Brevet FR2926864A1 — publié le 20090731

DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT A ARTICULATIONS HYDRO-ELASTIQUES COUPLEES. L'invention concerne, de façon générale, les techniques de maîtrise des vibrations, et en particulier un dispositif hydro-élastique conçu 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. Dans la présente description, le terme amortissement doit être compris au sens large, ceci recouvrant non seulement l'amortissement des vibrations au sens étroit, c'est à dire le fait d'opposer une force à un mouvement en fonction de sa vitesse, mais aussi le filtrage des vibrations, c'est à dire le fait de limiter la transmission des efforts en fonction de la fréquence du mouvement. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'amortissement comprenant au moins une première 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 à fenêtre ou "cage", et un manchon externe, cette première articulation comprenant en outre des moyens d'obturation et une garniture en matériau élastomère moulée avec au moins un insert de moulage choisi dans l'ensemble comprenant l'armature interne, la cage et le manchon externe, l'ensemble formé par la garniture et chaque insert de moulage présentant une réserve de moulage au moins essentiellement axiale, obturée suivant une direction axiale par les moyens d'obturation du côté de la première extrémité axiale, et occupant au moins deux zones angulaires diamétralement opposées par rapport à l'axe longitudinal, dans 2 lesquelles sont respectivement définies des première et deuxième chambres d'une première paire de chambres de fluide hydraulique dont la garniture forme au moins partiellement une paroi interne. Un dispositif à articulation hydro-élastique de ce type est notamment décrit dans le document de brevet WO 2007/118994. En fonctionnement, l'armature interne de l'articulation hydro-élastique d'un tel dispositif peut notamment subir un mouvement radial de translation, dans lequel cette armature se déplace par rapport au manchon externe tout en restant parallèle à l'axe longitudinal de l'articulation, ou un mouvement de rotation, dans lequel cette armature interne bascule autour d'un axe situé dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'articulation. Cependant, alors qu'il est éventuellement souhaitable de pouvoir amortir de façon différente ces deux mouvements élémentaires différents, la structure de l'articulation connue de la demande de brevet précitée, en dépit de son caractère très innovant, rend difficile la discrimination de ces deux mouvements élémentaires. Dans ce contexte, la présente invention a précisément pour but de proposer un dispositif d'amortissement conçu pour surmonter cette difficulté. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième articulation hydro- élastique conformée comme la première articulation, alignée sur elle le long de l'axe longitudinal, et présentant une deuxième paire de chambres dont les première et deuxième chambres sont respectivement disposées en vis-à-vis des première et deuxième chambres de la première articulation, en ce que les deux articulations sont reliées l'une à l'autre par leurs 3 premières extrémités axiales grâce a un organe d'obturation commun, en ce que les armatures internes des deux articulations sont liées, au moins dans le dispositif en fonctionnement, pour rester coaxiales entre elles, et en ce que ce dispositif comprend en outre au moins une paire de canaux comprenant des premier et deuxième canaux dont chacun relie entre elles deux chambres du dispositif. De préférence, l'un au moins des premier et deuxième canaux est percé dans l'organe d'obturation commun, cet organe d'obturation commun pouvant en outre présenter une forme annulaire. Dans le cas où les mouvements de translation radiale et de rotation doivent être amortis de façon équivalente, il est possible de prévoir que le premier canal d'une paire de canaux d'un premier type relie entre elles les chambres de la première paire de chambres, et que le deuxième canal de la paire de canaux du premier type relie entre chambres. Il est canal d'une entre elles chambres etelles les chambres de la deuxième paire de également possible de prévoir que le premier paire de canaux d'un deuxième type relie la première chambre de la première paire de la première chambre de la deuxième paire de chambres, et que le deuxième canal de la paire de canaux du deuxième type relie entre elles la deuxième chambre de la première paire de