Brevet FR2899946A1 — publié le 20071019

ARTICULATION HYDRO-ELASTIQUE STRUCTURELLEMENT OPTIMISEE ET SON PROCEDE DE FABRICATION. L'invention concerne, de façon générale, les techniques de maîtrise des vibrations, et en particulier une articulation hydro-élastique conçue pour assembler deux pièces d'une structure de transmission d'efforts, notamment d'un véhicule à moteur, et pour amortir les vibrations transmises de l'une de ces pièces à l'autre. Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, une articulation hydro-élastique présentant des première et seconde extrémités axiales espacées l'une de l'autre le long d'un axe longitudinal, et comprenant, à distance radiale croissante de cet axe, au moins une armature interne, une armature intermédiaire à fenêtre ou "cage", un distributeur de fluide hydraulique, et un manchon externe, cette articulation comprenant en outre une garniture en matériau élastomère moulée avec des inserts au moins constitués par la cage et l'armature interne, cette garniture présentant une partie interne liant la cage à l'armature interne et une partie périphérique formant une paroi intérieure pour au moins deux chambres de fluide hydraulique communiquant l'une avec l'autre à travers des canaux pratiqués dans le distributeur. Une articulation hydro-élastique de ce type est notamment décrite dans le document de brevet FR 2 830 911, d'autres exemples d'articulations étant donnés dans les documents de brevets US 4 971 456, FR 2 853 379, et EP 0 499 996. Traditionnellement, les chambres de ces articulations sont définies par des espaces radiaux rentrants, creusés entre les bras de la cage. Corrélativement, la fabrication de ces articulations requiert l'emploi de moules à tiroirs, qui présentent l'inconvénient d'être coûteux, encombrants et d'utilisation relativement complexe. L'invention repose sur une remise en cause du caractère présumé incontournable de la structure standard des articulations hydro-élastiques, et des inconvénients liés à cette structure. Pour surmonter ces derniers, l'articulation de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que chaque chambre présente, à une première de ses extrémités axiales, un espace annulaire défini entre des premières extrémités respectives de la cage et du manchon et permettant le démoulage axial de la garniture avec ses inserts. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, les inserts de moulage de la garniture en matériau élastomère comprennent en outre le manchon externe. Par ailleurs, la cage et le manchon sont avantageusement reliés l'un à l'autre par leurs secondes extrémités axiales respectives en formant ainsi une seule pièce. L'articulation hydro-élastique de l'invention comprend par exemple une pièce annulaire rapportée, obturant axialement l'espace annulaire défini entre les 5 premières extrémités respectives de la cage et du manchon, chaque chambre présentant par ailleurs une seconde extrémité axiale obturée par la garniture en matériau élastomère. Grâce à la structure conférée à l'articulation de l'invention, le distributeur peut être inséré axialement dans l'espace annulaire défini entre les premières extrémités respectives de la cage et du manchon. 10 En outre, la pièce annulaire rapportée peut être simplement formée par une collerette faisant partie intégrante du distributeur. 15 La pièce annulaire rapportée présente par exemple un rebord interne radialement plus proche de l'axe que la première extrémité axiale de la cage et adapté à former une butée de limitation de débattement radial de l'armature interne par rapport au manchon. 20 De préférence, la première extrémité axiale de la cage est emboîtée dans une gorge périphérique de la pièce annulaire et reliée par cette pièce annulaire à la première extrémité axiale du manchon. 25 La cage et le manchon peuvent être réalisés en une seule pièce par moulage, l'un au moins des éléments constitués par la cage, le manchon, le distributeur et la pièce annulaire étant par exemple réalisé dans un 30 matériau polymère. Si la garniture moulée présente au moins un clapet de surpression adapté à faire communiquer deux chambres l'une avec l'autre de façon directe en cas de 35 surpression, le distributeur présente par exemple un lamage interne et porte une nervure axiale propre à retenir un bord d'une lèvre de ce clapet. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une articulation hydro-élastique présentant des première et seconde extrémités axiales espacées l'une de l'autre le long d'un axe longitudinal, et comprenant, à distance radiale croissante de cet axe, au moins une armature interne, une armature intermédiaire à fenêtre ou "cage", un distributeur de fluide hydraulique, et un manchon externe, cette articulation comprenant en outre une garniture en matériau élastomère moulée avec des inserts au moins constitués par la cage et l'armature interne, cette garniture présentant une partie interne liant la cage à l'armature interne et une partie périphérique délimitant au moins deux chambres de fluide hydraulique, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à mouler en une opération la garniture sur la cage et sur le manchon externe. Dans ce cas, l'opération de démoulage peut être réalisée exclusivement par éloignement relatif, suivant l'axe longitudinal, du moule et de la garniture avec ses inserts. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels . - la figure 1 est une vue en perspective éclatée et en coupe partielle d'une articulation conforme au mode de 35 réalisation préféré de l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective d'une pièce unique formant la cage et le manchon externe de l'articulation illustrée à la figure 1, observée du côté de sa première extrémité axiale; - la figure 3 est une vue en perspective d'une pièce unique formant la cage et le manchon externe de l'articulation illustrée à la figure 1, observée du côté de sa deuxième extrémité axiale; - la figure 4 est une vue en perspective de la pièce illustrée à la figure 3, coupée suivant un plan axial; - la figure 5 est une vue en coupe suivant un plan axial 15 de la pièce illustrée à la figure 3; - la figure 6 est une vue en perspective partiellement écorchée de la garniture et de l'ensemble des inserts qu'elle présente dans le mode de réalisation préféré de 20 l'invention; - la figure 7 est une vue en perspective de la garniture d'une articulation connue dans l'art antérieur; 25 - la figure 8 est une vue en coupe suivant un plan axial de la garniture et de l'ensemble des inserts qu'elle présente dans le mode de réalisation préféré de l'invention.; 30 - la figure 9 est une vue en coupe transversale de la garniture et de l'ensemble des inserts qu'elle présente dans le mode de réalisation préféré de l'invention; - la figure 10 est une vue en perspective du 35 distributeur; 10 - la figure 11 est une vue de dessus du distributeur illustré à la figure 10; -la figure 12 est une vue agrandie d'un détail de la 5 figure 10; - la figure 13 est une vue en perspective partiellement éclatée et écorchée d'une articulation conforme à l'invention; - la figure 14 est une vue en perspective d'une articulation conforme à l'invention; - la figure 15 est une vue en coupe transversale de 15 l'articulation illustrée à la figure 14; - la figure 16 est une vue en coupe de l'articulation illustrée à la figure 14, la coupe étant réalisée suivant un premier plan axial; - la figure 17 est une autre vue en coupe de l'articulation illustrée à la figure 16, la coupe étant réalisée suivant un deuxième plan axial différent du premier; - la figure 18 est une vue en coupe d'une variante de l'articulation illustrée aux figures 16 et 17; et - la figure 19 est une vue agrandie du détail repéré par 30 la référence XIX sur la figure 18. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne une articulation hydro-élastique globalement conformée en cylindre creux (figure 14) et présentant des extrémités 35 axiales B et H espacées l'une de l'autre le long d'un axe 10 20 25 longitudinal Y et par convention respectivement désignées comme inférieure et supérieure. Comme le montre la figure 1, cette articulation comprend au moins, à distance radiale croissante de cet axe Y, une armature interne 1, une armature intermédiaire 2 à fenêtre, un distributeur 3 de fluide hydraulique, et un manchon externe 4. L'armature à fenêtre 2, plus communément appelée "cage", est essentiellement formée de deux bagues 20B et 20H reliées par des bras axiaux 21 (figure 5). Cette articulation comprend également une garniture 5 en matériau élastomère ainsi, éventuellement, que des pièces additionnelles 7a à 7d (figure 1) qui n'appartiennent pas spécifiquement à l'invention. La garniture 5 présente (figure 9) une partie interne 51 liant la cage 2 à l'armature interne 1, et une partie périphérique 52 formant une paroi intérieure pour plusieurs chambres 6 de fluide hydraulique. Cette garniture 5 est obtenue par moulage dans un 25 moule où sont également introduits au moins, en tant