Brevet FR2670551A1 — publié le 19920619

i Perfectionnements aux dispositifs antivibratoires hv- drauliques. 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 d'axe X ver- tical ou sensiblement vertical et un plot rigide coaxial à cette armature, solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides à réunir, résistai l'armati l'armati plot et l'armatt chambres l'autre permanen une paroi annulaire en élastomère d'axe X it à la compression axiale, interposée entre ire et le plot, une membrane flexible et étanche portée par ire et délimitant une enceinte avec celle-ci, le la paroi annulaire, une cloison rigide intermédiaire portée par ire et divisant l'intérieur de l'enceinte en deux l'une de travail du côté de la paroi et de compensation, un passage étranglé faisant communiquer en ce 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'ap- plication sur l'une des armatures, selon la direction X, d'oscillations de relativement grande amplitude (généra- lement supérieure à 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 du type "suspendu" pour lesquels le plot est disposé à l'intérieur de la chambre de travail et constitue la tête d'une tige de suspension elle-même disposée coaxialement à l'armature annulaire, à l'inté- rieur de la portion inférieure de cette armature, la paroi annulaire, évasée vers le bas et de préférence tronconique, rentrant alors vers le haut à l'intérieur de la portion annulaire inférieure de la chambre de travail. Les supports de ce type permettent de suspendre un ensemble rigide, tel qu'un moteur, disposé au-dessous d'eux et accroché à leurs tiges tout en faisant travail- ler à la compression leurs parois annulaires en élasto- mère. Il est à noter que, lesdites parois annulaires étant déformables aussi bien radialement qu'axialement, les supports considérés peuvent transmettre des vibra- tions du plot à l'armature ou inversement, aussi bien selon des directions radiales que selon la direction de l'axe X. En général les transmissions de vibrations que l'on désire contrôler -et donc l'amortissement que l'on recherche concernent essentiellement la direction axia- le. Les oscillations ou vibrations transmises radia- lement sont négligeables et ne justifient pas un traite- ment particulier. C'est notamment le cas si la fréquence de ces vibrations demeure inférieure à un seuil relativement bas, qui est par exemple de 165 Hz, valeur correspondant à une vitesse de rotation maximum de 5000 tours/minute pour l'arbre d'un moteur Diesel. Si, toutes choses égales par ailleurs, le moteur considéré est remplacé par un moteur à essence dont la vitesse maximum de rotation passe à 7000 tours/minute, ce qui correspond à des vibrations dont la fréquence est de 230 Hz, il arrive que les composantes radiales de ces vibrations mettent en jeu des phénomènes de résonance qui sont insuffisamment filtrés et engendrent des bruits désagréables. Il convient donc de prévoir des moyens spéciaux pour réduire le niveau de ces bruits. C'est là le principal but de la présente inven- tion. Pour atteindre un tel but, un support antivibra- toire hydraulique du genre en question selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce que la portion annulaire inférieure, de sa chambre de travail, qui en- toure sa paroi annulaire en élastomère est garnie au moins dans son fond d'au moins un obstacle lamellaire souple. L'immersion d'un tel obstacle dans le liquide a pour objet et pour effet de freiner les déplacements circonférentiels et radiaux de celui-ci autour de l'axe du support ou même d'interdire partiellement ces dépla- cements, ce qui atténue fortement les résonances radia- les indésirables. Dans des modes de réalisation particuliers, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des disposi- tions suivantes: l'obstacle lamellaire est composé d'une plu- ralité de lamelles parallèles transversales prolongeant intérieurement une même bague cylindrique en élastomère et formant avec celle-ci un bloc annulaire dont le pro- fil extérieur est complémentaire de celui de la portion, de la chambre de travail, qui le reçoit, l'obstacle lamellaire est constitué par une lèvre annulaire unique prolongeant intérieurement une bague cylindrique en élastomère, l'obstacle lamellaire est composé d'une plu- ralité de voiles minces s'étendant parallèlement à l'axe du support, notamment selon des plans radiaux de celui- ci, et venus de moulage avec la paroi annulaire, le plot est solidarisé avec un disque débor- dant radialement dans la chambre de travail et délimi- tant avec la portion, de l'armature annulaire qui l'en- toure, un passage étranglé pour le liquide, dans un support antivibratoire hydraulique conforme aux deux alinéas précédents, la périphérie du disque est évidée radialement par des encoches propres à chevaucher avec jeu les différentes lamelles radiales. 