Brevet FR2655112A1 — publié le 19910531

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 châssis de véhicule et qu'un train de suspension ou 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 corps en élastomère travaillant selon une direction X, corps reliant entre elles les deux armatures et formant au moins en partie avec celles-ci deux chambres étanches alignées selon la direction X, - un passage étranglé faisant communiquer 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, l'application sur l'une des armatures, selon la direction X, d'oscillations de relativement grande amplitude (généralement supérieure à 0,5 mm) et de relativement basse fréquence (généralement de l'ordre de 5 à 15 Hz) telles que celles provoquées par des mises en résonance d'éléments suspendus, a 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. Dans les modes de réalisation connus, de ces dispositifs, les cotes du passage étranglé ne sont généralement pas modifiées au cours du fonctionnement. Dans certains cas, il a été proposé de modifier automatiquement la section dudit passage en fonction de la fréquence des oscillations à amortir préférablement. Mais la modification de section ainsi commandée est en général relativement limitée et les moyens d'asservissement utilisés à cet effet sont relativement compliqués, coûteux et fragiles. La présente invention vise un problème voisin, mais différent, savoir celui du filtrage de chocs, c'est-à-dire d'impulsions appliquées sur l'une des deux armatures selon la direction X et présentant la double caractéristique d'une grande amplitude et d'une grande vitesse de sollicitation correspondant à une fréquence supérieure à celle de réglage normal du passage étranglé, fréquence par exemple comprise entre 10 et 20 Hz. De tels chocs sont par exemple ceux qui sont appliqués sur les véhicules par les joints d'autoroute ou irrégularités de chaussées du même genre. L'invention a pour but, surtout, de permettre automatiquement un bon amortissement des chocs en question en mettant en oeuvre des moyens extrêmement simples et robustes. A cet effet, les dispositifs antivibratoires du genre ci-dessus sont essentiellement caractérisés selon l'invention en ce qu'ils comprennent un passage large propre à faire communiquer les deux chambres entre elles à travers une valve délimitée par une lèvre élastique montée sur l'une des armatures et coopérant avec un siège approprié de l'autre armature, ladite lèvre étant agencée de façon à être normalement appliquée avec précompression contre son siège selon la direction X lors du repos et du fonctionnement normal du dispositif et à s'écarter automatiquement de son siège lors de la survenance d'un choc tel que défini ci-dessus. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - dans un dispositif du genre en question, pour lequel les deux armatures sont tubulaires et s'entourent coaxialement en service, la direction X étant alors une direction diamétrale de ce dispositif, la lèvre fait partie du corps en élastomère et prend normalement appui contre l'une des armatures, - l'armature contre laquelle prend appui la lêvre est l'armature extérieure, - dans un dispositif selon l'un au moins des deux alinéas précédents, chacun des deux passages étranglé et large est localisé au voisinage de l'armature tubulaire extérieure et au voisinage d'une extrémité axiale du dispositif et la lèvre s'étend selon un secteur transversal disposé axialement à proximité du passage large, - dans un dispositif du genre en question pour lequel les deux armatures sont respectivement un anneau rigide et un plot central réunis entre eux par un corps élastomère de révolution, généralement tronconique, l'anneau étant assemblé de façon étanche sur le bord annulaire d'une membrane flexible étanche et sur celui d'une cloison rigide intermédiaire séparant les deux chambres, la direction X étant alors la direction de l'axe de révolution du dispositif, la lèvre est un anneau élastique porté par un pied solidaire du plot central et son siège est le bord d'un trou évidé dans la cloison intermédiaire. 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 deux modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. Le premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 3 concerne un manchon de support antivibratoire du type à débattements diamétraux. Ce manchon comporte - une armature métallique interne tubulaire 1 de révolution autour d'un axe Y, - une armature métallique externe tubulaire de révolution 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 poches étanches A et B diamétralement opposées selon une direction X. L'armature interne 1 est destinée à être solidarisée 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), cette broche et ce palier étant solidaires respectivement de deux éléments rigides entre lesquels on désire monter le support antivibratoire, éléments que l'on supposera dans la suite être un châssis de véhicule et un train de suspension de ce véhicule, notamment triangulé. Les deux poches A et B communiquent entre elles par un canal étroit 4 qui, ici t longe périphériquement