Brevet FR2666858A2 — publié le 19920320

FR 2666858 A2 19920320 FR 9011559 A 19900919 Perfectionnements aux dispositifs antivibratoires hv- drauliques. L'invention est relative à des perfectionnements apportés aux dispositifs antivibratoires hydrauliques destinés à être interposés entre deux éléments rigides tels qu'un châssis de véhicule et que le moteur de ce véhicule, dispositifs comportant deux armatures rigides de révolution solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides à réunir; une structure d'entre- toisement en élastomère reliant entre elles les deux armatures et formant au moins en partie avec celles-ci deux chambres étanches; un passage étranglé faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles; une masse de liquide remplissant les deux cham- bres et le passage étranglé; un clapet rigide déli- mitant en partie, directement ou non, l'une des deux chambres, monté de façon à pouvoir se déplacer avec une amplitude de débattement limitée, et constitué au moins partiellement par un élément ferromagnétique et des bobines électriques pour appliquer des forces alterna- tives sur cet élément, lesdits perfectionnements s'ajou- tant à ceux qui ont déjà été apportés aux dispositifs considérés par le brevet principal et qui étaient essen- tiellement caractérisés en ce que le clapet est guidé par au moins une bague déformable de façon à ne pouvoir se déplacer qu'en translation selon la direction des vibrations auxquelles il est soumis, en ce que les intervalles compris entre le clapet et les bobines sont séparés du liquide amortisseur par au moins un joint annulaire étanche et en ce qu'il est prévu une chaîne asservissant l'excitation électrique des bobines aux déplacements du clapet lui-même de façon telle que l'excitation due à cette seule chaîne ait pour effet de réduire, voire d'annuler ces déplacements, ladite chaîne comprenant à cet effet un capteur desdits déplacements disposé à proximité immédiate dudit clapet. Les présents perfectionnements ont pour but, surtout, de rendre les dispositifs antivibratoires du genre en question tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à ce jour aux diverses exigences de la pratique, notamment en ce qui concerne l'amélioration de leur fonctionnement ou de leurs performances. Ces perfectionnements comprennent principalement les dispositions suivantes, considérées séparément ou en combinaison mutuelle: le circuit magnétique, de révolution autour d'un axe X, qui reçoit le flux magnétique engendré par les bobines est feuilleté et chaque bobine est consti- tuée à cet effet par une couronne d'axe X de bobines axiales élémentaires dont les noyaux magnétiques sont constitués à partir de feuilles en matériau magnétique parallèles à l'axe X enroulées cylindriquement autour de cet axe, la galette annulaire résultante étant découpée par des saignées radiales qui laissent subsister entre elles des créneaux plats en forme de secteurs circu- laires constitutifs desdits noyaux, les enroulements de fil électrique qui entou- rent respectivement les différents noyaux ci-dessus sont branchés électriquement en parallèle, le clapet est lui-même constitué par une bande en matériau magnétique enroulée cylindriquement autour de l'axe X, le clapet et les bobines qui lui sont asso- ciées sont montés sur celui, des deux éléments rigides, d'o parviennent les vibrations à amortir, l'une des deux bobines électriques dont l'ex- citation est propre à déplacer le clapet est remplacée par un ressort de rappel interposé, directement ou non, entre ce clapet et l'un des deux éléments rigides, le clapet est guidé par au moins une garni- ture annulaire constituée en un matériau alvéolaire, de préférence à porosité fermée, le dispositif antivibratoire est d'un type à double effet en ce sens que ses deux chambres sont dis- posées de part et d'autre du clapet et sont toutes les deux du type d'une chambre de travail, c'est-à-dire es- sentiellement délimitées chacune par une paroi élastique annulaire offrant une bonne résistance à la compression axiale et par des portions, des deux éléments rigides, entre lesquelles cette paroi est interposée, le dispositif antivibratoire comprend, asso- ciés à un même élément rigide et symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe de l'autre élément rigide, deux équipages complets composés par un clapet et par les bobines électriques qui lui sont associées, ces équipages étant montés de façon telle que les axes des deux clapets se coupent et soient inclinés de préférence l'un sur l'autre d'un angle de l'ordre de 90 '. 