FR2554889A1

FR2554889A1 - Automobile engine mounting for high frequency low amplitude

Info

Publication number: FR2554889A1
Application number: FR8417422A
Authority: FR
Inventors: Marco Cantu; Gustavo Brizzolesi
Original assignee: Societa Applicazioni Gomma Antivibranti SAGA SpA
Current assignee: Societa Applicazioni Gomma Antivibranti SAGA SpA
Priority date: 1983-11-16
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1985-05-17
Also published as: DE3441437A1; IT8323737A0; IT1172434B; FR2554889B1; IT8323737A1

Abstract

The mounting comprises an outer casing fixed to the vehicle and a central plunger fixed to the engine, with an elastomer diaphragm clamped firmly between these two components. Viscosity of the incompressible liq. in the casing is 100-2000 Centistoke and the diaphragm carries less than 50% of the static total load, esp. 35-40%. Pref. incompressible liq. is a mixt. of water and glycol.

Description

La présente invention se rapporte à un supportmoteur pour véhicule et plus particulièrement à un support-moteur capable d'assurer une réduction des vibrations de grande fréquence et de très faible amplitude d'oscillation. The present invention relates to a motor support for a vehicle and more particularly to an engine support capable of ensuring a reduction of vibrations of high frequency and very low amplitude of oscillation.

On connaît déjà des supports moteurs comprenant d'une façon générale un boîtier formant une cavité tronconique, une membrane en matière élastomère fixée entre les bords du bottier et un noyau central, centré dans le boîtier et fixé au moteur, un plateau fixé au centre du noyau, des moyens de fixation servant à fixer le support au véhicule et un liquide incompressible à haute viscosité contenu dans la cavité du bottier. Motor supports are already known generally comprising a housing forming a frustoconical cavity, an elastomeric membrane fixed between the edges of the case and a central core, centered in the housing and fixed to the motor, a plate fixed in the center of the core, fixing means used to fix the support to the vehicle and an incompressible liquid with high viscosity contained in the cavity of the bootmaker.

Dans les supports-moteurs précités, la viscosité du liquide, qui est en général de l'huile, est environ 60 000 centistokes. In the above-mentioned engine mounts, the viscosity of the liquid, which is generally oil, is approximately 60,000 centistokes.

Ces supports-moteurs sont en général capables d'amortir les oscillations de grande amplitude et de basse fréquence. En effet, à la suite d'une vibration à grande amplitude et basse fréquence, par exemple telle que celles qu'on observe lorsque les roues du véhicule rencontrent un trou sur un terrain accidenté, il se produit un déplacement du plateau solidaire du noyau dans la masse de liquide très visqueux, avec déplacement consécutif de la masse de ce liquide entre les c6tés du plateau et les parois intérieures du bottier du support, en provoquant un amortissement des vibrations d'un type purement visqueux. These motor supports are generally capable of damping large amplitude and low frequency oscillations. Indeed, following a vibration at high amplitude and low frequency, for example such as those observed when the vehicle wheels meet a hole on uneven terrain, there is a displacement of the plate secured to the core in the mass of very viscous liquid, with consecutive displacement of the mass of this liquid between the sides of the plate and the interior walls of the support case, causing vibration damping of a purely viscous type.

En présence de vibrations de petite amplitude et de grande fréquence, étant donné que le dispositif comprend un plateau d'une surface notablement étendue et un liquide très visqueux, il s'établit de fortes variations de pression sur le plateau parce que le plateau tend à comprimer le liquide et que le liquide réagit avec des forces qui sont transmises à la structure du véhicule, en occasionnant ainsi une fatigue et un manque substantiel de confort pour le voyageur. In the presence of vibrations of small amplitude and of high frequency, since the device comprises a plate of a markedly extended surface and a very viscous liquid, there are strong variations of pressure on the plate because the plate tends to compress the liquid and the liquid reacts with forces which are transmitted to the structure of the vehicle, thereby causing fatigue and a substantial lack of comfort for the traveler.

