Brevet FR3027984A1 — publié le 20160506

DISPOSITIF DE FILTRAGE DE VIBRATIONS MIXTE POUR VEHICULE AUTOMOBILE [0001] La présente invention porte sur un dispositif de filtrage de vibrations mixte assurant la liaison entre un organe mécanique, tel que le moteur, et la caisse d'un véhicule automobile. [0002] De façon connue en soi, une articulation élastique comporte une armature extérieure reliée élastiquement à un insert par l'intermédiaire d'un élément élastique. L'articulation élastique peut présenter différentes variantes de matières ou de géométries choisies en fonction du filtrage et la tenue en endurance souhaitée. [0003] On distingue généralement des articulations munies d'éléments élastiques travaillant principalement en cisaillement et des articulations dotées de bras en forme de chevron. Ces deux types d'articulations ont des avantages respectifs difficiles à concilier en termes de filtrage sous faible ou forte charge appliquée par l'organe mécanique. [0004] En outre, dans les concepts classiques, les bras disposés en chevron sont sollicités alternativement en traction et en compression, ce qui réduit la durabilité de l'articulation compte tenu de l'élongation de la matière en traction induisant une diminution de la section des bras. [0005] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un dispositif de filtrage de vibrations assurant une liaison entre un organe mécanique et une caisse d'un véhicule automobile, comportant: - un insert central, - une première articulation élastique comprenant un élément élastique de cisaillement relié de manière permanente d'une part audit insert central et d'autre part à une première armature extérieure, tel qu'il comporte en outre - au moins une deuxième articulation comprenant deux bras disposés en chevron de manière à former chacun un angle avec une direction d'application d'efforts statiques et/ou dynamiques, lesdits bras étant reliés uniquement à une deuxième armature extérieure et désolidarisés dudit insert central. [0006] L'invention permet ainsi combiner les avantages des articulations à élément élastique de cisaillement et à bras disposés en chevron tout en évitant leurs inconvénients respectifs en termes de filtrage en fonction des efforts appliqués par l'organe mécanique. En outre, dans une telle configuration, l'inversion du sens des efforts statiques et/ou dynamiques ne provoque aucune sollicitation mécanique pouvant affecter la durabilité des bras disposés en chevron. [0007] Selon une réalisation, ledit insert central présente des faces parallèles aux 5 extrémités libres des bras, ces faces étant positionnées à distance desdites extrémités libres desdits bras. [0008] Selon une réalisation, ledit élément élastique de cisaillement est composé de deux bras de cisaillement orientés perpendiculairement à la direction d'application des efforts statiques et/ou dynamiques. 10 [0009] Selon une réalisation, ladite première articulation comporte en outre deux butées élastiques disposées longitudinalement de part et d'autre dudit insert central. [0010] Selon une réalisation, lesdites butées sont reliées de manière permanente audit insert central ou à une armature extérieure. [0011] Selon une réalisation, lesdites première et deuxième articulations sont 15 superposées l'une sur l'autre suivant une direction perpendiculaire à la direction d'application des efforts statiques et/ou dynamiques. [0012] Selon une réalisation, ledit dispositif comporte une troisième articulation ayant deux bras disposés en chevron, lesdites deuxième et troisième articulations étant orientées en opposition l'une par rapport à l'autre à 180 degrés. ou étant orientées dans la 20 même direction. [0013] Selon une réalisation, lesdites articulations sont positionnées en série l'une par rapport à l'autre. [0014] Selon une réalisation, lesdites articulations sont intégrées dans un cadre d'une bielle anti-couple. 