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 des modes de réalisation de l'invention mettant respectivement en oeuvre les différentes dispositions ci-dessus. La figure 1, de ce dessin, montre schématique- ment en coupe axiale un support antivibratoire hydrau- lique établi selon l'invention et tel que décrit au brevet principal. Les figures 2 et 3 montrent, respectivement en coupe transversale selon II-II, figure 3, et en demi- coupe axiale selon III-III, figure 2, la construction feuilletée selon l'invention de l'une des pièces cons- titutives du dispositif ci-dessus. La figure 4 montre très schématiquement une variante du support ci-dessus conforme à l'invention. Les figures 5 et 6 montrent des détails de deux autres supports antivibratoires améliorés selon l'inven- tion. Les figures 7 et 8 montrent en coupe axiale schématique deux autres supports antivibratoires égale- ment améliorés selon l'invention. Comme dans le brevet principal, chaque support antivibratoire hydraulique ici considéré comprend en substance, ainsi que visible sur la figure 1: une embase rigide 1 constituée par un plot central de révolution autour d'un axe X, prolongé vers le haut par un goujon 2 en attente, un anneau rigide 3 d'axe X prolongé vers l'extérieur par deux pattes 4 elles-mêmes perforées par des trous de fixation 5, une paroi tronconique épaisse en caoutchouc 6 d'axe X présentant une bonne résistance à la compression axiale de façon à jouer un rôle de "support" et reliant de façon étanche l'embase 1 à l'anneau 3, un soufflet mince et flexible 7 relié de fa- çon étanche à l'anneau 3 et délimitant un boitier fermé avec cet anneau, la paroi 6 et l'embase 1, un clapet 8 divisant ledit boîtier en deux chambres, savoir une chambre de travail A du côté de la paroi 6 et une chambre de compensation B du côté du soufflet 7, ledit clapet 8 étant constitué par un disque plat dont la périphérie forme une collerette ou rondelle 9 logée avec un jeu 10 dans une gorge 11 évidée dans l'anneau 3, ledit jeu étant de l'ordre de 0,5 mm de part et d'autre du disque, un Uassage étranglé 12 reliant les deux cham- bres A et B entre elles, passage ici évidé au centre du clapet 8, et une masse de liquide L remplissant les deux chambres et le passage étranglé. Dans les modes de réalisation auxquels l'inven- tion s'applique de préférence et qui seront choisis à titre d'exemples non limitatifs pour le présent exposé, l'embase rigide 1 supporte un moteur à combustion in- terne 13 de véhicule et l'anneau rigide 3 est monté sur le châssis 14 de ce véhicule. En outre: on prévoit entre le clapet 8 et son support une bague déformable 15 propre à guider les débattements dudit clapet en rendant ceux-ci possibles exclusivement en translation et parallèlement à la direction de l'axe X ou direction "axiale" et non selon les directions ra- diales perpendiculaires à cet axe ou en basculement au- tour d'un axe transversal, on constitue en un matériau ferromagnétique au moins la rondelle constituant la portion périphérique 9 dudit clapet 8, on isole cette rondelle 9 du liquide L par au moins un joint d'étanchéité 16, on prévoit dans l'anneau 3, de part et d'au- tre de la rondelle 9, deux bobines 17 et 18 dont les excitations électriques se traduisent par l'application de forces axiales de sens contraires sur ladite rondelle 9, et on prévoit une chaîne d'asservissement des excitations de ces deux bobines, comprenant un capteur 19 des déplacements du clapet 8 et un circuit électro- nique S de traitement des données recueillies par le capteur et d'élaboration de signaux électriques à appliquer sur les bobines 17 et 18 en vue de contrôler les déplacements du clapet à des fins d'"atténuation active". Un tel circuit a été décrit plus en détail dans le brevet principal et ne fait pas l'objet des présents perfectionnements. Selon le premier de ces perfectionnements, on adopte pour le circuit magnétique associé aux bobines 17 et 18 une construction feuilletée qui permet de réduire considérablement les échauffements et pertes dans le fer. A cet effet, on constitue chaque bobine par une couronne d'axe X de noyaux axiaux 34 (figures 2 et 3). Ces noyaux 34 sont formés de la façon suivante. On commence par fabriquer une galette annulaire plate 35 en enroulant une bande en matériau magnétique autour de l'axe X. Puis on évide l'une des faces planes de cette galette par des gorges radiales 36, ce qui délimite entre ces gorges des créneaux plats en forme de secteurs circulaires constituant les noyaux 34: c'est autour de ces noyaux que sont bobinés les enroulements de fil électrique constituant les bobines 17 et 18. Les portions annulaires non interrompues de la galette 35 servent à refermer les circuits magnétiques. Les différents enroulements sont de préférence branchés électriquement en parallèle, ce qui permet de bien répartir les efforts magnétiques appliqués sur le clapet sur toute la périphérie de celui-ci et donc de simplifier le système de guidage de ce clapet. L'ensemble de la galette crénelée et de ces enroulements est enrobé dans un carter (non représenté) qui est constitué en un matériau amagnétique tel qu'une matière plastique moulée. Le clapet 8 est également feuilleté, étant no- tamment constitué par une bande magnétique enroulée sur elle-même autour de l'axe X, ainsi que visible sur la figure 3. Dans les modes de réalisation habituels, c'est plutôt le plot 1 central que l'armature annulaire 3 