Pour supprimer cet inconvénient, dans certaines solutions, le plateau est rendu libre par rapport au noyau central de telle manière que l'oscillation du noyau central, lequel est en soi de petite dimension transversale, ne provoque pas de grande variation de pression ni la transmission des forces comme cela se produirait si le plateau était effectivement lié au noyau. To eliminate this drawback, in certain solutions, the plate is made free relative to the central core in such a way that the oscillation of the central core, which in itself is of small transverse dimension, does not cause great variation in pressure nor the transmission forces like this would occur if the platter was actually linked to the nucleus.

Naturellement, selon cette solution, dans le cas de vibrations de grande amplitude, le noyau rattrappe le jeu par rapport au plateau et, comme on l'a exposé plus haut, il s'établit alors un amortissement du type visqueux en raison du déplacement du plateau.Naturally, according to this solution, in the case of vibrations of large amplitude, the core catches up with the play with respect to the plate and, as explained above, it then establishes a damping of the viscous type due to the displacement of the tray.

Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, cette solution, qui est valable pour l'amortissement d'oscillations de basse fréquence et de grande amplitude ne résout pas le problème de l'amortissement des vibrations de haute fréquence et de basse amplitude, c'est-à-dire le problème de l'amortissement des vibrations qui se produisent toutes les fois qu'un véhicule roule sur une route en parcours normal. As already said above, this solution, which is valid for the damping of low frequency and large amplitude oscillations does not solve the problem of damping high frequency and low amplitude vibrations , that is, the problem of damping the vibrations that occur every time a vehicle is driven on a normal course road.

L'invention a donc pour but de réaliser un support-moteur comprenant un bottier -dans lequel est enfer- mé un liquide incompressible et qui soit capable de ré duire les vibrations de grande fréquence et de faible amplitude par une solution qui soit simple et qui, en même temps, atténuele bruit intérieur du véhicule. The invention therefore aims to provide a motor support comprising a housing -in which is enclosed an incompressible liquid and which is capable of reducing vibrations of high frequency and low amplitude by a solution which is simple and which , at the same time, attenuates the interior noise of the vehicle.

L'invention a pour objet un support-moteur monté dans un véhicule et destiné à assurer une réduction des vibrations de grande fréquence et de petite amplitude d'oscillation, comprenant un bottier métallique qui forme une cavité fermée délimitée par des-bords circulaires, une membrane élastique, un noyau central centré dans le bottier, des moyens de fixation servant à fixer le support au véhicule, un liquide incompressible contenu dans ladite cavité du bottier, ladite membrane en élastomère étant fixée entre les bords du bottier et ledit noyau central, le noyau central du bottier étant fixé au moteur du véhicule, ledit support étant caractérisé en ce que la viscosité du liquide incompressible est comprise entre 100 et 2 000 centistokes et en ce que la membrane élastique supporte moins de 50 % de la charge statique totale qui agit sur le support. The subject of the invention is a motor support mounted in a vehicle and intended to ensure a reduction of vibrations of high frequency and small amplitude of oscillation, comprising a metal case which forms a closed cavity delimited by circular edges, a elastic membrane, a central core centered in the boot, fixing means serving to fix the support to the vehicle, an incompressible liquid contained in said cavity of the boot, said elastomer membrane being fixed between the edges of the boot and said central core, the central core of the boot being fixed to the vehicle engine, said support being characterized in that the viscosity of the incompressible liquid is between 100 and 2000 centistokes and in that the elastic membrane supports less than 50% of the total static load which acts on the support.

Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. The figures of the appended drawing, given solely by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.

Sur ce dessin,
la figure 1 représente un support-moteur en coupe transversale
la figure 2 représente une vue en plan du support-moteur de la figure 1 ;
les figures 3 et 4 se rapportent à deux schémas de l'un des exemples du fonctionnement du support-moteur selon l'invention.On this drawing,
Figure 1 shows a motor support in cross section
Figure 2 shows a plan view of the engine mount of Figure 1;
Figures 3 and 4 relate to two diagrams of one of the examples of the operation of the engine mount according to the invention.

Le support-moteur b (figure 1) comprend un bot- tier 2, métallique, en forme de botte, une membrane 3 en élastomère, un noyau central métallique 4, et un liquide incompressible contenu à l'intérieur du bottier. The engine support b (FIG. 1) comprises a metallic boot 2 in the form of a boot, an elastomer membrane 3, a central metallic core 4, and an incompressible liquid contained inside the boot.

