paire d'éléments extrêmes et un premier diaphragme annulaire à lobe enroulable renforcé qui est fixé par un bord périphérique sur un élément formant piston et solidaire d'un premier élément extrême, et par son autre bord périphérique sur un élément formant carter et solidaire d'un second élément extrême, caractérisé en ce qu'un diaphragme intermédiaire en caoutchouc (47, 141, 219) d'une épaisseur substantielle et constituant un élément élastique en caoutchouc est fixe sur l'élément formant carter (33, 133, 213) et définit avec le premier diaphragme (15, 115) une première chambre (80, 160) remplie de liquide tandis qu'un second diaphragme annulaire en caoutchouc (51, 151, 210) d'une épaisseur substantielle et constituant un élément élastique en caoutchouc est fixé sur l'élément formant carter par sa périphérie extérieure et définit une seconde chambre (81, 161) remplie de liquide entre un côté du second diaphragme et le diaphragme intermédiaire, un passage étranglé (32, 162) étant ménagé entre les deux chambres remplies de liquide tandis qu'un espace (71) placé de l'autre côté du second diaphragme est relié a l'atmosphère. 2. Support d'absorption de vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second diaphragme annulaire en caoutchouc est fixé sur un support central (52). 3. Support d'absorption de vibrations selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diaphragme intermédiaire comprend un bloc central rigide (48) faisant partie d'un butoir constitué par le bloc rigide (48), le support central (52) et une paroi extrême (60) de l'élément formant carter (33). 4. Support d'absorption de vibrations selonl'une quelconque des revendications l à 3, caractérisé en ce que le second diaphragme est d'une construction plus mince que le diaphragme intermédiaire. 5. Support d'absorption de vibrations selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le second diaphragme est d'une construction plus épaisse que le diaphragme intermédiaire. 6. Support d'absorption de vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second élément extrême comprend une paroi extrême (170, 230) placée dans une position s'opposant à une incurvation excessive du second diaphragme. 7. Support d'absorption de vibrations selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi extrême (230) est placée dans une condition telle que le second diaphragme entre en contact avec la paroi extrême lorsqu'il est soumis à une charge normale et à une charge transitoire de rebondissement, les caractéristiques de raideur du second diaphragme étant modifiées par contact avec la paroi extrême. 8. Support d'absorption de vibrations selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce qu'un contact entre le second diaphragme et la paroi extrême (170, 230) peut créer un verrou hydraulique servant à limiter le mouvement du premier élément ex trême.