Brevet FR2589208A1 — publié le 19870430

Perfectionnements aux supports antivibratoires hydrauliques. L'invention concerne les dispositifs antivibra- toires destinés à être interposés aux fins de support et d'amortissement entre deux éléments rigides individuel- lement soumis à certaines oscillations et/ou vibrations, l'amortissement faisant intervenir le refoulement d'un liquide à travers un passage étranglé. A titre d'exemple non limitatif, on indique que de tels supports peuvent être montés entre un châssis de véhicule et le moteur de ce véhicule en vue d'amortir aussi bien les oscillations imposées au châssis par les irrégularités et variations de déclivité du sol lors de la circulation du véhicule sur ce sol que les vibrations dues au fonctionnement du moteur. L'invention concerne plus particulièrement, parmi les supports du genre en question, ceux qui sont constitués par un boîtier étanche interposé entre les deux éléments rigides, boîtier comportant une embase rigide solidarisable avec l'un des deux éléments rigides, un anneau rigide solidarisable avec l'autre élément rigi- de, une paroi élastique annulaire de support, de préféren- ce d'allure tronconique, reliant de manière étanche l'em- base à l'anneau et une membrane flexible raccordée de manière étanche à l'anneau, l'intérieur de ce boîtier étant divisé, par une cloison rigide raccordée à l'an- neau entre la paroi annulaire et la membrane, en deux chambres, savoir une chambre de travail du côté de la paroi annulaire et une chambre de compensation du côté de la membrane, ces deux chambres communiquant entre elles en permanence par le passage étranglé ci-dessus, lequel est avantageusement constitué par un canal incurvé situé dans la zone de raccordement entre la paroi annulaire et l'anneau, et une masse liquide remplissant les deux cham- bres ainsi que le passage étranglé. Avec un tel support, les oscillations ou vibra- tions créées entre les deux éléments rigides ont pour effet de rapprocher et d'écarter axialement à tour de rôle ces deux éléments l'un de l'autre. Celles, de ces oscillations, dites "de hachis", qui présentent une fréquence relativement basse (par exemple de l'ordre de 15 Hz) et une amplitude relativement élevée (supérieure à 0,5 mm), ont pour effet de refouler le liquide de l'une des deux chambres dans l'autre à tra- vers le passage étranglé et inversement, ce qui assure l'amortissement hydraulique de ce liquide par son étrangle- ment dans ce passage. L'invention vise plus particulièrement encore le cas o les supports du genre en question sont agencés en outre de façon à amortir certaines vibrations présen- tant une fréquence relativement élevée (supérieure à 20 Hz) et une amplitude relativement faible (inférieure à 0,5 mm), comme c'est le cas des vibrations engendrées par le fonctionnement au ralenti du moteur d'un véhicule à l'arrêt, en particulier lorsqu'il s'agit d'un moteur Diesel. Dans les modes de réalisation connus de tels supports, une portion de la face intérieure de la chambre de travail, portion généralement prévue sur la cloison intermédiaire, est délimitée par un panneau mobile ou dé- formable et des moyens sont prévus pour limiter l'amplitu- de des mouvements ou déformations de ce panneau à une valeur faible, généralement de l'ordre de 0,5 mm. L'invention a pour but, surtout, de rendre les supports du genre en question tels qu'ils soient plus ro- bustes et plus économiques que ceux actuellement connus. A cet effet, ces supports sont essentiellement caractérisés selon l'invention en ce que leur chambre de travail est exclusivement délimitée extérieurement par la paroi annulaire et par la cloison intermédiaire rigide, et est divisée intérieurement en deux comparti- ments par au moins une colonne étranglée annulaire délimi- tée intérieurement et extérieurement par deux faces soli- daires ou pratiquement solidaires respectivement de l'emba- se rigide et de l'anneau rigide. La face intérieure délimite alors extérieure- ment une sorte de piston lié à l'embase rigide et propre à se déplacer axialement avec jeu dans le cylindre délimi- té intérieurement par la face extérieure liée à l'anneau rigide, au rythme des oscillations ou vibrations à amortir. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - - la colonne annulaire est unique et son axe est confondu avec celui de la paroi annulaire, - la colonne annulaire est délimitée intérieurement par un doigt présentant une surface latérale cylindrique ou sen- siblement cylindrique, - la colonne annulaire est délimitée intérieurement par le bord d'une semelle transversalement débordante termi- nant un pied plus étroit, - dans un support selon l'alinéa précédent, la colonne annulaire est délimitée extérieurement au moins en partie par un ressaut d'une rondelle profilée en S traversée avec jeu par le pied et non traversable par la semelle, - l'une au moins des deux faces délimitant la colonne annu- laire est légèrement tronconique de façon