FR2568965A1 - Dispositif de support isolateur de vibrations a amortissement par fluide - Google Patents
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Abstract
LE DISPOSITIF DE SUPPORT AMORTISSEUR DE VIBRATIONS COMPREND UN CORPS DE SUPPORT PRINCIPAL 1 COMPORTANT UN ELEMENT DE BASE EN CAOUTCHOUC 2, UNE ENCEINTE FERMEE INTERNE, ET UNE PLAQUE DE CLOISONNEMENT 6 DIVISANT L'ENCEINTE EN DEUX CHAMBRES 12, 13 QUI COMMUNIQUENT PAR UN ORIFICE 17 ET SONT REMPLIES D'UN LIQUIDE. LA PLAQUE 6 EST FORMEE D'UN ELEMENT SEPARATEUR 14 ET D'UN ELEMENT-BOUCHON 15. L'ELEMENT SEPARATEUR 14 EST FORME D'UNE PARTIE DE PAROI PERIPHERIQUE EXTERIEURE EPAISSE PRESENTANT UN ORIFICE 17 ET D'UNE PARTIE DE PLAQUE PLATE INTERIEURE MINCE PRESENTANT AU MOINS UN TROU TRAVERSANT 16. L'ELEMENT BOUCHON 15 COMPORTE DEUX TRONCONS DE PLAQUE OPPOSES RECOUVRANT LE TROU TRAVERSANT ET EST MAINTENU CAPTIF SUR L'ELEMENT SEPARATEUR AVEC LA LIBERTE DE MOUVEMENT FAIBLE VOULUE POUR QUE LES TRONCONS DE PLAQUE SOIENT EN CONTACT AVEC LES DEUX FACES DE LA PARTIE DE PLAQUE PLATE OU SEPARES DE CES FACES. APPLICATION A LA REDUCTION DE FLEXIBILITE DYNAMIQUE DE SUPPORTS DE MOTEURS D'AUTOMOBILES.
Description
La présente invention a trait à un dispositif isolateur de vibrations à
amortissement par fluide, destiné
à supporter des corps vibrants, tels que des moteurs d'auto-
mobile, en assurant l'isolement contre les vibrations.
Pour supporter un moteur suspendu sur un véhicule automobile d'une manière isolée des vibrations, un dispositif de support isolateur de vibrations doit satisfaire à deux impératifs, dont l'un est que la vitesse d'amortissement soit grande à l'encontre d'oscillations à haute amplitude et à basse fréquence engendrées à vitesse faible et dont l'autre est que le pouvoir d'isolement contre les vibrations soit grand à l'encontre d'oscillations à haute fréquence engendrées à grande vitesse. Or, les vibrations des véhicules automobiles dues à des oscillations à basse fréquence et à des oscillations à moyenne fréquence, telles que les oscillations au démarrage et en marche au ralenti et les bruits dus à des oscillations à haute fréquence, telles que des sons confinés ou amortis et de bruits de transmission, ont des caractéristiques contradictoires et, par conséquent, il est difficile d'assurer efficacement et simultanément un bon isolement antivibratile à l'encontre de ces deux
types de vibrations.
Récemment, on a adopté des dispositifs de support isolateurs de vibrations à amortissement par fluide dont la fonction d'amortissement est en partie assurée par du liquide enfermé de manière étanche et dont la fonction d'isolement antivibratile est en partie assurée par un élément de base isolateur de vibrations en élastomère de caoutchouc qui constitue une paroi de la chambre renfermant
hermétiquement le liquide.
Les dispositifs de support isolateurs de vibra-
tions de ce type appartenant à l'état de la technique ont une structure bien connue dans laquelle la chambre interne, définie dans un corps de support principal comportant un élément de base isolateur de vibrations formé d'un corps cylindrique en caoutchouc, est divisée en deux chambres au moyen d'une plaque de cloisonnement et les deux chambres sont mises en communication l'une avec l'autre par un orifice ménagé dans la plaque de cloisonnement et contiennent un liquide enfermé hermétiquement. Pour ce qui est de la plaque de cloisonnement, la plupart de celles qui sont couramment utilisées sont en un matériau à haute rigidité et sont fixées à la paroi interne du corps de support principal, sur le
pourtour de celui-ci.
