Brevet FR2634530A1 — publié le 19900126

Perfectionnements aux dlsDosltlfs antivibratoires hydrauliques L'invention est relative aux dispositifs antivibratoires hydrauliques destinés à être interposés aux fins d'amortissement et de liaison, voire de support, entre deux éléments rigides tels qu'un chassis de véhicule et que le moteur de ce véhicule. Elle concerne plus particulièrement, parmi ces dispositifs, ceux qui comportent - deux armatures rigides solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides à réunir, - un ressort reliant entre elles les deux armatures, - deux organes flexibles et étanches dont l'un au moins relie également entre elles les deux armatures et qui forment au moins en partie avec celles-ci deux cham bres déformables et étanches, - un passage étranglé faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles, - et une masse de liquide remplissant les deux chambres et le passage étranglé. Comme on le sait, avec un tel dispositif, les oscillations de relativement grande amplitude (généralement supérieure à 0,5 mm) et de relativement basse fréquence (généralement de l'ordre de 5 à 30 Hz) ont pour effet de refouler le liquide de l'une des deux chambres dans l'autre et inversement à travers le passage étranglé, avec mise en résonance de la masse liquide ainsi refoulée lorsque la fréquence desdites oscillations atteint une valeur prédéterminée qui est fonction du rapport entre la longueur axiale et la section droite du passage étranglé, cette mise en résonance assurant un excellent amortissement des oscillations concernées. Il est intéressant dans certains cas de pouvoir régler à volonté la valeur de la fréquence des oscillations qui sont amorties au mieux. C'est ainsi que, si le dispositif antivibratoire considéré sert à supporter un moteur de véhicule, il est judicieux d'amortir au maximum, lorsque ce véhicule roule, les oscillations dues au "hachis" engendré par les cahots de la route sur le véhicule, oscillations dont la fréquence est de l'ordre de 5 à 15 Hz alors que, lorsque le véhicule est arrêté et que le moteur tourne au ralenti, il est surtout opportun de filtrer les vibrations alors engendrées par le fonctionnement même du moteur, vibrations dont la fréquence est généralement comprise entre 20 et 30 Hz. Pour assurer un tel réglage, il a déjà été proposé de modifier l'une au moins des cotes du passage étranglé et en particulier sa section. Certaines de ces solutions présentent de l'intérêt, mais la plupart d'entre elles laissent à désirer en raison notamment de leur complexité et de leur fragilité. L'invention a pour but, surtout, de proposer une autre formule permettant d'assurer le réglage ci-dessus sans déplacement ou déformation d'aucun composant du dispositif. A cet effet les dispositifs antivibratoires du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que le liquide qu'ils contiennent est un ferrofluide et en ce qu'ils comprennent des moyens pour engendrer à volonté un champ magnétique dans au moins une partie de leur passage étranglé. Par ferrofluide il faut entendre un fluide dont la viscosité est modifiée, et en général accrue, par application d'un champ magnétique sur lui. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - le passage étranglé comprend un tronçon ayant la forme générale d'une rondelle plate et formant l'entrefer annulaire d'une carcasse magnétique annulaire qui pré sente en demi-section axiale la forme d'un C ouvert vers l'axe et qui contient un enroulement électrique inducteur, - les caractéristiques de la carcasse et celles de l'en roulement sont choisies de façon à pouvoir engendrer dans l'entrefer une induction magnétique comprise en tre 0,5 et 1 Tesla (1 Tesla = 10.000 Gauss), - l'enroulement présente un diamètre moyen de l'ordre de 10 cm, il est composé de plusieurs centaines de spires en cuivre isolé dont le diamètre est voisin de I mm et il est alimenté sous une tension continue comprise entre 5 et 20 volts sous une intensité de l'ordre de 1 à 2 ampères, ce qui correspond à une puissance élec trique consommée comprise entre 5 et 30 watts. L'invention comprend, mises à part ces dispositions 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 un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure unique, de ce dessin, montre en coupe axiale un support antivibratoire hydraulique établi selon l'invention. D'une façon connue en soi, le support considéré comprend - une embase rigide I constituée par un plot central prolongé vers le haut par un goujon 12 en attente, - un anneau rigide 2 d'axe vertical X sur la constitu tion duquel on reviendra plus loin, - une paroi tronconique épaisse 3 d'axe X en caoutchouc présentant une bonne résistance à la compression axiale de- façon à jouer un rôle de "support" et re liant de façon étanche l'embase 1 à l'anneau 2, - un soufflet ou membrane mince et flexible 4 relié de façon étanche à l'anneau 2 et délimitant un boitier fermé avec cet anneau, la