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 quelques modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitative. Les figures 1, 2, 3 et 5, de ces dessins, mon- trent respectivement en coupe axiale -la dernière, selon le plan V-V, figure 6 quatre modes de réalisation dis- tincts de supports antivibratoires hydrauliques confor- mes à l'invention. Les figures 4 et 6 sont respectivement des coupes transversales des figures 3 et 5 selon respec- tivement IV-IV, figure 3, et VI-VI, figure 5. Dans chaque cas le dispositif antivibratoire comprend: une armature annulaire rigide 1 d'axe verti- cal X et une tige centrale coaxiale 2 à tête élargie 21 destinées à être fixées respectivement sur deux éléments rigides que l'on désire monter l'un sur l'autre avec amortissement de leurs oscillations mutuelles, éléments faisant partie par exemple, respectivement, d'un châssis de véhicule et d'un moteur à combustion interne compris par ce véhicule, une paroi tronconique en élastomère 3 inter- posée verticalement entre l'armature 1 et la tête 21, une membrane ou soufflet flexible et étanche 4 monté de façon étanche sur l'armature 2 de manière à former une enceinte avec elle, la paroi 3 et la tête 2 V une cloison intermédiaire rigide 5 portée par l'armature 1 et divisant l'intérieur de l'enceinte ci-dessus en deux chambres, l'une A, "de travail", du côté de la paroi 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. Un liquide d'amortissement L tel que de l'eau additionnée d'antigel remplit les chambres A et B ainsi que le passage 6. L'armature annulaire 1 se présente ici sous la forme d'un manchon cylindrique dont l'extrémité supé- rieure constitue un capot ou couvercle de protection 7 pour la membrane et porte un goujon 8 en attente s'éten- dant vers le haut. La base 11 de ce manchon présente une forme tronconique rétrécie vers le bas et est prolongée infé- rieurement par un rebord transversal rentrant évidé par un trou central 11, trou traversé avec jeu par la tige 2, mais trop petit pour livrer passage à la tête 21 de cette tige. Cette mesure constitue une sécurité, la butée éventuelle de la tête 21 contre le bord du trou 11, après écrasement ou destruction de la paroi tronconique 3, rendant impossible l'extraction de la tige 2 vers le bas. Cette paroi tronconique 3 -appelée "cône" dans ce qui suit relie la face interne de la base tronco- nique 11 du manchon 1 à la face externe évasée vers le haut de la tête 21 En d'autres termes, cette paroi 3 présente une forme rentrante à l'intérieur du support, convergeant vers le centre de celui-ci. L'ensemble rentrant ou "nez" formé par le cône 3 et la tête 21 est alors entouré par la base annulaire de la chambre de travail A, base qui se présente sous la forme d'une auge annulaire 12. Dans les modes de réalisation habituels, cette auge annulaire 12 est libre de tout obstacle et occupée exclusivement par le liquide L. La liberté de circulation du volume de liquide L contenu dans ladite auge 12 autour du nez 3, 21 est donc totale et l'expérience montre que, dans certaines cir- constances, ce volume peut être soumis, du fait des vibrations relatives radiales imposées à la tige 2, à des phénomènes de résonance générateurs de bruits désa- gréables. Pour supprimer ces phénomènes ou tout au moins les limiter à un degré o ils ne sont plus gênants, on place dans l'auge annulaire 12 des obstacles suscepti- bles de freiner la circulation du liquide L. Ces obstacles immergés dans le liquide L doivent être constitués et disposés de façon à remplir simul- tanément les conditions suivantes: ils doivent freiner les composantes radiales et circonférentielles de la circulation du liquide, mais ils ne doivent pas bloquer complètement cette circula- tion, notamment selon la direction axiale, ils ne doivent pas modifier sensiblement la rigidité radiale du cône élastique 3, ils doivent, comme le liquide, présenter un volume global constant. Dans des modes de réalisation répondant à ces divers impératifs, les obstacles considérés comprennent au moins une lamelle en caoutchouc, c'est-à-dire un voile ou membrane déformable relativement mince dont les deux faces baignent dans le liquide. Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, les obstacles ci-dessus sont constitués par une pluralité de lamelles 13 plates et transversales, c'est-à-dire s'étendant perpendiculairement à l'axe X et formant des sortes d'ailettes parallèles qui font saillie sur la face latérale intérieure d'une même bague cylindrique 14. Le bloc aileté résultant 13,14 présente une forme extérieure globale sensiblement complémentaire de celle de l'auge 12 de façon à pouvoir y être logé d'une manière quasi-jointive. Comme visible sur la figure 1, les bords circu- laires intérieurs de certaines des ailettes 13 viennent alors en contact avec la face externe du cône 3, ce qui a pour effet de fermer certaines des gorges annulaires délimitées par deux ailettes ou lamelles voisines. Pour que la totalité des cavités annulaires ainsi formées soient totalement pleines de liquide L, l'introduction du bloc aileté 13,14 dans l'auge 12 est effectuée sous immersion "en piscine" en ce sens que l'ensemble est alors immergé dans un bac rempli du liquide amortisseur L. Le matériau élastique constitutif du bloc aileté 13,14 doit être assez mou pour que les déformations du cône 3, tant radiales qu'axiales, ne soient pas entra- vées. Ce premier mode de réalisation présente l'avan- tage de réduire le volume du liquide L en déplacement et d'offrir une surface importante en contact avec ce li- quide selon les directions radiales et circonférentiel- les correspondant aux déplacements les plus importants dudit liquide. Mais le bloc aileté ne peut pas être fabriqué en une seule pièce par moulage: il faut procéder au mou- lage de deux moitiés et les assembler ensuite, ce qui constitue un inconvénient pour les fabrications en grande série. Le second mode de réalisation illustré sur la figure 2 ne présente pas cet inconvénient. Dans celui-ci, les ailettes ou lamelles multi- ples 13 ci-dessus sont remplacées par une lèvre trans- versale et annulaire unique 15 faisant saillie à l'in- térieur d'une bague cylindrique 16 et le bord aminci de cette lèvre 15 vient en contact avec la surface exté- rieure du cône 3. Ici encore, la bague 16 est introduite jointi- vement dans l'auge 12, la surface extérieure de cette bague étant sensiblement complémentaire de la surface intérieure correspondante de l'armature 1, laquelle surface est ici -comme dans le cas précédent d'ailleurs- tapissée par une couche de caoutchouc 17 venue de mou- lage avec le cône 3. Dans le troisième mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, les lamelles, désignées par la référence 18, ne sont plus disposées selon des plans perpendiculaires à l'axe X: elles s'étendent ici selon des plans radiaux passant par ledit axe. Les lamelles 18 sont par exemple au nombre de 4, disposées selon des plans décalés angulairement les uns des autres de 90 autour de l'axe X. L'auge 12 est ainsi compartimentée par les lamelles radiales 18 en augets 121 (figure 4). Dans cette construction, la circulation radiale du liquide L est freinée par la présence des lamelles 18 et sa circulation circonférentielle est fortement limi- tée, mais l'effet de cette dernière circulation n'est pas totalement annulé, vu, d'une part, la forte défor- mabilité des lamelles 18 et, d'autre part, l'absence d'étanchéité de la liaison entre chaque lamelle et la cloison intermédiaire 5. On peut même voir sur la figure 3 que chaque la- melle 18 déborde axialement par rapport au pied adjacent 21 N mais ne se prolonge pas radialement au-dessus de ce pied, de sorte que le liquide peut également circuler le long du bord intérieur 181 de la portion axialement débordante de chaque lamelle 18. Un avantage intéressant de cette construction réside en ce que les lamelles 18 peuvent venir de mou- lage directement avec le cône 3, ainsi qu'éventuellement des masselottes de remplissage 19 qui sont prévues dans la portion, du fond de l'auge 12, la plus éloignée dudit cône 3. Le quatrième mode de réalisation illustré sur les figures 5 et 6 diffère simplement du précédent en ce qu'un disque 20 débordant transversalement à l'intérieur de la chambre de travail A a été ajouté sur la tête 2 l. Le pourtour de ce disque est coiffé par un bour- relet de caoutchouc 21 de section sensiblement rectan- gulaire et l'ensemble ainsi coiffé est entaillé par des encoches radiales 22 propres à chevaucher avec jeu les lamelles 18. Les portions subsistantes, en forme d'arcs de cercle, du bourrelet 21 définissent avec la portion, de la face interne de l'armature 1 tapissée par son revê- tement 17, qui entoure ledit bourrelet, un passage annu- laire étranglé 23 pour le liquide L. Comme il est connu, la présence d'un tel passage 23 permet d'exploiter aux fins d'amortissement ou fil- tration un second "effet colonne" basé sur la résonance du liquide contenu dans ledit passage, effet du même type que le premier "effet colonne" basé sur l'existence du passage étranglé 6: pour un dimensionnement appro- prié des cotes dudit passage 23, on peut centrer le second effet en question sur une seconde valeur de la fréquence des oscillations à filtrer ou amortir. D'une façon également connue en soi, on prévoit dans chacun des modes de réalisation ci-dessus décrits, au centre de la cloison intermédiaire rigide 5, une ouverture qui est obturée par une membrane déformable 24 associée à des moyens, tels qu'une toile 25 noyée dans ladite membrane, propres à limiter l'amplitude de ses débattements. Les vibrations de ladite membrane permettent de filtrer certaines vibrations, de fréquence relativement élevée et d'amplitude relativement faible, qui sont appliquées à la tige 2 par le moteur qui y est suspendu. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement d'un support antivibratoire hydraulique dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de qui précède. Ce support présente un certains nombre d'avan- tage par rapport à ceux antérieurement connus, notamment en ce qui concerne la réduction des bruits engendrés par les vibrations radiales de relativement haute fréquence (notamment comprise entre 150 et 400 Hz) de la tige par réduction automatique de la raideur dynamique corres- pondante du support vis-à-vis desdites vibrations. 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 les lamelles souples formant obs- tacle partiel à la circulation du liquide L autour du nez central et immergées dans ce liquide seraient encore minces et parallèles à l'axe X, mais inclinées sur les rayons correspondants à la façon des aubes d'une tur- bine, celles o les surfaces moyennes de ces lamel- les seraient incurvées au lieu d'être planes, celles o lesdites lamelles seraient consti- tuées par les parois de matériaux alvéolaires (mousses) à porosité ouverte, et celles o les lamelles en question se- raient constituées par des sortes de copeaux en vrac liés aux parois de l'auge 12, notamment par collage. REVENDICATIONS 1 Dispositif antivibratoire hydraulique destiné à être interposé aux fins d'amortissement et de liaison, voire de support, entre deux éléments rigides, compor- tant une armature rigide annulaire ( 1) d'axe (X) ver- tical ou sensiblement vertical et un plot rigide coaxial à cette armature, solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides à réunir; une paroi annulaire en élastomère ( 3) résistant à la compression axiale, inter- posée entre l'armature et le plot; une membrane flexi- ble et étanche ( 4) portée par l'armature et délimitant une enceinte avec celle-ci, le plot et la paroi annu- laire; une cloison rigide intermédiaire ( 5) portée par l'armature et divisant l'intérieur de l'enceinte en deux chambres, l'une de travail (A) du côté de la paroi et l'autre de compensation (B); un passage étranglé ( 6) faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles; et une masse de liquide (L) remplissant les deux chambres et le passage étranglé, et pour lequel en outre le plot est disposé à l'intérieur de la chambre de travail (A) et constitue la tête ( 21) d'une tige de suspension ( 2) elle-même disposée coaxialement à l'ar- mature annulaire ( 1), à l'intérieur de la portion infé- rieure de cette armature, la paroi annulaire ( 3), évasée vers le bas et de préférence tronconique, rentrant alors vers le haut à l'intérieur de la portion annulaire infé- rieure ( 12) de la chambre de travail, caractérisé en ce que cette portion annulaire inférieure ( 12) de la cham- bre de travail (A) est garnie au moins dans son fond d'au moins un obstacle lamellaire souple ( 13,14,18). 2 Dispositif antivibratoire hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obstacle lamellaire est composé d'une pluralité de lamelles pa- rallèles transversales ( 13) prolongeant intérieurement une même bague cylindrique en élastomère ( 14) et formant avec celle-ci un bloc annulaire dont le profil extérieur est complémentaire de celui de la portion annulaire ( 12), de la chambre de travail, qui le reçoit. 3 Dispositif antivibratoire hydaulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obstacle lamel- laire est constitué par une lèvre annulaire unique ( 15) prolongeant intérieurement une bague cylindrique en élastomère ( 16). 4 Dispositif antivibratoire hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obstacle lamellaire est composé d'une pluralité de voiles minces ( 18) s'étendant parallèlement à l'axe du support et venus de moulage avec la paroi annulaire ( 3). Dispositif antivibratoire hydraulique selon la revendication 4, caractérisé en ce que voiles minces s'étendent selon des plans radiaux du support. 6 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des précédentes revendications, carac- térisé en ce que le plot ( 21) est solidarisé avec un disque ( 20,21) débordant radialement dans la chambre de travail (A) et délimitant avec la portion, de l'armature annulaire ( 1) qui l'entoure, un passage étranglé ( 23) pour le liquide. 7 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des revendications 4 et 5 et selon la revendication 6, caractérisé en ce que la périphérie du disque ( 20,21) est évidée radialement par des encoches ( 22) propres à chevaucher avec jeu les différentes la- melles ( 18).