Brevet FR2710120A1 — publié le 19950324

La présente invention concerne un support ou articulation hydroélastique, de type cylindrique, destiné à amortir, principalement, des efforts axiaux. Elle s'applique en particulier à l'amortissement des bruits de bourdonnement d'une caisse de véhicule automobile provoqués par les vibrations des roues arrière du véhicule transmises à la caisse par la traverse du train arrière. Elle s'applique également à l'amortissement des oscillations du train arrière entre ses points de fixation avant et arrière, ou encore à l'amortissement des vibrations auxquelles est soumis un berceau portant le moteur du véhicule, ou encore à la fixation des triangles de suspension d'un train de roues. On connaît, par le brevet français n" 922 441, une articulation du type comprenant deux armatures coaxiales reliées entre elles par un organe de liaison élastique, deux chambres annulaires remplies d'un fluide d'amortissement, et un anneau d'étranglement disposé entre les surfaces en regard des armatures, porté par l'une desdites armatures et délimitant avec l'autre un conduit reliant les deux chambres annulaires. Lorsque l'articulation cylindrique est soumise à des vibrations suivant son axe, le fluide d'amortissement s'écoule alternativement d'une chambre à l'autre, d'un côté et de l'autre de l'anneau. Le passage du fluide dans l'étranglement délimité par cet anneau provoque l'amortissement des vibrations. Cependant, en cas de déplacements relatifs transversaux des deux organes d'articulation, la surface interne de l'anneau bute contre la surface en regard de l'armature centrale en empêchant ainsi la circulation du fluide d'amortissement entre les deux chambres et en limitant par conséquent les performances d'amortissement des vibrations axiales de l'articulation. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de proposer une articulation hydroélastique cylindrique peu volumineuse, dont les armatures peuvent subir des déplacements relatifs transversaux importants sans réduire les performances d'amortissement des vibrations axiales de l'articulation. A cet effet l'invention a pour objet une articulation hydroélastique du type comprenant deux armatures cylindriques coaxiales, l'une centrale et l'autre extérieure, reliées entre elles par une masse de matériau élastique, deux chambres annulaires remplies d'un fluide d'amortissement, et un anneau d'étranglement disposé entre les surfaces en regard des armatures, porté par l'une de ces armatures et délimitant avec l'autre un conduit reliant les deux chambres annulaires, caractérisée en ce que l'anneau d'étranglement est monté coulissant radialement dans un guide formant gorge annulaire solidaire de l'armature portant l'anneau. Suivant des caractéristiques de différents modes de réalisation de l'invention - le guide d'anneau est solidaire de la surface interne de l'armature extérieure - une première chambre de travail est délimitée par un des bords radiaux du guide et par une cavité annulaire ménagée dans la masse en matériau élastique de manière que des parois en regard délimitant cette cavité adhèrent sur les surfaces en regard des armatures, et la seconde chambre d'expansion est délimitée par l'autre des bords radiaux du guide et par un organe déformable d'obturation de la cavité - la surface interne de l'anneau d'étranglement et la paroi en regard de la cavité recouvrant l'armature centrale constituent le conduit calibré de communication entre la chambre de travail et la chambre d'expansion - l'organe d'obturation comprend deux bagues coaxiales aux armatures, l'une interne et l'autre externe, reliées entre elles par une membrane ondulée déformable, la bague interne étant emmanchée sur la surface externe d'une extrémité de l'armature centrale et la bague externe étant emmanchée sur la face interne de l'extrémité correspondante de l'armature extérieure; - le guide comprend une douille comportant une virole coaxiale à l'anneau d'étranglement, prolongée à une première extrémité par une collerette, et une rondelle adjacente à une seconde extrémité de la virole, le guide étant positionné axialement entre une saillie annulaire de la surface interne de l'armature extérieure et la bague externe de l'organe d'obturation de la cavité, cette bague externe étant bloquée par un bord de sertissage de l'extrémité correspondante de l'armature; - le guide est en matière plastique - l'anneau d'étranglement est en élastomère - l'anneau d'étranglement est logée dans le guide avec un jeu axial tel que cet anneau forme un clapet déplaçable axialement par rapport au guide lors des déplacements relatifs axiaux