Brevet FR2642493A1 — publié le 19900803

L'invention concerne un support élastique com- portant un élément de ressort présentant l'élasticité du caoutchouc, qui est disposé entre deux parties de raccor- dement et sert à supporter une charge oscillante, dont le spectre d'oscillations contient aussi bien des oscilla- tions à-basse fréquence que des oscillations à haute fré- quence, notamment support pour moteur de véhicule automo- bile. On connaît un grand nombre de formes de réali- sation différentes de tels supports pour moteurs. Ils ont en principe pour rôle d'empêcher que les déplacements d'une charge oscillante soient transmis au socle ou au châssis portant cette charge, ce qui est réalisé de dif- férentes manières et avec une réussite variable avec les différentes formes de réalisation des supports. Alors qu'auparavant on utilisait principalement de purs sup- ports en caoutchouc, avec lesquels les amplitudes d'oscillations déclenchées étaient annihilées simplement sous l'effet de l'amortissement intérieur du rembourrage en caoutchouc utilisé, on préfère aujourd'hui utiliser des supports dans lesquels sont intégrés des dispositifs amortisseurs, du type décrits par exemple dans le brevet allemand 34 07 553 sous la forme de ce qu'on appelle un support hydraulique et dans le brevet allemand 32 33 456 sous la forme de ce qu'on appelle un support de type vo- lumétrique. Outre le fait d'isoler et d'atténuer les vibrations, les formes de réalisation représentées dans les deux documents cités présentent l'avantage de traiter de façon sélective les oscillations qui agissent sur eux, et ce en atténuant fortement des oscillations à basse fréquence, c'est-à-dire des oscillations à des fréquences inférieures à environ 20 Hz, qui apparaissent en général avec des amplitudes importantes, tout en supportant pratiquement sans les amortir des oscillations à haute fréquence, c'est-à-dire des oscillations possédant des fréquences supérieures à environ 20 Hz, qui apparaissent en général uniquement avec une faible amplitude, mais sont très gênantes en raison de leur effet acoustique, et de les écarter de ce fait, dans une large mesure, du socle ou du châssis. Bien que ce découplage acoustique satisfasse déjà à des exigences très étendues dans les supports hy- drauliques et volumétriques connus, il s'est posé, en raison du besoin de confort, qui s'est fortement accru entre-temps, le problème à la base de la présente inven- tion, consistant à créer un support élastique, qui opti- mise la transmission d'oscillations à haute fréquence, notamment gênantes du point de vue acoustique, au moyen d'une adaptation souple et d'une commande active de leurs forces résultantes de ses ressorts, qui supportent la charge oscillante. La solution de ce problème présente une importance particulière pour le système de soutien de moteurs d'entraînement de véhicules automobiles. Selon un premier aspect, ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un support élas- tique du type indiqué plus haut, caractérisé en ce qu'un actionneur électrostictif ou magnétostrictif est associé à l'élément de ressort selon un montage mécanique en pa- rallèle de sorte que l'une de ses faces frontales est re- liée rigidement à une partie de raccordement de l'élément de ressort, tandis que son autre face frontale est reliée à l'autre partie de raccordement, par l'intermédiaire d'un système hydraulique fermé réalisant un découplage statique, et qu'il est prévu un capteur, qui détecte les forces alternatives, les accélérations alternatives ou les déviations oscillatoires, provoquées par la charge oscillante, et est raccordé à l'actionneur par l'intermé- diaire d'un régulateur d'amplitude et de phase et d'un amplificateur, la régulation étant conçue de manière que l'actionneur réduise les forces alternatives, les accélé- rations alternatives ou les déviations oscillatoires chargeant le capteur. Selon une variante de réalisation, le capteur est accouplé à la partie de raccordement solidaire d'un châssis ou d'un socle. Selon une variante de réalisation, le capteur est un capteur piézoélectrique. Selon une variante de réalisation, le