La membrane 3 est solidaire du noyau 4 en son centre et des bords du bottier à ses extrémités ; les éléments sont assemblés entre eux par une fixation caoutchouc/métal. Au centre du noyau 4, est monté solidairement un plateau 5 auquel est confiée la fonction d'assurer le déplacement de grandes masses de liquide et de former un moyen d'arrêt vertical vers le haut. Le bot- tier 2 comprend en outre des moyens de fixation sur la structure du véhicule, qui sont formés (figure 2) par une bride 6 munie de trous 7 qui permettent d'assembler le support à la structure du véhicule. Un autre plateau 8 destiné à former un organe de fin de course en compression est monté dans une position extérieure au bottier. The membrane 3 is integral with the core 4 at its center and with the edges of the case at its ends; the elements are assembled together by a rubber / metal attachment. At the center of the core 4, a plate 5 is integrally mounted to which is entrusted the function of ensuring the displacement of large masses of liquid and of forming a vertical stop means upwards. The boot 2 further comprises means for fixing to the structure of the vehicle, which are formed (FIG. 2) by a flange 6 provided with holes 7 which make it possible to assemble the support to the structure of the vehicle. Another plate 8 intended to form an end-of-stroke member in compression is mounted in a position external to the case.

Le moteur est rendu solidaire du support par une vis 9 assemblée solidairement au noyau central. The motor is made integral with the support by a screw 9 assembled integrally with the central core.

Le liquide incompressible contenu à l'intérieur du bottier présente la caractéristique, fondamentale pour l'invention, de posséder une viscosité extrêmement basse, avec des valeurs de viscosité comprises dans l'intervalle entre 100 et 2 000 centistokes. The incompressible liquid contained inside the case presents the characteristic, fundamental for the invention, of having an extremely low viscosity, with viscosity values lying in the range between 100 and 2000 centistokes.

Dans la forme de réalisation préférée, le liquide incompressible à basse viscosité est un mélange d'eau et de glycol et, dans un exemple de réalisation, la masse de ce liquide est de 150 grammes. In the preferred embodiment, the low viscosity incompressible liquid is a mixture of water and glycol and, in an exemplary embodiment, the mass of this liquid is 150 grams.

L'invention est encore fondée sur une autre caractéristique fondamentale qui a trait aux moyens destinés à supporter la charge statique totale. The invention is also based on another fundamental characteristic which relates to the means intended to support the total static load.

Selon le principe de l'invention, la charge statique se répartit sur la structure élastomère porteuse formée par la membrane, c'est-à-dire sur la réaction élastique de la membrane aussi bien que sur la réaction qui dépend de l'accroissement de la pression du liquide agissant sur la surface intérieure déformée de la membrane en élastomère 1. According to the principle of the invention, the static charge is distributed over the supporting elastomer structure formed by the membrane, that is to say on the elastic reaction of the membrane as well as on the reaction which depends on the increase in the pressure of the liquid acting on the deformed inner surface of the elastomeric membrane 1.

Selon un principe élargi de la présente invention, la fraction de la charge totale qui est confiée à la réaction élastique de la membrane en élastomère est inférieure à 50 %. La fraction de la-charge statique totale pesant sur le support qui est confiée à la réaction élastique est comprise entre 35 % et 40 %. According to an extended principle of the present invention, the fraction of the total load which is entrusted to the elastic reaction of the elastomer membrane is less than 50%. The fraction of the total static charge weighing on the support which is entrusted to the elastic reaction is between 35% and 40%.

Dans la solution précitée, la rigidité de la membrane en élastomère destinée à supporter la fraction de la charge totale précitée par sa réaction est de 6 à 7 kg/mm. In the above-mentioned solution, the rigidity of the elastomer membrane intended to support the fraction of the total load mentioned above by its reaction is 6 to 7 kg / mm.

Naturellement, il est dans les possibilités de la pratique courante de déterminer la répartition de charge agissant sur le support en choisissant convenablement aussi bien la matière élastomère qui forme la membrane que les dimensions géométriques, en particulier, l'épaisseur de cette membrane. Naturally, it is within the possibilities of current practice to determine the distribution of charge acting on the support by suitably choosing both the elastomeric material which forms the membrane and the geometric dimensions, in particular, the thickness of this membrane.

