Brevet FR2619180A1 — publié le 19890210

26191.80 Perfectionnements aux manchons de support antivibratoi- res hydrauliques. L'invention est relative aux manchons de support antivibratoires hydrauliques comprenant deux armatures rigides tubulaires s'entourant l'une l'autre et de pré- férence de révolution au moins en partie, coaxiales et concentriques au moins sous charge, armatures réunies entre elles par un corps en élastomère adhéré sur celles-ci et conformé de façon & former avec ces der- nières au moins deux chambres étanches diamétralement opposées selon une direction Y et communiquant entre elles par un canal étroit, l'ensemble desdites chambres et dudit canal étant rempli d'un liquide amortisseur. De tels manchons sont destinés à être montés aux fins de support et d'amortissement entre deux pièces rigides solidarisables respectivement avec les deux armatures et susceptibles de subir l'une par rapport à l'autre des oscillations orientées selon la direction diamétrale Y, l'ensemble étant agencé de façon telle que, pour certaines au moins de ces oscillations, le liquide soit refoulé alternativement de l'une des cham- bres vers l'autre et inversement & travers le canal étroit, ce qui crée dans ce liquide, pour certaines fré- quences des oscillations, un phénomène de résonance pro- pre & amortir la transmission de ces oscillations de l'une des armatures à l'autre. Les manchons à débattement diamétral du genre en question sont par exemple destinés à être interposés entre, d'une part, un châssis de véhicule et, d'autre part, le moteur & combustion interne ou le train avant ou arrière de ce véhicule. Pour assurer les supports et amortissements men- tionnés ci-dessus, on connaît un autre type de disposi- tifs hydrauliques, à débattement axial et non pas diamé- tral, présentant une construction de révolution autour d'un axe généralement vertical, la direction selon la- quelle se manifestent les oscillations à amortir étant celle de cet axe. Ces supports comportent encore deux chambres dé- formables étanches communiquant entre elles par un canal étroit, l'une de ces deux chambres, généralement délimi- tée extérieurement par une paroi tronconique épaisse, étant dite "chambre de travail" alors que l'autre, es- sentiellement délimitée par une feuille flexible, est dite "chambre de compensation". Il a été proposé d'équiper ces autres supports de moyens de "découplage haute fréquence", c'est-à-dire permettant de filtrer les vibrations de relativement faible amplitude (généralement inférieure à 0,5 mm) et de relativement haute fréquence (généralement supérieure à 15 Hz) telles que celles dues au fonctionnement d'un moteur à combustion interne de véhicule. Ces moyens comprennent un "clapet" mobile ou dé- formable délimitant une portion de la chambre de tra- vail, cette portion pouvant se situer au niveau de la paroi extérieure de ladite chambre ou au niveau d'une cloison centrale séparant les deux chambres. On a cherché & appliquer de tels moyens de dé- couplage aux manchons à débattement diamétral tels que définis ci-dessus. C'est ainsi qu'il a été proposé dans le brevet Europe n' 0 172 700 de constituer une portion de la pa- roi extérieure de l'une des deux chambres d'un tel man- chon par une membrane déformable encagée entre deux grilles rigides aux fins de limitation de ses débatte- ments. Une telle solution présente l'inconvénient qu'en cas de rupture ou fuite de la membrane, le liquide contenu dans le manchon s'échappe à l'extérieur, ce qui rend ce manchon inopérant. Du fait de la construction particulière des man- chons considérés, dont la portion centrale est occupée par l'armature tubulaire interne, il n'était pas consi- déré comme envisageable jusqu'à ce jour d'adopter pour ces manchons la formule du clapet central connue pour les supports à débattement axial. L'invention a pour objet de rendre possible l'a- doption d'une telle formule dans des manchons antivibra- toires hydrauliques du genre considéré à débattement diamétral. A cet effet, les manchons du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que la portion médiane de leur armature interne com- porte un siège rigide pour un clapet mobile ou déforma- ble, clapet qui présente deux portées opposées mises respectivement en contact direct avec les volumes de liquide contenus respectivement dans les deux chambres, et des moyens pour limiter les amplitudes des débatte- ments de ce clapet. Dans des modes de réalisation préférés, on a re- cours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le canal étroit est également comporté par la portion médiane de l'armature interne, - une