Brevet FR2663101A1 — publié le 19911213

Perfectionnements apportés aux supports antivibratoires hydrauliques. L'invention est relative aux dispositifs antivi- bratoires hydrauliques destinés à être interposés aux fins de support et d'amortissement entre deux éléments rigides individuellement soumis à certaines oscillations ou vibrations, éléments faisant par exemple partie, respectivement d'un châssis de véhicule et du moteur à combustion interne ou d'un train de suspension de ce véhicule. L'invention concerne plus particulièrement, parmi les supports du genre en question, ceux qui sont constitués par un boîtier étanche comportant un noyau rigide solidarisable avec l'un des deux éléments rigi- des, une embase circulaire rigide d'axe X solidarisable avec l'autre élément rigide, et une paroi élastique annulaire de support d'axe X, de préférence d'allure tronconique, reliant de manière étanche le noyau à l'embase, le volume intérieur audit boîtier étant rempli d'un liquide amortisseur et le noyau étant prolongé, à l'intérieur du boîtier, par un pied rigide lui-même terminé par un sabot ou piston dont le contour définit, avec la portion de paroi en regard du boîtier, un passage annulaire étranglé pour le liquide. Dans les supports de ce genre, les oscillations appliquées selon la direction de l'axe X sur le noyau ou sur l'embase se traduisent par des refoulements alter- natifs du piston dans le liquide et, pour une valeur bien déterminée F de la fréquence d'alternance de ces refoulements, la colonne annulaire de liquide qui occupe le passage annulaire étranglé entourant le piston est soumise à un phénomène de résonance qui assure un excel- lent amortissement des oscillations considérées. L'inconvénient de tels supports réside en ce que la valeur F O est unique. Or, il est souvent demandé audit support d'assu- rer un excellent amortissement non seulement pour des oscillations se produisant à une fréquence donnée For mais également pour des oscillations se produisant à au moins une seconde fréquence F 1, laquelle peut elle-même varier dans le temps. A titre d'exemple, la fréquence F est celle, de l'ordre de 80 à 100 Hz, des vibrations de "bourdonne- ment" engendrées dans la caisse d'un véhicule en cours de roulage par le fonctionnement en bas régime du moteur de ce véhicule, la fréquence F 1 s'écartant progressive- ment de cette fréquence F au fur et à mesure que le régime du moteur s'élève. Pour remédier à un tel inconvénient, il a déjà été proposé de ménager dans le piston lui-même des lu- mières à ouverture réglable. Mais cette solution pose des problèmes de cons- truction délicats, car la commande du réglage des ou- vertures des lumières doit être effectuée à travers le pied, généralement étroit, et offre des possibilités de réglage limitées, vu la relative petitesse de la surface alors disponible pour les lumières en question. L'invention propose une solution qui remédie à ces inconvénients. A cet effet, les supports du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que leur embase est perforée par au moins une lumière dont le degré d'ouverture peut être réglé à l'aide d'un obturateur et la face, de ladite embase, extérieure au boîtier est coiffée par un soufflet flexible et étanche raccordé de façon étanche à cette face de façon à former avec elle une poche de volume variable pour le liquide. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des disposi- tions suivantes: l'embase est perforée par au moins un canal ouvert en permanence et reliant entre eux les volumes intérieurs au boîtier et à la poche, l'obturateur est rotatif, l'obturateur rotatif est lié angulairement à l'arbre d'un petit moteur électrique dont la commande est elle-même asservie à la fréquence des oscillations à amortir au maximum - 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 1 de ce dessin montre en coupe axiale un support antivibratoire établi selon l'invention. La figure 2 est une coupe transversale partielle du même support selon les flèches II-II, figure 1. On suppose à titre d'exemple que le support con- sidéré est destiné à être interposé verticalement ou selon une direction légèrement inclinée sur la verticale entre un organe porteur rigide constitué par un châssis de véhicule et un organe supporté rigide constitué par le moteur à combustion interne de ce véhicule. Les notions de haut et de bas exprimées dans la description qui suit le sont à titre non limitatif car le support décrit peut également être utilisé à l'envers du sens adopté pour cette description. Le support en question se présente sous la forme générale d'un boîtier étanche de révolution autour d'un axe X généralement vertical, boîtier comportant un noyau rigide supérieur 1, une cuvette rigide inférieure 2 à pourtour circulaire, une paroi annulaire élastique 3 suffisamment épaisse pour transmettre les charges du moteur au châs- sis, paroi