qu'inserts, la cage 2 et l'armature interne 1. Chacun des éléments 1 à 5 de l'articulation présente une extrémité axiale inférieure 1B à 5B, et une 30 extrémité axiale supérieure 1H à 5H. Les chambres 6 de fluide hydraulique, en nombre égal à quatre dans l'exemple illustré, communiquent l'une avec l'autre à travers des canaux 30 pratiqués dans le 35 distributeur 3. Grâce à cet agencement, les mouvements radiaux relatifs entre l'armature interne 1 et le manchon externe 4 provoquent, de façon connue en soi, des variations de volume des différentes chambres, donc une circulation du fluide hydraulique entre les différentes chambres 6 à travers les canaux 30 du distributeur. Les mouvements radiaux relatifs entre l'armature interne 1 et le manchon externe 4 peuvent ainsi être atténués et filtrés en fréquence grâce à la résistance par effet inertiel qu'offrent les canaux 30 à la circulation du fluide entre les différentes chambres 6. Comme le montre la figure 7, la garniture 5' d'une 15 articulation classique définit des chambres 6' dont chacune est bordée à la fois axialement et radialement. Dans une articulation conforme à l'invention, chaque chambre 6 présente en revanche, à son extrémité 20 axiale inférieure 6B, un espace annulaire 60 défini entre les extrémités inférieures respectives 2B et 4B de la cage 2 et du manchon 4 (figure 6), et permettant le démoulage de la garniture 5 et de l'ensemble de ses inserts le long de l'axe Y. 25 Pour éviter l'endommagement de l'articulation en cas de choc violent provoquant une surpression excessive du fluide dans l'une des chambres 6, la garniture moulée 5 présente, de façon connue en soi, un ou plusieurs 30 clapets de surpression 53 adaptés à faire communiquer l'une avec l'autre, de façon directe, deux chambres 6 différentes, Comme le montrent notamment les figures 2 à 5, la 35 cage 2 et le manchon 4 sont de préférence reliés l'un à l'autre par leurs extrémités axiales supérieures respectives 2H et 4H, de sorte qu'elles ne forment qu'une seule pièce et qu'elles peuvent être fabriquées ensemble, en particulier par moulage. Plus généralement, la cage 2, le manchon 4, le distributeur 3 et / ou la pièce annulaire 31 peuvent avantageusement être réalisés en aluminium ou dans un matériau polymère. Ces pièces peuvent donc être obtenues par moulage et présenter des formes relativement élaborées leur permettant de remplir aisément de multiples fonctions. La fabrication de l'articulation peut encore être simplifiée en introduisant le manchon externe 4, en tant qu'insert supplémentaire, dans le moule servant au moulage de la garniture 5 en matériau élastomère. Il est alors aisé de faire en sorte que l'extrémité 20 axiale supérieure 6H de chacune des chambres 6 soit obturée par la garniture 5 en matériau élastomère. L'espace annulaire 60 défini entre les extrémités inférieures respectives 2B et 4B de la cage 2 et du 25 manchon 4 peut, quant à lui, être obturé axialement par une pièce annulaire rapportée 31. Comme par ailleurs la structure choisie permet d'insérer le distributeur 3 axialement dans cet espace 30 annulaire 60, la pièce annulaire rapportée 31 peut avantageusement être formée par une collerette faisant partie intégrante de ce distributeur 3. Le distributeur 3, plus spécifiquement illustré aux 35 figures 10 à 12, remplit de multiples fonctions et présente à cet effet une structure relativement élaborée. Tout d'abord, la collerette 31 de ce distributeur 3 présente un rebord interne 311 disposé à plus grande proximité radiale de l'axe Y que l'extrémité inférieure axiale 2B de la cage 2, ce rebord interne étant destiné à limiter le débattement radial de la pièce 7a liée à l'armature interne 1, et donc à constituer une butée limitant le débattement radial de l'armature interne 1 par rapport au manchon 4. A son extrémité axiale supérieure 3H, le distributeur 3 présente des plots 33 destinés à venir s'appliquer sur la garniture élastomère 5 pour assurer l'étanchéité entre les chambres 6 de chaque paire de chambres voisines. La collerette 31 du distributeur 3 présente par ailleurs une gorge périphérique interne 312 (figure 17) dans laquelle vient s'emboîter l'extrémité axiale inférieure 2B de la cage 2, qui se trouve ainsi rigidement reliée, par la pièce annulaire rapportée que forme la collerette 31, à l'extrémité axiale inférieure 4B du manchon 4. Le distributeur 3 présente, sur sa face interne, des bossages 35 parallèles à l'axe Y (à l'angle de dépouille près) et destinés à s'appliquer sur les bras 21 de