bague rigide est rapportée de façon étanche sur la face latérale extérieure de la portion médiane de l'armature interne de façon à être immergée dans l'une des deux chambres, l'axe de cette bague s'étendant se- lon la direction diamétrale Y, le clapet est monté sur l'embouchure de cette bague, agencée en double siège de clapet, et un passage de grande section est prévu le long de la portion médiane de l'armature interne pour faire communiquer librement avec l'intérieur de - la bague la chambre dans laquelle n'est pas immergée cette bague, - dans un manchon selon les deux alinéas précédents, le canal étroit est évidé radialement dans la bague, un passage en forme de tuile cylindrique dont l'axe coincide avec celui de l'armature interne est évidé dans la portion médiane de cette armature et un clapet en forme de tuile cylindrique est monté de façon à pouvoir coulisser angulairement dans ce passage et à exposer respectivement ses deux tranches latérales aux volumes de liquide contenus dans les deux chambres, - dans un manchon selon l'alinéa précédent, le canal étroit est délimité essentiellement par une rainure s'étendant selon un arc de cercle et réservée entre le clapet en forme de tuile et son logement. 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 limi- tative. Les figures 1 et 2, de ces dessins, montrent un premier manchon de support antivibratoire hydraulique établi selon l'invention, respectivement en coupe trans- versale selon I-I, figure 2 et en coupe axiale selon II- II, figure 1. Les figures 3 et 4 montrent un second manchon également conforme à l'invention, respectivement en cou- pe transversale selon III-III, figure 4 et en coupe axiale selon IV-IV, figure 3. La figure 5 montre une portion de la figure 3 avec une position différente du clapet correspondant. D'une façon connue en soi, le manchon de support comprend dans chaque cas: - une armature métallique interne tubulaire de révolu- tion 1 dont l'axe X est généralement horizontal, - une armature métallique externe tubulaire de révolu- tion 2 coaxiale à l'armature 1 au moins pour l'état monté et chargé du manchon et entourant cette armature 1, - et un corps en élastomère 3 reliant l'une à l'autre les deux armatures 1 et 2 en ménageant entre celles-ci deux chambres étanches A,B diamétralement opposées se- lon une direction Y généralement verticale. L'armature interne 1 est destinée à être solida- risée avec une broche (non représentée) qui la traverse jointivement alors que l'armature externe 2 est destinée à être solidarisée avec un palier (non représenté), cet- te broche et ce palier étant solidaires respectivement de deux éléments rigides entre lesquels on désire monter un support antivibratoire, éléments tels qu'un moteur ou bras de suspension de véhicule et que le châssis de ce véhicule. Les deux chambres A et B communiquent entre elles par un canal étroit E sur lequel on reviendra plus loin. Ces deux chambres et le canal étroit sont rem- plis d'un liquide L. Le fonctionnement d'un tel manchon de support est le suivant. Au repos, le manchon se trouve dans son état illustré sur les dessins. Si, à partir de cette situation, on applique sur l'armature externe 2, par rapport à l'armature interne 1, une sollicitation selon la direction Y dans le sens de la flèche F, la chambre A se rétrécit par écrasement alors qu'au contraire la chambre B se dilate: le liquide L initialement contenu dans la chambre A est alors chassé vers la chambre B à travers le canal étroit E. Cet effet est inversé dès que la sollicitation en sens inverse de la précédente est exercée sur l'arma- ture 2. L'alternance de ces sollicitations est généra- lement renouvelée à une certaine fréquence et, pour une valeur F de cette fréquence qui est prédéterminée et liée aux dimensions du canal étroit E, et en particulier au rapport entre sa section droite et sa longueur, la masse de liquide circulant dans ce canal est mise en ré- sonance et le support exerce alors sur la transmission des oscillations de l'une des armatures à l'autre un excellent amortissement. Le perfectionnement apporté par la présente in- vention aux manchons du genre ci-dessus permet de les "découpler" vis-àvis de certaines hautes fréquences, c'est-à-dire de filtrer directement certaines vibrations de fréquence relativement élevée et d'amplitude relati- vement faible sans faire intervenir aucune circulation du liquide L dans le canal étroit E. Dans chaque cas on fait appel à cet effet à un clapet vibrant monté de façon telle: - que ses débattements soient commandés par application de pressions sur respectivement deux de ses plages opposées, - que