On a encore proposé des dispositifs de support comportant une autre plaque de cloisonnement constituée par une plaque mince comme une pellicule de façon à s'adapter aisément à des vibrations de faible amplitude et de fréquence
élevées, et certains d'entre eux sont pratiquement en usage.
Toutefois, le premier type de dispositifs connus mentionnés plus haut soulève des difficultés en ce que, dans la plage des vibrations à haute fréquence, la pression
hydraulique de la chambre de liquide est élevée et la flexi-
bilité dynamique devient grande en raison de la haute rigi-
dité et du caractère fixe de la plaque de cloisonnement.
En conséquence, il y a émission de sons confinés ou amortis,
ce qui porte atteinte au silence de l'habitacle d'une auto-
mobile. D'autre part, les dispositifs du dernier type
sont désavantageux par la baisse des propriétés d'amortisse-
ment à l'encontre des vibrations de moyenne fréquence et de basse fréquence, et soulèvent en outre un problème en
ce qu'il est difficile de fabriquer des plaques de cloisonne-
ment à structure de diaphragme dotées d'une épaisseur unifor-
me et d'une fiabilité constante quant à la résistance et
aux caractéristiques mécaniques.
Par conséquent, le but de la présente invention est de résoudre les problèmes posés, comme indiqué ci-dessus,
par les dispositifs de support de l'état de la technique.
Autrement dit, un but principal de la présente invention est de supprimer l'élévation de pression hydraulique due à des oscillations à haute fréquence ainsi que d'établir un effet amortisseur à l'encontre des oscillations à basse fréquence, pour éviter par là d'engendrer des bruits confinés 3. en utilisant, en tant qu'élément permettant à l'orifice
d'assurer un amortissement efficace à l'encontre d'oscilla-
tions à basse fréquence, une plaque de cloisonnement formée
d'un élément séparateur présentant au moins un trou traver-
sent dans sa partie de plaque plate intérieure et un orifice dans sa partie de paroi périphérique extérieure épaisse, ainsi qu'un bouchon destiné à fermer le trou traversant lors d'oscillations à basse fréquence et à le mettre en
position de communication lors d'oscillations à haute fré-
quence, de façon à contribuer à la commercialisation de véhicules automobiles à faibles niveaux vibratoires et à
faibles niveaux de bruits.
La présente invention fournit un dispositif de support isolateur de vibrations à amortissement par fluide, qui comprend un corps de support principal comportant un élément de base-isolateur de vibrations en élastomère de caoutchouc et intérieurement à celui-ci, une enceinte fermée, et une plaque de cloisonnement présentant un orifice et prévue pour diviser l'enceinte en deux chambres remplies d'un
lquide, et qui se caractérise en ce que la plaque de cloi-
sonnewent est constituée d'un élément séparateur et d'un élément-bouchon, l'élément séparateur étant formé d'une partie de paroi périphérique, extérieure et épaisse, et d'une partie de plaque plate, intérieure et mince entourée
par la partie périphérique, la partie de plaque plate présen-
tant au moins un trou traversant et la partie périphérique présentant un orifice, lélérment-bouchon comportant- deux tronçons de plaque opposés longeant avec du jeu les deux faces de la partie de plaque plate de l'élément séparateur de façon à recouvrir le trou traversant et retenus sur l'élement séparateur avec une faible liberté de mouvement telle que les troncons de plaque soient en contact avec les deLux faces de la partie de plaque plate ou séparés de
ces faces.
Suivant la Drésente invention, quand un corps supportà, tel qu'un moteur, oscille, l'élastomère de caoutchouc qui est un élément de base isolateur de vibrations est soumis à une flexion par compression dynamique et les chambres situées de part et d'autre de la plaque de cloisonnement
subissent des modifications de volume réversibles et, simul-
tanément, l'élément-bouchon ferme presque le trou traversant de liélément séparateur en raison de la grande amplitude de vibration. En conséquence, l'écoulement de liquide à travers l'orifice a lieu dans un sens ou dans le sens inverse
en réponse aux oscillations, et il se produit un amortisse-
ment dû à l'effet d'étranglement, de sorte qu'il est possible
d'amortir efficacement des oscillations à basse fréquence.
