Brevet FR2650044A1 — publié le 19910125

Perfectionnements aux dispositifs antivibratoires hv- drauliaues. L'invention est relative aux dispositifs antivi- bratoires hydrauliques destinés à être interposés aux fins d'amortissement et de liaison, voire de support, entre deux éléments rigides tels qu'un châssis de véhi- cule et que le moteur de ce véhicule. Elle concerne plus particulièrement, parmi ces dispositifs, ceux qui comportent: - une armature rigide annulaire et un plot rigide coaxial & cette armature, solidarisables respec- tivement avec les deux éléments rigides à réunir, - un ressort tronconique en élastomère d'axe X résistant à la compression axiale, interposé entre l'ar- mature et le plot, - une membrane flexible et étanche portée par l'armature et délimitant une enceinte avec celle-ci et avec le ressort, une cloison rigide intermédiaire portée par l'armature et divisant l'intérieur de l'enceinte en deux chambres, l'une de travail du côté du ressort et l'autre de compensation, - un passage étranglé faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles, - et une masse de. liquide contenue dans les deux chambres et dans le passage étranglé. Comme on le sait, avec un tel dispositif, l'ap- plication sur l'une des armatures, selon la direction X, d'oscillations de relativement grande amplitude (généra- lement supérieure & 0,5 mm) et de relativement basse fréquence (généralement de l'ordre de 5 à.20 Hz) ont pour effet de refouler le liquide de l'une des deux chambres dans l'autre et inversement à travers le passa- ge étranglé, avec mise en résonance de la masse liquide ainsi refoulée lorsque la fréquence desdites oscilla- tions 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. L'invention vise plus particulièrement encore, parmi les dispositifs antivibratoires du genre ci- dessus, ceux dans lesquels: - d'une part, le plot se présente sous la forme d'un pied central terminé par un sabot débordant trans- versalement, intérieur à l'enceinte, - et d'autre part, l'armature annulaire com- prend une rondelle rigide traversée par le pied et dont l'ouverture est trop petite pour pouvoir livrer passage axialement au sabot. Ces dispositifs présentent le grand avantage qu'ils ne peuvent pas être détruits par arrachement axial vu la butée du sabot contre le bord de la rondel- le. Mais certains de ces dispositifs risquent de créer un effet hydraulique indésirable du fait du con- tact direct entre le liquide et le ressort en élastomère et de l'étranglement des masses liquides présentes entre les bords du sabot et les parois en regard de la chambre de travail. De plus - le débit du liquide refoulé dans le passage étranglé lors du fonctionnement du dispositif est direc- tement lié à la forme adoptée pour le ressort en élasto- mère, puisque c'est une face de ce ressort qui délimite directement en partie la chambre de travail, - le ressort en élastomère doit être rigoureu- sement étanche au liquide et il doit être monté d'une manière rigoureusement étanche sur l'armature et le plot qu'il réunit. Il en résulte certaines servitudes sur le choix du ressort. L'invention a pour but, surtout, de rendre les dispositifs amortisseurs du genre considéré tels que les inconvénients signalés ci-dessus soient écartés, c'est- &-dire & la fois de supprimer la création d'effets hy- drauliques indésirables et de conférer une plus grande liberté pour le choix des formes et des matériaux cons- titutifs du ressort. A cet effet, les dispositifs antivibratoires se- lon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que la périphérie du sabot est reliée de façon étanche à la cloison intermédiaire rigide par un soufflet étanche n'offrant qu'une faible résistance à la déformation axiale. Dans des modes de réalisation préférés, on a re- coure en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - la portion de la cloison intermédiaire à la- quelle est relié le soufflet est la périphérie de cette cloison, - le ressort tronconique est orienté de façon à converger vers le centre du dispositif, - le soufflet est constitué en élastomère, - le soufflet est constitué par une toile im- perméabilisée, - le ressort est constitué par un corps en élastomère ajouré. 