telle que le rapport entre la longueur axiale et la section transver- sale de ladite colonne demeure sensiblement constant lorsque la position axiale relative moyenne de ces deux faces varie par suite de la fatigue de la paroi annulai- re. L'invention comprend, mises à part ces disposi- tions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire deux modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitati- ve. La figure 1, de ces dessins, montre en coupe axiale un support hydraulique antivibratoire établi selon l'invention. La figure 2 est un graphique faisant apparaître certaines caractéristiques dudit support. La figure 3 montre en coupe axiale une variante d'un tel support également conforme à l'invention. Dans chaque cas, le support considéré est desti- né à être interposé verticalement ou selon une direction légèrement inclinée sur la verticale entre un organe por- teur rigide constitué par un châssis de véhicule et un organe supporté rigide constitué par un moteur à combus- tion interne. Les termes "haut, bas,supérieur, inférieur, cuvette", utilisés dans la description qui suit, le sont à titre d'exemple non limitatif car le support décrit peut parfaitement être utilisé à l'envers du sens adopté pour cette description. Le support représenté sur la figure 1 se présente sous la forme générale d'un boîtier étanche comportant: - un anneau rigide 1 constituant le bord d'une cuvette métallique inférieure 2 elle-même susceptible d'être fixée sur le châssis d'un véhicule à l'aide d'un boulon 3 en attente, ce boulon traversant vers le bas le centre de ladite cuvette, - une plaquette supérieure 4 traversée vers le haut par un boulon 5 en attente servant à la fixation du moteur du véhicule, - une paroi annulaire élastique 6 suffisamment épaisse pour transmettre les charges du moteur au châssis, paroi délimitée par deux surfaces tronconiques évasées vers le bas et dont la petite base, disposée en haut, est adhérée contre la plaquette 4, sa grande base inférieure étant raccordée de façon étanche à l'anneau 1, - et une membrane inférieure étanche et flexible 7 conte- nue à l'intérieur de la cuvette 2, à une petite distance de celle-ci, le bord de cette membrane étant fixé de façon étanche sur l'anneau 1. Une cloison métallique intermédiaire 8 divise l'intérieur du boîtier ainsi formé en deux chambres, savoir une chambre de travail supérieure A et une chambre de compensation ou d'équilibrage inférieure B. Le pourtour de la cloison 8 est à cet effet raccordé de façon étanche à l'anneau 1, entre la paroi épaisse 6 et la membrane 7. Un passage étranglé 9 fait communiquer en perma- nence les deux chambres A et B entre elles. Ce passage 9 est ici constitué par un canal incurvé s'étendant selon un arc d'environ 315 degrés, canal délimité supérieurement par une gorge évidée dans la base de la paroi épaisse 6 et inférieurement par une portion annulaire de la cloison intermédiaire 8. - L'une des extrémités du canal 9 est reliée à la chambre A par l'intermédiaire d'un bossage 10 formé dans la portion de cloison 8 en regard et l'autre extrémi- té du canal 9 est reliée à la chambre B à travers un trou 11 évidé dans la cloison 8. La base de la paroi épaisse 6 est avantageusement renforcée par une bague métallique 12 noyée dans la masse de cette base et constituée par un anneau de tôle repliée prolongé vers l'extérieur par une collerette radiale 13. L'assemblage sur l'anneau 1 des bords respectifs de la collerette 13, de la membrane 7 et de la cloison intermédiaire 8 est assuré par superposition de ces trois bords et par leur pincement ou sertissage à l'intérieur de l'anneau 1 refermé sur eux. Une masse liquide 14 remplit les chambres A et B ainsi que le canal 9. La tête du boulon 5 est prolongée axialement vers le bas par un doigt rigide 15 faisant corps avec lui dont l'extrémité inférieure pénètre avec un jeu radial J et se- lon une profondeur axiale L dans un godet cylindrique 16 formé par la portion centrale de la cloison 8. La portion du doigt 15 qui est enfoncée à l'intérieur du godet 16 délimite avec ce dernier une colonne annulaire 17 d'épaisseur radiale J, de hauteur axiale L et dont le diamètre intérieur D est égal au diamètre extérieur de ladite portion enfoncée. Cette colonne 17 définit un passage étranglé pour le liquide entre l'intérieur du godet 16 et le reste de la chambre A. Les cotes de ce passage, et en particulier le rapport entre sa longueur L et sa section droite S, sont déterminées de façon à amortir les vibrations désirées, notamment par mise en résonance de la masse liquide remplis- sant ledit passage. Dans des modes de réalisation avantageux, les valeurs respectives des cotes D, L et J sont respective- ment de l'ordre de 20 mm, de 5 à 15 mm, et de 0,5 à 3 mm. On voit encore sur la figure 1: - un rivet 18 fixant le centre de la membrane flexible 7 sur le centre du godet 16, - et un alvéole 19 évidé dans la face terminale inférieure du doigt 15 et propre à coiffer