Brevet FR2622660A1 — publié le 19890505

-z- 2622660 L'invention est du domaine des isolations ant.ivibratoires, plus précisément des pièces élastiques utilisées dans ce but sur véhicules automobiles et dans lesquelles une grande flexibilité statique et dynamique de ces laisons élastiques entre en conflit avec les forces permanentes ou temporaires exercées notamment entre le chassis et les éléments de guidage de la suspension ou liaison au sol. Une première famille d'artifices couramment utilisés pour résoudre cette difficulté consiste à assurer un bon fil- trage des vibrations en position médiane au moyen de blocs -de caoutchouc adhérisés, ou- tout au moins plaqués par précontrainte, contre des armatures de fixation d'une part au chassis, d'autre part à l'ensemble à isoler tel qu'une traverse portant le train arrière du véhicule. Les efforts extrêmes, ou dépassant une certaine valeur, sont transmis par appui des parois latérales normalement libres sur un boitier rigide, généralement métallique, enfermant la pièce déformable, et servant ainsi de butée de limitation de course. La progressivité de cet appui règle le passage de la zone très filtrante, avant déformation, à la zone néces- sairement dix à cinquante fois plus rigide, lorsque s'exercent des efforts soit longitudinaux en freinage, soit transversaux en guidage latéral, l'objectif étant de ne pas dépasser quelques millimètres entre les deux situations pour ne pas introduire d'instabilité dans le guidage du véhicule. Un exemple serait d'assurer des rigidités de 15 ou 25 daN par mm et des efforts de butée atteignant 250 ou 300 daN sans courses prohibitives. Le principe de ces applications est décrit dans le brevet francais 898.055 de GETEFO. Une seconde famille de dispositifs est utilisée, notamment comme bielle anticouple d'un groupe motopropulseur, en reliant le corps d'une bielle o-est adhérisé ou emmanché un bloc d'élastomère formant articulation élastique autour d'une douille, mais en ménageant dans ce bloc des lacunes ou alvéoles. Lorsque des efforts, en couple moteur par exemple, modérés, s'exercent, le facteur de forme, c'est à dire le rapport de la surface libre de l'élastomère à sa -2_ surface bloquée sur chaque armature rigide, permet une grande déformabilité à raideur faible. Au contraire, dés la fermeture des alvéoles par plaquage des surfaces libres, une rigidité élevée est obtenue à travers des couches S élastiques efficacement enfermées, en bénéficiant de la quasi-incompressibilité volumétrique des caoutchoucs. Un exemple de ces montages est donné par le brevet F 2.453.746 de General Motors Co. Un troisième moyen d'exercer des rigidités élevées dans une direction privilégiée unique. est de bloquer la déforma- bilité par un appui rigide dans cette direction, avec l'inconvénient de limiter notablement le filtrage anti- vibratoire au moins dans cette direction. Un brevet américain de H.D.Munson n 901.454 décrit de telles butées solides, en appui sur les plaques de fixation d'un sandwich de caoutchouc, le débattement dans les direc- tions latérales étant permis par des bouts sphériques roulant sur leurs appuis. Bien entendu, lorsque s'exercent des efforts importants, le- filtrage élastique est nota- blement court-circuité par les deux contacts solides, malgré une surface d'aDppui restreinte mais ayant la rigidité du métal dans le sens comprimé. L'objet de la présente invention est d'apporter, dans des conditions analogues à ce dernier dispositif, une grande anisotropie des rigidités en assurant un filtrage anti- vibratoire par le principe du sandwich de caoutchouc adhé- risé à des plaques métalliques, antérieurement connu, et en assurant le blocage dans une direction unique par un moyen nouveau constitué d'un câble tendu, noyé dans l'élastomère. L'homme de l'art dans l'industrie du caoutchouc qui utilise des câbles métalliques adhérisés intimement au caoutchouc, par un traitement chimique ou électrolytique approprié tel que le laitonnage des fils d'acier constituant les torons, connait la différence de raideur entre un câble métallique nu, o la tension vient rapidement bloquer les spires enroulées en hélice d'un élément présentant le module d'élasticité de l'acier, et le même câble bien imprégné jusqu'à l'âme par le caoutchouc. La couche de gomme infil- trée empèchant le contact des fils métalliques, - et d'ailleurs, en épreuve de fatigue alternée, éloignant l'apparition du phénomène de "fretting-corrosion" -, est sollicitée dès le début de la tension du câble; par la multiplicité des couches, elle constitue un filtre anti- vibratoire - de grande raideur de par les facteurs de forme sans surface libre - mais bien plus efficace qu'un câble nu simplement tendu. L'invertion consiste donc dans une cale élastique, notam- ment utilisable pour la fixation antivibratoire des éléments de suspension sur un chassis de véhicule auto- mobile, et est caractérisée en ce que le rigidité de défor- mation libre de l'élastomère est bloquée dans une direction unique par la tension d'un câble métallique noyé dans l'élastomère et rendu solidaire, par des embouts, de chaque armature de fixation. L'invention et ses variantes seront mieux comprises à la lecture de la description accompagnant les dessins, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'une disposition de cale élastique selon l'invention. - la figure 2 est une variante de réalisation du méime dispositif. La figure 1 est une coupe axiale d'une cale élastique selon l'invention. Dans l'application en support de traverse portant le train arrière d'une automobile, le plan de coupe est transversal au véhicule et la tension du câble supporte les efforts