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 un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limi- tative. La figure unique, de ce dessin, montre en coupe axiale un dispositif antivibratoire hydraulique établi selon l'invention. Le dispositif antivibratoire considéré comprend: - une armature annulaire rigide 1 d'axe verti- cal X et un plot coaxial 2 destinés à être fixés respec- tivement sur les deux éléments rigides que l'on désire monter l'un sur l'autre avec amortissement de leurs os- cillations mutuelles, éléments faisant partie par exem- ple, respectivement, d'un châssis de véhicule et d'un moteur à combustion interne ou train de suspension compris par ce véhicule, - un ressort tronconique en élastomère 3 inter- posé verticalement entre l'armature 1 et le plot 2, - une membrane flexible et étanche 4 montée de façon étanche sur l'armature 2 de manière à former une enceinte avec elle et avec le ressort 3, - une cloison intermédiaire rigide 5 portée par l'armature 2 et divisant l'intérieur de l'enceinte ci-dessus en deux chambres, l'une A, "de travail", du côté du ressort 3 et l'autre B, "de compensation", - et un passage étranglé 6 évidé dans la cloi- son 5 et reliant en permanence les deux chambres A et B. L'armature annulaire 1 se présente ici sous la forme d'un manchon cylindrique dont l'extrémité supé- rieure est prolongée radialement par une collerette extérieure horizontale 7. La base de ce manchon présente une forme tronco- nique rétrécie et est prolongée intérieurement par une rondelle rigide 8 sertie sur elle. Le plot 2 présente la forme générale d'un embout cylindrique d'axe X dont la tête 9, épanouie selon un tronc de cône, se trouve au centre du dispositif. La base de cet embout est évidée axialement par un alésage fileté 10 destiné à recevoir un goujon ou boulon de fixation. Le ressort tronconique 3 relie la face tronconi- que interne de la portion inférieure du manchon 1 à la face tronconique externe de la tête du plot 2. En d'autres termes, ce ressort 3 présente une forme rentrante & l'intérieur du support, convergeant vers le centre de celui-ci. En outre, la tête 9 du plot 2 est prolongée ra- dialement par un sabot ou semelle débordant 11 de con- tour circulaire et, selon 1'invention, la périphérie de ce sabot 11 est reliée de façon étanche à la cloison intermédiaire 5 par un soufflet étanche et flexible 12 présentant une faible résistance à la déformation axiale. La portion de la cloison intermédiaire 5 à la- quelle est relié le soufflet 12 est avantageusement la périphérie de cette cloison. Mais elle pourrait également être disposée dans une région intermédiaire de cette cloison, présentant alors par exemple un diamètre égal au diamètre extérieur du sabot; le soufflet 12 pouvant alors présenter un pro- fil ayant la forme extérieure d'un tore. La liaison entre le soufflet 12 et la cloison intermédiaire 5 pourrait aussi être localisée dans une plage centrale de cette cloison, le soufflet pouvant alors se présenter sous la forme d'un sac à bord refermé vers le sabot et à fond perforé par une extrémité du passage étranglé 6. Le soufflet 12 est constitué notamment en élas- tomère, armé ou non, ou encore en une toile imperméabi- lisée. La cloison intérieure 5 est constituée par une collerette horizontale prolongeant intérieurement une bague cylindrique 13 emmanchée. jointivement dans le manchon 1. D'une façon connue en soi, le passage étranglé 6 est évidé selon un arc de cercle d'axe X dans ladite collerette 5 et débouche respectivement à ses deux ex- trémités sur les deux faces de ladite collerette. Le volume formé par la chambre B, le passage étranglé 6 et la portion A1, de la chambre A, qui est délimitée par la cloison 5, le sabot 11 et le soufflet 12 est rempli d'un liquide amortisseur L tel que de l'eau additionnée d'antigel. Un tel dispositif est destiné & rendre possibles les oscillations imposées à l'armature 1 par rapport au plot 2 selon l'axe X, tout en amortissant ces oscilla- tions si leur fréquence est suffisamment basse, généra- lement comprise entre 5 et 20 Hz et si leur amplitude est suffisante, savoir supérieure à 0,5 mm. Lors de la phase de compression de chaque cycle, c'est-à-dire de l'exercice d'un effort descendant sur le plot 2 par rapport à l'armature 1 selon la flèche F, sous l'effet notamment du poids d'une charge suspendue audit plot 2, le ressort 3 se comprime et une portion du volume de liquide L contenu dans la chambre B est refou- lée vers la sous-chambre A1 à travers le passage 6, ce qui se traduit par de légères déformations par flexion de la membrane 4 et du soufflet 12. Lors de la phase de détente consécutive, le res- sort 3 se dilate et la portion de volume liquide ci- dessus mentionnée repasse de la sous-chambre A1 à la chambre B à travers le passage 6. Ce va-et-vient d'un petit volume de'liquide dans le passage 6 est effectué au rythme des oscillations à amortir et, pour une fréquence donnée fo de ces oscil- lations, correspondant à un dimensionnement donné du passage 6 --et plus précisément à une valeur donnée du rapport entre la longueur de ce passage et sa largeur moyenne ou "diamètre fictif"-- il se produit dans le petit volume en question un phénomène de résonance en- gendrant l'amortissement desdites oscillations. On voit également sur la figure un clapet mobile 14 monté dans la cloison intermédiaire 5, laquelle forme ici un cadre rigide encageant ledit clapet de manière à limiter l'amplitude de ses débattements à une valeur faible, généralement de l'ordre de 0,5 