chambres et la deuxième chambre de la deuxième paire de chambres. De cette manière, le dispositif aura un comportement hydro-élastique vis-à-vis du mouvement de rotation et un comportement purement élastique (sans déplacement de fluide) vis-à-vis du mouvement de translation radiale. Il est alternativement possible de prévoir que le premier canal d'une paire de canaux d'un troisième type relie entre elles la première chambre de la première paire de chambres et la deuxième chambre de la deuxième 4 paire de chambres, et que le deuxième canal de la paire de canaux du troisième type relie entre elles la deuxième chambre de la première paire de chambres et la première chambre de la deuxième paire de chambres. De cette manière, le dispositif aura un comportement hydroélastique vis-à-vis du mouvement de translation radiale et un comportement purement élastique (sans déplacement de fluide) vis-à-vis du mouvement de rotation. Il est en outre possible de combiner dans un dispositif selon l'invention deux types ou les trois types de paires de canaux tels que définis ci-dessus afin d'obtenir un comportement hydro-élastique approprié vis-à-vis de différents types de sollicitation. Dans ce cadre, on peut également prévoir des canaux supplémentaires reliant différents canaux entre eux. La cage et le manchon externe de chaque articulation peuvent former une seule pièce et être reliés l'un à l'autre au moins du côté de la deuxième extrémité axiale de cette articulation. Par ailleurs, chaque chambre de chaque articulation peut présenter, à la seconde extrémité axiale de cette articulation, une extrémité axiale obturée axialement par la garniture. L'un au moins des éléments constitués par l'armature interne, la cage, le manchon, et la pièce rapportée de chaque articulation peut avantageusement être réalisé dans un matériau polymère, de préférence par moulage. En outre, le dispositif d'amortissement de l'invention peut comprendre un ensemble d'organes d'obturation de rechange, deux organes d'obturation différents de cet ensemble différant l'un de l'autre par la présence, l'absence, le nombre, la disposition, et / ou la taille de leurs canaux respectifs. 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 écorchée en perspective d'un dispositif conforme à l'invention; 5 - la figure 2 est une vue en coupe, suivant un premier plan axial, du dispositif illustré à la figure 1, ou d'une variante de ce dispositif; - la figure 3 est une vue en coupe, suivant un deuxième plan axial perpendiculaire au premier, du dispositif illustré à la figure 1, ou d'une variante de ce dispositif; - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une articulation utilisée dans le dispositif illustré à la figure 1, ou d'une variante de ce dispositif; et - la figure 5 est une vue en perspective externe du dispositif illustré à la figure 1. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif d'amortissement comprenant une première articulation hydro-élastique Al, ce dispositif étant notamment remarquable par le fait qu'il comprend une deuxième articulation hydro-élastique A2. Chacune de ces articulations est globalement cylindrique et présente des extrémités axiales B et H espacées l'une de l'autre le long d'un axe longitudinal Y et par convention respectivement désignées comme inférieure et supérieure. Chaque articulation comprend au moins, à distance radiale croissante de cet axe Y, une armature interne 1, une armature 2 à fenêtre, et un manchon externe 4. De façon connue, et comme décrit notamment dans le document de brevet WO 2007/118994, l'armature à fenêtre 2, plus communément appelée "cage", peut être formée de deux bagues reliées entre elles par des bras axiaux. Chaque articulation est par ailleurs dotée d'un organe d'obturation 3 et comprend également une garniture 5 en matériau élastomère ainsi, éventuellement, qu'une ou 6 plusieurs pièces additionnelles telles qu'une armature intermédiaire 7 disposée entre l'armature interne 1 et la cage 2. La garniture 5 de chaque articulation est obtenue par moulage dans un moule où sont également introduits, en tant qu'inserts, un ou plusieurs éléments choisis dans l'ensemble comprenant l'armature interne 1, la cage 2, l'armature intermédiaire 7, et le manchon externe 4 de cette articulation. La partie périphérique 52 de la garniture 5 de chacune des articulations Al et A2 forme au moins partiellement une paroi intérieure pour au moins deux chambres de cette articulation, telles que 61a, 61b, 62a, 62b, ces