qui est relié au moteur du véhicule. Les vibrations à amortir préférablement étant en général celles engendrées par le fonctionnement dudit moteur, c'est donc par le plot 1 que parviennent ces vibrations au support antivibratoire considéré et c'est donc surtout sur l'armature 3 que l'on cherche à suppri- mer les vibrations. Dans les modes de réalisation précédemment envi- sagés, pour lesquels le clapet 8 est monté sur cette armature 3, c'est indirectement cette dernière qui peut être appelée à encaisser en partie les "contre-vibra- tions" d'atténuation engendrées par les bobines 17 et 18. Selon un perfectionnement de la présente inven- tion, le clapet 8 ainsi que ses bobines d'excitation sont directement montés sur le plot 1, comme visible sur la figure 4. La transmission des vibrations du plot 1 à l'ar- mature 3 n'est pas modifiée, mais cette variante permet d'éviter la création, sur l'armature 3, de vibrations parasites indésirables qui peuvent accompagner certaines contre-vibrations d'atténuation, en particulier lors des modifications de la fréquence de fonctionnement du dis- positif. Dans ce cas, le passage étranglé 12 est évidé, non plus dans le clapet 8, mais dans une cloison inter- médiaire rigide 37 solidarisée avec l'armature 3 et la face, du clapet 8, qui n'est pas orientée vers la cham- bre A, délimite une chambre à air C qui peut être mise à l'air libre. Selon un autre perfectionnement, l'une des deux bobines électriques susceptibles d'exercer des efforts de traction ou de répulsion axiale sur le clapet 8 est remplacée par un ressort de rappel tel que le ressort hélicoïdal de compression 38 visible sur la figure 5. Cette variante présente, outre l'avantage de diviser par deux le nombre des bobines et de leurs conducteurs d'alimentation électrique, celui de pouvoir mettre en contact avec le liquide amortisseur une plus grande partie de la surface du clapet, ce qui améliore l'efficacité, pour un diamètre donné du clapet. Au cours du fonctionnement du support équipé d'un tel ressort 38, la bobine unique restante 17 est excitée électriquement en permanence de façon telle que le clapet 8 au repos se trouve en une position moyenne: c'est autour de cette position moyenne qu'il est conduit à vibrer lors des fonctionnements du support. Le montage est tel que, lorsque l'alimentation électrique de la bobine unique 17 est coupée, le dépla- cement du clapet 8 dû à la détente du ressort 38 soit limité par appui d'une butée appropriée 39 liée à ce clapet contre une portée fixe appropriée 40 du dispo- sitif. Selon encore un autre perfectionnement, le joint souple 15 prévu pour guider les déplacements rectilignes du clapet 8 est constitué par au moins une bague 41 (fi- gure 6) en matériau alvéolaire interposée entre un bord dudit clapet et la pièce rigide en regard. Si la porosité de ce matériau alvéolaire est fermée, chaque bague 41 peut également servir de joint d'étanchéité à la façon de ceux désignés par la réfé- rence 16 ci-dessus. Selon un autre perfectionnement schématisé sur la figure 7, les deux chambres Al, A 2, du dispositif sont d'un même type, dit "de travail": elles sont tou- tes deux délimitées par un plot central 11, 121 par une paroi élastique annulaire 61 62 offrant une bonne ré- sistance à la compression axiale et de préférence tron- conique, par une portion d'une armature annulaire cen- trale 3 et par un "clapet" du genre de ceux désignés par la référence 8 ci-dessus ou plus précisément par une membrane étanche 421, 422 dont la périphérie est fixée de façon étanche sur l'armature 3 et dont le centre, perforé, est fixé sur une extrémité d'un tube rigide central 43 traversant un clapet 8 et solidaire de ce clapet. Les deux plots centraux 11, 12 sont solidarisés mutuellement par une ossature rigide appropriée telle qu'un arceau ou étrier 44. Les deux chambres A 1 et A 2 communiquent entre elles par le tube 43 qui définit le "passage étranglé du support considéré. Comme visible sur la figure 7, ledit support est de préférence symétrique par rapport à un plan transver- sal médian. Cette variante présente l'avantage d'une excel- lente efficacité: en effet, les deux faces du clapet ou plus précisément les faces, des deux membranes 421, 4221 qui sont les plus éloignées du clapet 8, sont en contact avec le liquide contenu dans une chambre de travail (A 1, A 2) et peuvent donc contribuer à l'amortissement désiré. Dans encore un mode de réalisation illustré sur la figure 8, le support comprend comme précédemment un plot central 1 d'axe X. Mais l'armature annulaire unique 3 du mode de réalisation de la figure 1 est ici remplacée par deux armatures annulaires 31 ' 32 qui sont de révolution res- pectivement autour de deux axes U et V coupant tous les deux l'axe X en un même point M et symétriques l'un de l'autre par rapport à cet axe X, l'angle formé entre les deux axes U et V étant de préférence égal à 90 degrés. Les deux armatures 31 et 32 sont solidarisées entre elles par un pontet 45 et chacune des deux