FR2926862A1 - Butee antivibratoire et biellette pourvue d'une telle butee - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une butée (14', 15') intercalée entre un premier et un second élément rigide (9,10) dont l'un des éléments est soumis à des vibrations dans un domaine de fréquence déterminé afin de limiter le débattement relatif desdits éléments, adhérisée au premier élément (10) et présentant en l'absence de sollicitations mécaniques dues aux vibrations un jeu (16, 17) entre l'extrémité de la butée (14', 15') et le second des éléments (9) caractérisée en ce qu'elle est formée d'un bloc de matière élastique (22, 23 ;22', 23') et d'un noyau (20, 21 ; 20', 21') de matériau sensiblement incompressible, inclus dans le bloc de matière élastique (22, 23 ;22', 23'), la géométrie et la nature des matériaux étant choisis tels qu'il se produit un amortissement des vibrations dans tout ou partie du domaine de fréquence déterminé.

Description

Butée antivibratoire et biellette pourvue d'une telle butée. La présente invention concerne une butée antivibratoire.

L'invention concerne plus particulièrement une butée antivibratoire intercalée entre un premier et un second élément rigide dont l'un des éléments est soumis à des vibrations dans un domaine de fréquence déterminé afin de limiter le débattement relatif desdits éléments, adhérisée au premier élément et présentant en l'absence de sollicitations mécaniques dues aux vibrations un jeu entre l'extrémité de la butée et le second des éléments.

Une telle butée antivibratoire est applicable en particulier, mais non exclusivement, pour équiper une biellette de reprise de couple (biellette anti-couple) utilisée dans l'industrie automobile pour la suspension des moteurs.

L'invention a également pour objet une biellette anti-couple pourvue d'une telle butée antivibratoire.

Une biellette anti-couple comprend habituellement deux dispositifs amortisseurs de vibrations insérés aux extrémités d'une armature rigide, généralement métallique constituant le corps de la biellette. Chacun des dispositifs est formé d'un élément extérieur rigide entourant un élément intérieur rigide entre lesquels est intercalé au moins une masse d'un matériau élastique dont la fonction est de filtrer les vibrations et de limiter le débattement relatif des deux éléments rigides. Ces éléments forment les armatures du dispositif amortisseur de vibrations, l'armature intérieure étant traversée par un alésage permettant le passage d'une vis ou d'un axe de fixation.

Le premier dispositif amortisseur de vibrations est de petite taille et couramment appelé petite articulation . La petite articulation est de grande rigidité et joue un rôle de pivot.

Le deuxième dispositif amortisseur de vibrations, de taille plus importante est couramment appelé grosse articulation . La grosse articulation a pour fonction le filtrage des vibrations et la limitation du débattement entre ses deux armatures.

Entre les armatures de ces articulations sont généralement intercalés des corps réalisés avec un matériau élastomère naturel ou de synthèse.

En fonctionnement, le groupe motopropulseur (GMP) d'un véhicule automobile engendre des vibrations qui se transmettent à la caisse, en passant notamment par les biellettes anti-couple.

Ces biellettes anti-couple, de par leur architecture, présentent des premières fréquences de résonance (à titre indicatif entre 50 Hz et 1000 Hz) qui, si elles remontent en tant que bruit audible dans l'habitacle peuvent incommoder les passagers.

Une solution bien connue de l'art antérieur pour atténuer des fréquences de résonance consiste à ajouter un système supplémentaire dit de batteur constitué d'une masse métallique adhérisée à un matériau élastomère fixé sur le corps de la biellette. Cependant, cette technique présente l'inconvénient d'impacter à la hausse la masse, l'encombrement et le coût de fabrication d'une telle biellette.

Une autre approche révélée par l'art antérieur et proposée dans FR2898947 pour assurer à la fois une filtration optimale des vibrations à hautes et moyennes fréquences et un amortissement convenable des fréquences de résonances à basse fréquence est d'utiliser un élément de contact frottant entre l'armature intérieure et l'armature extérieure de la biellette.

Cependant, cette technique a donc pour inconvénient qu'un tel élément de contact frottant est sujet à l'usure, ce qui ne permet pas d'être confiant sur sa durée de vie et le maintien de ses performances en termes d'amortissement de vibrations.

Une autre solution présentée dans le brevet FR2732738 consiste à relier latéralement et élastiquement une masselotte au bloc de matière élastique principal. Cependant, cette technique présente l'inconvénient d'avoir une liaison entre la masselotte et le bloc de matière élastique principal soumise à des sollicitations alternées et de risquer une rupture par fatigue.