ces plages soient en contact direct avec respecti- vement les volumes de liquide contenus dans les deux chambres A et B, - et que l'amplitude desdits débattements soit limitée à une faible valeur. Dans les deux modes de réalisation de manchon et clapet qui ont été illustrés, le premier sur les figures 1 et 2 et le second sur les figures 3 à 5, le siège du clapet est porté par la portion médiane de l'armature interne 1 et il en est de même du canal étroit E. Mais les constructions proposées diffèrent dans les deux cas. Dans le premier cas (figures 1 et 2), une bague cylindrique de révolution 4 est rapportée latéralement sur la face extérieure du tube interne 1, ou plus préci- sément sur un collier 5 entourant la portion médiane dudit tube, et ce de façon telle que l'axe de cette ba- gue 4 coupe l'axe X et soit orienté parallèlement à la direction Y, ladite bague 4 étant immergée dans la cham- bre A. L'extrémité axiale, de la bague 4, qui est la plus éloignée de l'axe X, forme un double siège pour un clapet 6 lui-même constitué par un disque circulaire rigide. En d'autres termes, le clapet 6 peut se déplacer librement selon la direction Y entre deux butées annu- laires rigides comprises respectivement par la bague 4 elle-même et par un capuchon 7 coiffant cette bague et fixé sur celle-ci par clipsage. Les dimensions de la bague 4 et du capuchon 7 sont prévues de façon telle que l'amplitude des débat- tements du clapet 6 soit limitée à une faible valeur, par exemple de l'ordre de 0,5 mm. La face, du clapet 6, la plus éloignée de l'axe X, est directement en contact avec le liquide contenu dans la chambre A. Pour assurer une libre communication du liquide entre la chambre B et l'autre face du clapet 6, on pré- voit un canal annulaire 8 de grande section le long de la portion médiane du tube 1, & l'intérieur du collier , canal communiquant avec la cavité cylindrique 9 inté- rieure & la bague 4. Le diamètre de cette cavité 9 est lui-même prévu suffisamment grand pour qu'aucun phénomène d'étrangle- ment ne soit imposé au liquide entre le canal 8 et le clapet 6. Le canal étroit E, quant à lui, est ici consti- tué par au moins un passage évidé radialement dans la bague 4 et faisant communiquer la cavité 9 avec la cham- bre A. Le fonctionnement en 'découplage haute fréquen- ce" d'un tel manchon est le suivant. Lorsqu'une vibration de faible amplitude (savoir en général inférieure & 0,5 mm) et de fréquence relati- vement élevée (savoir supérieure & 15 Hz et par exemple de l'ordre de 50, 100 ou 150 Hz) est appliquée & l'une des deux armatures 1 et 2, elle entraîne en vibration le clapet 6 et ce phénomène suffit pour assurer un effet de filtrage empêchant le transfert des vibrations de l'ar- mature considérée à l'autre armature. Si l'amplitude des vibrations considérées dépas- se la valeur de seuil imposée par les butées de fin de course du clapet, le liquide est forcé de circuler dans le canal étroit E et l'on retrouve l'autre mode de fonc- tionnement amortisseur du manchon, plus spécialement ré- servé aux oscillations de basse fréquence, mode faisant intervenir la résonance du liquide en circulation dans le canal étroit. Dans le second mode de réalisation qui a été illustré sur les figures 3 à 5, le clapet se présente sous la forme d'une tuile cylindrique 10 s'étendant se- lon un arc de cercle et disposée jointivement dans un logement complémentaire 11 évidé à l'intérieur de l'ar- mature interne 1 concentriquement à l'axe X, de façon à pouvoir coulisser angulairement dans ce logement. L'étendue angulaire de cette tuile est comprise entre 90 et 180', étant de préférence de l'ordre de '. Deux butées de fin de course 12 et 13 sont pré- vues sur l'armature 1 pour limiter l'amplitude des dé- battements angulaires de la tuile 10. Les deux extrémités angulaires du logement 11 débouchent respectivement dans les deux chambres A et B de façon que les deux tranches latérales de la tuile 10 soient en contact direct avec respectivement les deux volumes de liquide L contenus respectivement dans ces deux chambres A et B. Le canal étroit E est ici délimité par une rai- nure en arc de cercle évidée dans le dos de la tuile 10 et par la paroi en regard du logement 11. Dans le mode de réalisation illustré, l'armature tubulaire interne 1 est composée de trois tubes concen- triques 11,12,13 emmanchés jointivement les uns dans les autres. Les deux tubes intérieurs 11 et 12 sont solida- risés angulairement entre eux par une clavette radiale 14 et la solidarisation angulaire des deux tubes exté- rieurs 12 et 13, tous les deux ajourés pour assurer les communications désirées et