la cage 2 (figure 15) pour assurer d'une part le calage angulaire du distributeur 3 par rapport à la cage 2 autour de cet axe Y et d'autre part la cohésion radiale de ce distributeur et de la cage vis-à-vis des efforts radiaux exercés entre l'armature interne 1 et le manchon 4. Pour éviter qu'un clapet de surpression 53 de la garniture moulée 5 ne se trouve accidentellement adhérisé sur la face interne du manchon 4 lors du moulage de cette garniture, et pour garantir la géométrie de ce clapet, chaque clapet 53 est dimensionné pour être séparé par une distance non nulle de la face interne du manchon 4. Il est alors possible de prévoir que chaque clapet 53 coopère avec le fond d'un lamage 32 creusé dans la face interne du distributeur 3 entre deux chambres voisines, sur la génératrice d'un bossage 35. 10 En variante, le distributeur peut présenter une fenêtre à la place du lamage, chaque clapet 53 coopérant alors directement avec la face interne du manchon 4 dès que ce clapet a été rapproché de cette face interne par 15 la contrainte radiale qui est appliquée à l'articulation avant son utilisation. Dans les deux cas, le distributeur 3 porte de préférence une nervure axiale 321 propre à retenir le 20 bord supérieur 531 de la lèvre de ce clapet 53. La collerette 31 (figure 17) comporte en outre une gorge périphérique externe 313, dans laquelle vient s'encliqueter l'extrémité inférieure 4B du manchon 4, 25 elle-même creusée d'une gorge périphérique interne 41 s'appliquant sur une protubérance 314 de cette collerette 31. Cet agencement conduit au développement d'une force 30 axiale d'appui de la collerette 31 contre les extrémités respectives 2B et 4B de la cage 2 et du manchon 4, cette force d'appui pouvant être mise à profit pour assurer la compression axiale de joints toriques disposés d'une part entre l'extrémité 2B de la cage 2 et la collerette 31 et 35 d'autre part entre l'extrémité 4B du manchon 4 et cette même collerette 31.5 Le joint torique formé entre l'extrémité 2B de la cage 2 et la collerette 31, à peine visible sur les figures 16 et 17, est disposé au fond de la gorge périphérique interne 312 de la collerette 31 et bien visible sur la figure 19 qui illustre une variante de réalisation de l'étanchéité entre l'extrémité 4B du manchon 4 et la collerette 31. Selon cette variante, une fine couche de garniture élastomère 5 est déposée sur la face latérale interne du manchon 4 et notamment au fond de la gorge périphérique interne 41 de ce manchon, l'étanchéité étant réalisée par compression radiale de cette couche de garniture 5 entre la protubérance 314, en l'occurrence arrondie, de la collerette 31 et le fond de la gorge 41 du manchon 4. Enfin, la face externe du distributeur 3 est creusée de canaux d'évacuation 34 par exemple formés au dos des bossages 35 et de même direction, et permettant au fluide hydraulique présent en surabondance dans les chambres 6 de s'évacuer de ces dernières lors de l'introduction du distributeur 3 dans l'espace annulaire 60, tout en appliquant éventuellement une légère surpression au fluide restant emprisonné. Le procédé de fabrication de l'articulation hydro- élastique de l'invention est de préférence mis en oeuvre en fabriquant l'armature interne 1 par exemple sous forme d'une section de tube métallique, en fabriquant en une seule pièce (figures 2 à 5) la cage 2 et la manchon externe 4 par injection d'aluminium ou d'un polymère mécaniquement résistant dans un premier moule, en fabriquant le distributeur 3 (figures 10 à 12) par injection d'aluminium ou d'un polymère mécaniquement résistant dans un deuxième moule, en formant par moulage dans un troisième moule la garniture 5 sur les inserts constitués par l'armature interne 1, la cage 2 et le manchon 4 (figures 8 et 9), en démoulant cette pièce par éloignement relatif, suivant l'axe longitudinal Y, du troisième moule et de la garniture 5 avec ses inserts, en immergeant dans le fluide hydraulique la pièce moulée avec la garniture, et en introduisant le distributeur 3 et sa collerette d'obturation 31 dans l'espace annulaire 6 de la pièce moulée avec la garniture, toujours plongée l0 dans le fluide hydraulique. REVENDICATIONS . 