Brevet FR2675871A1 — publié le 19921030

Perfectionnements apportés aux dispositifs antivibratoi- res hydrauliques. L'invention concerne les dispositifs antivibra- toires 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 que le moteur de ce véhicule. Elle concerne plus particulièrement, parmi ces dispositifs, ceux qui comportent: une armature rigide annulaire et un plot rigide coaxial à cette armature, solidarisables respec- tivement avec les deux éléments rigides à réunir, une paroi annulaire en élastomère résistant à la compression axiale, interposée entre l'armature et le plot, un boitier étanche également formé entre l'armature et le plot, un disque rigide prolongeant le plot à l'in- térieur du boîtier et formant piston, une membrane flexible et étanche raccordant la périphérie du piston à l'armature annulaire, l'ensem- ble du piston et de la membrane divisant l'intérieur du boîtier en deux chambres, un passage étranglé évidé dans le piston et faisant communiquer en permanence 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 le plot par rapport à l'armature, ou inversement, d'oscillations de relativement grande am- plitude (généralement supérieure à 0,5 mm) et de rela- tivement basse fréquence (généralement de l'ordre de 5 à35 20 Hz) orientées selon la direction axiale 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 refou- lée 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 ou filtrage des oscillations concernées. Dans les modes de réalisation qui ont été propo- sés jusqu'à ce jour pour les dispositifs du genre ci- dessus (voir le brevet US-4 199 128), la membrane était constituée par une feuille ondulée immergée dans le boîtier et prolongeant le piston radialement vers l'ex- térieur. La raideur dynamique de cette membrane devait être suffisamment élevée pour que les déformations du dispositif se traduisent par des refoulements du liquide à travers le passage étranglé plutôt que par des défor- mations de ladite membrane. Cette raideur s'ajoutait à celle de la paroi annulaire en élastomère, ce qui diminuait les performan- ces du dispositif au plan des amortissements et filtra- ges réalisés. L'invention a pour but, surtout, de remédier à un tel inconvénient en améliorant par conséquent les performances du dispositif en ce qui concerne l'amortis- sement et le filtrage. A cet effet les dispositifs antivibratoires hydrauliques du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce que la membrane est constituée par un soufflet imperméable tubulaire plissé de révolution autour de l'axe du dispositif, flexible axialement, mais pratiquement indéformable transversa- lement sous l'effet d'une variation de pression interne, ledit soufflet étant fixé sur la périphérie du piston au niveau d'une arête intérieure intermédiaire et sur l'armature annulaire au niveau de ses deux extrémités axiales, seule la face interne de ce soufflet étant en contact avec 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: le soufflet plissé est constitué par une feuille pratiquement inextensible, le soufflet est agencé de façon à pouvoir être plissé selon des lignes préétablies, lignes éven- tuellement renforcées par des cerceaux, le soufflet est constitué en une matière thermoplastique moulée, le soufflet est constitué par une toile imperméabilisée, le soufflet est constitué en métal, notamment en acier inoxydable, les deux extrémités axiales du soufflet sont reliées de façon étanche aux deux extrémités axiales d'un manchon rigide qui l'entoure, et deux petits souf- flets du genre du soufflet ci-dessus sont montés à l'intérieur de celui-ci, axialement de part et d'autre du piston, de façon à relier respectivement de manière étanche aux deux extrémités du manchon deux portions annulaires centrales du piston, l'ensemble constitué par ce piston et les trois soufflets formant le boîtier ci- dessus et l'ensemble formé par ce boitier et le manchon formant une capsule hydraulique annulaire autonome propre à être fixée par vissage d'un boulon central sur un pied prolongeant le plot à l'intérieur de la paroi annulaire en élastomère, l'un des deux petits soufflets selon l'alinéa précédent est supprimé, l'étanchéité du boîtier à l'emplacement du soufflet supprimé étant alors assurée, selon le cas, par la paroi annulaire ou par un fond obturant la base du manchon, l'une des deux chambres est délimitée en partie par un clapet monté de façon à pouvoir vibrer avec une amplitude de débattement limitée, la face,de ce clapet, opposée à ladite chambre, délimitant en partie l'autre chambre ou une troisième chambre déformable, le clapet selon l'alinéa précédent est un anneau monté entre deux doubles sièges annulaires formés dans les faces en regard de deux plaques juxtaposées constituant le piston et communiquant avec les deux chambres par un large passage. 