D'autre part, -à l'encontre des oscillations à haute fréquence, les pressions hydrauliques des deux chambres sont initialement sur le point de s'élever pendant que l'élément-bouchion est presque séparé de la partie de plaque plate de l'élément séparateur, en raison de vibrations
rapides et d'une faible amplitude de vibration, et l'écoule-
ment de liquide se produit au travers du trou traversant
ainsi qu'au travers de l'orifice. En conséquence, l'éléva-
tion de pressions hydrauliques est supprimée et il est pos-
sible de réduire la flexibilité dynamique dans la plage des hautes fréquences. De cette manière, on peut s'isoler
efficacement de la transmission d'oscillations.
On va décrire ci-après l'invention de manière plus détaillée en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est, en élévation, une vue en coupe droite d'un exemple de support d'isolement antivibratile selon l'invention; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une plaque de cloisohnement représentée sur la figure 1; - la figure 3 est une vue de face d'un élément séparateur de la plaque-de cloisonnement représentée sur la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe droite suivant
la ligne A-A de la figure 3; -
- la figure 5 est un diagramme indiquant la
flexibilité dynamique d'un support selon l'invention com-
parée à celle d'un support existant.
Le dispositif de support isolateur de vibrations représenté comporte un corps de support principal 1, en tant qu'élément constitutif majeur, un premier élément d'applique 3, un second élément d'applique 4, une plaque
en caoutchouc 5 et une plaque de cloisonnement 6.
Le corps de support principal 1 comporte un élément
de base isolateur de vibrations 2 fait d'un bloc en élasto-
mère de caoutchouc, dont un côté est fixé à un corps métal-
lique cylindrique 7 et dont l'autre côté est fixé à une plaque métallique plate 8 présentant un boulon de fixation monté dans sa partie médiane, ces deux fixations étant
assurées par solidarisation par moulage par vulcanisation.
Le premier élément d'applique 3 est en forme de chapeau et présente un boulon de fixation 10 enfilé dans sa partie centrale. La partie périphérique du premier élément d'applique 3 est solidarisée au corps principal 1 du fait qu'on la fait reposer sur la partie marginale du corps cylindrique 7 en l'emboîtant sur celle-ci puis
en la sertissant.
Le premier élément d'applique 3 est percé, en un endroit approprié, d'un petit trou 11 constituant un évent. Le second élément d'applique 4 est une plaque métallique ayant une forme presque en L et réunie au corps principal 1 de façon à venir buter latéralement contre l'élément de base isolateur de vibrations 2 et à entrer en contact superficiel avec la plaque métallique plate 8; on insère ensuite le boulon de fixation 9 dans la plaque
métallique plate pour en assurer la fixation sur elle.
La plaque de caoutchouc 5 est disposée transver-
salement de façon à recouvrir et à protéger l'extrémité ouverte du corps cylindrique 7 du corps de support principal 1. Son bord périphérique est aussi maintenu par le bord du corps cylindrique 7 et par la partie périphérique du premier élément d'applique 3 de sorte que la plaque de caoutchouc est fixée par son pourtour au corps de support
principal 1 de manière étanche à l'air.
A l'intérieur du corps de support principal 1 ainsi réalisé est définie une chambre interne étanche dont la paroi de délimitation est constituée par la face inté- rieure de l'élément de base isolateur de vibrations 2, la paroi interne du corps cylindrique 7 et une face latérale de la plague en caoutchouc 5. Dans cette chambre interne s'étend transversalement la plaque de cloisonnement 6 qui
la divise en des chambres supérieure 12 et inférieure 13.
La plaque de cloisonnement 6 est constituée d'un
élément séparateur 14 et d'un élément-bouchon 15.
L'élément séparateur 14 est en forme de disque et présente une partie de paroi périphérique extérieure
épaisse et une partie de plaque plate intérieure mince.
La partie de plaque plate est percée d'au moins un trou traversant 16. La partie de paroi périphérique épaisse définit un évidement 17 s'étendant périphériquement sur
presque toute Sa circonférence, et l'évidement 17 est cloi-
sonné par au moins une partie de plaque oblique 20 de façon à constituer un passage annulaire sur presque toute la circonférence. Près de la partie de plaque oblique 20 sont ménagés un trou de communication 18, d'accès à partir d'une extrémité du passage et à travers la partie périphérique en débouchant frontalement dans la chambre 12, et un trou de communication 19 d'accès à partir de l'autre extrémité du passage et à travers la partie périphérique en débouchant
frontalement dans la chambre 13 (voir figures 3 et 4).
