Brevet FR2621664A1 — publié le 19890414

Support élastique à riaidités anisotroPes. La présente invention concerne un support élastique à rigidités anisotropes, à savoir possédant dans deux directions perpendiculaires l'une à l'autre --et appartenant au même plan-- des rigidités notablement différentes, ce support comportant deux armatures propres à être fixées respectivement aux organes entre lesquels il est destiné à être intercalé. De tels supports peuvent être utilisés par exemple dans les systèmes de suspension des véhicules automobiles, entre la caisse et le train de suspension avant ou arrière, et sont destinés à isoler la caisse des vibrations de roulement provenant du train de suspension. Ces supports doivent avoir une grande rigidité transversale pour éviter de trop grands déplacements transversaux de la caisse par rapport aux roues en virage et assurer une bonne tenue de route du véhicule. Par contre, ils doivent avoir une faible rigidité dans la direction horizontale perpendiculaire à la précédente, c'est-à-dire dans la direction longitudinale du véhicule, pour l'obtention du meilleur filtrage possible des vibrations de roulement. Dans ce type d'application aux systèmes de suspension des véhicules, on comprend en outre que ces supports doivent encaisser des efforts verticaux, puisqu'ils doivent supporter la caisse ; dans cette direction verticale, perpendiculaire aux deux précédentes, la rigidité doit être moyenne. Pour résoudre le problème ainsi posé, on a envisagé dans le passé de mettre en oeuvre un guidage longitudinal à billes, de même interposé entre la caisse et le système de suspension ; cependant cette solution n'est pas satisfaisante car elle n'assure pas un filtrage correct, et le dispositif est en outre exposé aux projections de boue et autres, qui peuvent être la source de couinements. Une autre solution consiste à disposer entre les deux dites armatures un bloc de matière élastique de rigidité appropriée et feuilletée par des plaques métalliques en direction longitudinale, à savoir la direction à faible rigidité dans laquelle le support travaille en cisaillement, ce support travaillant en compression ou en traction dans la direction transversale perpendiculaire à la précédente. Cette disposition confère au bloc de matière élastique une plus grande rigidité dans cette dernière direction, mais le rapport entre ces deux rigidités n'est pas encore suffisant. Le but de la présente invention est de résoudre le problème d'une façon plus satisfaisante que par le passé, et ceci en évitant le frottement d'un guidage positif dans la direction de la faible rigidité, perpendiculaire à celle de la forte rigidité. A cet effet, un support élastique du type général mentionné au début sera, conformément à la présente invention, essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte entre lesdites armatures au moins une bielle rigide dont la direction générale est transversale, à savoir - ledit support étant supposé au repos - est celle de la plus forte rigidité, aux extrémités de cette bielle étant prévues des articulations propres à la relier à l'une et à l'autre desdites armatures de sorte qu'elle puisse pivoter par rapport à elles selon des axes perpendiculaires au plan précité, et en ce que l'une au moins de ces articulations comprend un bloc de matière élastique annulaire adhérisé entre une surface de révolution prévue à l'extrémité de la bielle et une surface de révolution coaxiale solidaire de l'armature correspondante, ce bloc élastique étant ainsi adapté à subir, soit une compression ou une traction dans la direction générale de la bielle lorsque, sous l'influence d'efforts extérieurs, les deux dites armatures se déplacent l'une par rapport à l'autre dans cette direction, soit une torsion, par suite de la rotation de la bielle, lorsque les deux dites armatures se déplacent l'une par rapport à l'autre dans une direction perpendiculaire à la précédente et située dans le même plan. Un bloc de matière élastique annulaire suffisamment mince et de diamètre relativement grand par rapport à son épaisseur permettra facilement, ainsi, d'obtenir le résultat souhaité, à savoir une rigidité beaucoup plus grande en direction transversale, lorsque l'extrémité de la bielle exercera sur ledit bloc une traction ou une compression, que dans la direction perpendiculaire à la précédente, lorsque, la bielle pivotant, son extrémité soumettra ledit bloc de matière élastique à une torsion. Cela sera d'ailleurs mieux vu par la suite, à l'aide du dessin. De préférence, ladite bielle comporte ladite articulation à bloc de matière élastique à chacune de ses