des deux armatures - l'articulation comporte des moyens de limitation des déplacements axiaux relatifs des deux armatures comprenant un disque radial fixé à une extrémité de l'armature centrale et relié à une platine radiale d'appui, par un organe de liaison élastique en élastomère; - le disque recouvre l'organe d'obturation et comporte des orifices d'évacuation de l'air contenu dans l'espace délimité par ce disque et la membrane déformable de l'organe d'obturation - l'articulation comporte des moyens de limitation des déplacements transversaux relatifs des deux armatures emmanchés à force dans un bord relevé de la collerette d'appui de l'armature extérieure - ces moyens comprennent deux couronnes coaxiales aux armatures, l'une étant rendue solidaire de l'armature centrale et l'autre étant placée en butée contre l'armature extérieure, reliées entre elles par un élément élastique, en élastomère, surmoulé et adhérisé sur leurs surfaces en regard - un insert métallique est intégré dans l'élément élastique de manière à renforcer la rigidité radiale des moyens de limitation. Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-dessous en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une articulation cylindrique hydroélastique selon l'invention; - la figure 2 est une vue de détail de la partie cerclée 2 de la figure 1, à échelle agrandie, montrant le guide et l'anneau d'étranglement de l'articulation selon l'invention; - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 montrant une variante du guide et de l'anneau d'étranglement de l'articulation selon l'invention; - la figure 4 est une vue de détail de la partie cerclée 4 de la figure 1, à échelle agrandie, montrant les moyens de limitation des déplacements transversaux relatifs des deux armatures. On a représenté sur la figure 1 une articulation hydroélastique cylindrique selon l'invention, d'axe X, désignée par la référence générale 10, par exemple destinée à relier à la caisse d'un véhicule automobile (non représentée sur les figures) une traverse 12 de train arrière, représentée en trait mixte sur la figure. L'articulation 10 comporte deux armatures cylindriques 16, 18 coaxiales, d'axe X, de préférence en acier. L'armature intérieure 16, centrale, et l'armature extérieure 18 de forme générale tubulaire sont reliées entre elles par une masse élastique 20 en élastomère adhérisée sur leurs surfaces en regard lors du surmoulage, de façon à permettre des déplacements relatifs de ces armatures. L'armature centrale 16 comporte un perçage axial 21 destiné à recevoir une vis de fixation de cette armature 16 sur la caisse du véhicule. L'armature extérieure 18 est destinée à être fixée par des moyens connus, par exemple par encastrement, dans la traverse 12. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, l'axe X de l'articulation 10 est sensiblement vertical. L'articulation 10 comporte de plus un anneau d'étranglement 22 d'axe X, disposé entre les surfaces en regard des armatures 16, 18, monté coulissant radialement dans un guide 24 formant gorge annulaire solidaire de la surface interne de l'armature extérieure 18. L'anneau d'étranglement 22 et le guide 24 sont montrés plus clairement à la figure 2 et seront décrits plus en détail par la suite. L'anneau d'étranglement 22 délimite avec l'armature centrale 16 un conduit 26 reliant deux chambres annulaires 28, 30, agencées entre les armatures 16, 18, contenant un liquide d'amortissement anti-gel de type connu. Une première chambre 28, supérieure (en considérant la figure 1), constitue la chambre de travail. Elle est délimitée par un des bords radiaux du guide 24 et par une cavité annulaire 32 ménagée dans la masse élastique 20 de manière que les parois 20A, 20B en regard délimitant cette cavité 32 adhèrent sur les surfaces en regard des armatures 16, 18. La seconde chambre 30, inférieure, constitue la chambre d'expansion. Elle est délimitée par l'autre des bords radiaux du guide 24 et par un organe déformable 34 d'obturation de la cavité 32. La surface interne de l'anneau d'étranglement 22 est en regard de la surface externe de la paroi 20A de la cavité 32 recouvrant l'armature centrale 16, ces surfaces en regard ayant des diamètres précis de manière à délimiter entre elles un conduit 26 de section calibrée et de longueur correspondant à l'épaisseur de l'anneau 22, imposant au liquide d'amortissement de circuler entre l'une et l'autre des chambres 28, 30 à faible vitesse. L'organe d'obturation 34 comprend deux bagues coaxiales 36, 38, d'axe X, l'une interne et l'autre externe, reliées entre elles par une membrane ondulée 40 déformable en élastomère