délimitée en substance par deux surfaces tronconiques évasées vers le bas et dont la petite base, disposée en haut, est adhérée contre le noyau 1, sa grande base inférieure étant raccordée de façon étanche au bord de la cuvette 2, et une masse de liquide L remplissant l'inté- rieur de ce boîtier 1, 2, 3. Un goujon 4 en attente dont la tige filetée s'étend vers le haut est solidaire du noyau 1 et sert à la fixation du moteur du véhicule sur ce noyau. Pour ce qui est de la cuvette 2, son bord est également raccordé à des moyens (non représentés) per- mettant sa fixation sur la châssis du véhicule. Le noyau 1, ou plus précisément le goujon 4, est prolongé vers l'intérieur du boîtier par un pied 5 lui-même terminé par un sabot élargi ou piston 6. Ce piston 6 est dimensionné de façon telle que soit créé entre sa périphérie et la face interne en regard du boîtier 1, 2, 3 un intervalle annulaire cons- tituant passage étranglé P pour le liquide. En outre, et conformément à l'invention, la cuvette 2 est évidée par au moins un orifice 7 qui est associé à un clapet rotatif 8 permettant de régler le degré de son ouverture. A cet effet, ledit clapet 8 est lié angulaire- ment à l'arbre 9 d'un petit moteur électrique 10 et il est agencé de façon à pouvoir glisser jointivement con- tre la face inférieure du bord de chaque ouverture 7. On peut donner toute forme désirable aux ori- fices 7 et au clapet 8: dans le mode de réalisation illustré à titre d'exemple, chaque orifice 7 présente la forme d'un secteur circulaire s'étendant sur un arc de degrés, et le clapet comporte trois pans plats identiques présentant également la forme de secteurs circulaires de 60 degrés. Un soufflet ou membrane étanche et flexible 11 est rapporté sur la face inférieure de la cuvette 2 de façon à former avec celle-ci une poche étanche R à volume variable. Un capot de protection 12 enveloppe le soufflet 11 et permet l'assemblage étanche de celui-ci sur le bord de la cuvette 2 par rabattement de son propre bord circulaire, à la façon d'un sertissage, autour des pour- tours des pièces suivantes axialement juxtaposées: la cuvette 2, soufflet 11 et une armature annulaire 13 de renforcement noyée dans la paroi 3. Le fonctionnement du support ainsi décrit est le suivant. On suppose initialement que l'obturateur rotatif 8 se trouve en sa position angulaire extrême pour la- quelle les différents orifices 7 sont obturés. Si l'on impose à l'un des deux éléments 1 et 2 des oscillations ou vibrations verticales par rapport à l'autre, il en résulte une succession de va-et-vient verticaux du piston 6 à l'intérieur du liquide L contenu dans le boîtier, ce qui se traduit par des refoulements alternatifs relatifs de la colonne annulaire, dudit liquide L, contenue dans le passage annulaire étranglé P. Lorsque la fréquence de ces refoulements alter- natifs est égale à une valeur F O prédéterminée, qui dé- pend essentiellement des cotes du passage P et du volume de liquide L confiné au-dessous du piston 6, la colonne considérée est soumise à un phénomène de résonance qui se traduit par une excellente filtration des oscilla- tions à ladite fréquence F en ce sens qu'elles ne sont pratiquement pas transmises entre les éléments 1 et 2. Si, sur ces entrefaites, on entrouve les orifi- ces 7, chaque sollicitation du piston 6 vers le bas ne se traduit plus obligatoirement par une remontée rela- tive, à travers le passage P, d'un volume de liquide L équivalent à celui chassé par ce piston, moyennant une déformation correspondante de la paroi 3. En effet, il est alors possible qu'une portion du volume de liquide L se trouvant au-dessous du piston 6 soit chassée à travers les orifices 7 dans la poche R avec déformation du soufflet 11. Dans ces conditions, la valeur de la fréquence pour laquelle la colonne annulaire de liquide qui en- toure le piston 6 entre en résonance n'est plus égale à For mais à une nouvelle valeur F 1. En outre cette nouvelle valeur varie en fonction du degré d'ouverture des orifices 7. On dispose ainsi d'un moyen particulièrement simple et efficace pour régler la valeur de la fréquence des oscillations qui sont amorties au maximum par le support considéré. Bien entendu, il convient de régler la position angulaire de l'obturateur 8 de façon telle que la valeur de la fréquence sur laquelle le support est accordé pour un amortissement maximum soit automatiquement, à chaque instant, celle des oscillations que l'on désire amortir au maximum à cet instant. A cet effet, la commande du petit moteur élec- trique 10 est avantageusement asservie à la fréquence instantanée des oscillations à amortir, et notamment à la fréquence des vibrations du moteur du véhicule ou, ce qui revient au même, à la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de ce moteur. A titre de perfectionnement non indispensable, on peut en outre avoir recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: 