FR2656398A1

FR2656398A1 - Dispositif de suspension pour groupe moteur.

Info

Publication number: FR2656398A1
Application number: FR9016232A
Authority: FR
Inventors: Sato Shigeki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1990-12-24
Publication date: 1991-06-28
Also published as: DE4041011C2; GB2242956B; JPH03193528A; DE4041011A1; GB9027925D0; GB2242956A; US5154403A

Abstract

L'invention concerne un dispositif de montage pour un groupe moteur. Selon l'invention, il comprend un organe interne (12), un organe externe (14), un corps en élastomère (16) interconnecté entre eux, une patte (20) pour supporter l'organe interne sur un corps vibrant et un moyen générateur de contraintes électriquement réglable (30, 30a) qui est disposé entre la patte et l'organe interne. L'invention s'applique notamment au montage des moteurs pour véhicules automobiles.

Description

La présente invention se rapporte généralement à un dispositif de

suspension pour un moteur (groupe moteur) et, plus particulièrement,à un dispositif qui peut être interposé entre un châssis du véhicule et un groupe moteur et qui peut être électriquement commandé de façon que l'atténuation des vibrations appliquées au châssis du

véhicule soit améliorée.

La figure 8 montre un agencement de l'art antérieur o un montage cylindrique de moteur 2 est supporté sur une patte et est activement connecté à un groupe moteur (tel qu'un agencement du type'transaxld' o le moteur et la transmission sont combinés en une seule unité) Comme on peut le voir sur cette figure, le montage comprend un logement externe cylindrique 2 a et un organe tubulaire 2 b qui sont interconnectés au moyen d'un corps ouvert en élastomère. Cependant, cet agencement souffre d'un inconvénient par le fait que les vibrations, appliquées au montage par le groupe moteur, ont tendance à inclure la fréquence de

résonance de la patte 1 et à ainsi la mettre en résonance.

Par suite de cela, le degré d'atténuation de la trans-

mission des vibrations entre le groupe moteur et le châssis auquel est connectée la patte 1 ne peut être aussi élevé qu'on le souhaite et mène à la production de bruits de réverbération dans la cabine du véhicule,en particulier

pendant l'accélération du véhicule.

La présente invention a pour objet de procurer un agencement qui soit sensible aux vibrations appliquées à un montage de moteur et qui permette de produire de manière réglable un déplacement atténuant les vibrations d'une manière qui atténue la quantité de vibrations finalement

appliquées à un châssis de véhicule.

En bref, l'objectif ci-dessus est obtenu par un agencement o une patte en forme de U supporte un montage d'amortissement des vibrations du type à manchon en élastomère sur une unité de puissance (transmission plus ICE) L'organe tubulaire interne de l'amortisseur est monté sur les bras de la patte au moyen d'un boulon Des premier et second éléments tubulaires générateurs de contraintes piézo-électriques/électrostrictives sont disposés symétriquement autour du boulon et abrités dans l'organe tubulaire interne du montage Une unité de commande qui répond à l'angle du vilebrequin et à la vitesse du moteur produit un courant alternatif et

l'applique au premier élément générateur de contraintes.

La phase de ce courant est décalée de 900 avant son

application au second élément générateur de contraintes.

La tension et le fréquence du courant alternatif sont choisies selon un baréme prédéterminé qui est basé sur la vitesse du moteur et l'angle du vilebrequin et qui permet aux courants alternatifs d'être appliqués d'une manière qui produit des vibrations qui ont tendance à annuler les vibrations qui sont transmises de l'unité de puissance au boulon par les bras de la patte en U. Plus particulièrement, un premier aspect de la présente invention réside dans un dispositif de montage qui présente: un organe interne; un organe externe un corps en élastomère activement interconnecté entre

lesdits organes interne et externe; une patte pour sup-

porter ledit organe interne sur un corps vibrant; et un moyen générateur de contraintes électriquement réglable

disposé entre ladite patte et ledit organe interne.