surmoulée et adhérisée sur ces bagues 36, 38. La bague interne 36 est emmanchée sur la surface externe d'une extrémité de l'armature centrale 16 et la bague externe 38 est emmanchée sur la surface interne de l'extrémité correspondante de l'armature extérieure 18, de manière à obturer la cavité annulaire 32. La bague interne 36 est positionnée axialement sur l'armature centrale 16 au moyen d'un épaulement 42 ménagé sur la surface externe de cette armature. Les ondes de la membrane 40 permettent un gonflement de celle-ci sans augmentation de raideur, lors des transferts de liquide d'amortissement de la chambre de travail 28 vers la chambre d'expansion 30. En se référant aux figures 1 et 2, on voit que le guide 24 comprend une douille 44 comportant une virole 46 coaxiale à l'anneau 22, prolongée à une première extrémité par une collerette 48, et une rondelle 50 adjacente à la seconde extrémité de la virole 46, la collerette 48 et la rondelle 50 délimitant les bords radiaux du guide 24. Le guide 24 est positionné axialement entre une saillie annulaire 52 de la surface interne de l'armature extérieure 18 et la bague externe 38 de l'organe d'obturation 34. Cette bague externe 38 est bloquée par un bord de sertissage 54 de l'extrémité correspondante de l'armature 18. Sur la figure 1, on a représenté à gauche le bord d'extrémité 54 avant sertissage, et à droite le bord d'extrémité 54 rabattu sur une face de la bague externe 38, après sertissage. De préférence, le guide 24 est en plastique et l'anneau d'étranglement 22 est en élastomère, de manière à éviter les bruits dûs aux chocs entre l'anneau 22 et l'armature 16 ainsi que les frottements d'usure entre l'anneau 22 et le guide 24. En variante, l'anneau peut être fabriqué dans des matières thermoplastiques de type connu ayant des propriétés de glissement performantes, par exemple les polyxyméthylènes, les polyamides graphités, etc... L'articulation 10 représentée sur la figure 1 est adaptée pour amortir des vibrations de fréquences comprises entre 60 et 120 Hz et d'amplitudes élevées, transmises à la caisse du véhicule par le groupe moto-propulseur. La figure 3 représente une variante de réalisation de l'anneau d'étranglement 22 et du guide 24 permettant d'adapter l'articulation 10 à des vibrations de fréquences plus élevées et d'amplitudes plus faibles. Dans ce cas, l'anneau d'étranglement 22 est logé dans le guide 24 avec un jeu axial tel que cet anneau 22 forme un clapet déplaçable axialement par rapport au guide 24 lors des déplacements relatifs axiaux des deux armatures 16, 18. Si le jeu axial n'est pas suffisant, il est possible de prévoir sur l'anneau d'étranglement 22 des perçages radiaux permettant d'équilibrer les pressions instantanées à la surface externe et à la surface interne de l'anneau 22. L'articulation 10 selon l'invention comporte également des moyens 56 de limitation des déplacements axiaux relatifs des deux armatures 16, 18 agencés sur la même extrémité de l'articulation 10 que l'organe d'obturation 34. Ces moyens 56 comprennent un disque radial 58, inférieur, de préférence en acier, fixé à l'extrémité de l'armature centrale 16 portant la bague interne 36 de l'organe d'obturation 34, de manière à recouvrir cet organe d'obturation. Le disque inférieur 58 est relié à une platine 60, d'axe X, montée en appui sur la traverse 12, par un organe de liaison élastique 62 en élastomère surmoulé et adhérisé sur les faces en regard du disque 58 et de la platine 60. La platine d'appui 60 est réalisée par exemple en métal ou en matière plastique. L'armature 18 et la platine 60 étant solidaires de la traverse 12, les déplacements axiaux relatifs des deux armatures 16, 18 sont limités par la raideur axiale de l'organe de liaison 62. Le disque inférieur 58 comprend un orifice central 64 de passage de vis de fixation prolongeant le perçage axial 21 de l'armature centrale 16, et des orifices 66 d'évacuation de l'air contenu dans l'espace délimité par la membrane déformable 40 de l'organe d'obturation et le disque 58, permettant à cette membrane 40 de ne pas subir de contre pression lorsqu'elle se déforme. De manière à augmenter la raideur radiale de l'articulation 10, cette dernière comporte des moyens 74 de limitation des déplacements transversaux relatifs des deux armatures 16, 18 agencés sur l'extrémité de l'articulation 10 opposée à l'organe d'obturation 34. Ces moyens 74 comprennent deux couronnes 70, 92, d'axe X, reliées entre elles par un élément élastique 76 en élastomère, surmoulé et adhérisé sur leurs surfaces en regard. Une première couronne 70, interne, prolonge le bord périphérique d'un