paroi 3 et l'embase 1, - un capot rigide 5 de protection du soufflet dont le pourtour est fixé sur l'anneau 2 et dont le fond est prolongé vers le bas par un goujon 51 en attente, - une cloison rigide intermédiaire 6 divisant le boîtier en deux chambres, savoir une chambre de travail A du côté de la paroi 3 et une chambre de compensation B du côté du soufflet 4, - un passage étranglé 7 reliant les deux chambres A et B entre elles, - une masse de liquide L remplissant les deux chambres et le passage étranglé, - et un clapet 8 monté entre deux sièges 9 et 10 faisant partie de la cloison intermédiaire 6, ce montage étant effectué de façon telle que l'amplitude des débatte ments axiaux du clapet soit limitée à une valeur infé rieure à 1 mm et de préférence de l'ordre de 0,5 mm. Les goujons 51 et 12 sont destinés à être fixés respectivement sur un support, tel qu'un chassis de véhicule, et sur un ensemble supporté tel qu'un moteur à combustion interne, ou qu'un train avant ou arrière, dudit véhicule. L'anneau 2 est ici constitué par une carcasse il en un matériau ferromagnétique tel que l'acier doux présentant en demi-coupe axiale la forme générale d'un C ouvert vers l'axe X. Les extrémités des deux ailes de ce C sont recourbées l'une vers l'autre et délimitent entre elles un intervalle 12 ou 'entrefer" présentant la forme générale d'une rondelle plate délimitée par deux plans perpendiculaires à l'axe X. La carcasse 11 contient un enroulement ou bobine 13 de fil électrique. Cette bobine est connectée à une source de tension continue extérieure 14 à travers un interrupteur électrique de commande 15 et éventuellement d'un organe de réglage 16 tel qu'un rhéostat. Pour ce qui est du passage étranglé 7, on lui fait comprendre - d'une part au moins une portion de l'entrefer 12 lui même, - et d'autre part deux raccords 17 et 18 qui font commu niquer respectivement avec les deux chambres A et B deux points, dudit entrefer 12, décalés angulairement l'un par rapport à l'autre autour de l'axe X d'un arc voisin de 360, une cloison (non représentée) étant prévue pour séparer -l'un de l'autre ces deux points dans l'entrefer 12. Enfin le liquide L est un ferrofluide, c'est-àdire un fluide à base d'oxyde de fer magnétique dont la viscosité ou fluabilité peut être modifée par simple application d'un champ magnétique sur lui. Un tel liquide est par exemple l'un de ceux qui ont été décrits dans le brevet France n 2 461 521. En d'autres termes, le ferrofluide est avantageusement constitué par une solution aqueuse de polyoxoanions de Fe (III) et d'au moins un métal présentant un degré d'oxydation II et choisi parmi le fer, le cobalt, le manganèse, le cuivre et le nickel, avec un cation associé choisi parmi H+, N(CH3)+4 et N(C2H5)+4. Dans le mode de réalisation illustré, la cloison 6 se présente sous la forme d'un manchon cylindrique de révolution logé jointivement à l'intérieur de la carcasse il et prolongé à son extrémité inférieure par une collerette radiale extérieure longeant la face inférieure de ladite carcasse. Le manchon en question présente en outre une collerette interne venue de moulage avec lui qui constitue l'un des sièges 9 du clapet 8, alors que l'autre siège 10 de ce clapet est une rondelle du type "circlips" logée dans une gorge dudit manchon. On voit également sur le dessein, interposée entre la bobine 13 et la carcasse 11 qui la contient, une gouttière annulaire 19 ouverte radialement vers l'extérieur et constituée en un matériau étanche et isolant de l'électricité. L'étanchéité vis-à-vis du liquide L entre chacune des deux extrémités radiales de l'entrefer 12 et, respectivement, la cloison intermédiaire 6 et la gouttière 19, est assurée à l'aide de paires de joints toriques 20,21 ; 22,23, chacune de ces paires comprenant un joint 20,22 au-dessous de l'entrefer 12 et un joint 21,23 au-dessus. La pièce 6 est constituée en un métal amagnétique et il en est de même d'un anneau 24 monté sur une nervure supérieure 111 de la carcasse il et facilitant le montage due la paroi 3 sur cette carcasse. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant. La facilité d'écoulement du liquide L dans le passage étranglé 7, et singulièrement dans l'entrefer 12 qui constitue la portion essentielle de ce passage 7 t dépend de l'excitation électrique de la bobine inductrice 13. C'est ainsi que, en absence de toute alimentation électrique de cette bobine, ce qui correspond à l'ouverture de l'interrupteur 15, aucun champ magnétique n'est engendré dans la carcasse Il et son entrefer 12 et la viscosité du liquide L est minimum de sorte que son écoulement est le plus facile : l'amortisseur est alors apte à fonctionner au mieux dans la partie la plus haute de la gamme de fréquences mentionnée ci-dessus. Au contraire, lorsque la bobine 13 est alimentée électriquement par fermeture de l'interrupteur 15, et éventuellement actionnement de l'organe de réglage 16, un champ magnétique est engendré