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 très schémati- quement un dispositif antivibratoire hydraulique établi selon l'invention en coupe axiale coudée selon I-I, figure 2, en son état de charge, c'est-à-dire en la position moyenne qu'il occupe en service réel. La figure 2 montre en vue du dessous à plus petite échelle l'un des éléments constitutifs dudit dispositif. Le dispositif considéré comprend une armature annulaire rigide 1 d'axe verti- cal Z destinée à être fixée sur une caisse 2 de véhi- cule, une tige centrale 3 coaxiale à l'armature 1 dont la tête est solidarisée avec une rondelle 4 et prolongée par un embout fileté 5 en attente destiné à être fixé sur le moteur à combustion interne du véhicule considéré, et une paroi annulaire 6 en élastomère, de préférence tronconique, reliant l'armature annulaire 1 à la tête de la tige 3 et plus précisément à la rondelle 4 solidaire de cette tige. Ce dispositif comprend en outre un manchon cylindique rigide 7 formant une sorte de boite sans fond et propre à constituer la por- tion inférieure de l'armature annulaire 1, un disque rigide 8 monté à la base de la tige 3 et formant piston, un ensemble de trois soufflets 9, 10 et 11 propres à former avec le disque 8 deux chambres de liquide A et B disposées axialement de part et d'autre du disque, à l'intérieur du manchon 7, un canal étroit ou passage étranglé 12 évidé dans le disque et faisant communiquer en permanence entre elles les deux chambres A et B, et une masse de liquide L remplissant ces deux chambres ainsi que le canal étroit 12. Le liquide L est par exemple un mélange antigel eau-glycol, ou une huile minérale ou autre de faible viscosité. Les trois soufflets se présentent avantageuse- ment sous la forme de tubes plissés de révolution dont l'allure générale est de préférence cylindrique, mais pourrait être différente et notamment tronconique, au moins en partie. Le soufflet 9, qui est disposé à l'intérieur du manchon 7, à une petite distance de celui-ci, est fixé de façon étanche au niveau de l'une de ses arêtes ren- trantes 91, sur la périphérie du disque 8 et ses deux extrémités axiales sont raccordées de façon étanche aux deux extrémités axiales du manchon 7. Quant aux deux soufflets 10 et 11, ils sont disposés axialement de part et d'autre du disque 8 et relient chacun de façon étanche une zone annulaire cen- trale de ce disque à une extrémité axiale du manchon 7. Chacun des soufflets 9, 10 et 11 présente à la fois: une grande flexibilité verticale, et une grande résistance aux déformations selon les directions horizontales sous l'effet des variations de pression interne, de façon telle que les déplacements relatifs verticaux de l'armature 1 par rapport à la tige 3 soient intégralement transformés en refoulements du liquide L dans le canal étroit 12 et non pas en déformations horizontales des soufflets. On constitue à cet effet lesdits soufflets par des feuilles imperméables pratiquement inextensibles en un matériau compatible avec le liquide à contenir, plis- sées selon des suites axiales de bandes tronconiques à concavités généralement inversées de proche en proche. Les plissages de ces feuilles sont avantageu- sement guidés en prévoyant à l'avance par rainurage des lignes de plissage dans celles-ci et en agençant chaque soufflet de façon telle que les plissages selon ces lignes soient déjà amorcés pour son état détendu. Les lignes en question sont de préférence cir- culaires. Elles peuvent être renforcées et rendues quasi- ment indéformables par des cerceaux, notamment métalli- ques. Les feuilles en question sont notamment formées en une matière thermoplastique moulée telle que celle diffusée sous l'appellation HYTREL par la Société DU PONT DE NEMOURS. Elles peuvent également, être formées par une toile imperméabilisée ou même par un métal tel que l'acier inoxydable. Dans le mode de réalisation illustré, le manchon 7 est recouvert par une platine 13 perforée en son cen- tre, prolongée radialement par deux pattes 14 évidées par des trous 15 pour des boulons de fixation ou analo- gues. Ladite platine 13 présente des rebords 16 en arc de cercle qui sont rabattus vers l'extérieur puis vers le bas et vers l'intérieur de façon à assembler entre eux par sertissage les bords correspondants des souf- flets 9 et 10 et du manchon 7. Dans ce mode de réalisation également, la fixa- tion du disque 8 sur le pied de la tige 3 est effectuée de manière facilement amovible à l'aide d'un boulon 17 traversant le centre de ce disque et vissé dans un alésage fileté complémentaire 