Un second aspect de l'invention réside dans un dispositif de montage qui présente: un organe cylindrique interne; un organe cylindrique externe; un corps en élastomère activement disposé entre lesdits organes cylindriques interne et externe; une patte en U pour supporter ledit organe cylindrique interne sur un corps

vibrant; et un moyen générateur de contraintes électri-

quement réglable disposé entre ladite patte et ledit organe interne, ledit moyen générateur de contraintes ayant un élément formé d'un élément piézo-électrique et

d'un élément électrostrictif.

Un autre aspect de l'invention réside dans un système qui présente: un corps vibrant; une base; une patte en U reliée fixement au corps vibrant; une patte de support fixement connectée à ladite base; un organe externe tubulaire rigidement connecté à ladite patte de support; un organe interne tubulaire connecté audit organe en forme de U par un boulon qui traverse l'organe interne et les branches de la patte en forme de U; un corps en élastomère activement disposé entre lesdits organes interne et externe; et un moyen générateur de contraintes électriquement réglable disposé entre ledit

boulon et ledit organe interne.

Une autre caractéristique importante de l'invention réside dans le fait que le moyen générateur de contraintes ci-dessus mentionné comprend des premier et second éléments générateurs de contraintes qui ont des configurations tubulaires et qui sont disposés autour du boulon, lesdits premier et second éléments générateurs de contraintes ayant des extrémités vers l'intérieur qui sont séparées par une protubérance s'étendant vers l'intérieur qui est formée sur une paroi interne du premier organe, lesdits premier et second éléments générateurs de contraintes étant agencés d'une manière essentiellement symétrique de chaque côté de ladite protubérance s'étendant vers

l'intérieur et de façon que leurs extrémités vers l'exté-

rieur soient en engagement avec les branches de la patte en U. En combinaison avec les premier et second éléments générateurs de contraintes ci-dessus, la présente

invention présente de plus une source de courant alter-

natif, qui comporte un moyen de réglage répondant à des paramètres qui varient avec les vibrations produites par le corps vibrant et qui applique un courant alternatif ayant une tension et une fréquence sélectivement réglables au premier élément générateur de contraintes, qui déphase le même courant de 900 et l'applique au

second élément générateur de contraintes.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale montrant la construction qui caractérisé un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 donne un schéma-bloc fonctionnel montrant le concept de contrôle qui est utilisé dans le premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 4 est un diagramme des temps comparant les caractéristiques de déplacement (vibrations) que l'on obtient avec l'art antérieur (A) et celles obtenues avec la présente invention (B); la figure 5 est un graphique montrant la relation de contrainte et de champ électrique produite par un matériau piézo-électrique électrostrictif approprié à une utilisation dans la présente invention, le champ électrique étant indiqué en abscisses et la contrainte en ordonnées;

la figure 6 est une vue en élévation, partielle-

ment en coupe, qui montre la construction qui caractérise un second mode de réalisation de la présente invention la figure 7 donne un schéma-bloc fonctionnel montrant le concept de contrôle qui est utilisé dans le second mode de réalisation de la présente invention; et la figure 8 est une vue en élévation montrant l'agencement de l'art antérieur décrit dans les paragraphes

d'introduction de la présente invention.

Les figures 1 et 3 montrent un premier mode de réalisation de la présente invention Dans cet agencement, un montage 10 atténuant les vibrations comprend, à la base un organe interne tubulaire ou cylindrique 12, un organe externe tubulaire ou cylindrique 14 et un corps ouvert en élastomère 16 qui est fixé solidement entre la surface périphérique interne de l'organe externe 14 et la surface

externe de l'organe interne 12.