l'armature externe 2 à proximité d'une extrémité axiale du manchon. Ces deux poches et le canal étroit sont remplis d'un liquide L. On fait comprendre en outre au corps 3, à l'intérieur de l'une des poches A, une lèvre 5 faisant saillie radialement, selon un arc de cercle d'axe Y, sur la portion intérieure dudit corps, au voisinage de l'une de ses extrémités axiales. La hauteur de cette lèvre 5 est définie de façon telle que, pour l'état chargé, mais de repos1 du manchon, elle soit appliquée jointivement contre la face interne de l'armature extérieure 2, avec une légère précompression ou précontrainte élastique qui a pour effet de l'écraser légèrement (voir figure 2). La lèvre 5 est située axialement de façon à délimiter, à côté de la chambre A qui s'étend sur la plus grande portion axiale du manchon, une petite chambre auxiliaire A' présentant une petite dimension axiale. Cette petite chambre A' est reliée à la chambre B par un second passage 6 dont la section est suffisamment grande pour que le liquide circulant dans ce passage ne subisse pas d'effet d'étranglement. Ce passage 6 est ici, comme le passage 4, disposé au voisinage de l'armature tubulaire externe 2, à proximité de ltextrémité axiale, du manchon, opposée à celle près de laquelle se trouve le passage étranglé 4. La précontrainte d'application de la lèvre 5 contre l'armature 2 doit être suffisante pour que les deux chambres A et A' demeurent totalement isolées l'une de l'autre au repos et lors des fonctionnements normaux du manchon1 lesquels peuvent se traduire par exemple par des déplacements radiaux relatifs des deux armatures de l'ordre de 0,8 mm et qu'au contraire, lors de l'application d'un choc suffisamment intense sur le train concerné du véhicule, se traduisant par une sollicitation radiale relative F sur l'armature externe 2 (figure 3) t on observe immédiatement un décollement entre la lèvre et la plage en regards avec apparition d'un jeu j entre ces deux éléments. Ce décollement met librement en communication les deux chambres A et B à travers le passage 6, ce qui neutralise alors automatiquement toutes les raideurs et résistances dues aux étranglements du liquide L dans le passage 4. Dans ces conditions, on comprend que le fonctionnement normal du manchon n'est absolument pas perturbé : il se traduit comme à l'habitude par une mise en résonance de la colonne de liquide contenue dans le passage étranglé 4 lorsque la fréquence des oscillations engendrées entre les deux armatures 1 et 2 a une valeur prédéterminée. Au contraire, dès qu'est appliqué sur le train concerné du véhicule un choc tel que celui dû au roulement de ce véhicule sur un joint d'autoroute, ce fonctionnement hydraulique est court-circuité et le manchon est rendu instantanément suffisamment souple pour filtrer au moins partiellement ledit choc. Bien entendu le retour du manchon à son état normal est automatiquement obtenu par nouvelle application de la lèvre contre son siège avec précontrainte après le filtrage du choc considéré. On voit encore sur les figures 1 à 3 - une cage 7, 8 ou armature à fenêtres définis sant les passages 4 et 6 r cage emmanchée et sertie dans les extrémités axiales de l'armature tubulaire externe 2 avec interposition d'une fourrure en élastomère 9, - des gorges annulaires 10, 11 évidées dans les faces frontales du manchon à l'intérieur des bagues 7, 8 pour rendre possibles de légères inclinaisons relatives entres les axes des deux armatures 1 et 2, - et un noyau creux central 12 en métal armant le corps en élastomère 3 et entourant jointivement la portion centrale de l'armature tubulaire 1. Le second mode de réalisation illustré sur la figure 4 concerne un support antivibratoire du type à débattements axiaux. Ce support comprend - une embase rigide 13 constituée par un plot central 14 prolongé vers le haut par un goujon 15 en attente, - un anneau rigide 16 d'axe X constitué par deux plaquettes annulaires soudées l'une contre l'autre, chacune de ces plaquettes étant délimitée intérieurement par un bord rabattu 17 et étant prolongée vers l'extérieur par deux pattes 18 elles-mêmes perforées par des trous de fixation 19, - une paroi tronconique épaisse en caoutchouc 20 présentant une bonne résistance à la compression axiale de façon à jouer un rôle de "support" et reliant de façon étanche l'embase 13 à l'anneau 16, - un soufflet mince et flexible 21 relié de fa çon étanche à l'anneau 16 et délimitant un boîtier fermé avec cet anneau, la paroi 20 et l'embase 13, - un capot rigide 22 de protection du soufflet perforé en 23 et dont le pourtour est fixé sur l'anneau 16, - une cloison rigide intermédiaire 24 divisant le boitier en deux chambres, savoir une chambre de travail C du côté de la paroi 20 et une chambre de compensation D du côté du soufflet 21, - un passage étranglé 25 reliant les deux chambres C et D entre elles, passage évidé dans le pourtour rigide de la cloison intermédiaire 24, - et une masse de liquide L remplissant les deux chambres et le passage étranglé. L'ensemble des plages périphériques du soufflet flexible 21, du capot 22 et de la cloison