Brevet FR2713297A1 — publié le 19950609

Perfectionnements aux dispositifs antivibratoires hydrau- liques. L'invention est relative aux dispositifs an- tivibratoires hydrauliques destinés à être interposés aux fins d'amortissement et de liaison, voire de support, entre deux éléments rigides tels qu'un chassis de véhicule et que le moteur de ce véhicule. Elle concerne plus particulièrement, parmi ces dispositifs, ceux dont la construction est généralement symétrique de révolution autour d'un axe vertical et qui comportent: - une armature rigide annulaire et une tige rigide traversant cette armature, solidarisables respecti- vement avec les deux éléments rigides à réunir, - un ressort annulaire en élastomère résistant à la compression axiale, reposant sur l'armature et inter- posé entre celle-ci et la tige, qui le traverse, - une membrane supérieure flexible et étanche portée par l'armature et délimitant au moins avec une paroi annulaire flexible et étanche une enceinte disposée au-dessus du ressort, - une cloison rigide intermédiaire portée par l'armature, s'étendant entre la membrane et la paroi annulaire et divisant l'intérieur de l'enceinte en deux chambres, l'une inférieure de travail du côté du ressort et l'autre de compensation, - un passage étranglé faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles, - une masse de liquide remplissant les deux chambres et le passage étranglé, - un premier disque adhéré à la base de la paroi annulaire, - et un second disque solidaire de la tête de la tige, disposé juste au-dessous du premier disque et reposant sur le ressort. De tels dispositifs sont connus par le brevet FRANCE n 92 07513. Dans les modes de réalisation, de ces dispositifs, qui ont été décrits dans ce brevet, l'ensemble du disposi- tif est soumis, lors de son montage, à une précontrainte axiale suffisante pour que les deux disques soient en permanence appliqués l'un contre l'autre selon la direc- tion axiale tout en pouvant glisser librement l'un par rapport à l'autre selon les directions transversales. Du fait de cette application permanente, les deux disques peuvent être considérés comme solidarisés l'un de l'autre selon la direction axiale et le dispositif fonctionne en permanence à la manière d'un support hydraulique. En d'autres termes, l'application sur l'armature ou sur la tige, selon la direction axiale, d'oscillations de relativement grande amplitude (généralement supérieure à 0,5 mm) et de relativement basse fréquence (généralement de l'ordre de 5 à 20 Hz) - oscillations du genre de celles de "hachis" occasionnées par les cahots de la route lors du roulage du véhicule concerné-, ont 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 refoulée 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 amortisse- ment des oscillations concernées. Cet amortissement est obtenu avec une raideur relativement élevée du support. Lorsque ledit support est appelé à fonctionner à une fréquence supérieure à celles mentionnées ci-dessus, savoir à une fréquence de l'ordre de plusieurs dizaines de Hz ou même davantage, comme c'est le cas par exemple lorsque le moteur du véhicule fonctionne au ralenti à l'arrêt de ce véhicule, il convient de réduire la raideur du support ainsi que son amortissement, le traitement des vibrations engendrées par le moteur relevant alors plutôt d'une isolation ou absorption que d'un amortissement. Pour les fréquences relativement élevées indi- quées, il serait tout à fait suffisant que l'élasticité du support soit assurée par le seul ressort compris par ce support ou, en d'autres termes, que la portion hydrau- lique dudit support soit neutralisée. L'invention a pour but, surtout, de rendre facile une telle neutralisation dès que la fréquence des oscilla- tions à traiter dépasse un seuil prédéterminé. A cet effet, les dispositifs antivibratoires du genre en question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens mettant en oeuvre une dépression pour commander à volonté des écartements axiaux mutuels des deux disques et leurs remises en contact subséquentes. Dans des modes de réalisations préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - dans le cas o l'un des deux éléments rigides est un moteur de véhicule, la dépression est engendrée par le fonctionnement de ce moteur, - les moyens de commande des déplacements relatifs axiaux des deux disques comprennent: un couver- cle coiffant la membrane de façon à former avec elle un boîtier étanche, une conduite reliant l'intérieur de ce boîtier à une source de dépression, et une vanne de commande montée sur cette conduite de façon à contrôler la liaison entre le boîtier et la source, - la cloison intermédiaire est percée d'un orifice permettant de faire communiquer entre elles les deux chambres et équipée d'un clapet ou membrane dont les déplacements ou déformations ont une amplitude limitée à moins de 1 mm. 