25 [0015] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0016] La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de filtrage de vibrations mixte selon la présente invention; [0017] La figure 2 est une vue en perspective éclatée du dispositif de filtrage de vibrations mixte de la figure 1; [0018] La figure 3 est une représentation graphique de la variation de la raideur de l'articulation élastique en fonction de l'effort statique appliqué pour différentes configurations d'un dispositif de filtrage de vibrations; [0019] La figure 4 est une vue en perspective illustrant une variante de réalisation du dispositif de filtrage de vibrations selon la présente invention intégré à une bielle anticouple de véhicule automobile. [0020] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. [0021] Les figures 1 et 2 montrent un dispositif de filtrage de vibrations 100 assurant la liaison entre un organe mécanique, tel que le moteur, et la caisse d'un véhicule automobile. Le dispositif 100 comporte une articulation centrale 1 et deux articulations 2, 3 situées de part et d'autre de l'articulation centrale 1. Les articulations 1, 2, et 3 sont superposées suivant une direction perpendiculaire à la direction F des efforts statiques et/ou dynamiques appliqués par l'organe mécanique. [0022] Plus précisément, comme on peut le voir sur la figure 2, l'articulation centrale 1 comporte un élément élastique 4 composé de deux bras de cisaillement 5a, 5b orientés perpendiculairement à la direction F. Ces bras 5a, 5b sont reliés de manière permanente à un insert central rigide 6 et à une armature extérieure rigide 7. L'articulation 1 comporte en outre deux butées élastiques 8a, 8b. Ces deux butées 8a, 8b sont dans le cas présent reliées de manière permanente à l'insert central 6. En variantes, les butées 8a, 8b pourront être solidaires de l'armature extérieure 7 ou 11. Dans tous les cas, les butées élastiques 8a, 8b sont disposées longitudinalement de part et d'autre dudit insert central 6 suivant la direction F. [0023] Les articulations 2 et 3 comportent chacune un élément élastique 9 composé de deux bras 10a, 10b disposés en chevron formant un angle avec la direction F. Ces bras 10a, 10b sont reliés uniquement à une armature extérieure rigide 11 et désolidarisés de l'insert central 6. En l'occurrence, la direction F constitue la bissectrice de l'angle formé par les bras 10a, 10b disposés en chevron. Les articulations 2, 3 peuvent être de géométries et matières identiques ou différentes. [0024] L'insert central 6 présente des faces 13a, 13b parallèles aux extrémités libres des bras 10a, 10b ou formant avec les extrémités libres des bras 10a, 10b un angle de quelques degrés ajustable par conception. Ces faces 13a, 13b sont positionnées à une distance D de l'insert central 6 (cf. figure 1). Cette distance D constante ou variable sur l'étendue des faces 13a, 13b, par exemple de l'ordre de quelques millimètres, est ajustable par conception en fonction des caractéristiques de filtrage recherchées. En variante, la distance D pourra également être nulle, les faces 13a, 13b étant alors accolées aux extrémités libres des bras 10a, 10b. [0025] Les articulations 2 et 3 peuvent travailler en parallèle dans le même sens de l'effort appliqué suivant la direction F ou bien être dédiées séparément au filtrage dans les deux sens de l'effort. Dans le premier cas, les articulations 2, 3 sont positionnés dans le même sens l'une par rapport à l'autre, tandis que dans le deuxième cas, les articulations 2, 3 sont orientées en opposition l'une par rapport à l'autre à 180 degrés. Autrement dit, dans le deuxième cas, les articulations 2 et 3 sont montées tête-bêche l'une par rapport à l'autre, comme cela est représenté sur la figure 2. [0026] Les armatures extérieures rigides 7, 11 des articulations 1-3 peuvent être de forme cylindrique ou autre et sont rendues solidaires par l'intermédiaire d'un assemblage par emmanchement, sertissage, ou vissage, dans un logement commun, lequel est solidaire de la caisse du véhicule à isoler de l'organe mécanique. Les efforts statiques et/ou dynamiques sont appliqués par l'organe mécanique sur l'insert central 6. [0027] Dans une variante de réalisation, l'insert central 6 est solidaire de la caisse du véhicule à isoler de l'organe mécanique. Les efforts statiques et/ou dynamiques sont alors appliqués par l'organe mécanique