former le logement 11, est assurée de toute manière désirable, notamment à l'aide d'au moins un point de soudure. Le tube intérieur 11 sert de noyau de guidage pour la face interne de la tuile 10 alors que le tube extérieur 13 sert de cage extérieure guidant la face extérieure de ladite tuile, les butées de fin de course 12 et 13 faisant corps avec le tube intermédiaire 12. Le fonctionnement de ce manchon en "découplage haute fréquence' est analogue à celui précédemment dé- crit à la seule différence près que les débattements du clapet précédent 6 sont ici remplacés par les débatte- ments angulaires de la tuile 10 autour de l'axe X, entre les deux fins de course définies par les butées 12 et 13, ladite tuile jouant ici un rôle de "clapet": on voit respectivement sur les figures 3 et 5 les deux po- sitions angulaires extrêmes occupées par ladite tuile 10 lors desdits débattements. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose de manchons de support antivibratoires dont la constitution et le fonctionne- ment résultent suffisamment de ce qui précède. Ces manchons présentent de nombreux avantages par rapport à ceux antérieurement connus, en particulier celui d'assurer un 'découplage haute fréquence" efficace sans qu'il existe un risque quelconque de fuite de li- quide vers l'extérieur du manchon au niveau même du cla- pet ou de son siège. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement & ceux de ses modes d'application et de réali- sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notam- ment: - celles o le canal étroit reliant entre elles les deux chambres A et B du manchon serait localisé dans une partie du manchon autre que la portion médiane de l'armature tubulaire interne, - et celles o le clapet de la première réalisation dé- crite en référence aux figures 1 et 2 serait constitué par la partie centrale d'une membrane déformable étan- che dont le pourtour serait raccordé de façon étanche à son siège, la limitation de l'amplitude des débatte- ments d'une telle membrane pouvant être assurée par des moyens autres que des butées, par exemple par une armature interne en toile inextensible. REVENDICATIONS 1. Manchon de support antivibratoire hydraulique comprenant deux armatures rigides tubulaires (1,2) s'en- tourant l'une l'autre et réunies entre elles par un corps en élastomère (3) adhéré sur elles et conformé de façon à former avec elles au moins deux chambres étan- ches (A,B) diamétralement opposées et communiquant entre elles par un canal étroit (E), l'ensemble desdites cham- bres et dudit canal étant rempli d'un liquide amortis- seur, caractérisé en ce que la portion médiane de son armature interne (1) comporte un siège rigide pour un clapet mobile ou déformable (6,10), clapet qui présente deux portées opposées mises respectivement en contact direct avec les volumes de liquide contenus respective- ment dans les deux chambres (A,B), et des moyens pour limiter les amplitudes des débattements de ce clapet. 2. Manchon de support selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal étroit (E) est également comporté par la portion médiane de l'armature interne (1). 3. Manchon de support selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'une bague rigide (4) est rapportée de façon étanche sur la face latérale extérieure de la portion médiane de l'ar- mature interne (1) de façon à être immergée dans l'une (A) des deux chambres, en ce que le clapet (6) est monté sur l'embouchure de cette bague (4), agencée en double siège de clapet, et en ce qu'un passage de grande sec- tion (8) est prévu le long de la portion médiane de l'armature interne pour faire communiquer librement avec l'intérieur (9) de la bague la chambre (B) dans laquelle n'est pas immergée cette bague. 4. Manchon de support selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le canal étroit (E) est évidé radialement dans la bague (4). 5. Manchon de support selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un passage (11) en forme de tuile cylindrique dont l'axe coïncide avec celui (X) de l'armature interne (1) est évidé dans la portion médiane de cette armature et en ce qu'un cla- pet (10) en forme de tuile cylindrique est monté de fa- çon à pouvoir coulisser angulairement dans ce passage et à exposer respectivement ses deux tranches latérales aux volumes de liquide contenus dans les deux chambres (A, B). 6. Manchon de support selon la revendication 5, caractérisé en ce que le canal étroit (E) est délimité essentiellement par une rainure s'étendant selon un arc de cercle et réservée entre le clapet (10) en forme de tuile et son logement (11).