dans l'entrefer 12, la viscosité du liquide L dans cet entrefer est augmentée, ce liquide s'écoule moins facilement dans le passage étranglé 7 et l'amortisseur fonctionne au mieux pour une portion plus basse de la gamme de fréquences considérée. Comme il est connu en outre, la présence du clapet 8 permet de filtrer les vibrations dont l'amplitude est relativement faible, savoir inférieure à 0,5 mm et dont la fréquence est relativement élevée, savoir en général supérieure à 40 Hz. A titre purement illustratif et aucunement limitatif de l'invention, on donne ci-après quelques précisions sur un mode de réalisation de celle-ci ayant donné satisfaction - la carcasse magnétique 11 est constituée en acier doux, présente un diamètre moyen de l'ordre de 8 à 10 cm et définit pour la bobine 13 un logement annulaire présentant une section rectangulaire de 2 x 2,5 cm2, - cette bobine est constituée par 600 spires d'un fil de cuivre isolé dont le diamètre est de 0,8 mm, - l'entrefer présente une "largeur" --qui correspond ici à la dimension verticale e-- égale à 3 mm et une sec tion horizontale de l'ordre de 30 cm2, - avec une alimentation électrique correspondant à une tension de 14 volts et à une intensité de 2 ampères, la puissance consommée est de l'ordre de 30 watts, - l'induction engendrée dans l'entrefer est de l'ordre de 0,5 Tesla (5000 Gauss), - le liquide L est l'une des solutions définies ci dessus, le solvant, aqueux ou organique, étant choisi en fonction de la viscosité initiale désirée. Pour cet exemple, la viscosité du liquide L, lorsque la bobine 13 n'est pas alimentée électriquement est de l'ordre de 1 à 20 cP et la fréquence moyenne des oscillations filtrées au maximum par le dispositif considéré est de l'ordre de 20 à 30 Hz. Lorsque la bobine 13 est alimentée électriquement, la viscosité du liquide L croit jusqu'à 25 à 200 cP et la fréquence moyenne des oscillations amorties au mieux descend à une valeur de l'ordre de 5 à 15 Hz. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif amortisseur de vibrations dont la constitution, le fonctionnement et les avantages 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 où le dispositif antivibratoire considéré se rait un manchon travaillant essentiellement selon une direction diamétrale et non pas axiale, et pour lequel les deux armatures rigides seraient tubulaires, s'-en tourant l'une l'autre, et de préférence de révolution et coaxiales au moins sous charge, - et celles où la paroi tronconique élastique du mode de réalisation illustré serait remplacée par l'ensemble d'un ressort et d'un soufflet étanche indépendant de ce ressort et contenant le liquide, ledit soufflet étant flexible axialement mais indéformable transver salement sous l'effet d'une variation de pression interne. On rappelle qu'un Poise est égal à 0,1 Pascal x seconde. REVENDICATIONS 1. Dispositif antivibratoire hydraulique destiné à être interposé aux fins d'amortissement et de liaison entre deux éléments rigides, comportant deux armatures rigides (1,2) solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides à réunir, un ressort (3) reliant entre elles les deux armatures, deux organes flexibles et étanches (3,4) dont l'un au moins (3) relie également entre elles les deux armatures et qui forment au moins en partie avec celles-ci deux chambres déformables et étanches (A et B), un passage étranglé (7) faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles, et une masse de liquide (L) remplissant les deux chambres et le passage étranglé, caractérisé en ce que son liquide (L) est un ferrofluide et en ce qu'il comprend des moyens (11, 13) pour engendrer à volonté un champ magnétique dans au moins une partie (12) de son passage étranglé (7). 2. Dispositif antivibratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage étranglé (7) comprend un tronçon (12) ayant la forme générale d'une rondelle plate et formant l'entrefer annulaire d'une carcasse magnétique annulaire (11) qui présente en demisection axiale la forme d'un C ouvert vers l'axe et qui contient un enroulement électrique inducteur (13). 3. Dispositif antivibratoire selon la revendication 2, caractérisé en ce que les caractéristiques de la carcasse (11) et celles de l'enroulement (13) sont choisies de façon à pouvoir engendrer dans l'entrefer (12) une induction magnétique comprise entre 0,5 et 1 Tesla. 4. Dispositif antivibratoire selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'enroulement (13) présente un diamètre moyen de l'ordre de 8 à 10 cm, est composé de plusieurs centaines de spires en cuivre isolé dont le diamètre est voisin de 1 mm et est alimenté sous une tension continue comprise entre 5 et 20 volts sous une intensité de l'ordre de 1 à 2 ampères, ce qui correspond à une puissance électrique consommée comprise entre 5 et 30 watts. 5. Dispositif antivibratoire selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (16) pour régler l'intensité du champ magnétique.