sur le logement. [0028] Les matières des différents éléments élastiques 4 et 9 peuvent être différentes entre elles et choisies en fonction des caractéristiques de filtrage et durabilité recherchées. [0029] Dans une variante de réalisation, le dispositif 100 comporte uniquement deux articulations 1 et 2 superposées l'une par rapport à l'autre. [0030] On décrit ci-après, en référence avec la figure 3, le fonctionnement du dispositif de filtrage de vibrations 100 muni de deux articulations élastiques 2 et 3 positionnées en opposition l'une par rapport à l'autre. Plus précisément, la figure 3 indique la variation de la raideur de l'articulation en fonction de l'effort statique appliqué pour le dispositif de filtrage de vibrations 100 (courbe A), en comparaison avec une articulation à bras de cisaillement munie de butées (courbe B), et une articulation à bras disposés en chevron reliés de manière permanente à l'insert et munie également de butées (courbe C). [0031] Au cours d'une phase P1 de fonctionnement au ralenti ou à faible sollicitation du moteur, un faible effort statique est appliqué par l'organe mécanique sur l'insert central 6 suivant la direction F. La distance D n'autorise pas la mise en contact de l'insert 6 avec les extrémités libres des bras 10a, 10b. La raideur de filtrage entre l'organe mécanique et la caisse est alors uniquement celle de l'élément élastique 4 composé des deux bras de cisaillement 5a, 5b. Ces bras de cisaillement 5a, 5b permettent d'obtenir un niveau de raideur faible et constant tant que l'insert 6 n'entre pas en contact avec les extrémités libres des bras 10a, 10b. [0032] Le comportement en endurance des bras de cisaillement 5a, 5b est indépendant du sens de l'effort suivant la direction F compte tenu de leur caractère symétrique. L'orientation des bras 5a, 5b perpendiculaire à la direction de l'effort F permet de maîtriser, sous une sollicitation mécanique alternée, le taux d'élongation dans la matière élastique constituant les bras 5a, 5b. [0033] Au cours d'une phase P2, en roulage, sous sollicitation moyenne et usuelle du moteur, l'augmentation de l'effort statique appliqué par l'organe mécanique sur l'insert central 6 suivant la direction F, provoque sa mise en contact avec les extrémités libres des deux bras 10a, 10b. La raideur de filtrage entre l'organe mécanique et la caisse est alors celle de l'élément élastique 4 composé des deux bras de cisaillement 5a, 5b à laquelle s'ajoute celle de l'élément 9 composé des bras 10a, 10b, ce qui permet d'éviter la mise en saturation des butées 8a, 8b et de conserver un bon niveau de filtrage. [0034] En effet, comparativement, pour une articulation comportant uniquement des bras de cisaillement (cf. courbe B), l'augmentation de l'effort statique suivant la direction F provoque une mise en saturation de l'élément élastique 4 par la mise en contact prématurée des butées 8a, 8b sur l'armature 7 préjudiciable au filtrage en conditions de roulage. [0035] Par ailleurs, lorsque l'effort statique change de sens (fonctionnement du véhicule en marche avant ou marche arrière), le contact entre l'insert 6 et les extrémités des bras 10a, 10b n'est plus présent. En conséquence, l'élément 9 composé des bras 10a, 10b est sollicité seulement lorsque l'effort statique est appliqué en compression sur ceux-ci au bénéfice de la durabilité. L'inversion du sens de l'effort statique suivant la direction F ne provoque donc aucune sollicitation mécanique pouvant affecter la durabilité de l'élément élastique 9 contrairement à un concept classique avec des bras disposés en chevron et reliés de manière permanente à l'insert 6. [0036] En effet, dans ce cas illustré par la figure C, les bras en chevrons seraient sollicités alternativement en traction et en compression en fonction du sens de l'effort. Or, le comportement en endurance d'une articulation en chevron est meilleur en compression qu'en traction compte tenu des taux d'élongation dans la matière mieux maîtrisés. En effet, comme cela est visible dans la partie gauche de la courbe C, l'élongation de la matière élastique en traction induit une diminution de la section