Le montage 10 est supporté sur une patte 20 au moyen d'un boulon 18 qui est disposé à travers l'organe interne 12 Dans ce cas, la patte 20 est reliée solidement à un groupe moteur 22 tandis que l'organe cylindrique externe 14 est adapté à être reçu dans une portion cylindrique de support d'une patte qui est connectée à un châssis du véhicule (voir élément 40 de la figure 6 à titre d'exemple) Dans ce mode de réalisation, la patte 20 a essentiellement une forme de U La portion inférieure ou de base 20 a de cette patte est connectée à l'unité de puissance ou groupe moteur 22 par un ou plusieurs boulons, non représentés Les branches 20 b, 20 c de support qui s'étendent vers le haut, de la patte, présentent des trous diamétralement opposés à travers lesquels est disposé le boulon 18 qui est maintenu en

place par un écrou 24.

L'organe interne 14 a une portion 26 qui dépasse radialement vers l'intérieur et qui s'étend vers le boulon sans le contacter Des premier et second moyens piézo-électriques d'actionnement 30, 30 a,sous la forme d'éléments piézo-électriques électrostrictifs en forme de manchons,sont disposés autour du boulon 18 et dans l'organe interne 12 d'une manière o les extrémités des éléments vers l'intérieur sont en aboutement contre les bords latéraux 28, 28 a de la protubérance 26 s'étendant vers l'intérieur tandis que leurs extrémités vers l'extérieur sont en engagement avec les branches 20 b, 20 c de la patte 20 Une quantité donnée de jeu est définie entre les éléments 30, 30 a et les organes entre lesquels

ils sont insérés.

Dans ce cas, les premier et second moyens d'action-

nement 30, 30 a sont électriquement connectés à une unité

de commande 32 et sont formés du type de matériau piézo-

électrique qui répond aux champs électriques externes et qui présente une grande résistance aux champs et des caractéristiques d'hystérésis contrainte/champ électrique non linéaires Alternativement, les moyens d'actionnement peuvent être faits en un matériau du type électrostrictif qui présente une très petite résistance aux champs qui s'approche d'une courbe quadratique Une divulgation se rapportant à ce type de matériau peut être trouvée à la page 51 de "Piezoelectric/electrostrictive Actuators"

publié par Morikita Publishing Company en Décembre 1986.

Les deux types ci-dessus mentionnés de matériau diffèrent principalement en termes de température de transition de phase (Point de Curie) et seront appelés

dans l'ensemble céramiques piézo-électriques-

électrostrictives. L'unité de commande 32 est connectée à un capteur 33 de l'angle du vilebrequin et à un capteur 34 de la vitesse

du moteur et elle est agencée pour produire des caracté-

ristiques de réglage qui sont appropriées à la suppression des vibrations qui sont excitées par le type le plus prédominant de vibrations produites par le moteur Dans ce cas, les vibrations sont supposées être du second harmonique (produites par des moteurs à quatre cylindres/

quatre temps-) simplement à titre d'exemple.

On notera que bien que deux capteurs séparés aient été montrés reliés à l'unité de commande 32, ils peuvent être combinés en un seul capteur En effet, le capteur 33 de l'angle du vilebrequin seul est capable de donner

également la vitesse du moteur en déterminant le change-

ment d'angle de vilebrequin par unité de temps ou le temps requis pour un changement prédéterminé de l'angle

du vilebrequin.

Dans ce cas, comme l'objectif est de contrôler l'harmonique secondaire et des classes supérieures de vibrations, on détermine l'harmonique primaire à partir

de la vitesse de rotation du moteur et on divise par deux.

De cette manière, un courant alternatif ayant une fréquence qui est proche de la vibration harmonique secondaire agissant réellement est appliqué au premier des deux moyens d'actionnement Le signal est alors déphasé de 900 et est appliqué au second moyen

d'actionnement.

Par ailleurs, dans le cas o on utilise la sortie d'un capteur d'angle du vilebrequin, comme on peut obtenir approximativement les vibrations du montage 10 à partir de la position de l'angle du vilebrequin et de la fréquence, la phase du courant alternatif à appliquer aux moyens d'actionnement peut être déterminée en utilisant une carte prédéterminée de temporisation (c'est-à-dire une carte qui est enregistrée en termes de la sortie du capteur de l'angle du vilebrequin et de la vitesse du moteur) Le Tableau qui suit montre un exemple d'une carte que l'on peut utiliser pour déterminer la fréquence du courant alternatif, le niveau de tension et le moment de l'angle du vilebrequin auquel il faut

appliquer la tension.

