Brevet FR2662224A1 — publié le 19911122

Perfectionnements apportés aux disi Positifs antivibra- toires hydrauliques. L'invention est relative aux dispositifs antivi- s 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 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 respec- tivement avec les deux éléments rigides à réunir, un corps en élastomère travaillant selon une direction X, corps reliant entre elles les deux armatu- res 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 direc- tion 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 li- quide de l'une des deux chambres dans l'autre et inver- sement à travers le passage étranglé, avec mise en résonance de la masse liquide ainsi refoulée lorsque la fréquence desdites oscillations atteint une valeur pré- déterminée 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 concerne plus particulièrement en- core, parmi les dispositifs antivibratoires du genre décrit ci-dessus, ceux pour lesquels le passage étranglé est décomposé en deux tronçons montés en parallèle entre les deux chambres, la section d'ouverture de l'un de ces tronçons ou premier tronçon étant invariable et celle du second tronçon étant au contraire réglable entre une valeur minimum, de préférence nulle, et une valeur maxi- mum, les dimensions du premier tronçon étant déterminées de façon telle que, lorsque la section d'ouverture du second tronçon est minimum, le dispositif assure un amortissement optimum pour une relativement basse fré- quence F 1, par exemple de l'ordre 5 Hz et les dimensions du second tronçon étant déterminées de façon telle que, lorsque sa section d'ouverture est maximum, le disposi- tif assure un amortissement optimum pour une relative- ment haute fréquence F 2, par exemple de l'ordre de 30 ou Hz. Les dispositifs antivibratoires du genre indiqué donnent des résultats satisfaisants pour les fréquences F 1 et F correspondant respectivement aux sections d'ou- verture minimum et maximum du second tronçon. Mais pour les valeurs intermédiaires de cette section d'ouverture, pour lesquelles la fréquence des oscillations amorties de façon optimum est située entre les deux valeurs F 1 et F 2, l'expérience montre que l'amortissement peut devenir très faible, voire insuf- fisant pour certaines applications. L'invention a pour but, surtout, de remédier à cet inconvénient. A cet effet, les dispositifs antivibratoires du genre en question selon l'invention comprennent encore, pour constituer le passage étranglé, deux tronçons en parallèle répondant aux définitions ci-dessus et ils sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils compren- nent en outre un troisième tronçon monté en parallèle sur les deux premiers et dont la section d'ouverture est réglable comme celle du second tronçon, les dimensions des trois tronçons étant choisies de façon telle que le dispositif assure un amortissement optimum sur la fré- quence F 1 pour les fermetures maximum des second et troisième tronçons, sur la fréquence F 2 pour les ouver- tures maximum des second et troisième tronçons et sur une fréquence F 3 située dans l'intervalle séparant les fréquences F 1 et F 2 pour l'ouverture maximum du troi- sième tronçon et la fermeture maximum du second tronçon, en ce que les réglages des sections d'ouverture des second et troisième tronçons sont assurés à l'aide de cames rotatives solidaires d'un même arbre et en ce que les positions angulaires de cet arbre sont asservies aux fréquences des oscillations à amortir. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des disposi- tions suivantes: les profils des cames sont dessinés de façon telle que, à partir d'une position angulaire pour la- quelle elles obturent totalement les second et troisième tronçons, la rotation de l'arbre dont elles sont soli- daires ait pour effet, successivement, de dégager pro- gressivement le troisième tronçon jusqu'à son ouverture maximum, puis le second tronçon jusqu'à son ouverture maximum, deux au moins des trois tronçons ont une por- tion en commun débouchant dans l'une des chambres par un même orifice. 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. Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent respectivement en coupe axiale selon I-I figure 2 et en coupe transversale selon Il-II figure 1, un dispositif antivibratoire hydraulique établi selon l'invention. La figure 3 est un schéma faisant apparaître les circuits hydrauliques de ce dispositif ainsi que leur mode de réglage. La figure 4 est un graphique explicatif. Le dispositif antivibratoire plus particulière- ment illustré est ici un manchon de support du type à débattements diamétraux. Ce manchon comporte une armature métallique interne tubulaire 1, une armature métallique externe tubulaire de révolution 2 entourant l'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 solida- risée 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), cet- te 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 le moteur à combustion interne de ce véhicule. Les deux poches A et B communiquent entre elles par des canaux étroits sur lesquels on reviendra ci- après et l'ensemble formé par ces deux poches et par ces canaux étroits est rempli d'un liquide L. Les canaux étroits en question sont ici au nom- bre de trois, désignés respectivement par les références 4, 5 et 6 sur les figures 1, 2 et 3. Ils sont tous les trois délimités extérieurement par la face intérieure de l'armature tubulaire externe 2 et intérieurement par des gorges évidées dans un four- reau cylindrique 7 lui-même introduit jointivement dans ladite armature 2, la communication entre chaque canal et les poches A et B étant effectuée à travers des lu- mières ou orifices 8 évidés dans le fourreau 7. Le premier canal 4 est ouvert en permanence et sa section demeure invariable. Les sections d'ouverture du second canal 5 et du troisième canal 6 sont au contraire réglables à l'aide de cames rotatives 9 et 10 toutes les deux solidaires d'un même arbre 11 monté sur l'armature 2 et d'axe pa- rallèle à celui de cette armature. Chacune des cames 9 et 10 est montée de façon à pouvoir, selon sa position angulaire, obturer totale- ment, dégager partiellement ou totalement le canal 5 ou 6 auquel elle est associée. Les dessins et positions angulaires respectives de ces cames 9 et 10 sont choisis de façon telle qu'elles obturent totalement et en même temps les deux canaux 5 et 6 pour une position angulaire donnée de l'arbre 11 et que, en faisant tourner cet arbre à partir de cette position, on observe successivement le dégage- ment partiel, puis total du canal 6, puis le dégagement partiel, puis total du canal 5. Les déplacements angulaires de l'arbre 11 sont commandés par un ensemble 12 qui est piloté par la fré- quence des oscillations à amortir. Cet ensemble est agencé de façon à détecter à chaque instant ladite fréquence et à corriger la posi- tion angulaire de l'arbre 11 de façon telle que les degrés d'ouverture des deux canaux 5 et 6 audit instant soient précisément ceux correspondant à un amortissement optimum des oscillations se produisant à la fréquence détectée. L'ensemble en question comprend par exemple un tachymètre propre à détecter la vitesse de rotation de l'arbre moteur du véhicule si les oscillations que l'on désire amortir sont celles engendrées par le fonctionne- ment de ce moteur. Le dispositif à trois canaux qui vient d'être décrit peut être utilisé avec avantage pour l'amortis- sement d'oscillations appliquées dans la direction X entre les deux armatures 1 et 2 et dont les fréquences sont comprises entre une valeur minimum F 1 de l'ordre de Hz et une valeur maximum F 2 de l'ordre de 30 ou 40 Hz. A cet effet, on dimensionne le premier canal 4 de façon telle que, lorsqu'il est seul à relier entre elles les deux poches A et B, les deux autres canaux étant obturés par leurs cames respectives, les oscilla- tions amorties de façon optimum aient une fréquence égale à F 1. Les dimensions du troisième canal 6 sont choi- sies de façon telle que, lorsque ce troisième canal est totalement ouvert et que le second canal 5 demeure fer- mé, les oscillations amorties de façon optimum soient celles correspondant à une fréquence F 3 comprise entre les deux fréquences F 1 et F 2, par exemple de l'ordre de 15 Hz pour l'exemple numérique ci-dessus retenu. Enfin, les dimensions du second canal 5 sont