intermédiaire 24 sont serties l'une contre l'autre par rabattement du rebord 17 compris par l'une des deux plaquettes constitutives de l'anneau 16 contre l'autre plaquette, le rebord 17 de cette autre plaquette étant, quant à lui, noyé dans la grande base de la paroi tronconique épaisse 20. Le goujon en attente 15 et les trous de fixation 19 permettent de solidariser respectivement l'embase 13 et l'anneau 16 avec deux éléments rigides -supposés être ici un train de suspension et un châssis de véhiculeentre lesquels est interposé le support. Comme il est connu, les oscillations appliquées sur le support selon la direction de son axe X, lorsqu'elles ont une fréquence suffisamment basse et une amplitude suffisamment élevée, se traduisent par des refoulements alternatifs du liquide L de l'une des chambres C,D à l'autre à travers le passage étranglé 25 et, pour une valeur donnée de ladite fréquence, la masse de liquide en circulation dans ledit passage entre en résonance, ce qui assure un excellent amortissement. Le support considéré comprend en outre un trou 26 évidé au centre de sa cloison intermédiaire 24 et un pied 27 solidaire de l'embase 14, pied prolongé par une semelle transversalement débordante 28 de section supérieure à celle du trou 26. La semelle 28 porte à sa périphérie un anneau élastique 29 qui, pour l'état chargé du support, est normalement appliqué avec une légère précontrainte contre le bord en regard 30 du trou 26, lequel bord constitue pour lui un siège annulaire. Comme dans le mode de réalisation précédent, la précontrainte en question se traduit par un léger écrasement de l'anneau 29, lequel peut correspondre à une déformation de l'ordre de 0,8 mm pour l'état chargé et de repos du support. Du fait de cette précontrainte, on n'observe aucun décollement entre l'anneau et son siège au cours des fonctionnements normaux du support. Mais lorsque un choc est appliqué sur le train concerné (flèche F), on observe un décollement entre l'anneau 29 et son siège 30, ce qui met directement en communication les deux chambres C et D en supprimant instantanément, comme dans le cas précédent, les raideurs et résistances dues aux étranglements hydrauliques. En suite de quoi et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif antivibratoire hydraulique 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 l'anneau élastique 29 ci-dessus serait rapporté sur le bord du trou 26 au lieu de l'être sur celui de la semelle 28. REVENDICATIONS 1. Dispositif antivibratoire hydraulique destiné à être interposé entre deux éléments rigides, comportant deux armatures rigides (1, 2 ; 13, 16) solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides à réunir, un corps en élastomère (3 ; 20) reliant entre elles les armatures et formant au moins en partie avec celles-ci deux chambres étanches (A, B ;C, D), alignées selon une direction X, un passage étranglé (4 ; 25) faisant communiquer les deux chambres entre elles, et une masse de liquide (L) remplissant les deux chambres, caractérisé en ce qu'il comprend un passage large (6 ; 26) propre à faire communiquer les deux chambres entre elles à travers une valve délimitée par une lèvre élastique (5 29) montée sur l'une des armatures et coopérant avec un siège approprié de l'autre armature, ladite lèvre étant agencée de façon à être normalement appliquée avec précompression contre son siège selon la direction X lors du repos et du fonctionnement normal du dispositif et à s'écarter automatiquement de son siège lors de l'application d'un choc selon la direction X sur l'un des deux éléments rigides. 2. Dispositif antivibratoire selon la revendication 1, pour lequel les deux armatures (1, 2) sont tubulaires et s'entourent coaxialement en service, la direction X étant alors une direction diamétrale de ce dispositif, caractérisé en ce que la lèvre (5) fait partie du corps en élastomère (3) et prend normalement appui contre l'une des armatures, 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'armature contre laquelle prend appui la lèvre (5) est l'armature extérieure (2). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chacun des deux passages étranglé (4) et large (6) est localisé au voisinage de l'armature tubulaire extérieure (2) et au voisinage d'une extrémité axiale du dispositif et en ce que la lèvre (5) s'étend selon un secteur transversal disposé axialement à proximité du passage large (6). 5. Dispositif selon la revendication 1, pour lequel les deux armatures sont respectivement un anneau rigide (16) et un plot central (13) réunis entre eux par un corps élastomère de révolution (20), généralement tronconique, l'anneau étant assemblé de façon étanche sur le bord annulaire d'une membrane flexible étanche (21) et sur celui d'une cloison rigide intermédiaire (24) séparant les deux chambres (C, D), la direction X étant alors la direction de l'axe de révolution du dispositif, caractérisé en ce que la lèvre est un anneau élastique (29) porté par un pied (27) solidaire du plot central (13) et en ce que son siège (30) est le bord d'un trou (26) évidé dans la cloison intermédiaire (24).