Le fonctionnement du support est le suivant lorsqu'il est soumis à des oscillations de grande amplitude et de fréquence relativement basse, par exemple, dans certaines applications, à des amplitudes pouvant aller jusqu'à 4 mm et à des fréquences comprises en 5 et 15 Hz, le support-moteur 1 se comporte comme un ressort pur. The operation of the support is as follows when it is subjected to oscillations of large amplitude and of relatively low frequency, for example, in certain applications, at amplitudes up to 4 mm and at frequencies between 5 and 15 Hz, the motor support 1 behaves like a pure spring.

En pratique, le système équivalent en ce qui concerne les effets des oscillations sur le support est schématisé très simplement sur la figure 3 où on a représenté par M la masse du moteur et par k la rigidité du système ressort. Pour un déplacement s du ressort, le produit k x s représentera la réaction à ce déplacement engendrée par le système constitué par l'élasticité de la membrane et par la variation de pression du liquide. In practice, the equivalent system with regard to the effects of oscillations on the support is shown very simply in FIG. 3, where M is the mass of the motor and k is the stiffness of the spring system. For a displacement s of the spring, the product k x s will represent the reaction to this displacement generated by the system constituted by the elasticity of the membrane and by the variation in pressure of the liquid.

En d'autres termes, le dispositif, en se comportant comme un ressort, n'amortit pas les vibrations. La schématisation de la figure 3, c'est-à-dire le comportement du dispositif en tant que ressort, est naturellement rendue possible par le fait que le liquide est constitué par de l'eau et du glycol de sorte que le plateau 5 s'enfonce et se soulève par rapport à la masse du liquide avec une facilité extrême sans provoquer aucun effet de type visqueux.En présence d'oscillations possédant des amplitudes faibles par rapport aux valeurs citées plus haut et des fréquences élevées, comprises entre 130 et 180 Hz, on a constaté que le support-moteur fonctionne comme un dispositif amortisseur dynamique en atténuant ou en annulant totalement les oscillations résultant de la présence d'une masse oscillante. I1 n'est pas facile de donner une explication de la variation du comportement du dispositif avec la variation du système d'oscillations qui agit sur le support, ceci en raison du fait que le dispositif comprend plusieurs éléments qui diffèrent physiquement les uns des autres, comme le liquide et la matière élastomère, et qui conservent toujours des dimensions géométriques identiques et des capacités volumétriques identiques quelles que soient les conditions de fonctionnement.On pourrait donc s'attendre plus naturellement à un comportement uniforme et non pas à une variation de réponse telle que celle que l'on a pu constater en réalité.In other words, the device, behaving like a spring, does not dampen vibrations. The diagram of FIG. 3, that is to say the behavior of the device as a spring, is naturally made possible by the fact that the liquid consists of water and glycol so that the plate 5 s sinks and lifts with respect to the mass of the liquid with extreme ease without causing any viscous type effect. In the presence of oscillations having small amplitudes compared to the values mentioned above and high frequencies, between 130 and 180 Hz, it has been found that the motor support functions as a dynamic damping device by attenuating or completely canceling out the oscillations resulting from the presence of an oscillating mass. It is not easy to give an explanation of the variation in the behavior of the device with the variation of the oscillation system which acts on the support, this due to the fact that the device comprises several elements which differ physically from each other, like liquid and elastomeric material, and which always keep identical geometrical dimensions and identical volumetric capacities whatever the operating conditions. One could therefore expect more naturally a uniform behavior and not a variation of response such than the one we actually saw.

On peut toutefois retenir, en formulant une hypothèse de fonctionnement et une schématisation servant d'exemple, sans que cette explication ne soit liée à la validité du brevet, que le comportement du support est assimilable à celui représenté sur la figure 4. However, it can be retained, by formulating an operating hypothesis and a diagram serving as an example, without this explanation being linked to the validity of the patent, that the behavior of the support is comparable to that shown in FIG. 4.