TABLEAU

Vitesse Fréquence Tension Cadence moteur courant courant déclenchement

(t/mn) alternatif alternatif (angle vile-

(Hz) brequin)

500-700 O

700-710 11,7 500 122

710-720 11,9 500 1240

720-730 12,1 550 1240

730-740 12,3 550 122

3000-3020 50,1 2000 36

3020-3040 50,5 2000 34

3040-3060 50,8 2000 34

Le présent mode de réalisation est tel que l'on utilise un algorithme approprié qui, comme cela est schématiquement indiqué sous forme de schéma-bloc à la figure 3, détecte la vitesse de rotation du moteur et l'angle du vilebrequin aux étapes 1001 et 1002, détermine la fréquence du courant alternatif à l'étape 1003 en utilisant la vitesse du moteur et,à l'étape 1004,emploie une carte de temporisation de la nature montrée au Tableau qui précède en conjonction avec les signaux de vitesse du moteur et d'angle du vilebrequin Ensuite, à une étape 1005, la tension et la fréquence du courant alternatif sont déterminées et un signal les présentant est appliqué au premier moyen d'actionnement 30 A l'étape 1006, la phase de la tension alternative est retardée de 900 pour une application au second

moyen d'actionnement 30 a.

Comme on l'a mentionné ci-dessus, dans le cas d'un moteur à quatre cylindres, la composante de vibrations secondaires est d'ordre supérieur Quand la fréquence des vibrations correspond aux fréquences de résonance du groupe moteur 20 et de la patte 22, le montage, en lui-même,vibre et ces vibrations sont transmises au châssis du véhicule Dans ces conditions, des vibrations dans la plage des fréquences de 50 à 500 Hz ont tendance à être transmises à la cabine du véhicule d'une manière

quiyinduit un bruit de réverbération.

En particulier, dans le cas d'un bruit de réverbéra-

tion provoqué par des vibrations entre 50 et 200 Hz, il est possible d'utiliser la patte 20 en forme de U qui fait partie du présent mode de réalisation parce que, du fait de la nature parallèle des branches 20 b et c, les vibrations ont tendance à être conduites de l'unité de puissance 22 au boulon 18 et ont subséquemment tendance à se concentrer au milieu de celui-ci Les vibrations du boulon 18 sont alors transférées par l'organe cylindrique interne 12 du montage 10 à la patte

o est supporté le montage.

1 O Tandis que ce phénomène pose un problème grave, si les vibrations qui sont transférées axialement le long du boulon 18 peuvent être atténuées d'une manière contrôlée, alors cela permet de réduire le rapport de transmission des vibrations. Selon le contrôle montré à la figure 3, les tensions qui sont appliquées aux moyens d'actionnement 30 et 30 a peuvent être contrôlées d'une manière par laquelle l'allongement et la contraction axiaux résultant des deux moyens d'actionnement 30, 30 a peuvent être utilisés pour produire des vibrations qui réagissent contre et

annulent celles appliquées par les branches 21 b, 21 c.

Cela permet, bien entendu, une grande réduction de la

quantité de vibrations transmises au châssis du véhicule.

La figure 4 compare graphiquement les caractéris-

tiques d'amortissement des vibrations de l'art antérieur avec celles de la présente invention Sur cette figure XE désigne le déplacement du moteur vers l'organe cylindrique interne 12 de l'amortisseur 10; XC désigne le déplacement induit par les moyens d'actionnement 30, 30 a; XR désigne le déplacement résultant après avoir ajouté le déplacement induit par le moyen d'actionnement au boulon 18; et XB désigne le déplacement de la patte 20 en elle-même. Comme on peut le noter, comme l'art antérieur n'est pas pourvu d'une entrée de déplacement annulant les vibrations correspond à XC, les vibrations XE du moteur

sont conduites au boulon 18 presque sans amortissement.