1/ On évide dans la cuvette 2, et en particulier dans sa périphérie annulaire épaissie, un canal 14 de- meurant ouvert en permanence et reliant entre eux les volumes intérieurs respectifs du boîtier 1, 2, 3 et de la poche R Ce canal 14 joue un rôle sensiblement ana- logue à celui du passage étranglé P en ce sens que la colonne de liquide L disposée dans ledit canal est éga- lement refoulée alternativement dans celui-ci lors de l'application d'oscillations axiales relatives entre les deux éléments 1 et 2, ce qui permet d'assurer un amor- tissement efficace pour une fréquence F 2 qui dépend des cotes du canal 14, tout au moins tant que les orifices 7 demeurent obturés ou peu dégagés, le dégagement total de ces orifices pouvant avoir pour effet de court-circuiter le canal 14. 2/ Selon une autre disposition, on prévoit en tout emplacement désirable une "membrane de découplage" permettant d'assurer entre les deux éléments 1 et 2 un amortissement pour des vibrations de relativement faible amplitude (par exemple de l'ordre de 0,5 mm) et de fré- quence généralement comprise entre 20 et 50 Hz: une telle "membrane" se présente notamment sous la forme d'un disque rigide 15 d'axe X monté à proximité du fond de la cuvette 2 entre deux butées annulaires 16, 17 solidaires de cette cuvette et rendant possibles les débattements verticaux du disque 15 en question avec une amplitude limitée à 0,5 mm, le liquide L pouvant passer d'un côté à l'autre de ce disque, autour de celui-ci, tant qu'il n'est pas appliqué contre l'une de ces butées. En suite de quoi et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un support antivibratoire dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce support présente un certain nombre d'avanta- ges par rapport à ceux antérieurement connus et en par- ticulier celui de rendre possible d'une manière extrê- mement simple et efficace le réglage de la fréquence d'amortissement optimum qui correspond à la mise en résonance de la colonne annulaire de liquide entourant le piston qui est immergé dans le boîtier. 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 une bague rigide d'axe X solidari- sée avec la cuvette 2 et immergée dans le boîtier 1, 2, 3, entourerait avec jeu le pied 5 de façon à servir éventuellement de butée axiale pour le piston 6 lors de l'application d'une sollicitation axiale trop élevée à la traction sur l'une des deux pièces 1 et 2 par rapport à l'autre, ce qui évite alors la destruction du support par "arrachement", celles o le piston 6 serait évidé axialement par des perforations ou encoches, celles o le canal étranglé 11 serait suppri- mé, l'équilibrage entre les pressions de liquide régnant respectivement à l'intérieur du boîtier 1, 2, 3 et de la poche R étant alors avantageusement obtenu par création de "fuites" entre le clapet rotatif 8 en sa position de fermeture et le siège de ce clapet, et celles o la "membrane de découplage" 15 ci-dessus serait disposée, non pas à l'intérieur du boî- tier 1, 2, 3, au-dessus de son fond, mais à l'intérieur de la poche R, en série avec l'ensemble des orifices 7, entre le clapet 8 et le soufflet 11. REVENDICATIONS 1 Dispositif antivibratoire hydraulique destiné à être interposé aux fins de support et d'amortissement entre deux éléments rigides, constitué par un boîtier étanche comportant un noyau rigide ( 1) solidarisable avec l'un des deux éléments rigides, une embase circu- laire rigide ( 2) solidarisable avec l'autre élément ri- gide, et une paroi élastique annulaire de support ( 3) reliant de manière étanche le noyau à l'embase, le volu- me intérieur audit boîtier étant rempli d'un liquide L et le noyau étant prolongé, à l'intérieur du boîtier, par un pied rigide ( 5) lui-même terminé par un sabot ou piston ( 6) dont le contour définit, avec la portion de paroi en regard du boîtier, un passage annulaire étran- glé (P) pour le liquide, caractérisé en ce que son embase ( 2) est perforée par au moins une lumière ( 7) dont le degré d'ouverture peut être réglé à l'aide d'un obturateur ( 8) et en ce que la face, de ladite embase, extérieure au boîtier est coiffée par un soufflet fle- xible et étanche ( 11) raccordé de façon étanche à cette face de façon à former avec elle une poche (R) de volume variable pour le liquide. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'embase ( 2) est perforée par au moins un canal ( 14) ouvert en permanence et reliant entre eux les volumes intérieurs au boîtier ( 1, 2, 3) et à la poche (R). 3 Dispositif selon l'une quelconque des précé- dentes revendications, caractérisé en ce que l'obtura- teur ( 8) est rotatif. 4 Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce que l'obturateur rotatif ( 8) est lié angulai- rement à l'arbre ( 9) d'un petit moteur électrique ( 10) dont la commande est elle-même asservie à la fréquence des oscillations à amortir au maximum.