chambres étant remplies d'un fluide hydraulique susceptible de circuler dans des canaux tels que 301 et 302. Grâce à cet agencement, les mouvements relatifs de l'armature interne 1 et du manchon externe 4 de chaque articulation peuvent provoquer, de façon connue en soi dans son principe, des variations de volume des chambres de cette articulation, donc une circulation du fluide hydraulique entre ces chambres. Les mouvements relatifs de l'armature interne 1 et du manchon externe 4 peuvent ainsi être atténués et filtrés en fréquence grâce à la résistance par effet inertiel qu'offrent les canaux à la circulation du fluide entre les chambres. L'armature intermédiaire 7 de chacune des articulations Al et A2 peut être au moins partiellement noyée dans la garniture 5 de cette articulation, cette garniture reliant par ailleurs la cage 2 à l'armature interne 1 (figure 3). Comme le montrent les figures 1, 3 et 4, la cage 2 et le manchon externe 4 de chaque articulation peuvent être réunis l'un à l'autre en dehors des zones hébergeant les chambres, de sorte qu'ils ne forment alors qu'une 7 seule pièce et qu'ils peuvent être fabriqués ensemble, en particulier par moulage. En outre, chaque cage 2, chaque manchon externe 4, chaque armature intermédiaire 7, et l'organe d'obturation 3 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. Par ailleurs, les armatures internes 1 des deux articulations Al et A2 sont liées entre elles, au moins dans le dispositif en état de fonctionnement, de manière à rester coaxiales, y compris lorsqu'elles se déplacent simultanément par rapport aux manchons externes 4 de ces articulations, soit par un mouvement de translation parallèle à l'axe longitudinal Y, soit par un mouvement de rotation autour d'un axe transversal perpendiculaire à l'axe longitudinal Y, soit par un mouvement combiné de translation et de rotation. Dans l'agencement précédemment décrit, l'ensemble formé par la garniture 5 et chaque insert de chacune des articulations Al et A2 présente une réserve de moulage au moins essentiellement axiale. On appelle "réserve de moulage" le volume laissé libre de toute matière dans une opération de moulage, en l'occurrence constituée par l'opération de moulage de la garniture 5, grâce à la présence dans le moule d'un noyau qui occupe ce volume. Par convention, une réserve de moulage "au moins essentiellement axiale" au sens de la présente description est une réserve de moulage qui est strictement axiale ou qui, à défaut de l'être, ne présente que des cavités radiales hélicoïdales ou de dimensions suffisamment faible pour que l'opération de démoulage puisse être pratiquée par éloignement relatif, suivant l'axe longitudinal Y, du moule et de l'ensemble 8 formé par la garniture 5 et chaque insert, éventuellement accompagné d'une rotation autour de cet axe Y et / ou d'une déformation élastique de la garniture 5. Cette réserve de moulage présente donc, à l'extrémité axiale inférieure B de chaque articulation, une ou plusieurs ouvertures qui permettent le démoulage de la garniture 5 et de l'ensemble de ses inserts le long de l'axe Y, cette ou ces ouvertures étant obturées axialement par l'organe d'obturation 3. L'organe d'obturation 3 est commun aux articulations Al et A2, de sorte que ces articulations sont reliées l'une à l'autre par leurs extrémités axiales inférieures B et sont alignées l'une sur l'autre le long de l'axe longitudinal Y. Dans le mode de réalisation illustré, l'ouverture laissée par la réserve de moulage avant la mise en place de l'organe d'obturation 3 est annulaire. Corrélativement, l'organe d'obturation commun 3, qui est formé d'une pièce rapportée insérée axialement dans l'ouverture laissée par la réserve de moulage de chaque articulation, présente donc une forme annulaire et obture l'extrémité axiale inférieure 6B de chaque chambre de cette articulation. En revanche, comme le montre la figure 2, l'extrémité axiale supérieure 6H de chaque chambre 61a, 61b, 62a, et 62b peut être obturée axialement par la garniture 5 de l'articulation correspondante. Dans chacune des articulations Al et A2, la réserve de moulage occupe au moins deux zones angulaires diamétralement opposées l'une à l'autre par rapport à l'axe longitudinal Y et hébergeant deux chambres respectives. L'articulation Al comprend ainsi une première paire de chambres constituée par les chambres 61a et 61b, et l'articulation A2 comprend une deuxième paire de chambres constituée par les chambres 62a et 62b, ces