On applique par pression l'élément séparateur 14 ainsi réalisé contre l'intérieur de la paroi environnante du corps de support principal 1 et de préférence contre l'intérieur de la paroi environnante du corps cylindrique métallique 7 pour fixer ainsi l'élément séparateur. Grâce à cette fixation, l'évidement précité 17 constitue un passage faisant communiquer les chambres 12 et 13 l'une avec l'autre, en constituant ainsi un orifice qui permet un écoulement
réversible de liquide.
Dans l'exemple illustré par la figure 3, l'élément séparateur 14 est percé dans la partie de plaque plate de vingt trous de communication 16 à petit rayon, en ordre dispersé. L'élément-bouchon 15 est constitué de deux tronçons de plaque capables de recouvrir la partie de plaque plate présentant le trou traversant 16 et d'un tronçon de jonction reliant les précédents parallèltment l'un à l'autre, l'lément ayant ainsi en coupe transversale une section en H. On introduit le tronçon de jonction dans un trou ménagé dans le centre de la partie de plaque plate de l'élément- bouchon 14, puis on dispose les deux tronçons de plaque le long des deux faces de la partie de plaque plate et on les relie au tronçon de jonction, de sorte que l'élément-bouchon 15 demeure captif sur l'élément
séparateur 14.
Il faut que l'élément-bouchon 15 soit retenu sur l'élément séparateur 14 de manière à être légèrement mobile de sorte que ses deux tronçons de plaque soient en contact avec la partie de plaque plate de l'élément séparateur 14 ou en soient légèrement séparés. Il faut éviter de maintenir en permanence l'élément-bouchon en
contact étroit avec l'élément séparateur.
L'élément séparateur 14 peut être soit en un matériau rigide tel qu'un métal (par exemple l'aluminium), soit en un matériau élastomère tel que le caoutchouc, tandis que l'élément-bouchon 15 peut être soit en élastomère soit en un matériau rigide, mais est avantageusement en élastomère quand l'élément-bouchon est captif avec un jeu si faible
qu'il est presque en contact avec la partie de plaque plate.
On incorpore la plaque de cloisonnement 6 ainsi réalisée à un dispositif de support isolateur de vibrations, dont les chambres 12 et 13 sont remplies d'un liquide, tel qu'un liquide antigel,et rendues étanches. On obtient ainsi un dispositif complet de montage antivibratile,
isolateur de vibrations, à amortissement par liquide.
Lorsqu'on fixe, par exemple, ce dispositif de support isolateur de vibrations afin de supporter un moteur
d'automobile, les oscillations a haute fréquence apparais-
sant pendant le roulement sont principalement atténuées par l'élément de base isolateur de vibrations 2 et, par conséquent, les bruits confines ou bruits de transmission
peuvent être bien absorbés.
D'autre part, les oscillations à basse et moyenne fréquences, telles que les oscillations de marche au ralenti, sont efficacement atténuées par écoulement réversible de
liquide par l'orifice entre les deux chambres 12 et 13.
Attendu que ces oscillations ont une grande amplitude, l'élément-bouchon 15 ferme le trou traversant 16, l'un des tronçons de plaque étant toujours en contact avec la partie de plaque plate, par suite de quoi l'écoulement
de liquide a lieu seulement à travers l'orifice 17.
Dans la plage des vibrations à haute fréquence d'amplitude faible, les pressions hydrauliques s'élèvent habituellement dans les chambres 12 et 13. Toutefois, l'élément-bouchon 15 est susceptible de vibrer, sa vibration prolonge l'état d'ouverture du trou traversant 16 et un écoulement de liquide s'effectue aussi à travers ce trou 16, de sorte que les pressions hydrauliques régnant dans les chambres 12 et 13 se mettent à baisser. Par conséquent, la flexibilité dynamique devient faible et il est possible d'absorber les bruits confinés ou bruits de transmission
et de les empêcher d'envahir l'habitacle.
Pour ce qui est des caractéristiques d'isolement antivibratile, on a comparé la relation entre la fréquence (Hz) et la flexibilité dynamique (kg/mm) par des mesures opérées sur le support selon l'invention et sur un support comparable existant comportant une plaque de cloisonnement
formée d'un corps rigide au lieu de la plaque de cloisonne-
ment 6 selon la présente invention.