disque radial 78, supérieur, de préférence en acier, monté au contact d'une collerette 80 prolongeant l'extrémité de l'armature centrale 16 opposée à l'organe d'obturation 34. La seconde couronne 92, externe, est emmanchée à force dans le bord périphérique vertical 72 d'une collerette 82 prolongeant l'extrémité correspondante de l'armature extérieure 18 et délimitant une surface d'appui de l'articulation 10 sur la traverse 12. Le disque supérieur 78 comprend un orifice central 84 de passage de vis de fixation prolongeant le perçage axial 21 de l'armature centrale 16, et des orifices 90 d'évacuation de l'air contenu dans l'espace délimité par le disque 78 et l'extrémité correspondante de la masse élastique 20 reliant les deux armatures 16, 18, permettant à cette masse élastique 20 de ne pas subir de contre pression lorsqu'il se déforme. De préférence un insert métallique 94 est intégré dans l'élément élastique 76 de manière à renforcer la rigidité radiale du dispositif limiteur 74. En variante, l'élément élastique 76 peut comporter des alvéoles de façon à présenter des raideurs différentes suivant deux directions radiales perpendiculaires. Le montage de l'articulation 10 représentée sur les figures se fait de la façon suivante. Initialement, on assemble les deux armatures 16, 18 par surmoulage et adhérisation de la masse élastique 20 en élastomère sur leurs surfaces en regard. Puis, on plonge l'ensemble obtenu dans un bain de liquide d'amortissement anti-gel de manière à remplir la cavité 32. L'ensemble étant plongé dans le bain, on positionne l'anneau d'étranglement 22 et le guide 24 entre les deux armatures 16, 18, comme décrit plus haut, puis on obture la cavité 32 au moyen de l'organe d'obturation 34. Après avoir rabattu le bord de sertissage 54 sur la bague externe 38 de l'organe d'obturation 34, on retire l'ensemble obtenu du bain de liquide anti-gel. Ensuite, on met en place les moyens 74 de limitation des déplacements transversaux relatifs des deux organes d'articulation 16, 18 en emmanchant la bague périphérique 92 portée par le disque supérieur 78 dans le bord relevé 72 de la collerette 82 de l'armature extérieure 18. Les moyens 56 de limitation des déplacements axiaux relatifs des deux armatures 16, 18 sont mis en place après montage de l'articulation sur la traverse 12, et avant la mise en place de la vis de fixation dans le perçage axial 21. Le fonctionnement de l'articulation 10 selon l'invention se fait de la façon suivante. Les déplacements axiaux relatifs des deux armatures 16, 18 provoquent une déformation de la masse élastique 20 reliant ces deux armatures, ce qui a pour effet de modifier le volume de la chambre de travail 28 qui refoule du liquide vers la chambre d'expansion 30, ou qui aspire du liquide de cette chambre d'expansion 30, en faisant circuler ce liquide à travers le conduit 26. Dans le cas de déplacements relatifs transversaux importants des deux armatures 16, 18, la surface interne de l'anneau d'étranglement 22 vient en contact contre la surface en regard de l'armature centrale 16 et se déplace radialement en glissant dans le guide 24 en permettant ainsi de maintenir la circulation du liquide entre la chambre de travail 28 et la chambre d'expansion 30. L'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation de l'articulation 10 représenté sur les figures. En particulier, le guide de l'anneau d'étranglement peut être porté par l'armature centrale. L'invention comporte de nombreux avantages. L'articulation hydroélastique cylindrique selon l'invention peut être très facilement utilisée en lieu et place d'une articulation élastique classique. L'articulation selon l'invention est peu encombrante et permet d'utiliser dans un espace réduit des moyens hydrauliques d'amortissement des vibrations axiales, ceci en incorporant dans l'articulation des moyens de limitation des déplacements transversaux relatifs des deux armatures concentriques. La longueur et la section du conduit imposées par l'anneau coulissant de l'articulation selon l'invention peuvent avoir des valeurs suffisamment élevées pour amortir les vibrations de fréquences élevées susceptibles d'être traitées par ce type d'articulation. L'articulation selon l'invention permet d'amortir les bruits de bourdonnement de la caisse d'un véhicule automobile beaucoup plus efficacement que les moyens classiques qui sont généralement complexes et volumineux. REVENDICATIONS 1. Articulation hydroélastique du type comprenant deux armatures cylindriques (16, 18) coaxiales, l'une centrale et l'autre extérieure, reliées entre elles par une masse de matériau élastique (20), deux chambres annulaires (28, 30) remplies d'un fluide d'amortissement, et un anneau d'étranglement (22) disposé entre les surfaces en regard des armatures (16, 18), porté par l'une de ces armatures et délimitant avec l'autre un conduit (26) reliant les deux chambres annulaires (28, 30), caractérisée en ce que l'anneau d'étranglement (22) est monté coulissant radialement dans un guide (24) formant gorge annulaire solidaire de l'armature (18) portant l'anneau (22). 2. Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le guide (24) d'anneau est solidaire de la surface interne de l'armature extérieure (18). 3. Articulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une première chambre de travail (28) est délimitée par un des bords radiaux du guide (24) et par une cavité annulaire (32) ménagée dans la masse en matériau élastique (20) de manière que des parois en regard (20A, 20B) délimitant cette cavité (32) adhèrent sur les surfaces en regard des armatures (16, 38), et en ce que la seconde chambre d'expansion (30) est délimitée par l'autre des bords radiaux du guide (24) et par un organe déformable (34) d'obturation de la cavité (32). 4. Articulation selon les revendications 2 et 3 prises ensemble, caractérisée en ce que la surface interne de l'anneau d'étranglement (22) et la paroi (20A) en regard de la cavité (32) recouvrant l'armature centrale (16) constituent le conduit calibré (26) de communication entre la chambre de travail (28) et la chambre d'expansion (30). 5. Articulation selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que l'organe d'obturation (34) comprend deux bagues (36, 38) coaxiales aux armatures (16, 18), l'une interne et l'autre externe, reliées entre elles par une membrane ondulée (40) déformable, la bague interne (36) étant emmanchée sur la surface externe d'une extrémité de l'armature centrale (16) et la bague externe (38) étant emmanchée sur la face interne de l'extrémité correspondante de l'armature extérieure (18). 6. Articulation selon les revendications 2 et 5 prises ensemble, caractérisée en ce que le guide (24) comprend une douille (44) comportant une virole (46) coaxiale à l'anneau d'étranglement (22), prolongée à une première extrémité par une collerette (48), et une rondelle (50) adjacente à une seconde extrémité de la virole (46), le guide (24) étant positionné axialement entre une saillie annulaire (52) de la surface interne de l'armature extérieure (18) et la bague externe (38) de l'organe d'obturation (34) de la cavité (32), cette bague externe (38) étant bloquée par un bord de sertissage (54) de l'extrémité correspondante de l'armature (18). 7. Articulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le guide (24) est en matière plastique. 8. Articulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'anneau d'étranglement (22) est en élastomère. 9. Articulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'anneau d'étranglement (22) est logée dans le guide (24) avec un jeu axial tel que cet anneau (22) forme un clapet déplaçable axialement par rapport au guide (24) lors des déplacements relatifs axiaux des deux armatures (16, 18). 10. Articulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (56) de limitation des déplacements axiaux relatifs des deux armatures (16, 18) comprenant un disque radial (58) fixé à une extrémité de l'armature centrale (16) et relié à une platine radiale d'appui (60), par un organe de liaison élastique (62) en élastomère. 11. Articulation selon les revendications 5 et 10 prises ensemble, caractérisée en ce que le disque (58) recouvre l'organe d'obturation (34) et comporte des orifices (66) d'évacuation de l'air contenu dans l'espace délimité par ce disque (58) et la membrane déformable (40) de l'organe d'obturation (34). 12. Articulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (74) de limitation des déplacements transversaux relatifs des deux armatures (16, 18) emmanchés à force dans un bord relevé (72) de la collerette d'appui (82) de l'armature extérieure (18). 13. Articulation selon la revendication 12, caractérisée en ce que ces moyens (74) comprennent deux couronnes (70, 92) coaxiales aux armatures (16, 18), l'une (70) étant rendue solidaire de l'armature centrale (16) et l'autre étant placée en butée contre l'armature extérieure (18), reliées entre elles par un élément élastique (76), en élastomère, surmoulé et adhérisé sur leurs surfaces en regard. 14. Articulation selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'un insert métallique (94) est intégré dans l'élément élastique (76) de manière à renforcer la rigidité radiale des moyens de limitation (74).