chambres 62a 9 et 62b étant respectivement disposées en vis-à-vis des chambres 61a et 61b de l'articulation Al comme le montre la figure 2. Dans ces conditions, le fait de relier entre elles, à travers les canaux tels que 301 et 302 dont est doté le dispositif, des chambres occupant différentes positions dans le dispositif permet de conférer à ce dernier des propriétés d'amortissement qui ne peuvent pas être obtenues, ou pas aisément obtenues, avec une seule des articulations Al et A2. Par exemple, le premier canal 301 peut être formé (figure 3) par des sections de canaux 301a et 301b définies, pour l'articulation Al, dans un espace délimité par l'organe d'obturation 3 et par la cage 2 et le manchon externe 4 de cette articulation. De même, le deuxième canal 302 peut être formé par des sections de canaux 302a et 302b définies, pour l'articulation A2, dans un espace délimité par l'organe d'obturation 3 et par la cage 2 et le manchon externe 4 de cette articulation. Dans ces conditions, le canal 301 relie entre elles les chambres 61a et 61b de l'articulation Al, et le canal 302 relie entre elles les chambres 62a et 62b de l'articulation A2. Cet agencement permet d'amortir à la fois les mouvements de translation radiale et de rotation des armatures internes 1 de façon plus régulière que par une seule articulation. La figure 2 illustre un exemple dans lequel le canal 301 relie entre elles la chambre 61a de l'articulation Al et la chambre 62a de l'articulation A2, et dans laquelle le canal 302 relie entre elles la chambre 61b de l'articulation Al et la chambre 62b de l'articulation A2, les canaux 301 et 302 étant pratiqués dans l'organe d'obturation 3. 10 Cet agencement procure au dispositif un comportement hydro-élastique vis-à-vis des mouvements de rotation des armatures internes 1 et un comportement élastique pur vis-à-vis des mouvements de translation radiale des armatures internes (le liquide ne peut en effet pas se déplacer du fait de l'absence de communication au sein de chaque paire de chambres). En creusant différemment les canaux dans l'organe d'obturation 3, il est possible (exemple non illustré) de prévoir que le canal 301 relie entre elles la chambre 61a de l'articulation Al et la chambre 62b de l'articulation A2, et que le canal 302 relie entre elles la chambre 61b de l'articulation Al et la chambre 62a de l'articulation A2. Cet agencement procure au dispositif un comportement hydro-élastique vis-à-vis des mouvements de translation des armatures internes 1 et un comportement élastique pur vis-à-vis des mouvements de rotation des armatures internes (le liquide ne peut en effet pas se déplacer du fait de l'absence de communication entre les chambres adjacentes des deux articulations). Plus généralement, et comme le montre la figure 1, il est possible de prévoir des canaux ou sections de canaux en nombre supérieur à deux, et / ou des canaux de plusieurs types, en particulier des canaux pratiqués dans l'organe d'obturation 3 et des canaux prévus dans chacune des articulations Al et A2 pour obtenir diverses caractéristiques d'amortissement au moyen du dispositif de l'invention. En particulier, il peut être judicieux de prévoir que ce dispositif puisse utiliser un organe d'obturation choisi parmi un ensemble d'organes d'obturation 3 interchangeables, offrant ainsi globalement tout une gamme de comportements différents. Plus précisément, ces organes d'obturation 3, bien que présentant des dimensions externes identiques, se 11 distinguent alors les uns des autres par la présence, l'absence, le nombre, la disposition, et / ou la taille des canaux tels que 301 et 302 qu'ils comportent ou qu'ils contrôlent (cas du canal 301b par exemple) respectivement. Grâce à cet agencement, il est possible de donner au dispositif de l'invention des caractéristiques d'amortissement choisies dans une gamme de caractéristiques d'amortissement possibles en équipant ce dispositif de l'organe d'obturation 3 adapté à ces caractéristiques. REVENDICATIONS . 