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 limita- tive. Les figures 1 et 2, de ce dessin, montrent en coupe axiale un dispositif antivibratoire hydraulique établi selon l'invention, en respectivement ses deux états de fonctionnement à relativement basse fréquence (5-20 Hz) et à haute fréquence. Ce dispositif, qui présente une forme générale symétrique de révolution autour d'un axe vertical X, comprend: - une armature annulaire rigide 1 d'axe vertical X se présentant sous la forme générale d'un tronçon tubulaire dont l'extrémité inférieure est prolongée radialement vers l'extérieur par une embase annulaire 11, - une tige rigide centrale 2 d'axe X, - un ressort annulaire en élastomère 3 reposant sur une plaque perforée 12 qui est soudée sous l'embase 11, ressort interposé verticalement entre ladite plaque et un disque rigide 2, solidarisé avec la tête de la tige 2, - une membrane flexible et étanche 4 supérieure et une paroi annulaire élastique et étanche 5 inférieure fermée à sa base par un disque rigide 6, montées toutes les deux de façon étanche sur l'armature 1, à l'intérieur de la portion supérieure de celle-ci, de manière à former ensemble une enceinte annulaire étanche, - une cloison intermédiaire rigide 7 portée par l'armature 1, s'étendant entre la membrane 4 et la paroi et divisant l'intérieur de l'enceinte annulaire en deux chambres annulaires, l'une inférieure A, de travail, et l'autre supérieure B, de compensation, - un passage étranglé 8 évidé dans la cloison 7 et reliant en permanence les deux chambres A et B, - et une masse de liquide remplissant les deux chambres A et B et le passage étranglé 8. On voit également sur le dessin que les bords adjacents de la membrane 4, du soufflet 5 et de la cloison intermédiaire 6, sont sertis les uns sur les autres dans un anneau 13 constituant la portion supérieure de l'arma- ture 1. L'armature 1 et la tige 2 sont solidarisées respectivement avec les deux pièces entre lesquelles on désire réduire ou éviter le transfert de vibrations ou oscillations: dans les modes de réalisation préférés, l'armature 1 est montée sur la carrosserie 9 d'un véhicule et la tige 2, sur le moteur 10 de ce véhicule, alors suspendu inférieurement. L'ensemble est soumis, lors de son montage, à une précontrainte axiale suffisante pour que les deux disques 21 et 6 soient en permanence appliqués l'une contre l'autre selon la direction de l'axe X tout en pouvant glisser librement l'un par rapport à l'autre selon les directions transversales. Ces deux disques sont constitués, au moins au niveau de leurs surfaces en contact mutuel, en un matériau présentant une bonne résistance à l'usure et un coeffi- cient de frottement qui est, ou bien faible pour faciliter les glissements transversaux relatifs, ou bien élevé pour au contraire empêcher de tels glissements. Dans le premier cas, ledit matériau est avantageu- sement une polyamide chargée de fibres de verre et, de préférence en outre, de bisulfure de molybdène. Dans le second cas, le matériau en question peut être à base de caoutchouc. En outre, on coiffe la membrane supérieure 4 par un couvercle ou capot 11 à bords rabattus vers le bas de façon à former avec cette membrane un bottier étanche 12: à cet effet, les extrémités inférieures desdits bords, elles-mêmes repliées vers l'extérieur, sont serties avec les bords de pièces adjacentes ci- dessus mentionnés à l'intérieur de l'anneau 13. On relie l'intérieur du boîtier 12, par un tuyau 13, avec l'une 14 des sources de dépression disponibles sur le moteur 10 en fonctionnement, à travers une vanne 15. Cette vanne 15, qui fonctionne en tout ou rien, peut être: - manuelle, et alors commandable par un organe facilement accessible du conducteur du véhicule, - ou automatique, et par exemple asservie au dépassement d'un seuil donné par la fréquence des oscilla- tions engendrées sur l'un des éléments 9 et 10. Le fonctionnement du dispositif