des bras et par conséquent une baisse de raideur qui précipite la mise en saturation des butées de fin de course au détriment du filtrage. [0037] Au cours d'une phase P3, sous forte sollicitation du moteur, un effort statique important est appliqué par l'organe mécanique sur l'insert central 6 et provoque sa mise en contact avec les extrémités des bras 10a, 10b ainsi que la mise en saturation des butées 8a ou 8b sur l'armature 7. [0038] La raideur de filtrage entre l'organe mécanique et la caisse est alors celle de l'élément élastique 4 composé des deux bras de cisaillement 5a, 5b à laquelle s'ajoute celle de l'élément 9 composé des bras 10a, 10b et celle de la butée 8a ou 8b en fonction du sens de l'effort appliqué suivant la direction F. La raideur élevée des butées 8a et 8b entraînent un passage d'effort privilégié par leur intermédiaire et limite les sollicitations mécaniques appliquées aux éléments élastiques 4 et 9 afin de préserver leur durabilité. [0039] Comme dans le cas des sollicitations moyennes de la phase P2, l'élément 9 composé des bras 10a, 10b est sollicité seulement lorsque l'effort statique est appliqué en compression au bénéfice de la durabilité. [0040] Dans une variante de réalisation illustrée par la figure 4, deux articulations 1 et 2 sont positionnées en série l'une par rapport à l'autre. Les articulations 1 et 2 sont en l'occurrence intégrées dans un cadre 15 d'une bielle anti-couple 16 positionné à une extrémité longitudinale d'un bras 17. Un deuxième cadre 18 de plus petite dimension est positionné à l'extrémité opposée du bras 17. Ce deuxième cadre 18 est relié élastiquement à un deuxième insert 19 par l'intermédiaire d'un élément élastique.30 REVENDICATIONS1. Dispositif de filtrage de vibrations (100) assurant une liaison entre un organe mécanique et une caisse d'un véhicule automobile, comportant: - un insert central (6), - une première articulation élastique (1) comprenant un élément élastique (4) de cisaillement relié de manière permanente d'une part audit insert central (6) et d'autre part à une première armature extérieure (7), caractérisé en ce qu'il comporte en outre - au moins une deuxième articulation (2, 3) comprenant deux bras (10a, 10b) disposés en chevron de manière à former chacun un angle avec une direction (F) d'application d'efforts statiques et/ou dynamiques, lesdits bras (10a, 10b) étant reliés uniquement à une deuxième armature extérieure (11) et désolidarisés dudit insert central (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit insert central (6) présente des faces parallèles aux extrémités libres des bras (10a, 10b), ces faces étant positionnées à distance (D) desdites extrémités libres desdits bras (10a, 10b). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit élément élastique de cisaillement (4) est composé de deux bras de cisaillement (5a, 5b) orientés perpendiculairement à la direction (F) d'application des efforts statiques et/ou dynamiques. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première articulation (1) comporte en outre deux butées élastiques (8a), (8b) disposées longitudinalement de part et d'autre dudit insert central (6). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites butées (8a, 8b) sont reliées de manière permanente audit insert central (6) ou à une armature extérieure (7, 11). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites première (1) et deuxième (2) articulations sont superposées l'une sur l'autre suivant une direction perpendiculaire à la direction (F) d'application des efforts statiques et/ou dynamiques. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième articulation (3) ayant deux bras (10a, 10b) disposés en chevron, lesdites deuxième (2) et troisième (3) articulations étant orientées en opposition l'une par rapport à l'autre à 180 degrés ou étant orientées dans la même direction. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdites articulations (1, 2) sont positionnées en série l'une par rapport à l'autre. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites articulations (1, 2) sont intégrées dans un cadre (15) d'une bielle anti-couple (16).