18 de la tige. Le serrage de ce boulon 17 peut assurer par lui-même, au repos, l'application axiale, contre la face inférieure de la caisse 2, de l'ensemble de la capsule ou cassette définie par le manchon 7 coiffé par la platine 13 et son contenu. Mais la fixation de l'ensemble du dispositif sur la caisse est effectuée surtout à l'aide de systèmes boulons-écrous traversant les trous 15 et d'autres trous en regard 22 évidés dans la caisse. Le dispositif qui vient d'être décrit permet d'amortir les oscillations appliquées verticalement sur la tige 3 par rapport à l'armature 1 si la fréquence de ces oscillations est suffisamment basse, c'est-à-dire généralement comprise entre 5 et 20 Hz et si leur ampli- tude est suffisante, savoir généralement supérieure à 0,5 mm. Lors de la phase de chaque cycle correspondant à la compression du ressort 6, c'est-à-dire lors de l'ap- plication d'un effort vers le bas sur la tige 3, le disque 8 est repoussé vers le bas par rapport à l'arma- ture 1 et donc au manchon 7 et une portion de volume du liquide L contenu dans la chambre inférieure B est refoulée vers la chambre supérieure A à travers le canal étroit 12, ce qui se traduit par de légères déformations par flexion verticale des trois soufflets 9,10 et 11. Lors de la phase de détente consécutive corres- pondant à la dilatation du ressort 3 et à une remontée de la tige 3 et du disque 8, la portion de volume liqui- de ci-dessus mentionnée repasse de la chambre A à la chambre B vers le bas à travers le canal 12. Ce va-et-vient d'un petit volume de liquide dans le canal 12 est effectué au rythme des oscillations à amortir et, pour une fréquence donnée f O de ces oscilla- tions, correspondant à un dimensionnement donné du canal 12 -et plus précisément à une valeur donnée du rapport entre la longueur de ce canal et sa largeur moyenne ou "diamètre fictif"-, il se produit dans le petit volume en question un phénomène de résonance engendrant l'amor- tissement desdites oscillations. On voit également sur la figure 1 un bourrelet annulaire 19 en élastomère porté par la face supérieure du disque 8 et propre à limiter souplement les fins de courses ascendantes du piston par butée de ce bourrelet contre la face inférieure en re- gard de la platine 13 ou de la caisse 2, un large passage 21 évidé axialement dans le disque 8 et reliant entre elles les poches A et B, et un clapet mobile 20 monté dans ce canal 21 de façon à pouvoir vibrer verticalement entre des sièges rigides appropriés, l'amplitude des débattements verti- caux de ce clapet étant limitée à une valeur faible, généralement de l'ordre de 0,5 mm. Le passage 21 présente en section horizontale la forme générale d'un anneau délimité par deux cercles concentriques et il est interrompu par des pontets radiaux de liaison (non représentés), les lumières qui subsistent entre ces pontets affectant la forme de haricots. Le clapet 20, quant à lui, est constitué par une rondelle plate, de préférence enrobée dans une chemise en caoutchouc (non représentée) pour éviter les bruits de contact, et il est monté flottant entre ses sièges annulaires, lesquels constituent les flancs de deux gorges annulaires concentriques évidées respectivement dans la face cylindrique intérieure et dans la face cylindrique extérieure du passage 21, gorges ouvertes radialement l'une vers l'autre: pour rendre possibles la formation de ces gorges et le logement du clapet, on constitue le piston par deux plaques juxtaposées, comme illustré. Comme on le sait, la présence entre les deux chambres A et B de ce clapet 20 -qui pourrait être remplacé par une membrane flexible étanche raccordée de manière étanche aux sièges qui l'encadrent permet de filtrer le transfert des vibrations de relativement petite amplitude (généralement inférieure à 0,5 mm) et de fréquence relativement élevée (généralement supé- rieure à 20 Hz) de la tige 3 à la caisse 2. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif antivibratoire hydraulique dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente un certain nombre d'avan- tages par rapport à ceux antérieurement connus, en par- ticulier: la qualité des amortissements et filtrages réalisés en raison notamment de la grande flexibilité verticale des soufflets associée à l'absence de défor- mations horizontales de ceux-ci, et la possibilité de rendre totalement indé- pendante l'un de l'autre le "ressort" ou paroi 6 en élastomère résistant à la compression et la "capsule" ou "cassette" hydraulique délimitée par le manchon 7, ce qui permet de fabriquer ces deux pièces indépendamment l'une de l'autre et d'adapter à volonté sur un même ressort 6 une pluralité de capsules correspondant à des fréquences d'amortissement différentes, le montage de chaque capsule sur un ressort donné 6 pouvant être rendu très facilement amovible par simple dévissage d'un boulon 17. 