choisies de façon telle que, lorsque les trois canaux 4, et 6 sont totalement dégagés, les oscillations amor- ties de façon optimum soient celles correspondant à la fréquence maximum F 2. Avec un tel dispositif, on parvient à amortir d'une façon excellente les différentes oscillations correspondant aux fréquences F 1, F 2 et F 3 et il en est de même pratiquement pour toutes les fréquences com- prises entre ces trois valeurs. Ce résultat est schématisé sur la figure 4 o l'on voit un graphique faisant apparaître, en fonction de la fréquence F portée en abscisses, le degré d'amor- tissement D porté en ordonnées. Les trois courbes a, k et c correspondent res- pectivement aux comportements du dispositif vis-à-vis des différentes fréquences, pour: a/ l'ouverture totale du seul canal 4 avec fermeture totale des canaux 5 et 6, b/ l'ouverture totale des trois canaux 4, 5 et 6, c/ l'ouverture totale des canaux 4 et 6 avec fermeture totale du canal 5. On voit que ces trois courbes correspondant respectivement à trois positions angulaires distinctes de l'arbre 11, présentent respectivement des sommets pour les trois fréquences F 1, F 2 et F 3 et que, pour les valeurs de fréquence autres que celles-là, l'amortisse- ment du dispositif est limité. La courbe présentée en d correspond au fonction- nement du dispositif ci-dessus automatiquement asservi aux fréquences des oscillations à amortir de la manière décrite ci-dessus: on voit que cette courbe est assi- milable en première approximation à une droite horizon- tale, ce qui montre l'excellence de l'amortissement obtenu pour l'ensemble des fréquences comprises entre F 1 et F 2. Par comparaison, on voit en e la courbe repré- sentant le comportement du même dispositif en l'absence du troisième canal qui constitue la principale caracté- ristique de la présente invention: cette courbe e rejoint bien entendu la courbe d pour les fréquences F 1 et F 2, mais fait apparaître une chute notable de l'amor- tissement pour les fréquences intermédiaires. Comme dit plus haut, les dimensions des diffé- rents canaux 4, 5 et 6 sont déterminées en fonction de valeurs prédéterminées de fréquences. Leurs sections droites et/ou étendues angulaires respectives sont généralement distinctes. En particulier l'un au moins de ces canaux, et en général le premier canal 4, peut s'étendre le long de plusieurs circonférences du fourreau 7, étant formé par exemple de plusieurs spires hélicoïdales successives ou de plusieurs tronçons circulaires raccordés bout à bout par des tronçons obliques. Dans des modes de réalisation avantageux, les profondeurs des gorges creusées dans le fourreau 7 pour constituer les canaux sont identiques entre elles et ce sont leurs largeurs qui sont différentes entre elles, tout en étant constantes tout le long de chaque canal. Pour diminuer le nombre des lumières 8 et éven- tuellement gagner de la place, on peut mettre en commun l'une au moins de ces lumières, telle que celle désignée par la référence O sur la figure 3, pour au moins deux canaux et donc raccorder ceux-ci entre eux (en un point P, figure 3) à une certaine distance de la lumière con- sidérée, ce qui forme un tronçon de canal (OP) commun à ces canaux. Sur les dessins, on voit encore que, d'une façon connue en soi, les deux chambres A et B formées entre l'armature 2 et le corps en élastomère 3 -qui enrobe l'armature 1 sont respec- tivement du type d'une chambre de compensation, déli- mitée en partie par un soufflet très déformable 31 et d'une chambre de travail, délimitée en partie par une paroi 32 propre à transférer des charges entre les deux armatures 1 et 2 selon la direction X et travaillant élastiquement à la compression et à la flexion, et que le corps 3 est adhéré sur deux anneaux rigides 13, 14 interposés axialement et jointivement entre les extrémités axiales du fourreau 7 et des bords 21 rabattus vers l'intérieur de l'armature tubulaire externe 2. 