En pratique, il existe encore une masse oscillante et un système de forces sous-jacent représenté cette fois sur la branche de gauche de la figure par le ressort de rigidité k qu'on a déjà vu sur la figure 3 et, en outre, par une branche disposée en parallèle comprenant un système de deux ressorts de rigidité kl entre lesquels est interposée une masse ml ; les deux ressorts de rigidité kl représentent dans les conditions d'oscillation précitées le comportement de la masse élastomère de la membrane tandis que ml représente la masse de liquide à basse viscosité mise en mouvement par le plateau 5.En d'autres termes, selon la schématisation de la figure 4, on observe que le système se comporte encore avec une réaction représentée par le ressort de rigidité k mais en ajoutant à cette force un autre système de forces engendrées par les ressorts de rigidité kl et par la masse ml, et dont le sens est orienté en opposition par rapport à la réaction du ressort de rigidité k. On a en définitive un système de forces de réaction qui se soustraient l'une de l'autre et, par conséquent, un amortissement des vibrations.En pratique, on a constaté que, pour des fréquences élevées et des amplitudes très basses, le fluide contenu dans la cavité du bottier agit par sa propre masse sur l'élasticité de déformation de la membrane et détermine une fréquence de résonance propre et, par conséquent, une force de réaction qui se trouve être en opposition de phase par rapport à celle de l'excitation extérieure. In practice, there is still an oscillating mass and an underlying system of forces represented this time on the left branch of the figure by the stiffness spring k which we have already seen in FIG. 3 and, moreover, by a branch arranged in parallel comprising a system of two stiffness springs kl between which is interposed a mass ml; the two stiffness springs kl represent the behavior of the elastomeric mass of the membrane under the above-mentioned oscillation conditions, while ml represents the mass of low viscosity liquid set in motion by the plate 5. In other words, according to the schematically in Figure 4, we observe that the system still behaves with a reaction represented by the stiffness spring k but by adding to this force another system of forces generated by the stiffness springs kl and by the mass ml, and whose the direction is oriented in opposition with respect to the reaction of the stiffness spring k. In the end, there is a system of reaction forces which subtract from each other and, consequently, a damping of the vibrations. In practice, it has been found that, for high frequencies and very low amplitudes, the fluid contained in the cavity of the bootmaker acts by its own mass on the elasticity of deformation of the membrane and determines a natural resonance frequency and, consequently, a reaction force which happens to be in phase opposition compared to that of l exterior excitement.

De cette façon, ainsi qu'on l'a indiqué et qu'on l'a représenté dans le schéma de la figure 4, la force qui est transmise à la structure du véhicule n'est plus liée au produit de la rigidité k du ressort, à gauche du même schéma, par le déplacement s mais au contraire, au produit de ce déplacement s par la différence entre la force de réaction de la branche de gauche et celle de la branche de droite. In this way, as indicated and represented in the diagram of FIG. 4, the force which is transmitted to the structure of the vehicle is no longer linked to the product of the stiffness k of the comes out, on the left of the same diagram, by the displacement s but on the contrary, to the product of this displacement s by the difference between the reaction force of the left branch and that of the right branch.

Les résultats optima de l'invention ont été atteints avec des supports-moteurs qui possèdent les valeurs précitées de basse viscosité du liquide et, en ou tre, en combinaison avec cette basse viscosité, les valeurs de pourcentages précitées pour la répartition de la charge totale qui pèse sur le support. Si l'on s'éloigne de ces valeurs, l'équivalence entre le système et les schématisations représentées sur les figures 3 et 4 ne correspond plus, du moins en partie, à ce qui a été décrit plus haut. On peut considérer que ceci résulte du fait qu'un accroissement de viscosité peut introduire, bien que dans une mesure qu'il n'est pas facile de prévoir, un effet d'amortissement visqueux au détriment de l'amortissement réactif en opposition de phase. The optimum results of the invention have been achieved with motor supports which have the aforementioned values of low viscosity of the liquid and, in addition, in combination with this low viscosity, the aforementioned percentage values for the distribution of the total load. which weighs on the support. If we move away from these values, the equivalence between the system and the diagrams represented in FIGS. 3 and 4 no longer corresponds, at least in part, to what has been described above. It can be considered that this results from the fact that an increase in viscosity may introduce, although to an extent that it is not easy to predict, a viscous damping effect to the detriment of reactive damping in phase opposition .