capteur est agencé à la manière d'une jauge extensométrique. Selon une variante de réalisation, le support comporte des actionneurs et des capteurs, associés aux directions d'oscillation principales de la charge oscil- lante soutenue. Selon une variante de réalisation, le support contient trois actionneurs et capteurs, disposés sous la forme d'un trépied à pieds orthogonaux. Selon un second aspect, le problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un support élasti- que du type indiqué plus haut, caractérisé en ce qu'un actionneur électrostictif ou magnétostrictif est associé à l'élément de ressort selon un montage mécanique en pa- rallèle de sorte que l'une de ses faces frontales est re- liée rigidement à une partie de raccordement de l'élément de ressort, tandis que sob autre face frontale est reliée à l'autre partie de raccordement, par l'intermédiaire d'un système hydraulique fermé réalisant un découplage statique, et qu'il est prévu un capteur, qui détecte un paramètre caractéristique de déplacement et de position de parties, déplacées périodiquement, de la charge oscil- lante -comme par exemple la position angulaire et/ou la vitesse de rotation du vilebrequin d'un véhicule automo- bile- et est raccordé, par l'intermédiaire d'un calcula- teur d'un amplificateur à l'actionneur, et que dans le calculateur est mémorisé un programme, qui traite les si- gnaux de sortie du capteur et est établi sur la base de la caractéristique d'oscillation, déterminée de façon em- pirique, de la charge et au moyen duquel le signal de sortie du calculateur, qui charge l'actionneur par l'in- termédiaire de l'amplificateur, commande l'actionneur de manière à réduire les forces alternatives, les accélé- rations alternatives ou les déviations oscillatoires, qui apparaissent dans la partie de raccordement solidaire d'un châssis ou d'un socle. Selon une variante, l'élément de ressort est équipé d'un dispositif amortisseur. Selon une variante, l'élément de ressort est agencé sous la forme de ce qu'on appelle un support hy- draulique ou d'un support de type volumétrique, connu en soi. Conformément à la- présente invention, ledit ac- tionneur est associé à l'élément de ressort, qui présente l'élasticité du caoutchouc et soutient la charge oscil- lante, du support élastique proposé, selon un branchement mécanique en parallèle, auquel cas il est soutenu, au moyen de sa face située à l'opposé de la charge, par l'intermédiaire d'un système hydraulique fermé, réalisant un découplage statique. Il s'ensuit que la charge sta- tique est entièrement supportée par l'élément de ressort, tandis que l'actionneur est chargé uniquement par les forces dynamiques alternatives superposées à la charge statique: en effet un tel système hydraulique réalise uniquement. un découplage vis-à-vis de forces agissant de façon statique ou quasi-statique - c'est-à-dire à basse fréquence, alors qu'il se comporte comme une liaison ri- gide vis-à-vis de forces alternatives à haute fréquence. C'est pourquoi, des variations à haute fréquence de la longueur de l'actionneur influent directement sur les forces de soutien qui agissent sur la partie de raccorde- ment, qui supporte la charge, du support élastique conforme à l'invention, et par conséquent les forces al- ternatives à haute fréquence, qui sont provoquées par la charge oscillante, sont absorbées par l'actionneur, au moyen d'une commande correspondante de ce dernier. Dans le support conforme à l'invention, l'ac- tionneur est raccordé, pour sa commande, à un capteur, qui fournit, en liaison avec un dispositif de régulation dans une première forme de réalisation préférée de l'in- vention et en liaison avec un calculateur dans une se- conde forme de réalisation, des signaux de commande, qui correspondent aux forces alternatives ou aux déviations oscillatoires provoquées par la charge oscillante, et à l'aide desquelles la longueur axiale de l'actionneur est modifiée en permanence de manière que lesdites forces al- ternatives ou déviations oscillatoires soient au moins partiellement compensées et annihilées et par conséquent soient transmises en général d'une manière fortement