mm. Comme on le sait, la présence entre les deux chambres A1 et B de ce clapet 11 --qui pourrait être remplacé par une membrane flexible étanche raccordée de' manière étanche au reste de la cloison 5-- permet de filtrer le transfert des vibrations de petite amplitude (inférieure A 0,5 mm) et de fréquence relativement éle- vée (généralement supérieure & 20 Hz) de l'armature 1 au plot 2 et inversement. Le ressort 3 est totalement indépendant du souf- flet 12,- ce qui permet de séparer totalement les deux fonctions de support ou centrage élastique mutuel de l'armature 1 et du plot 2 et de confinement du liquide amortisseur L. De ce fait, ledit ressort 3 peut être évidé d'alvéoles ou même de lumières le traversant de part en part, comme visible en 15, étant donné que son étan- chéité n'est plus requise ici. Des lumières 16 pourraient également être évidées dans, la portion, du manchon cylindrique 1, qui entoure la sous-chambre A2 délimitée par le ressort 3, la périphérie du sabot 11, le soufflet 12 et ladite portion, de façon à mettre cette sous-chambre A2 à l'air libre. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif antivibratoire hydraulique dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif.présente un certain nombre d'avan- tages par rapport & ceux antérieurement connus, en par- ticulier: - la suppression des phénomènes hydrauliques parasites indésirables qui pouvaient être dus précédem- ment au contact direct du liquide amortisseur avec une face du ressort en élastomère et à l'immersion du sabot dans ledit liquide, ce qui à pour effet en particulier de diminuer la raideur dynamique du support aussi bien axiale que radiale, pour les valeurs relativement élevées de la fréquence des oscillations à amortir, - et l'indépendance entre les deux fonctions d'élasticité et de capacité étanche pour le liquide. Cette indépendance rend possibles de nouvelles constructions et en particulier elle permet de consti- tuer le ressort par un élément perméable au liquide tel que par exemple un corps en élastomère ajouré; elle permet également d'adopter pour constituer le ressort un matériau résistant aux températures élevées. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réali- sation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment: - celles o la rondelle 8 propre à coagir avec le sabot 11 lors des sollicitations à l'arrachement axial serait prévue axialement du même côté que ledit sabot par rapport au ressort 3 au lieu d'être disposée axialement extérieurement à ce ressort, - et celles o le ressort tronconique serait orienté dans le sens inverse de celui illustré ci- contre, c'est-à-dire avec ses deux faces, sensiblement parallèles, convergeant vers l'extérieur du support. REveNDICATIOiNS 1. Dispositif antivibratoire hydraulique destiné & être interposé aux fins d'amortissement et de liaison entre deux éléments rigides, comportant une armature rigide annulaire (1) et un plot rigide (2) coaxial à cette armature,- solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides à réunir, un ressort tronconique en élastomère (3) résistant à la compression axiale, interposé entre l'armature et le plot, une membrane flexible et étanche (4) portée par l'armature et déli- mitant une enceinte avec celle-ci et avec le ressort, une cloison rigide intermédiaire (5) portée par l'arma- ture et divisant l'intérieur de l'enceinte en deux cham- bres, un passage étranglé (6) faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles, et une masse de liquide (L) contenue dans les deux chambres et dans le passage étranglé, dans lequel en outre, d'une part, le plot (2) se présente sous la forme d'un pied central terminé par un sabot débordant transversalement (11), intérieur à l'enceinte, et d'autre part, l'armature annulaire (1) comprend une rondelle rigide (8) traversée par le pied (2) et dont l'ouverture est trop petite pour pouvoir livrer passage axialement au sabot (11), carac- térisé en ce que la périphérie du sabot (11) est reliée de façon étanche & la cloison intermédiaire (5) par un soufflet étanche (2) n'offrant qu'une faible résistance & la déformation axiale. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la portion, de la cloison intermédiaire (5), - laquelle est relié le soufflet (12) est la péri- phérie de cette cloison. 3. Dispositif selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que le ressort tronconique (3) est orienté de façon & converger vers le centre du dispositif. 4. Dispositif selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que le soufflet (12) est constitué en élastomère. 5. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que le soufflet (12) est constitué par une toile imperméabilisée. 6. Dispositif selon l'une quelconque des précé- dentes revendications r caractérisé en ce que le ressort (3) est constitué par un corps en élastomère ajouré (en ).