1. Dispositif d'amortissement comprenant au moins une première articulation hydro-élastique (Al) 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 à fenêtre ou "cage" (2), et un manchon externe (4), cette première articulation comprenant en outre des moyens d'obturation (3) et une garniture (5) en matériau élastomère moulée avec au moins un insert de moulage choisi dans l'ensemble comprenant l'armature interne (1), la cage (2) et le manchon externe (4), l'ensemble formé par la garniture (5) et chaque insert de moulage présentant une réserve de moulage au moins essentiellement axiale, obturée suivant une direction axiale par les moyens d'obturation (3) du côté de la première extrémité axiale (B), et occupant au moins deux zones angulaires diamétralement opposées par rapport à l'axe longitudinal (Y), dans lesquelles sont respectivement définies des première et deuxième chambres (61a, 61b) d'une première paire de chambres de fluide hydraulique dont la garniture (5) forme au moins partiellement une paroi interne, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième articulation hydro-élastique (A2) conformée comme la première articulation (Al), alignée sur elle le long de l'axe longitudinal (Y), et présentant une deuxième paire de chambres dont les première et deuxième chambres (62a, 62b) sont respectivement disposées en vis-à-vis des première et deuxième chambres (61a, 61b) de la première articulation (Al), en ce que les deux articulations (Al, A2) sont reliées l'une à l'autre par leurs premières extrémités axiales (B) grâce à un organe d'obturation commun (3), en ce que les 13 armatures internes (1) des deux articulations (Al, A2) sont liées, au moins dans le dispositif en fonctionnement, pour rester coaxiales entre elles, et en ce que ce dispositif comprend en outre au moins une paire de canaux comprenant des premier et deuxième canaux (301, 302) dont chacun relie entre elles deux chambres (61a, 61b, 62a, 62b) du dispositif. 2. Dispositif d'amortissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un au moins des premier et deuxième canaux (301, 302) est percé dans l'organe d'obturation commun (3). 3. Dispositif d'amortissement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier canal (301b) d'une paire de canaux d'un premier type relie entre elles les chambres (61a, 61b) de la première paire de chambres, et en ce que le deuxième canal (302b) de la paire de canaux du premier type relie entre elles les chambres (62a, 62b) de la deuxième paire de chambres. 4. Dispositif d'amortissement suivant l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le premier canal (301) d'une paire de canaux d'un deuxième type relie entre elles la première chambre (61a) de la première paire de chambres (61a, 61b) et la première chambre (62a) de la deuxième paire de chambres (62a, 62b), et en ce que le deuxième canal (302) de la paire de canaux du deuxième type relie entre elles la deuxième chambre (61b) de la première paire de chambres (61a, 61b) et la deuxième chambre (62b) de la deuxième paire de chambres (62a, 62b). 5. Dispositif d'amortissement suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 la revendication 1, caractérisé en ce que le premier canal (301) d'une paire de canaux d'un troisième type relie entre elles la première chambre (61a) de la première paire de chambres (61a, 61b) et la deuxième chambre (62b) de la deuxième 14 paire de chambres (62a, 62b), et en ce que le deuxième canal (302) de la paire de canaux du troisième type relie entre elles la deuxième chambre (61b) de la première paire de chambres (61a, 61b) et la première chambre (62a) de la deuxième paire de chambres (62a, 62b). 6. Dispositif d'amortissement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe d'obturation commun (3) présente une forme annulaire. 7. Dispositif d'amortissement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cage (2) et le manchon externe (4) de chaque articulation (Al, A2) forment une seule pièce et sont reliés l'un à l'autre au moins du côté de la deuxième extrémité axiale (H) de cette articulation. 8. Dispositif d'amortissement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque chambre (61a, 61b, 62a, 62b) de chaque articulation (Al, A2) présente, à la seconde extrémité axiale (H) de l'articulation, une extrémité axiale (6H) obturée axialement par la garniture (5). 9. Dispositif d'amortissement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des éléments constitués par l'armature interne (1), la cage (2), le manchon (4), et la pièce rapportée (3) de chaque articulation (Al, A2) est réalisé dans un matériau polymère, de préférence par moulage. 10. Dispositif d'amortissement suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ensemble d'organes d'obturation (3) de rechange, deux organes d'obturation (3) différents de cet ensemble différant l'un de l'autre par la présence, l'absence, le nombre, la disposition, et / ou la taille de leurs canaux (301, 302) respectifs.