latéraux de guidage par les roues. Une charge permanente de compression s'exerce sur le bloc de gomme parallélépipédique (1) en composition élasto- mérique à caractéristiques dynamiques élevées et, préféren- tiellement, de basse dureté. Une liaison intime, au cours de la vulcanisation, aux arma- tures planes assure un facteur de forme tel que la rigidité dépasse 75 ou 80 daN par millimètre en compression pure, pour l'exemple représenté, malgré des déformabilités laté- rales, par exemple de 15 DaN/mm. -4- L'armature inférieure (2) à laquelle est incorporée une vis (3) assure la fixation à la traverse arrière de laquelle sont solidaires des bras de suspension longitudinaux. L'armature supérieure (4), solidaire d'une vis (5), sert à la fixation au chassis arrière, qui est le plus souvent une caisse autoportante. Les ressort-s de suspension ayant le plus généralement un bras de levier plus court que celui de fixation du moyeu, une réaction permanente de compression rapproche légèrement les armatures (2) et (4). Le couple de freinage exercé par les bras de suspension va dans le sens accroissant cet effort. La contrainte longitudinale résul- tant du freinage est équilibrée par un montage en légère inclinaison de la pièce. Une équerre (6), identique sur chaque armature et percée d'un trou, vient recevoir la butée d'un embout (7), serti à chaque extrémité d'une longueur de câble métallique (8). En l'absence d'efforts transversaux dans la direction (Y1), le câble non tendu permet tous les débattements vibratoires entre les armatures (2) et (4), avec le rappel élastique dû au bloc d'élastomère (1). En cas d'efforts transversaux dans la direction Y1, le câble se tend et vient prendre appui par les embouts (7) sur le siège ménagé dans l'équerre (6), à travers'la mince pellicule de gomme o l'un et l'autre sont noyés. Un filtrage suffisant est assuré du fait de la traversée de ces couches élastomériques et du caractère non rectiligne des torons de câble, dont la déformation vibratoire prend appui sur de multiples interfaces, entre acier et compo- sition élastomérique de bas module, bloqué par son incompressibilité volumétrique, mais de vitesse de trans- mission du son très différente de celle de l'acier. Dans le cas de sollicitations opposées, dans la direction (Y2), en n'oubliant pas que la plupart de la force trans- versale passe par le dispositif symétrique, le câble se trouve détendu et les couches minces abaissent considéra- blement leur rigidité aopparente dans la zone voisine des contraintes nulles, sans toutefois passer en rigidité de traction, car la déformation se trouve limitée par le blocage du dispositif- opposé. En cas de déformations _5_ perpendiculaires à la direction du câble, en longitudinal sur véhicule, la rotation des câbles noyés dans la gomme se produit sans perturber la rigidité de cisaillement du bloc (1) avant plusieurs millimètres. La figure (2) représente une variante du dispositif o les armatures (2) et (4) sont réalisées par moulage d'alliage d'aluminium, le fonctionnement étant totalement inchanaé par rapport à la description de la figure 1. Le sertissage des embouts (7) sur ces deux extrémités de câble peut s'effectuer soit par écrasement d'un embout tubulaire, soit par surmoulage d'un alliage de zamac suivant le principe "câble de frein de vélo" sans que le fonctionnement en soit modifié. L'air inclu entre les torons du câble métallique (8) est chassé, lors de l'introduction de la composition élastomérique, sous forte pression, dans le moule, en suivant les canaux, aussi écrasés soit-il, ménagés dans les deux embouts (7) et sort du moule par les excroissances entourant lesdits embouts, afin d'assurer la meilleure adhérence possible de la gomme avec le câble-et l'étan- chéité aux intempéries, la pièce étant.particulièrement exposée, dans un train arrière. En resume, une pièce d'apparence très simple, quasi paral- lélépipédique, et de fixation élémentaire facilement auto- matisable, assure la fonction antérieurement assurée par plusieurs surfaces dont les interstices étaient particuliè- rement favorables aux accumulations de poussières et oxyda- tions locales. L'ensemble s'en trouve nettement allégé tout en permettant un contrôle plus précis de la géométrie d'un train arrière, par exemple. L'homme de l'art peut bien entendu étendre les applications du dispositif objet de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs et utiliser ledit dispositif à d'autres fonctions, tels le train avant ou la- fixation anticouple d'un groupe motopropulseur, utilisant les mêmes propriétés d'anisotropie des rigidités statiques et dynami- ques, sans sortir du cadre de l'invention. -6- 2622660 REVENDICATIONS 1 ) Cale élastique formée d'une composition élastomérique (1) vulcanisée, adhérisée à deux armatures de fixation (2) et (4), notamment utilisable pour l'isolation -anti- vibratoire des éléments de suspension sur un chassis de véhicule automobile, caractérisée en ce que la rigidité de déformation libre de la composition élastomérique (1) est bloquée dans une direction unique par la tension d'un cable métallique (8), noyé dans ladite composition élastomérique (1), et lié, par des embouts (7), à chaque armature de fixation (2) et (4). 2 ) Cale élastique selon la revendication 1 caractérisée en ce que les embouts (7) du câble métallique (8) sont réa- lisés par sertissage d'un embout tubulaire entourant l'extrémité dudit câble métallique (8). 3 ) Cale élastique selon la revendication 1 caractérisée en ce que les embouts (7) du câble métallique (8) sont réa- lisés par surmoulage d'un alliage de zamac sur l'extrémité coupée dudit câble métallique (8).