ci-dessus décrit est le suivant. Tant que la vanne 15 est fermée et que par conséquent aucune dépression n'est appliquée par le tuyau 13 dans le boîtier 12, les deux disques 21 et 6 demeurent fermement appliqués axialement l'un contre l'autre du fait de la précontrainte de montage et le dispositif fonctionne à la façon des dispositifs hydrauliques habituels: les oscillations axiales relatives du moteur 10 par rapport à la caisse 9, c'est-à-dire de la tige 2 par rapport à l'armature 1 et plus précisément encore du disque 21 par rapport à la cloison rigide 7, se traduisent par des va- et-vient de liquide entre les deux chambres A et B à travers le passage étranglé 8 et, pour une valeur donnée de la fréquence desdites oscillations, la colonne de liquide présente dans le canal 8 entre en résonance, ce qui assure un excellent amortissement des oscillations concernées. Dès ouverture de la vanne 15, l'application dans le boîtier 12 de la dépression provenant de la source 14 a pour effet de soulever la membrane 4, ce qui attire avec elle vers le haut la masse de liquide disposée dans l'ensemble des deux chambres A et B avec contraction axiale de la paroi 5 et soulèvement du disque 6. Dès que l'amplitude de ce soulèvement dépasse l'amplitude de l'abaissement dudit disque 6 qui était dû à la précontrainte de montage initiale, on observe une séparation des deux disques 21 et 6, c'est-à- dire la création d'un jeu i (figure 2) entre ces deux disques. Dès lors, la portion hydraulique du dispositif est entièrement portée par la seule armature 1 et donc totalement neutralisée: l'élasticité du support n'est plus due qu'à la présence du ressort 3. Ce support présente alors une raideur faible avec amortissement nul, ce qui le rend tout à fait apte à l'isolation des vibrations de fréquence relativement élevée. Pour passer du premier type de fonctionnement au second, il convient de commander la vanne 15 de façon telle que la dépression ne soit pas appliquée dans le boîtier 12 tant que la fréquence des oscillations à traiter demeure relativement basse, savoir inférieure à un seuil S prédéterminé, qui est par exemple de l'ordre de 20 à 25 Hz, et soit appliquée dès que ladite fréquence dépasse ce seuil. Dans des modes de réalisation préférés, un tel passage peut être rendu automatique et asservi aux franchissements du seuil S par la fréquence des oscilla- tions ou vibrations à traiter, fréquence alors détectée et mesurée en permanence par un capteur approprié. Dans un mode de réalisation ayant donné toute satisfaction et mentionné à titre purement illustratif, - la dépression appliquée dans le boîtier 12 lors du fonctionnement "haute fréquence" était de l'ordre de 800 millibars, - le soulèvement global du disque 21 résultant de cette application était de l'ordre de 1,5 mm, ce qui correspondait à un jeu résultant i de l'ordre de 0,5 mm, l'abaissement des deux disques 21 et 6 accolés dû à la précontrainte de montage étant lui-même de l'ordre du millimètre. Sur le dessin, on voit encore en 16 un "clapet" monté de façon à pouvoir vibrer avec une amplitude limitée - généralement inférieure à 1 mm- entre deux grilles 17 et 18 tendues à travers un orifice 19 évidé dans la cloison 7 et propre à faire communiquer entre elles les deux chambres A et B. Comme on le sait, les vibrations de ce clapet 16, dit de "découplage haute fréquence", permettent d'absorber des vibrations de relativement faible amplitude et relati- vement haute fréquence, transmises entre les pièces 1 et 2. Ce perfectionnement augmente les performances possibles du dispositif antivibratoire ci-dessus décrit. Il permet en effet de choisir entre deux formules pour l'isolation des vibrations à relativement haute fréquence, savoir le recours à la dépression qui permet de neutraliser totalement la portion hydraulique du dispositf ou l'utilisation du clapet de découplage, laquelle implique une exploitation de la portion hydrauli- que et donc l'absence de recours à une dépression. Dans la pratique, le critère adopté pour effectuer le choix entre ces deux formules est avantageusement l'amplitude des vibrations considérées: lorsque cette amplitude est relativement faible -ce qui correspond à un fonctionnement normal du moteur du véhicule- la mise en oeuvre du clapet 16 est tout à fait suffisante, une réduction de la raideur du support étant alors inutile, - mais lorsque ladite amplitude dépasse un seuil