L'invention a pour but de présenter une butée antivibratoire particulièrement, mais non exclusivement, appropriée pour être comprise dans l'un des deux amortisseurs de vibrations d'une biellette anti-couple et notamment la grosse articulation , qui soit capable d'assurer un amortissement des fréquences de résonance intrinsèque à l'architecture de la biellette anticouple et de conserver sa fonction de limitation du débattement relatif des armatures intérieure et extérieure.

A cette fin, l'invention propose une butée intercalée entre un premier et un second élément rigide dont l'un des éléments est soumis à des vibrations dans un domaine de fréquence déterminé afin de limiter le débattement relatif desdits éléments, adhérisée au premier élément et présentant en l'absence de sollicitations mécaniques dues aux vibrations un jeu entre l'extrémité de la butée et le second des éléments est caractérisée par le fait que la butée est un ensemble formé d'un bloc de matière élastique et d'un noyau de matériau sensiblement incompressible, inclus dans le bloc de matière élastique, la géométrie et la nature des matériaux étant choisis tels qu'il se produit un amortissement des vibrations dans tout ou partie du domaine de fréquence déterminé.

Il est à noter que le brevet FR2868140 présente un dispositif antivibratoire doté d'un agencement composé d'une masse élastomère solidarisée à une armature intermédiaire. Toutefois un inconvénient de cet agencement est que l'armature intermédiaire est en appui contre une des armatures de l'articulation élastique. Cet agencement n'est donc pas libre de bouger pour assurer une fonction de batteur.

Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Le matériau élastique de la butée est un élastomère ou du caoutchouc naturel. - La masse du noyau est comprise entre 1 et 200 grammes. - La butée est réglée pour amortir un domaine de fréquence déterminé correspondant à un 15 mode de résonance. - Les butées sont disposées suivant un axe sensiblement parallèle à l'axe du débattement généré par la mise en coupe du GMP. - Les butées sont adhérisées de chaque coté de l'élément rigide intérieur, sur l'élément intérieur ou sur l'élément rigide extérieur. 20 - Les butées forment une pièce moulée unique ou des pièces moulées distinctes.

Par ailleurs, l'invention à également pour objet un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur monté sur la caisse du véhicule et disposant de biellettes anti-couple comprenant au moins à l'une de ces extrémités un dispositif amortisseur de vibration doté d'une 25 butée telle que définie ci-dessus et montées entre ce groupe motopropulseur et la caisse de ce véhicule pour filtrer les vibrations du groupe motopropulseur.

Une telle biellette présente notamment les avantages suivants : -Pas de surcoût, ni d'impact sur l'encombrement dus à l'ajout d'un composant spécifique 30 pour solutionner le problème de résonance -Pas d'augmentation de la masse totale de la biellette

Brève description des dessins D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après faite en 35 référence aux figures dans lesquelles :

- La figure 1 est une vue schématique d'un principe connue de biellette anti-couple. - La figure 2 est une vue schématique du dispositif amortisseur de vibrations dénommé grosse articulation montrant les positions relatives des armatures dans le cas d'un effort appliqué suivant l'axe X. - La figure 3 est une vue schématique d'un détail de conception d'une biellette anti-couple telle que décrite en figure 1 et montrant une butée de limitation avec une partie de l'armature intérieure rentrant dans le volume de matériau élastique. - La figure 4 est une vue schématique selon un premier mode de réalisation de l'invention, avec des butées solidaires de l'armature interne. - La figure 5 est une vue schématique, selon un second mode de réalisation de l'invention, avec des butées solidaires de l'armature externe.

Description détaillée

Dans son principe le plus connu une biellette anti-couple 1 telle que représentée sur la figure 1 comprend un corps de biellette 2 rigide, une première extrémité du corps de biellette 2 dotée d'un premier dispositif amortisseur de vibrations couramment nommée petite articulation 3, une deuxième extrémité du corps de biellette 2 dotée d'un second dispositif amortisseur de vibrations couramment nommé grosse articulation 4.

La grosse articulation 4 est généralement destinée à être assemblée du coté du GMP tandis que la petite articulation 3 est destinée à être assemblée du coté de la caisse du véhicule. Un montage inverse est cependant possible.

La petite articulation 3 comprend une armature extérieure 5 et une armature intérieure 6 métalliques. L'armature intérieure 6 est traversée par un alésage central 7 permettant le passage d'une vis ou d'un axe de fixation. L'armature extérieure 5 entoure l'armature intérieure 6. Au moins un corps d'un matériau élastique 8 est présent entre l'armature intérieure 6 et l'armature extérieure 5. La masse de matériau élastique 8 est fixée par adhérisation aux armatures 5 et 6.