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 soufflet 10 serait supprimé, la chambre A s'étendant alors au volume désigné par la lettre C sur la figure 1, compris entre la paroi annu- laire 6 et la tige 3, et celles o le soufflet 11 serait supprimé, la fermeture étanche inférieure de la chambre B étant alors assurée à l'aide d'un fond, généralement rigide, obturant la base du manchon 7. 1 1 REVENDICATIONS 1 Dispositif antivibratoire hydraulique compor- tant une armature rigide annulaire ( 1) et un plot rigide ( 3-5) coaxial à cette armature, une paroi annulaire en élastomère résistant à la compression axiale ( 6), inter- posée entre l'armature et le plot, un boîtier étanche également formé entre l'armature et le plot, un disque rigide ( 8) prolongeant le plot à l'intérieur du boîtier et formant piston, une membrane flexible et étanche raccordant la périphérie du disque à l'armature annu- laire, l'ensemble du piston et de la membrane divisant l'intérieur du boîtier en deux chambres (AB), un passa- ge étranglé ( 12) évidé dans le piston et faisant commu- niquer en permanence les deux chambres entre elles, et une masse de liquide remplissant les deux chambres et le passage étranglé, caractérisé en ce que la membrane est constituée par un soufflet imperméable tubulaire plissé ( 9) de révolution autour de l'axe du dispositif, flexi- ble axialement, mais pratiquement indéformable transver- salement sous l'effet d'une variation de pression in- terne, ledit soufflet étant fixé sur la périphérie du piston ( 8) au niveau d'une arête intérieure intermédiai- re ( 91) et sur l'armature annulaire au niveau de ses deux extrémités axiales, seule la face interne de ce soufflet étant en contact avec le liquide. 2 Dispositif antivibratoire hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soufflet plissé ( 9) est constitué par une feuille pratiquement inextensible. 3 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des précédentes revendications, carac- térisé en ce que le soufflet ( 9) est agencé de façon à pouvoir être plissé selon des lignes préétablies, lignes éventuellement renforcées par des cerceaux. 4 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des précédentes revendications, carac- térisé en ce que le soufflet ( 9) est constitué en une matière thermoplastique moulée. Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le soufflet ( 9) est constitué par une toile imperméabilisée. 6 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le soufflet ( 9) est constitué en métal, notam- ment en acier inoxydable. 7 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des précédentes revendications, carac- térisé en ce que les deux extrémités axiales du soufflet ( 9) sont reliées de façon étanche aux deux extrémités axiales d'un manchon rigide ( 7) qui l'entoure, et en ce que deux petits soufflets ( 10,11) du genre du soufflet ci-dessus sont montés à l'intérieur de celui-ci, axiale- ment de part et d'autre du piston ( 8), de façon à relier respectivement de manière étanche aux deux extrémités du manchon deux portions annulaires centrales du piston, l'ensemble constitué par ce piston ( 8) et les trois soufflets ( 9,10,11) formant le boîtier ci- dessus et l'ensemble formé par ce boîtier et le manchon ( 7) for- mant une capsule hydraulique annulaire autonome propre à être fixée par vissage d'un boulon central ( 17) sur un pied ( 3) prolongeant le plot à l'intérieur de la paroi annulaire en élastomère ( 6). 8 Dispositif antivibratoire hydraulique selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'un au moins des deux petits soufflets ( 10,11) est supprimé, l'étan- chéité du boîtier à l'emplacement du soufflet supprimé étant alors assurée, selon le cas, par la paroi annu- laire ( 6) ou par un fond obturant la base du manchon ( 7). 9 Dispositif antivibratoire hydraulique selon l'une quelconque des précédentes revendications, carac- térisé en ce que l'une des deux chambres (A,B) est délimitée en partie par un clapet ( 20) monté de façon à pouvoir vibrer avec une amplitude de débattement limi- 5 tée, la face, de ce clapet, opposée à ladite chambre, délimitant en partie l'autre chambre ou une troisième chambre déformable. 10 Dispositif antivibratoire hydraulique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le clapet ( 20) est un anneau monté entre deux doubles sièges annulaires formés dans les faces en regard de deux plaques juxta- posées constituant le piston et communiquant avec les deux chambres par un large passage ( 21).