deux extrémités. Cela permet, et comme on s'en rend mieux compte sur le dessin, d'obtenir un support à axe de symétrie. De préférence encore, ladite surface de révolution prévue aux extrémités de la bielle est élaborée sous la forme d'un plot, la surface de révolution coaxiale et solidaire de l'armature correspondante ayant alors la forme d'une cuvette, plot et cuvette étant avantageusement de forme conique. Ainsi, on peut facilement, au montage, soumettre le bloc de matière élastique - adhérisé entre le plot et la cuvette - à une précontrainte permettant d'en améliorer la tenue en cours d'utilisation. Etant donné les caractéristiques qui précèdent, on peut avantageusement prévoir que la bielle est constituée d'une tôle emboutie, une cavité apparaissant alors à l'opposé du plot prévu à chacune de ses extrémités. Cette possibilité de réaliser la bielle par un simple emboutissage de tôle permet d'abaisser le prix de revient. On peut aussi mettre à profit la cavité, à chaque extrémité de la bielle, en la remplissant de matière élastique, ce qui constitue butée de limitation de course avec l'armature opposée. Cette matière élastique de remplissage empêche aussi que des saletés ne s'accumulent dans les cavités, ce qui autrement pourrait être générateur de corrosion. Un support conforme à la présente invention pourra encore comporter, entre lesdites armatures, un plot central en matière élastique, traversé par ladite bielle. Ce plot, de préférence cylindrique pour faciliter la torsion et le cisaillement, permettra de positionner la bielle par rapport aux armatures, et prendra la plus grande partie de la charge statique dans la direction perpendiculaire à la direction de forte rigidité et à la direction de faible rigidité. La bielle servira alors avantageusement de feuilletage à ce plot central. Enfin, on peut encore prévoir des butées de fin de course en matière élastique entre des rebords appropriés des deux armatures, pour en limiter les déplacements relatifs dans la direction à faible rigidité. Deux modes d'exécution de l'invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples nullement limitatifs, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un support conforme à l'invention - la figure 2 est une vue de dessus - la figure 3 est une vue en coupe transversale à échelle réduite - la figure 4 est une vue éclatée d'un autre support élastique conforme à l'invention ; et - la figure 5 est une vue en élévation de ce support, représenté sous charge statique. Sur les figures 1 et 2 on a référencé en 1 les deux armatures parallèles du support. Il s'agit en l'occurrence de plaques de tôle emboutie et perforée dont la forme en plan est visible à la figure 2 et qui comportent chacune une saillie de positionnement et de maintien 2, un trou central 3 pour une vis de fixation 4, et un trou excentré 5 dont le bord évasé et conique constitue une cuvette 6. Les armatures 1 sont reliées par un plot central 7 en matière élastique, auxquelles il est adhérisé par ses extrémités dans ces extrémités sont noyées les têtes des vis précitées 4. Une bielle 8 en tôle emboutie, dont la forme générale en plan est la même que celle des armatures 1, est disposée entre celles-ci et est articulée élastiquement, par ses extrémités, à l'une et à l'autre de ces armatures. Pour ce faire, un bloc de matière élastique annulaire 9 est adhérisé, à chaque extrémité de la bielle 8, entre la cuvette précitée 6 et un plot de forme conique 10 ménagé par emboutissage aux extrémités de ladite bielle. Cette bielle traverse le plot central 7, qui se trouve ainsi constitué de deux sections, adhérisées chacune entre les surfaces en regard de la bielle 8 et de l'armature 1 correspondante. Enfin, chaque cavité 11 apparaissant à l'oppo- sé des plots 10 de la bielle 8 est emplie d'un bloc de matière élastique adhérisée 12 pouvant constituer une butée avec l'armature correspondante 1 en cours de fonctionnement, limitant ainsi le rapprochement des armatures 1 du fait de la charge appliquée perpendiculairement à leur plan. Il est à noter ici que le dimensionnement relatif des blocs élastiques 7 et 9 est tel qu'en l'absence de cette charge, la bielle 8 est légèrement inclinée, comme visible sur la figure 1, dans une mesure telle que la charge nominale appliquée sur les armatures 1 la ramène en position parallèle à ces armatures. Ainsi, lorsque les armatures 1 seront soumises à des efforts transversaux dans un sens ou dans l'autre, dans la direction transversale indiquée par les flèches T de la figure 2, la bielle 8 sera soumise à des efforts de traction ou de compression s'exerçant dans son plan et selon son