armatu- res 31 et 32 est associée à un ensemble clapet ( 81,82)- bobines électriques ( 171,181; 172 i 82) du même type que ceux précédemment décrits. Les chambres de travail coagissant avec chacun de ces deux ensembles sont également dédoublées (Ai, A 2) par un voile intérieur 46 faisant partie de la paroi 6 et communiquent chacune à travers un passage étranglé qui lui est affecté ( 121 t 122) avec une même chambre de compensation B délimitée d'une part par une portion de chacune des armatures 31 et 32 et d'autre part par un soufflet 7. On voit encore sur la figure 8 en 191, 1921 des capteurs propres à détecter les déplacements des deux clapets 81 et 82. Mais, pour simplifier, on n'a pas donné de réfé- rence sur cette figure 8 aux différents organes de gui- dage et d'étanchéité, qui sont cependant, bien entendu, prévus comme précédemment. Avec un tel montage bidirectionnel, une oscil- lation appliquée sur le plot 1 selon la direction de l'axe X est amortie à moitié par respectivement chacun des deux ensembles établis respectivement autour des deux axes U et V et, pour atténuer au maximum les vibrations résultantes des clapets 81, 821 il convient d'appliquer respectivement sur les deux paires de bobines qui contrôlent les déplacements de ces deux clapets des tensions alternatives identiques.20 Si, au contraire les deux tensions appliquées respectivement sur ces deux paires de bobines sont en opposition de phase, l'effort d'atténuation résultant qui est exercé sur l'ensemble des deux armatures annulaires 31 ' 32 par rapport au plot 1 est orienté25 selon une direction perpendiculaire à l'axe X. On dispose ainsi d'un moyen particulièrement simple pour assurer à volonté l'amortissement d'oscil- lations exercées selon deux directions perpendiculaires entre elles.30 En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement de supports antivibratoires hydrauliques dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède.35 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 considéré serait un manchon travaillant essentiellement selon une direc- tion diamétrale et pour lequel les deux armatures rigi- des seraient tubulaires, s'entourant l'une l'autre et de préférence de révolution et coaxiales au moins sous charge. REVENDICATIONS 1 Dispositif antivibratoire hydraulique destiné à être interposé entre deux éléments rigides ( 13,14), comportant deux armatures rigides de révolution ( 1,3) solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides; une structure d'entretoisement en élastomère ( 6) reliant entre elles les deux armatures et formant au moins en partie avec celles-ci deux chambres étan- ches; un passage étranglé ( 12) faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles; une masse de liquide remplissant les deux chambres et le passage étranglé; un clapet rigide ( 8) délimitant en partie, directement ou non, l'une des deux chambres, monté de façon à pouvoir se déplacer avec une amplitude de dé- battement limitée, et constitué au moins partiellement par un élément ferromagnétique et des bobines élec- triques ( 17,18) pour appliquer des forces alternatives sur cet élément, le clapet étant guidé par au moins une bague déformable ( 15) de façon à ne pouvoir se déplacer qu'en translation selon la direction des vibrations aux- quelles il est soumis, les intervalles compris entre le clapet et les bobines étant séparés du liquide amor- tisseur par au moins un' joint annulaire étanche ( 16) et une chaîne étant prévue pour asservir l'excitation électrique des bobines aux déplacements du clapet lui- même de façon telle que l'excitation due à cette seule chaîne ait pour effet de réduire, voire d'annuler ces déplacements, ladite chaîne comprenant à cet effet un capteur ( 19) desdits déplacements disposé à proximité immédiate dudit clapet, conformément au brevet princi- pal, caractérisé en ce que le circuit magnétique qui reçoit le flux magnétique engendré par les bobines ( 17,18) est feuilleté ainsi que l'élément ferromagnéti- que constitutif du clapet ( 8). 2 Dispositif antivibratoire selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que chaque bobine est cons- tituée par une couronne d'axe X de bobines axiales élémentaires dont les noyaux magnétiques ( 34) sont constitués à partir de feuilles en matériau magnétique parallèles à l'axe X enroulées cylindriquement autour de cet axe, la galette annulaire ( 35) résultante étant découpée par des saignées radiales ( 36) qui laissent subsister entre elles des créneaux plats en forme de10 secteurs circulaires constitutifs desdits noyaux. 3 Dispositif antivibratoire selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que les enroulements de fil électrique qui entourent respectivement les différents noyaux sont branchés électriquement en parallèle. 4 Dispositif antivibratoire selon l'une quel- conque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le clapet ( 8) est lui-même constitué par une bande en matériau magnétique enroulée cylindriquement autour de l'axe X.