Les résultats sont présentés sur la figure 5, sur laquelle la ligne en trait plein correspond au support selon l'invention et la ligne en traits interrompus, au support témoin. Comme on le voit d'après cette figure, dans la plage des basses fréquences, il n'y a sensiblement pas de différence, tandis que dans les plages des moyennes et hautes fréquences, dépassant 45 Hz, le support selon
l'invention peut provoquer une réduction sensible de flexi-
bilité dynamique. Donc, il est possible de faire apparaître, dans une mesure notable, l'isolement de bruits confinés ou étouffés dans les plages de moyennes et hautes fréquences d'oscillation. Comme décrit ci- dessus, la présente invention fournit un dispositif de support isolateur de vibrations
à amortissement par fluide dans lequel une plaque de cloi-
sonnement 6, présentant un orifice 17, est prévue pour diviser une enceinte fermée en chambres remplies d'un liquide, caractérisé en ce que la plaque de cloisonnement est formée d'un élément séparateur 14, présentant au moins un trou traversant 16, et d'un élément-bouchon 15 agissant à la manière d'une vanne pour fermer le trou traversant lors de l'apparition d'oscillations à basse fréquence et pour
l'ouvrir lors de l'apparition d'oscillations à haute fré-
quence. Ainsi, il est possible de supprimer la hausse de pression hydraulique dans la plage d'oscillations à haute fréquence et, simultanément, de réduire la flexibilité dynamique, ce qui offre un pouvoir supérieur d'isolement
à l'encontre du bruit étouffé et du bruit de transmission.
Dans le cas des véhicules automobiles, le dispositif évite la propagation des bruits provenant du moteur et maintient
le silence dans l'habitacle.
De plus, à l'encontre des oscillations à basse fréquence, l'orifice 17 joue son rôle propre en assurant l'écoulement de liquide, ce qui permet d'amortir efficacement
les vibrations.
Ainsi, le dispositif est apte à assurer dans une mesure suffisante l'isolement à l'encontre de vibrations couvrant une large gamme de fréquences basses, moyennes
et élevées.
Il y a lieu de noter, de plus, que, selon la présente invention, la plaque de cloisonnement est épaisse
et facile à mouler, contrairement aux plaques de cloison-
nement minces classiques, telles que les diaphragmes, ce qui permet non seulement de réduire son prix de revient, mais aussi d'obtenir un dispositif à grande longévité dont le fonctionnement est assez fiable pour qu'on puisse se
dispenser d'entretien pendant une longue période.
Claims (2)
1. Dispositif de support isolateur de vibrations à amortissement par fluide, qui comprend un corps de support principal (1) comportant un élément de base isolateur de vibrations (2) en élastomère de caoutchouc et, intérieurement
à celui-ci, une enceinte fermée, et une plaque de cloison-
nement (6) divisant ladite enceinte en deux chambres (12, 13) qui communiquent l'une avec l'autre par un orifice (17) ménagé dans la plaque de cloisonnement et remplies
d'un liquide hermétiquement enfermé, ladite plaque de cloi-
sonnement (6) comportant un élément séparateur (14) qui présente une partie de paroi périphérique extérieure épaisse et une partie de plaque intérieure plate mince entourée par la partie périphérique, ladite partie de plaque plate présentant au moins un trou traversant (16) et ladite partie
périphérique présentant un orifice (17); et un élément-
bouchon (15) présentant deux tronçons de plaque opposés longeant avec du jeu les deux faces de la partie de plaque plate de l'élément séparateur de manière à recouvrir le trou traversant et retenus sur l'élément séparateur avec une liberté de mouvement faible telle que lesdits tronçons de plaque soient an contact avec les deux faces de ladite partie de plaque plate ou séparés de ces faceso
2. Dispositif de support isolateur de vibrations
& amortissement par fluide selon la revendication 1, carac-
térisé en ce que ledit élément séparateur (14) est en forme de disque et en ce que ledit orifice (17) est constitué par un trou de communication (18) faisant face à l'une des chamibres (12), par un trou de communication (19) faisant face à lNautre chambre (13) et par un passage annulaire défini par ine plaque oblique (20) s'étendant entre l'un et l'autre cote de la partie périphérique, de sorte que les chambres communiquent entre elles à travers les trous de communication et le passage annulaireo
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