axe principal. Les blocs 9, d'épaisseur réduite, travaillant alors uniquement en traction ou en compression et donc avec une raideur élevée, le déplacement relatif des armatures 1 dans cette direction T sera extrêmement réduit. Pour ne pas alourdir le dessin, on n a pas représenté un tel déplacement sur la figure 2. Par contre, on a montré, en 1' et 1" le déplacement relativement important que peuvent subir les armatures 1 sous l'effet d'efforts s'exerçant sur elles dans la direction L perpendiculaire à la direction T. Dans ce cas, on voit que les blocs 9 travaillent essentiellement en torsion, ce qui autorise un pivotement notable de la bielle 8 jusqu'à la position 8', et donc le déplacement relativement important précité des deux armatures 1 dans la direction L. On atteint donc bien le but fixé, à savoir l'obtention d'un support élastique dont la rigidité dans une direction (T) est notablement plus élevée que dans la direction perpendiculaire (L) située dans le même plan. Si l'on souhaite limiter les débattements dans cette dernière direction, on peut prévoir des butées latérales 13, comme représenté sur la figure 3. Ces butées peuvent être constituées de blocs de matière élastique adhérisés entre des rebords en regard 14 des deux armatures. Le support élastique représenté sur les figures 4 et 5 est du même type général que celui des figures 1 à 3. La réalisation en est cependant différente. Les armatures ont été référencées 15 et sont constituées chacune d'une sorte d'étrier rigide comportant deux ailes parallèles et se faisant face 16, percées de trous alignés 17, et une troisième aile 18, prolongeant l'une des précédentes et percée d'un trou 19. Ces étriers comportent avantageusement un voile de rigidification 20 propre à augmenter encore leur rigidité dans la direction transversale T après montage. La bielle rigide de direction générale transversale a été référencée 21 et est constituée de deux tôles opposees éventuellement soudées et pourvues chacune de deux crevés cylindriques 22. L'alignement de ces crevés deux à deux constitue deux logements aux extrémités de la bielle 21, propres à recevoir les articulations élastiques 23. Chaque articulation 23 est constituée de deux bagues métalliques coaxiales, extérieure 24 et intérieure 25, entre lesquelles est adhérisée une bague de caoutchouc 26 feuilletée par une bague intermédiaire 27.Ce feuilletage ainsi que la hauteur relativement grande de chaque bague de caoutchouc 26 (appelée dans ce qui précède "bloc de matière élastique annulaire") permettront, par rapport au support de l'exemple précédent, d'augmenter notablement la rigidité transversale du support, sans augmenter très sensiblement sa rigidité dans la direction longitudinale. Quant au plot central en matière élastique, destiné à encaisser les efforts verticaux s'exerçant sur les armatures, il est référencé 28 et constitué de deux demi-plots adhérisés entre la bielle 21 et deux plaques circulaires 29 portant des queues de fixation filetées 30. Ceci étant, la figure 4 montre bien comment le montage de ces différentes pièces peut être effectué on emmanche à force les bagues 24 des articulations 23 dans les crevés 22 de la bielle, puis on engage,comme indiqué par les flèches f1, les trous 19 des étriers 15 sur la queue filetée correspondante 30, les étriers étant pivotés à l'écart de la bielle 21, comme représenté sur la figure. Ensuite, on fait pivoter, autour des queues 30, les étriers 15 dans le sens des flèches pour aligner leurs trous 17 avec les passages axiaux respectifs des bagues intérieures 25 des articulations. Des rivets ou boulons de serrage 31 engagés dans les bagues 25 permettront enfin d'assurer le positionnement définitif des étriers, et de caler en rotation, par rapport à eux, les bagues intérieures 25 des articulations. On voit sur la figure 5 que les extrémités rivetées 32 des rivets 31 sont en saillie par rapport au plan de la surface extérieure de l'aile correspondante 18 de chaque étrier. Cela permet de constituer des butées de calage en rotation du support, ayant le même rôle que les saillies 2 de la figure 1. Au cas où les rivets 31 seraient remplacés par des boulons, les écrous de serrage pourraient remplir encore le même role. Sans avoir besoin d'en faire la démonstration, on voit facilement qu'un tel support élastique fonctionnera essentiellement de la meme façon que celui de l'exemple précédent. il permettra toutefois, et pour la raison indiquée plus haut, d'obtenir des rapports de rigidités encore supérieurs. Le support des figures t à 3 pourra présenter un rapport de 50/1 entre la rigidité transversale et la rigidité