En outre et par exemple, si l'on accroît la fraction de la charge qui est appliquée à la membrane au-delà des valeurs précitées, on ne peut plus atteindre les résultats recherchés. En effet, dans le cas a d'une membrane capable de supporter par sa réaction élastique 70 % de la charge statique totale qui pèse sur les supports, on obtiendrait un amortissement à des fréquences indésirées.Dans ce cas, il faudrait en effet recourir à une membrane beaucoup plus rigide, et, étant donné que la fréquence de résonance à laquelle correspondent les forces de réaction en opposition de phase précitées s'élève avec l'accroissement de la rigidité de la membrane en élastomère, on obtiendrait l'effet d'opposition de phase å des fréquences encore plus élevées que les fréquences désirées et, de cette façon, l'effet d'amortissement se produirait dans des conditions qui n'ont pas été programmées. In addition and for example, if one increases the fraction of the load which is applied to the membrane beyond the aforementioned values, one can no longer achieve the desired results. Indeed, in the case a of a membrane capable of supporting by its elastic reaction 70% of the total static load which weighs on the supports, one would obtain a damping at undesired frequencies. In this case, it would be necessary to resort to a much stiffer membrane, and since the resonance frequency to which the above-mentioned opposite phase reaction forces correspond increases with the increase in the rigidity of the elastomeric membrane, the effect of phase opposition to frequencies even higher than the desired frequencies and, in this way, the damping effect would occur under conditions which have not been programmed.

Ainsi qu'on l'a exposé petit à petit, l'inven tion atteint tous les buts qu'elle s'était fixée, puisqu'elle amortit les vibrations de haute fréquence et de faible amplitude avec les réactions d'opposition de phase qui prennent leur origine dans le système liquide-membrane et que, surtout, en amortissant ces vibrations, elle atténue fortement le bruit qui, autrement, se produirait à l'intérieur des véhicules. Il est évident que la solution est d'un coût avantageux puisque le dispositif est essentiellement composé d'un boîtier et d'un liquide intérieur et, en particulier, elle peut être mise en oeuvre facilement et n'importe où puisque les matières dont le dispositif est formé et son mode de réalisation sont de type courant. As we have explained it little by little, the invention achieves all the goals it set for itself, since it dampens the high frequency and low amplitude vibrations with the phase opposition reactions which originate in the liquid-membrane system and, above all, by damping these vibrations, it greatly attenuates the noise that would otherwise occur inside vehicles. It is obvious that the solution is of an advantageous cost since the device is essentially composed of a housing and an internal liquid and, in particular, it can be implemented easily and anywhere since the materials whose device is formed and its embodiment are of common type.

I1 va de soi que diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple, notamment par substitution des moyens techniques équivalents sans pour cela sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that various modifications may be made by those skilled in the art to the device which has just been described by way of example, in particular by substitution of equivalent technical means without thereby departing from the scope of the invention.

Claims

1 - Engine support used in a vehicle and intended to obtain a reduction in vibrations of high frequency and of a low amplitude of oscillation, comprising a metal case (2) forming a closed cavity delimited by circular edges, a membrane in elastomer (3), a central core (4) centered in the housing, fixing means (6, 7) serving to fix the support to the vehicle, and an incompressible liquid contained in the cavity of the boot, said elastomer membrane being mounted between the edges of the case and the central core, said central core being connected to the vehicle engine, this support being characterized in that the viscosity of the incompressible liquid is between 100 and 2000 centistokes and in that the elastic membrane supports less than 50% of the total static charge acting on the support.

2 - Motor support according to claim 1, characterized in that the fraction of the total charge which is entrusted to the elastomer reaction of the membrane varies between 35% and 40%.

3 - Motor support according to claim 1 or 2, characterized in that said incompressible low viscosity liquid is a mixture of water and glycol.

4 - Motor support according to claim 1, characterized in that it comprises, inside the cavity, a plate (5) integral with the center of the core (4).

5 - Motor support according to claim 1, characterized in that it comprises another plate (8), fixed to the core outside the membrane and intended to form a stop at the end of the compression stroke.