ré- duite au socle ou au châssis. De cette manière, l'actionneur absorbe notam- ment les oscillations acoustiques à haute fréquence et de faible amplitude, tandis que les oscillations à basse fréquence et de forte amplitude sont supportées et éven- tuellement amorties par l'élément de ressort. En raison des faibles amplitudes des vibrations acoustiques pertur- batrices, qui atteignent en général seulement quelques dixièmes de millimètres, les modifications, qui sont réa- lisables avec le même ordre de grandeur, des longueurs des actionneurs disponibles sont suffisantes pour une isolation efficace vis-à-vis du son transmis par la structure. Dans la première forme de réalisation préférée, indiquée précédemment, de la présente invention les forces alternatives ou les déviations oscillatoires pro- voquées par la charge oscillante sont détectées directe- ment par des capteurs électriques -notamment intégrés dans le support- se présentant sous la forme de capteurs de force ou de déplacement, dont le signal de sortie com- mande l'actionneur par l'intermédiaire d'un dispositif de régulation connu en soi et d'un amplificateur. Le dispo- sitif de régulation muni de l'amplificateur, de l'action- neur et du capteur forme un circuit de régulation fermé, dans lequel l'actionneur agit en tant qu'organe de ré- glage et le capteur en tant que transmetteur. Les forces alternatives ou déviations oscillatoires, qui chargent le capteur, pénètrent sous la forme d'une grandeur parasite dans ce circuit de régulation, la valeur réelle respec- tive de la grandeur parasite étant comparée à une valeur de consigne prédéterminée -notamment "zéro"- et l'organe de réglage est actionné de manière à rapprocher la valeur réelle de cette valeur de consigne, ce qui conduit à une réduction de la grandeur parasite et notamment à son "an- nulation" Comme capteurs, on utilise de préférence des éléments piézoélectriques; sinon, on peut envisager d'utiliser notamment des capteurs du type jauges extenso- métriques. On choisit l'emplacement de montage des cap- teurs de préférence aussi près que possible du module formé.par l'élément de ressort en caoutchouc et l'actionneur, afin d'exclure une influence de la part d'oscillations parasites d'autres sources d'excitation, qui ne peuvent pas être éliminées par réglage à l'aide de l'actionneur. Afin d'utiliser les effets avantageux pouvant être obtenus grâce à l'invention, uniquement en rapport avec une seule direction d'oscillation, dans une forme de réalisation préférée, un actionneur, auquel est associé un capteur, est associé à chaque direction d'oscillation principale de la charge, qui est supportée par le support conforme à l'invention. De préférence, les actionneurs et les capteurs sont disposés sous la forme d'un trépied à pieds orthogonaux. Dans la seconde forme de réalisation, indiquée précédemment, de la présente invention, il est proposé un support élastique, qui utilise les avantages indiqués d'actionneurs et dans lequel on utilise comme capteur un transmetteur qui détecte des paramètres caractéristiques de déplacement et de position de parties, déplacées pé- riodiquement, de la charge supportée par un tel support, ces paramètres étant liés à la cause des oscillations de la charge selon une relation directe ou indirecte. Lorsqu'il s'agit du support d'un moteur de véhicule auto- mobile, un transmetteur approprié peut détecter par exemple la position angulaire et la vitesse de rotation du vilebrequin. Le signal délivré par le transmetteur est envoyé à un calculateur, qui est relié à l'actionneur par l'intermédiaire d'un amplificateur. Le calculateur commande alors l'actionneur en fonction du signal de phase détecté (par exemple la posi- tion angulaire du vilebrequin) conformément à un pro- gramme fixé au moyen d'essais sur -la base de la caracté- ristique d'oscillation de la charge et mémorisé, de sorte que les forces alternatives ou déviations oscillatoires - notamment à haute fréquence- déclenchées dans le support peuvent être dans une large mesure compensées et absor- bées. Il peut être également avantageux de prévoir des actionneurs dans les directions d'oscillation principales du système, notamment de manière qu'ils forment un tré- pied à pieds orthogonaux. Dans toutes les formes de réalisation du sup- port élastique conforme à l'invention, l'élément de res- sort utilisé comporte de préférence un dispositif amor- tisseur, qui est notamment tel que l'élément de ressort est agencé non pas sous la forme d'un pur support en caoutchcouc, mais sous la forme d'un support hydraulique ou d'un support volumétrique du type indiqué plus haut, connu en soi. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure la montre une représentation de principe d'un exemple de réalisation de la première forme de réalisation préférée du support élastique conforme à l'invention, dont la commande est réglée au moyen d'un actionneur; - la figure lb montre une représentation cor- respondante de l'exemple de réalisation de la seconde forme de réalisation indiquée précédemment; - la figure 2 représente une coupe axiale d'un exemple de réalisation pratique comportant un dispositif amortisseur intégré; et - la figure 3 représente une coupe axiale d'un autre exemple de réalisation pratique. Comme le montre la figure la, un support élas- tique conforme à l'invention comporte un élément de res- sort élastique 3 et un actionneur 4, qui sont branchés mécaniquement en parallèle entre la partie de raccorde- ment 1, chargée par la charge oscillante L, et la partie de raccordement 2 solidaire d'une base ou d'un châssis. Pour l'obtention de ce branchement mécanique en paral- lèle, l'actionneur 4 est relié rigidement, par sa face frontale 4.1 tournée du côté de la charge, à la partie de raccordement correspondante 1 de l'élément de ressort 3, tandis que sa face frontale opposée n'est pas accouplée par exemple à la partie de raccordement 2, solidaire de la base, de l'élément de ressort 3, mais -ce qui est équivalent du point de vue mécanique vis-à-vis de forces alternatives à haute fréquence- prend appui sur la masse d'inertie 9. Un capteur 5, de préférence piézoélectrique, est disposé de manière à recevoir les forces alternatives provoquées par la charge oscillante L. Son signal de sor- tie est traité par le régulateur 6 raccordé et par l'amplificateur 7 de sorte qu'il réalise un déplacement de l'actionneur 4, la régulation étant conçue de manière que les forces alternatives provoquées par la charge os- cillante L soient absorbées par l'actionneur 4 sans être transmises à la partie de raccordement 2, auquel est ac- couplé le capteur 5. La figure lb représente, selon une représenta- tion schématique correspondante, un support élastique de la seconde forme de réalisation conforme à l'invention, incluant le branchement mécanique en parallèle d'un élé- ment de ressort 3 et d'un actionneur 4 et dans lequel on utilise comme capteur un transmetteur 5', qui détermine la position de phase et la vitesse de rotation d'une par- tie, déplacée périodiquement, de la charge L (par exemple le vilebrequin d'un moteur de véhicule automobile) et l'envoie à un calculateur 6'. Le calculateur 6' commande alors, par l'intermédiaire de l'amplificateur 7, l'ac- tionneur 4 en fonction du signal du capteur, sur la base d'un programme qui est établi empiriquement et mémorisé en lui et associe à chaque état d'oscillation de la charge L la tension de commande de l'actionneur, au moyen de laquelle l'actionneur 4 modifie respectivement sa lon- gueur axiale de manière à compenser ou réduire dans une large mesure, en permanence, les forces alternatives, les accélérations alternatives ou les déviations oscilla- toires, qui apparaissent dans le support. La figure 2 représente un exemple de réalisa- tion pratique de l'invention, dans lequel le support élastique comporte en outre un dispositif amortisseur in- tégré. L'élément de ressort 3 réalisé sous la forme d'un ressort en caoutchouc comporte un boîtier 10, qui contient deux chambres 1l et 12 dont le volume est alter- nativement variable et qui sont remplies par un liquide présentant notamment une faible viscosité. Ces chambres sont séparées l'une de l'autre par une paroi de sépara- tion 13, qui contient une ouverture de transfert 13.1 et est fixée à la