La grosse articulation 4 comprend une armature extérieure 9 et une armature intérieure 10 métalliques. L'armature intérieure 10 est traversée par un alésage central 11 permettant le passage d'une vis ou d'un axe de fixation. L'armature extérieure 9 entoure l'armature intérieure 10.

Selon le principe de biellette anti-couple représentée sur la figure 1, l'axe de l'alésage central 11 de la grosse articulation 4 est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'alésage de la petite articulation 3 dans le plan ZY. Une telle disposition relative des articulations 3 et 4 n'est cependant pas obligatoire.

La grosse articulation 4 comprend un premier et deuxième bras en matériau élastique 12, 13 situés entre l'armature extérieure 9 et l'armature intérieure 10. Les bras 12 et 13 sont adhérisés aux armatures extérieure 9 et intérieure 10 de part et d'autre de l'armature intérieure 10, suivant l'axe Y.

La grosse articulation 4 comprend aussi un troisième et quatrième corps en matériau élastique 14, 15 situés entre l'armature extérieure 9 et l'armature intérieure 10. Les corps en matériau élastique 14 et 15 sont adhérisés à l'armature intérieure 10, de part et d'autre de l'armature intérieure 10, suivant l'axe X. En l'absence de sollicitations, il existe un jeu 16 entre l'armature extérieure 9 et l'extrémité du corps élastique 14 ainsi qu'un jeu 17 entre l'armature extérieure 9 et l'extrémité du corps élastique 15. Les corps 12, 13, 14, 15 en matériau élastique peuvent éventuellement constituer une pièce moulée unique de matériau élastique.

La masse de matériau élastique 8 de la petite articulation 3 possède une raideur élevée et essentiellement pour fonction de jouer le rôle de pivots et d'absorber les mouvements angulaires. La masse de matériau élastique 8 travaille essentiellement en torsion.

La grosse articulation 4, de raideur plus faible à pour fonction l'amortissement des vibrations suivant l'axe X. La figure 2 illustre les positions relatives de l'armature extérieure 9 par rapport à l'armature intérieure 10 de la grosse articulation 4 lorsqu'un effort est appliqué selon l'axe X entre ces deux armatures 9 et 10 selon un sens qui par exemple tend à diminuer le jeu 17. Dans ce cas, les bras en matériau élastique 12, 13 ont pour fonction l'amortissement des débattements suivant X en s'opposant à l'effort appliqué et travaillent en cisaillement.

Les corps en matériau élastique 14, 15 forment des butées de limitation de débattement suivant X de l'armature intérieure 10 par rapport à l'armature extérieure 9. Les butées 14, 15 travaillent en compression quand l'effort est suffisamment important pour les amener au contact de l'armature extérieure 9.

Afin de mieux comprendre l'invention, il faut rentrer davantage dans le détail de la conception des butées 14, 15. La figure 3 présente une grosse articulation de biellette anti-couple. Couramment, l'armature intérieure 10 peut comprendre une première excroissance 18 qui rentrent dans le volume de la butée de limitation 14. De la même façon l'armature intérieure 10 peut comprendre une seconde excroissance 19 rentrant dans la butée 15.

La dimension, suivant l'axe X, de ces excroissances par nature sensiblement incompressibles contribue, avec la masse élastique compressible des butées 14, 15, à limiter et à maîtriser les amplitudes de débattement relatifs des armatures suivant l'axe X.

Ainsi, selon un premier mode de réalisation de l'invention illustrée par la figure 4, des butées 14', 15' sont adhérisées de chaque coté de l'armature rigide intérieure 10 de la grosse articulation 4, suivant un axe sensiblement parallèle à l'axe X représentatif de l'axe du débattement généré par les vibrations. Les butées 14', 15' ainsi que des bras 12, 13 peuvent former une seule pièce moulée unique ou encore former des pièces moulées distinctes, réalisés en élastomère de synthèse ou en caoutchouc naturel.

L'excroissance 18 est avantageusement désolidarisée de l'armature intérieure 10 pour devenir un noyau distinct 20 sensiblement incompressible entourée du bloc de matière élastique 22 et dont l'ensemble forme la butée antivibratoire 14'.

Ainsi désolidarisée, non seulement le noyau 20 contribue toujours à sa fonction de maîtrise des amplitudes des débattements relatifs des armatures suivant l'axe X, mais de plus constitue avec la masse élastique 22 de la butée 14' un système masse-ressort dont on pourra avantageusement profiter en tant que batteur pour amortir un domaine de fréquence déterminé. De préférence, le domaine de fréquence déterminé correspond à un mode de résonance intrinsèque à l'architecture de la biellette anti-couple 1.