Les vibrations XB de la patte 20 sont elles-mêmes,en

conséquence, assez importantes.

Par ailleurs, avec la présente invention, du fait de l'addition du déplacement de contrôle ou des vibrations XC en phase inverse, les déplacements XC et XE ont tendance à s'annuler avec pour résultat des vibrations

fortement réduites XB de la patte.

1 1 La figure 5 est un graphique qui montre un exemple de la relation nonlinéaire qui se développe entre le champ électrique et la contrainte résultante lorsqu'on utilise un matériau piézo-électrique-électrostrictif donné On peut noter que tandis que la quantité de contrainte qui est produite est déterminée par le champ

électrique appliqué et n'est pas affectée par l'orien-

tation du champ, la quantité de déplacement produit par les moyens d'actionnement peut être facilement déterminée en contrôlant les tensions qui sont appliquées Par ailleurs, comme la réponse des moyens d'actionnement 30, a varie entre quelques millisecondes et quelques microsecondes, le temps de réponse peut être considéré comme ayant un effet négligeable sur la production de

la fréquence cible.

On peut noter que, comme deux moyens mutuellement opposés d'actionnement 30, 30 a sont utilisés de chaque côté de la protubérance 26 s'étendant vers l'intérieur, par application de tensions qui sont déphasées de 900, le contrôle souhaité du déplacement du montage du moteur est plus facile à obtenir que dans le cas o l'on

n'utilisait qu'un élément piézo-électrique-électrostrictif.

Sur la figure 5, le matériau électrostrictif est formé

de 0,9 Mn-0,1 Pt.

Par ailleurs, on notera que dans le mode de réalisation ci-dessus révélé, les moyens d'actionnement sont cylindriques et sont symétriquement agencés entre le boulon et l'organe cylindrique interne 12 Cela réduit la place requise pour ceux-ci et facilite la disposition du moteur en comparaison avec des agencements o un organe allongé est orienté contre les vibrations

à contrôler.

Comme la charge n'affecte pas la direction d'entraî-

nement des éléments piézo-électriques-électrostrictifs, les problèmes passés de durabilité sont surmontés et la durée de vie des moyens d'actionnement est fortement étendue. La figure 6 montre un second mode de réalisation de la présente invention Cet agencement est à la base similaire au premier et diffère par le fait que, afin de contrôler particulièrement la résonance de la patte 40 qui est connectée au châssis du véhicule et qui supporte l'organe cylindrique externe 13 du montage du moteur,

une jauge de contrainte est disposée sur la patte.

Cette jauge détecte directement la quantité de contrainte développée dans la patte 40 En utilisant des algorithmes appropriés, on peut employer la fréquence et la grandeur pour modifier, remettre au point et/ou compléter les données représentées au Tableau qui précède d'une manière qui permet de réduire,vers un niveau zéro,la quantité de vibrations détectées dans la patte La façon dont ce type de réglage par contre-réaction peut être réalisé est supposée être totalement du domaine

de ceux qui sont compétents en la matière.

La figure 7 montre sous forme de schéma-bloc

l'agencement conceptuel du second mode de réalisation.

La vitesse de rotation du moteur et la tension à la jauge de contrainte de la patte sont détectées aux étapes 2001 et 2002 A l'étape 2003,on détermine la fréquence du courant alternatif, à l'étape 2004,on utilise une carte de temporisation de la nature montrée au Tableau qui précède avec les signaux de vitesse du moteur et de la jauge de contrainte, à l'étape 2005,on déterminé le courant alternatif à appliquer au moyen d'actionnement de tension primaire et à l'étape 2006, on détermine la tension alternative à appliquer au

moyen d'actionnement de tension secondaire.

Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au contrôle du bruit de réverbération dans la cabine et qu'elle peut trouver diverses

applications lorsqu'il faut un contrôle et une atté-

nuation des vibrations Cependant, un exemple dans lequel l'invention est supposée trouver une application particulière est dans l'atténuation des vibrations à haute fréquence qui ont tendance à se produire pendant

l'accélération du véhicule.