paroi du boîtier. La partie médiane 13.2 de la paroi de séparation 13 est maintenue de manière à être mobile axialement, au moyen d'une liaison élastique 13.3 et prend appui, par l'intermédiaire d'un actionneur 4 relié rigidement par sa face frontale 4.1 à ladite par- tie médiane, sur le support 10 relié rigidement à l'autre face frontale 4.2 de l'actionneur. Dans ce support, des oscillations à basse fré- quence et de grande amplitude n'agissent pratiquement pas sur l'actionneur 4 étant donné que les forces déformant l'élément de ressort 3 par l'intermédiaire de la partie de raccordement I conduisent uniquement à un déplacement du liquide entre les chambres 11 et 12. Ces oscillations sont amorties en raison de la résistance d'écoulement ap- paraissant dans l'ouverture de transfert 13.1. Dans le cas d'oscillations à haute fréquence, l'ouverture de transfert 13. 1 crée une résistance élevée à l'écoulement de sorte que, étant donné que le liquide est incompressible, il existe pratiquement une liaison rigide entre l'actionneur 4 et la partie de raccordement 1 raccordée à la charge. C'est pourquoi, sous l'effet de variations, -à haute fréquence, de la longueur de l'actionneur 4, qui peuvent être déclenchées dans ce der- nier par les signaux produits par un capteur non repré- senté et réglés et amplifiés, des forces correspondantes peuvent être transmises par l'intermédiaire du liquide, en raison du couplage -rigide, à la partie de raccordement raccordée à la charge, lesdites forces atténuant les am- plitudes des forces alternatives'de la charge oscillante au niveau de la partie de raccordement 1, de sorte qu'on obtient l'effet d'isolation acoustique recherché. Dans le cas de l'exemple de réalisation avanta- geux, représenté sur la figure 3, d'un support élastique, l'élément de ressort 3 est également réalisé sous la forme d'un ressort en caoutchouc fermant, du côté de l'application de la charge, un boîtier 10. Le boîtier 10 est complètement rempli par un liquide de préférence très visqueux, et une face 4.1 de l'actionneur 4, qui s'étend dans la direction de l'axe A du support dans l'espace in- térieur du boîtier, est fixée à la partie de raccordement 1 qui est solidaire de la charge et est reliée, sur sa face tournée à l'opposé du boîtier 10, au ressort en caoutchouc. L'autre face frontale 4.2 de l'actionneur 4 est reliée rigidement à un disque d'amortissement 14, qui s'étend dans le liquide transversalement par rapport à l'axe A du support, sans être en contact avec le boîtier 10. Comme dans le cas du support de la figure 2, également dans le cas de cette forme de réalisation, ni des variations de charge à basse fréquence et de grande amplitude, ni la charge de base statique ne chargent l'actionneur 4. Par ailleurs, le liquide entourant le disque d'amortissement 14 fournit un soutien rigide vis- à-vis aux oscillations à haute fréquence, de sorte que des variations axiales de la longueur de l'actionneur 4, qui sont provoquées par un capteur non représenté, produisent, en fonction des systèmes intercalés de régu- lation et d'amplification, des forces alternatives qui sont appliquées à la partie de raccordement 1 soutenant la charge et qui absorbent les variations de charge à haute fréquence lorsque le système de régulation est ré- glé, et fournissent par conséquent une isolation acous- tique. De même le support de la figure 3 réalise un fort amortissement vis-à-vis de variations de charge à haute fréquence étant donné que ces variations sont liées à des déplacements axiaux du disque d'amortissement 14, qui sont freinés par le liquide de préférence visqueux, qui entoure le disque. En principe, les formes de réalisation conformes aux figures 2 et 3 peuvent également fonction- ner lorsque le dispositif est placé tête en bas, auquel cas alors la partie de raccordement désignée sur les fi- gures par le chiffre de référence 2 supporte la charge et la partie de raccordement 1 prend appui sur le chassis. REVENDICATIONS 1. Support élastique comportant un élément de ressort (3) présentant l'élasticité du caoutchouc, qui est disposé entre deux parties de raccordement (1,2) et sert à supporter