longitudinale. Pour celui des figures 4 et 5, on peut raison nablement escompter atteindre un rapport de 100/1 (environ 1000 daN/mm en transversal , et environ 10 daN/mm en longitudinal par exemple). Ces chiffres sont à comparer aux rapports de riz; tes couramment obtenus avec les supports classi ques à feuilletage, qui sont de l'ordre de 10/1. REVENDICATIONS 1. Support élastique à rigidités anisotropes, à savoir possédant dans deux directions (T,L) perpendiculaires l'une à l'autre --et appartenant au même plan-des rigidités notablement différentes, ce support comportant deux armatures (1) propres à être fixées respectivement aux organes entre lesquels il est destiné à être intercalé, caractérisé en ce qu'il comporte entre lesdites armatures (1) au moins une bielle rigide (8) dont la direction générale est transversale, à savoir - ledit support étant supposé au repos - est celle de la plus forte rigidité, aux extrémités de cette bielle (8) étant prévues des articulations (6, 9, 10) propres à la relier à l'une et à l'autre desdites armatures (1) de sorte qu'elle puisse pivoter par rapport à elles selon des axes perpendiculaires au plan précité, et en ce que l'une au moins de ces articulations comprend un bloc de matière élastique annulaire (9) adhérisé entre une surface de révolution (10) prévue à l'extrémité de la bielle (8) et une surface de révolution coaxiale (6) solidaire de l'armature (1) correspondante, ce bloc élastique (9) étant ainsi adapté à subir, soit une compression ou une traction dans la direction générale (T) de la bielle lorsque, sous l'influence d'efforts extérieurs, les deux dites armatures (1) se déplacent l'une par rapport à l'autre dans cette direction, soit une torsion, par suite de la rotation de la bielle (8), lorsque les deux dites armatures (1) se déplacent l'une par rapport à l'autre dans une direction (L) perpendiculaire à la précédente (T) et située dans le même plan. 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bielle (8) comporte ladite articu lation à bloc de matière élastique (9) à chacune de ses deux extrémités. 3. Support selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite surface de révolution prévue aux extrémités de la bielle (8) est élaborée sous la forme d'un plot (10), la surface de révolution coaxiale et solidaire de l'armature (1) correspondante ayant alors la forme d'une cuvette (6). 4-. Support selon la'revendication 3, caractérisé en ce que le plot (10) et la cuvette (6) sont de forme conique. 5. Support selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la bielle (8) est constituée d'une tôle emboutie, une cavité (11) apparaissant alors à l'opposé du plot (10) prévu à chacune de ses extrémités. 6. Support selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite cavité (11), à chaque extrémité de la bielle (8), est emplie de matière élastique, laquelle peut constituer une butée de limitation de course (12) avec l'armature (1) opposée. 7. Support selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un plot central (7) en matière élastique, traversé par ladite bielle (8), est intercalé entre lesdites armatures (1). 8. Support selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des butées de fin de course en matière élastique (13) sont prévues entre des rebords appropriés (14) des deux armatures (1), pour en limiter les déplacements relatifs dans la direction (L) à faible rigidité. 9. Support élastique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite bielle (21) comporte à ses extrémités deux logements cylindriques (22) propres à recevoir des articulations élastiques (23). 10. Support selon la revendication 9, carac térisé en ce que lesdites articulations élastiques (23) sont constituées chacune de deux bagues métalliques coaxiales, une bague extérieure (24) et une bague intérieure(25),entre lesquelles est adhérisée une bague de matière élastique (26), ladite bague extérieure (24) étant calée en rotation dans le logement cylindrique (22) correspondant de ladite bielle (21) tandis que la bague intérieure (25) est calée en rotation sur une armature (15). 11. Support selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite bague de matière élastique (26) est feuilletée par au moins une bague intermédiaire (27). 12. Support selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que lesdites armatures (15) sont constituées chacune d'un étrier à forte rigidité transversale, engagé sur une queue de fixation (30) d'un plot central (28), entre deux ailes (16) duquel étrier est rivetée ou boulonnée ladite bague intérieure (25) de l'articulation élastique (23) correspondante.