la tête, du rivet 18, qui est intérieure à la chambre A lorsque le support est complètement écrasé. Pour compenser automatiquement l'affaissement progressif dans le temps de la paroi épaisse 6 au plan du rapport L/S, on donne avantageusement une forme tronco- nique à l'une au moins des deux surfaces latérales qui délimitent cette colonne, et de préférence à la surface latérale extérieure du doigt 15: ce rapport demeure ainsi constant quel que soit le degré moyen d'enfoncement du doigt 15 dans le godet 16. Le graphique représenté sur la figure 2 fait apparaître l'avantage présenté par le support décrit ci- dessus. Sur ce graphique, on a porté en abscisses la fréquence des vibrations à amortir et en ordonnées la raideur ou rigidité du support. Cette raideur est exprimée en rapport F/x, F étant la force appliquée verticalement sur le support entre ses boulons 3 et 5 et x, l'amplitude du déplacement vertical alternatif effectué entre ces deux boulons ou, ce qui revient au même, entre le doigt 15 et le godet 16. Il est à noter que ce déplacement vertical alter- natif, effectué au rythme des oscillations ou vibrations à amortir, met en jeu une sorte de pompage effectué entre le doigt 15 formant piston et le godet 16 formant cylindre: lors de ce pompage, le liquide 14 contenu dans le jeu radial annulaire correspondant à la colonne 17 interposée entre le piston et le cylindre subit des sollicitations diverses, en particulier de refoulement et d'entraînement par frottement. La courbe correspondant au support ci-dessus décrit est celle C représentée en traits pleins sur la figure 2. A titre de comparaison, on a représenté en traits interrompus la courbe D correspondant au même support dont on aurait supprimé la colonne annulaire 17, par exemple en tronquant le doigt 15. On voit que, si le support présente dans chacun des deux cas une plage de fréquences relativement basses (inférieures à 15 Hz) pour laquelle la raideur est relati- vement faible, cette raideur demeure relativement élevée à toutes les autres fréquences pour le support dépourvu de la colonne annulaire alors qu'elle présente au contraire une seconde plage de souplesse ou faible raideur à des fréquences élevées pour le support selon l'invention. Ces fréquences élevées sont généralement compri- ses entre 150 et 250 Hz. La présence dans la chambre de travail de la colonne annulaire 17 ou "seconde colonne" de liquide - le canal 9 pouvant être considéré comme "première colonne" - permet donc à elle seule d'absorber certaines vibrations imposées au support auxdites fréquences relati- vement élevées, ce qui permet d'améliorer sensiblement le confort de l'habitacle du véhicule au plan du silence et de l'absence de vibrations. Il est à noter que cet avantage est obtenu d'une manière extrêmement économique et fiable, et en particulier sans faire appel à une cloison déformable ou mobile sujette à vibrations. La figure 3 montre une variante dans laquelle les éléments identiques à ceux décrits ci-dessus ont été affectés des mêmes références que précédemment. Cette variante diffère essentiellement de la pré- cédente en ce que la colonne annulaire de liquide 17 est ici délimitée: - intérieurement par le bord d'une semelle 20 transversale- ment débordante terminant un pied plus étroit 21 qui pro- longe inférieurement le boulon 5, - et extérieurement par un ressaut d'une rondelle 22 pro- filée en S qui entoure avec jeu ledit pied et sa semelle et dont le pourtour est rapporté contre la cloison inter- médiaire 8. Le diamètre intérieur de la rondelle 22 est choi- si plus petit que le diamètre extérieur de la semelle 20, ce qui présente l'avantage de conférer au support une sécurité vis-à-vis des arrachements du fait de la butée mutuelle de ces deux éléments. En outre, la variante de la figure 3 diffère de celle de la figure 1 par les quelques autres points suivants: - le canal 9 est ici délimité inférieurement par une gorge incurvée évidée dans un bourrelet épais 81 formant la zone périphérique de la cloison 8 et supérieurement par une zone annulaire de la rondelle 22, - la bague 12 qui arme la base de la paroi 6 est ici prolongée inférieurement par une jupe axiale 23, - le pied 21 est logé ainsi que le boulon 5 dans un plot métallique 24 alésé en correspondance et recouvert par la plaquette 4. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un support hydraulique antivibratoire dont la constitution, le fonctionnement et les avantages (en particulier l'effica- cité, le faible prix de revient et la robustesse) résultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment: - celles o la colonne annulaire ne serait pas unique, mais remplacée par une pluralité de telles colonnes, identiques ou non, - celles o l'un au moins des deux éléments délimitant la colonne annulaire serait lié à l'élément rigide corres- pondant (embase ou anneau) non pas d'une manière rigide, mais par l'intermédiaire d'un corps élastique de liaison non sollicité à la déformation par les oscillations ou vibrations à amortir, - celles o le doigt ci-dessus, délimitant intérieurement la colonne annulaire, serait tubulaire au lieu d'être massif, - celles o la colonne annulaire serait délimitée intérieu- rement par le bord d'une collerette prolongeant radiale- ment vers l'extérieur la base d'une cloche solidaire de l'embase rigide, - celles o, la colonne annulaire étant délimitée inté- rieurement par le bord d'une semelle débordante ou collerette et une rondelle étant prévue pour empêcher les arrachements par butée contre elle de cette semelle ou collerette, ladite colonne serait délimitée extérieu- rement par une portion rigide autre qu'un ressaut de ladite rondelle, celles o l'une au moins des deux faces délimitant la colonne annulaire présenterait en demi-coupe axiale une forme autre que celle d'un segment de droite, et notam- ment-celle-d -unV -iu, - celles o au moins un trou serait évidé dans la cloison intermédiaire rigide, ce trou étant ou bien relativement petit et ouvert en permanence, cas dans lequel il consti- tue un passage étranglé en parallèle avec le passage étranglé 9, ses cotes étant déterminées de façon à assu- rer l'amortissement d'oscillations autres que celles prises en charge par ledit passage 9, ou bien relative- ment large et obturable à volonté par des moyens appro- priés, ce qui permet de court-circuiter le passage 9, - celles o l'une au moins des deux faces délimitant la colonne annulaire serait constituée au moins en partie par un revêtement élastique rapporté sur une pièce rigi- de. REVENDICATIONS 1. Dispositif antivibratoire destiné à être interposé aux fins de support et d'amortissement entre deux éléments rigides, constitué par un boîtier étanche comportant une embase rigide (4) solidarisable avec l'un des deux éléments rigides, un anneau rigide (1) solidari- sable avec l'autre élément rigide, une paroi élastique annulaire de support (6) reliant de manière étanche l'embase à l'anneau et une membrane flexible (7) raccordée de manière étanche à l'anneau, l'intérieur de ce boîtier étant divisé, par une cloison rigide (8) raccordée à- l'anneau entre la paroi annulaire et la membrane, en deux chambres, savoir une chambre de travail (A) du côté de la paroi annulaire et une chambre de compensation (B) du côté de la membrane, ces deux chambres communiquant entre elles en permanence par un passage étranglé (9) et une masse liquide (14) remplissant les deux chambres ainsi que le passage étranglé, caractérisé en ce que la chambre de travail (A) est exclusivement délimitée extérieurement par la paroi annulaire (6) et par la cloison intermédiaire rigide (8) et en ce que cette chambre (A) est divi- sée intérieurement en deux compartiments reliés l'un à l'autre par au moins une colonne annulaire étranglée (17) délimitée intérieurement et extérieurement par deux faces solidaires respectivement de l'embase rigide (4) et de l'anneau rigide (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la colonne annulaire (17) est unique et en ce que son axe est confondu avec celui de la paroi annulaire (6). 3. Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la colonne annulaire (17) est délimitée intérieurement par un doigt (15) présentant une surface latérale cylindrique ou sensiblement cylindrique. 4. Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la colonne annulaire (17) est délimitée extérieurement par un godet (16) formé dans la partie centrale de la cloison intermédiaire (8). 5. Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que la colonne annulaire (17) est délimitée intérieurement par une semelle (20) transversalement débordante terminant un pied (21) plus étroit. 6. Disposition selon la revendication 5, carac- térisé en ce que le pied est creux et se présente sous la forme d'une cloche dont le bord est prolongé radialement par une collerette constituant la semelle débordante. 7. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend une rondelle (22) solidaire de l'anneau rigide (1), rondelle traversée avec jeu par le pied, mais non traversable par la semelle débordante. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la rondelle (22) est profilée en S et en ce que la colonne annulaire (17) est délimitée extérieurement au moins en partie par un ressaut de cette rondelle. 9. Dispositif selon l'une quelconque des pré- cédentes revendications, caractérisé en ce que l'une au moins des faces délimitant la colonne annulaire est cons- tituée au moins en partie par un revêtement élastique d'une pièce rigide. 10. Dispositif selon l'une. quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des deux faces délimitant la colonne annulaire (17) est légèrement tronconique de façon telle que le rapport entre la longueur axiale et la section transversale de ladite colonne demeure sensiblement constant lorsque la position axiale relative moyenne de ces deux faces varie par suite de la fatigue de la paroi annulaire (6).