une charge oscillante (L), dont le spectre d'oscillations contient aussi bien des oscilla- tions à basse fréquence que des oscillations à haute fré- quence, notamment support pour moteur de véhicule automo- bile, caractérisé en ce qu'un actionneur électrostictif ou magnétostrictif (4) est associé à l'élément de ressort (3) selon un montage mécanique en parallèle de sorte que l'une (4.1) de ses faces frontales est reliée rigidement à une partie de raccordement (1 ou 2) de l'élément de ressort (3), tandis que son autre face frontale (4.2) est reliée à l'autre partie de raccordement (2 ou 1), par l'intermédiaire d'un système hydraulique fermé (8) réali- sant un découplage statique, et qu'il est prévu un cap- teur (5), qui détecte les forces alternatives, les accé- lérations alternatives ou les déviations oscillatoires, provoquées par la charge oscillante (L), et est raccordé à l'actionneur (4) par l'intermédiaire d'un régulateur d'amplitude et de phase (6) et d'un amplificateur (7), la -régulation étant conçue de manière que l'actionneur (4) réduise les forces alternatives, les accélérations alter- natives ou les déviations oscillatoires chargeant le Cap- teur (5). 2. Support élastique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (5) est accouplé à la partie de raccordement (2) solidaire d'un châssis ou d'un socle. 3. Support élastique selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur (5) est un capteur piézoélectrique. 4. Support élastique selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur (5) est agencé à la manière d'une jauge extensométrique. 5. Support élastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des actionneurs (4) et des capteurs (5), associés aux di- rections d'oscillation principales de la charge oscil- lante soutenue (L). 6. Support élastique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il contient trois actionneurs (4) et capteurs (5), disposés sous la forme d'un trépied à pieds orthogonaux. 7. Support élastique comportant un élément de ressort (3) présentant l'élasticité du caoutchouc, qui est disposé entre deux parties de raccordement (1,2) et sert à supporter une charge oscillante (L), dont le spectre d'oscillations contient aussi bien des oscilla- tions à basse fréquence que des oscillations à haute fré- quence, notamment support pour moteur de véhicule automo- bile, caractérisé en ce qu'un actionneur électrostictif ou magnétostrictif (4) est associé à l'élément de ressort (3) selon un montage mécanique en parallèle de sorte que l'une (4.1) de ses faces frontales est reliée rigidement à une partie de raccordement (1 ou 2) de l'élément de ressort (3), tandis que son autre face frontale (4.2) est reliée à l'autre partie de raccordement (2 ou 1), par l'intermédiaire d'un système hydraulique fermé (8) réali- sant un découplage statique, et qu'il est prévu un cap- teur (5'), qui détecte un paramètre caractéristique de déplacement et de position de parties, déplacées périodi- quement, de la charge oscillante (L) -comme par exemple la position angulaire et/ou la vitesse de rotation du vilebrequin d'un véhicule automobile- et est raccordé, par l'intermédiaire d'un calculateur (6') d'un amplifica- teur (7) à l'actionneur (4), et que dans le calculateur (6') est mémorisé un programme, qui traite les signaux de sortie du capteur (5') et est établi sur la base de la caractéristique d'oscillation, déterminée de façon empi- rique, de la charge (L) et au moyen duquel le signal de sortie du calculateur, qui charge l'actionneur (4) par l'intermédiaire de l'amplificateur (16), commande l'actionneur de manière à réduire les forces alterna- tives, les accélérations alternatives ou les déviations oscillatoires, qui apparaissent dans la partie de raccor- dement (2) solidaire d'un châssis ou 4'un socle. 8. Support élastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément de ressort (3) est équipé d'un dispositif amortisseur. 9. Support élastique selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de ressort (3) est agencé sous la forme de ce qu'on appelle un support hydraulique ou d'un support de type volumétrique, connu en soi.