1. Articulation hydro-élastique présentant des première et seconde extrémités axiales (B, H) espacées l'une de l'autre le long d'un axe longitudinal (Y), et comprenant, à distance radiale croissante de cet axe, au moins une armature interne (1), une armature intermédiaire (2) à fenêtre ou "cage", un distributeur (3) de fluide hydraulique, et un manchon externe (4), cette articulation comprenant en outre une garniture (5) en matériau élastomère moulée avec des inserts au moins constitués par la cage (2) et l'armature interne (1), cette garniture (5) présentant une partie interne (51) liant la cage (2) à l'armature interne (1) et une partie périphérique (52) formant une paroi intérieure pour au moins deux chambres (6) de fluide hydraulique communiquant l'une avec l'autre à travers des canaux (30) pratiqués dans le distributeur (3), caractérisée en ce que chaque chambre (6) présente, à une première (6B) de ses extrémités axiales (6B, 6H), un espace annulaire (60) défini entre des premières extrémités respectives (2B, 4B) de la cage (2) et du manchon (4) et permettant le démoulage axial de la garniture (5) avec ses inserts (2, 1). 2. Articulation hydro-élastique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les inserts de moulage de la garniture (5) en matériau élastomère comprennent en outre le manchon externe (4). 3. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cage (2) et le manchon (4) sont reliés l'un à l'autre par leurs secondes extrémités axiales respectives (2H, 4H) et forment une seule pièce. 4. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une pièce annulaire rapportée (31), obturant axialement l'espace annulaire (60) défini entre les premières extrémités respectives (2B, 4B) de la cage (2) et du manchon (4). 5. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque chambre (6) présente une seconde extrémité axiale (6H) obturée par la garniture (5) en matériau élastomère. 6. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le distributeur (3) est inséré axialement dans l'espace annulaire (60) défini entre les premières extrémités respectives (2B, 4B) de la cage (2) et du manchon (4). 7. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisée en ce que la pièce annulaire rapportée (31) est formée par une collerette faisant partie intégrante du distributeur (3). 8. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisée en ce que la pièce annulaire rapportée (31) présente un rebord interne (311) radialement plus proche de l'axe (Y) que la première extrémité axiale (2B) de la cage (2) et adapté à former une butée de limitation de débattement radial de l'armature interne (1) par rapport au manchon (4). 9. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisée en ce que la première extrémité axiale (2B) de la cage (2) est emboîtée dans une gorge périphérique (312) de la pièce annulaire (31) et reliée par cette pièce annulaire (31) à la première extrémité axiale (4B) du manchon (4). 10. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cage (2) et le manchon (4) sont réalisés en une seule pièce par moulage. 11. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'un au moins des éléments constitués par la cage (2), 1.e manchon (4), le distributeur (3) et la pièce annulaire (31) est réalisé dans un matériau polymère. 12. Articulation hydro-élastique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la garniture moulée (5) présente au moins un clapet de surpression (53) adapté à faire communiquer deux chambres (6) l'une avec l'autre de façon directe en cas de surpression, et en ce que le distributeur (3) porte une nervure axiale (321) propre à retenir un bord (531) d'une lèvre de ce clapet (53). 13. Procédé de fabrication d'une articulation hydro- élastique présentant des première et seconde extrémités axiales (B, H) espacées l'une de l'autre le long d'un axe longitudinal (Y), et comprenant, à distance radiale croissante de cet axe, au moins une armature interne (1), une armature intermédiaire (2) à fenêtre ou "cage", un distributeur (3) de fluide hydraulique, et un manchon externe (4), cette articulation comprenant en outre une garniture 15) en matériau élastomère moulée avec des inserts au moins constitués par la cage (2) et l'armature interne (1), cette garniture (5) présentant une partie interne (51) liant la cage (2) à l'armature interne (1) et une partie périphérique (52) délimitant au moins deux chambres (6) de fluide hydraulique, caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à mouler en une opération la garniture (5) sur la cage (2) et sur le manchon externe (4). 14. Procédé de fabrication selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'opération de démoulage est réalisée exclusivement par éloignement relatif, suivant l'axe longitudinal (Y), du moule et de la garniture (5) avec ses inserts (2, 1).