donné -ce qui correspond en particulier au fonctionnement du moteur au ralenti à l'arrêt du véhicule- le clapet risque de venir en butée et il convient d'adopter la première formule, de neutralisation de la portion hydrau- lique. La sélection correspondante peut être facilement obtenue en asservissant l'actionnement de la vanne 15 aux paramètres qui définissent ledit fonctionnement du moteur au ralenti à l'arrêt du véhicule, et en particulier à la levée de la pédale de l'accélérateur du véhicule. Il est à noter que l'adoption de ce dernier critère est particulièrement bienvenue dans le cas présent, lorsque la dépression exploitée est celle qui règne juste en aval du papillon des gaz: c'est en effet pour le fonctionnement de ralenti indiqué que cette dépression est la plus forte. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif dont la constitution, le fonctionnement et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles o la portion hydraulique comprenant l'ensemble des éléments 4 à 8 ci- dessus décrits présenterait une configuration annulaire autour de l'axe X, ainsi que décrit dans le brevet FRANCE ci-dessus mentionné, le disque 6 étant alors réduit à une rondelle annulaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif antivibratoire hydraulique destiné à être interposé entre deux éléments rigides, présentant une construction symétrique de révolution autour d'un axe vertical (X) et comportant une armature rigide annulaire (1) et une tige rigide (2) traversant cette armature, solidarisables respectivement avec les deux éléments rigides à réunir (9,10), un ressort annulaire en élasto- mère (3) résistant à la compression axiale, reposant sur l'armature et interposé entre celle-ci et la tige, qui le traverse, une membrane supérieure flexible et étanche (4) portée par l'armature et délimitant au moins avec une paroi annulaire flexible et étanche (6) une enceinte disposée au-dessus du ressort, une cloison rigide intermé- diaire (7) portée par l'armature, s'étendant entre la membrane et la paroi annulaire et divisant l'intérieur de l'enceinte en deux chambres, l'une inférieure de travail (A) du côté du ressort et l'autre de compensation (B), un passage étranglé (8) faisant communiquer en permanence les deux chambres entre elles, une masse de liquide remplis- sant les deux chambres et le passage étranglé, un premier disque (6) adhéré à la base de la paroi annulaire, et un second disque (21) solidaire de la tête de la tige, disposé juste au-dessous du premier disque et reposant sur le ressort, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens mettant en oeuvre une dépression pour commander à volonté des écartements axiaux mutuels des deux disques (21,6) et leurs remises en contact subséquentes. 2. Dispositif antivibratoire selon la revendica- tion 1, pour lequel l'un des deux éléments rigides est un moteur du véhicule, caractérisé en ce que la dépression est engendrée par le fonctionnement de ce moteur. 3. Dispositif antivibratoire selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la mise en oeuvre de la dépression est asservie au fonctionnement du moteur au ralenti, à l'arrêt du véhicule. 4. Dispositif antivibratoire selon l'une quelcon- que des précédentes revendications, caractérisé en ce que les moyens de commande des déplacements relatifs axiaux des deux disques (21,6) comprennent: un couvercle (11) coiffant la membrane (4) de façon à former avec elle un boîtier étanche (12), une conduite (13) reliant l'inté- rieur de ce boîtier à une source de dépression (14), et une vanne (15) de commande montée sur cette conduite de façon à contrôler la liaison entre le boîtier et la source. 5. Dispositif antivibratoire selon l'une quelcon- que des précédentes revendications, caractérisé en ce que la cloison intermédiaire (7) est percée d'un orifice (19) permettant de faire communiquer entre elles les deux chambres (A,B) et équipée d'un clapet ou membrane (16) dont les déplacements ou déformations ont une amplitude limitée à moins de 1 mm. 6. Dispositif antivibratoire selon l'une quelcon- que des précédentes revendications, caractérisé en ce que sa portion hydraulique comprenant l'ensemble constitué par la membrane (4), la paroi (5), le disque (6) lié à cette paroi et la cloison intermédiaire (7) présente une configuration annulaire autour de l'axe (X), le disque (6) lié à la paroi étant alors réduit à une rondelle.