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'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 le dispositif antivibratoire hy- draulique serait du type à débattements axiaux et non diamétraux, les deux armatures rigides étant alors un plot et un anneau d'axe X réunis entre eux par une paroi élastique tronconique d'axe X, l'anneau portant un souf- flet étanche déformable et une cloison intermédiaire qui divise en les deux chambres A et B ci-dessus l'intérieur du boîtier composé par les armatures, la paroi et le soufflet, et le passage étranglé réunissant comme aupa- ravant les deux chambres A et B, celles o le nombre des tronçons composant le passage étranglé serait supérieur à trois, les ouvertu- res des différents tronçons autres que le premier étant encore réglables successivement et à l'aide de cames rotatives solidaires d'un même arbre de façon telle que, pour l'une des positions angulaires extrêmes de cet arbre, la totalité de ces autres tronçons soient fermés et qu'au contraire pour l'autre position angulaire extrême dudit arbre, la totalité desdits autres tronçons soient ouverts. REVENDICATIONS 1 Dispositif antivibratoire hydraulique destiné à être interposé entre deux éléments rigides, comportant deux armatures rigides ( 1,2) solidarisables respective- ment avec les deux éléments rigides à réunir, un corps en élastomère ( 3) reliant entre elles les deux armatures et formant au moins en partie avec celles-ci deux cham- bres étanches (AB) alignées selon une 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, ledit passage étranglé étant décomposé en deux tronçons ( 4,5) montés en parallèle entre les deux chambres, la section d'ou- verture de l'un de ces tronçons ou premier tronçon ( 4) étant invariable et celle du second tronçon ( 5) étant au contraire réglable entre une valeur minimum, de préfé- rence nulle, et une valeur maximum, les dimensions du premier tronçon étant déterminées de façon telle que, lorsque la section d'ouverture du second tronçon est minimum, le dispositif assure un amortissement optimum pour une relativement basse fréquence F 1 i et les di- mensions du second tronçon étant déterminées de façon telle que, lorsque sa section d'ouverture est maximum, le dispositif assure un amortissement optimum pour une relativement haute fréquence F 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un troisième tronçon ( 6) monté en parallèle sur les deux premiers et dont la section d'ou- verture est réglable comme celle du second tronçon, les dimensions des trois tronçons étant choisies de façon telle que le dispositif assure un amortissement optimum sur la fréquence F 1 pour les fermetures maximum des second et troisième tronçons, sur la fréquence F 2 pour les ouvertures maximum des second et troisième tronçons et sur une fréquence F 3 située dans l'intervalle sépa- rant les fréquences F 1 et F 2 pour l'ouverture maximum du 1 1 troisième tronçon et la fermeture maximum du second tronçon, en ce que les réglages des sections d'ouverture des second et troisième tronçons sont assurés à l'aide de cames rotatives ( 9,10) solidaires d'un même arbre ( 11) et en ce que les positions angulaires de cet arbre sont asservies aux fréquences des oscillations à amortir. 2 Dispositif antivibratoire hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profils des cames ( 9,10) sont dessinés de façon telle que, à partir d'une position angulaire pour laquelle elles obturent totalement les second ( 5) et troisième ( 6) tronçons, la rotation de l'arbre ( 11) dont elles sont solidaires ait pour effet, successivement, de dégager progressivement le troisième tronçon jusqu'à son ouverture maximum, puis le second tronçon jusqu'à son ouverture maximum. 3 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fréquences F 1 et F 2 sont respectivement de l'ordre de 5 Hz et de l'ordre de 30 à 40 Hz. 4 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des précédentes revendications, carac- térisé en ce qu'au moins deux des trois tronçons ( 4,6) ont une portion en commun débouchant dans l'une des chambres (A) par un même orifice ( 8). Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des précédentes revendications, carac- térisé en ce que le nombre des tronçons composant le passage étranglé est supérieur à trois, les ouvertures des différents tronçons autres que le premier étant encore réglables successivement et à l'aide de cames rotatives solidaires d'un même arbre.