R E V E N D I CA T I O N S

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1. Dispositif de montage caractérisé en ce qu'il comprend: un organe interne ( 12); un organe externe ( 14); un corps en élastomère ( 16) activement interconnecté entre les organes interne et externe; une patte ( 20) pour supporter l'organe interne sur un corps vibrant; et

un moyen générateur de contraintes électri-

quement réglable ( 30, 30 a) disposé entre la patte et

l'organe interne.

2. Dispositif de montage caractérisé en ce qu'il comprend: un organe cylindrique interne ( 12); un organe cylindrique externe ( 14); un corps en élastomère ( 16) disposé activement entre les organes cylindriques interne et externe; une patte ( 40) en forme de U pour supporter ledit organe cylindrique interne sur un corps vibrant, et un moyen générateur de contraintes électriquement réglable disposé entre la patte et l'organe interne et qui comprend un élément formé d'un élément piézo-électrique

ou d'un élément électrostrictif.

3 Système caractérisé en ce qu'il comprend: un corps vibrant; une base; une patte en U ( 20) fixée solidement au corps vibrant; une patte de support fixée à la base; un organe tubulaire externe ( 14) connecté rigidement à la patte de support; un organe tubulaire interne ( 12) connecté à l'organe en U par un boulon ( 18) qui traverse l'organe interne et les branches de la patte en U; un corps en élastomère ( 16) activement disposé entre les organes interne et externe;

un moyen générateur de contraintes électri-

quement réglable ( 30, 30 a) disposé entre le boulon et l'organe interne. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: un capteur ( 33, 34) qui détecte un paramètre se rapportant aux vibrations produites par le corps vibrant et une unité de commande ( 32) activement connectée au capteur et au moyen générateur de contraintes, l'unité de commande étant agencée pour répondre à la sortie du capteur et ayant un moyen pour déterminer la fréquence et le niveau de tension d'un courant alternatif appliqué

au moyen générateur de contraintes.

5. Système selon la revendication 3 caractérisé en ce que le moyen générateur de contraintes comprend des premier et second éléments générateurs de contraintes

( 30, 30 a).

6. Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que les premier et second éléments générateurs de contraintes ont des configurations tubulaires et sont disposés autour du boulon ( 18), les premier et second éléments générateurs de contraintes ayant des extrémités vers l'intérieur qui sont séparées par une protubérance s'étendant vers l'intérieur qui est formée sur une paroi interne du premier organe, les premier et second éléments générateurs de contraintesétant agencés d'une manière

essentiellement symétrique de chaque côté de la protubé-

rance s'étendant vers l'intérieur et de manière que leurs extrémités vers l'extérieur soient en engagement avec les branches de la patte en U. 7. Système selon la revendication 6 caractérisé en ce que les premier et second éléments générateurs de contraintes sont connectés à une source de courant alternatif, la source comprenant un moyen de commande ( 32) répondant aux paramètres qui varient avec les vibrations produites par le corps vibrant et qui applique un courant un courant alternatif ayant une tension et une fréquence pouvant être réglées au premier élément générateur de contraintes qui déphase le même courant de 900 et

l'applique au second élément générateur de contraintes.

8. Système selon la revendication 7 caractérisé en ce que: le corps vibrant est un moteur à combustion interne; la base est un châssis du véhicule; et les paramètres auxquels répond le moyen de commande

sont la vitesse du moteur et l'angle du vilebrequin.

9. Système selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend de plus un capteur de vibrations, qui est disposé sur la patte de support, ledit capteur

étant activement connecté à la source de courant alterna-

tif, le moyen de commande dans la source de courant alternatif répondant à la sortie du capteur de vibrations de façon à modifier la tension et la fréquence du courant alternatif appliqué aux premier et second éléments

générateurs de contraintes.

10. Système selon la revendication 9 caractérisé en ce que le capteur de vibrations comprend une jauge

de contrainte.