L'adaptation de la fréquence propre du système masse-ressort au domaine de fréquence correspondant à la fréquence de résonance intrinsèque à l'architecture de la biellette anticouple 1 est réalisée par le réglage adéquat de la valeur de la masse du noyau 20, de la valeur de raideur de la masse élastique 22 de la butée 14', et de la position du noyau 20 suivant l'axe X dans la butée 14': en effet, la raideur du batteur augmentera avec le rapprochement du noyau 20 vers l'élément 10 sur lequel la butée 14' est adhérisée.

De la même façon, l'excroissance 19 peut être découplée de l'armature intérieure 10 pour devenir un noyau distinct 21 entourée d'un bloc de matière élastique 23 dont l'ensemble forme la butée antivibratoire 15' et constituer ainsi un autre système masse-ressort.

Selon ce mode de réalisation, quand le corps de la biellette 2 entre dans un mode de résonance, les vibrations se propagent du corps de la biellette 2 vers les butées antivibratoires 14', 15', solidaires de l'armature intérieure 10 via les bras élastiques 12 et 13 pour être amorties par effet batteur.

De préférence, les noyaux 20, 21 sont formées d'une masse de 1 à 200 grammes d'un matériau sensiblement incompressible tel que du métal. Toutefois, si le compromis entre la dimension suivant l'axe X et la valeur des masses des noyaux 20, 21 ne peut être réalisé avec un matériau métallique, il peut être envisagé l'usage de matériaux incompressibles de nature différente (à titre indicatif et non limitatif : un plastique rigide), dont la densité permet d'atteindre ce compromis. Les butées antivibratoires 14' ; 15', selon l'invention présente des fonctions de filtrage et de maîtrise des débattements maintenues. De plus elles évitent l'encombrement supplémentaire, l'augmentation de la masse totale, et le surcoût dus à l'ajout d'un composant spécifique pour solutionner le problème de résonance d'une biellette anti-couple 1. 10 Selon un autre de mode réalisation de l'invention présenté sur la figure 5, les butées antivibratoires 14' et 15' sont adhérisées sur l'armature extérieure 9, de chaque coté de l'armature rigide intérieure 10 de la grosse articulation 4. Les noyaux 20', 21' sont respectivement entourées des blocs de matière élastique 22' et 23' 15 des butées antivibratoires 14', 15'.

Selon ce mode de réalisation, quand le corps de la biellette 2 entre dans un mode de résonance, les vibrations se propagent du corps de la biellette 2 directement vers les butées 14', 15', solidaires de l'armature extérieure 9 pour être amorties par effet batteur . 20 Ce mode de réalisation est non seulement avantageux au même titre que le premier mode de réalisation, mais aussi, car dans ce second mode de réalisation, les butées antivibratoires 14', 15' sont placées au plus près de la masse vibrante que représente le corps de la biellette 2 lorsque celle-ci entre en mode de résonance. En effet, l'amortissement des vibrations par effet 25 batteur des deux systèmes masse-ressort constitués respectivement par masse du noyau 20' et la masse élastique 22' de la butée antivibratoire 14' et par la masse du noyau 21' et la masse élastique 23' de la butée antivibratoire 15' s'avère plus efficace car les vibrations reçues ensuite au niveau des bras élastiques 12, 13 seront d'amplitude moindre.

30 Les dispositions des butées antivibratoires 14', 15' présentées dans ces deux modes de réalisation ne sont aucunement limitatives. Selon un autre exemple de réalisation non représenté ici, une première butée antivibratoire selon l'invention est disposée sur l'élément rigide intérieur (10) tandis qu'une seconde butée selon l'invention est disposée sur l'élément rigide extérieur (9), de chaque coté de l'élément rigide intérieur (10). 35

Claims (12)

Revendications

1. Butée (14', 15') intercalée entre un premier et un second élément rigide (9,10) dont l'un des éléments est soumis à des vibrations dans un domaine de fréquence déterminé afin de limiter le débattement relatif desdits éléments, adhérisée au premier élément (10) et présentant en l'absence de sollicitations mécaniques dues aux vibrations un jeu (16, 17) entre l'extrémité de la butée (14', 15') et le second des éléments (9) caractérisée en ce qu'elle est formée d'un bloc de matière élastique (22, 23 ;22', 23') et d'un noyau (20, 21 ; 20', 21') de matériau sensiblement incompressible, inclus dans le bloc de matière élastique (22, 23 ;22', 23'), la géométrie et la nature des matériaux étant choisis tels qu'il se produit un amortissement des vibrations dans tout ou partie du domaine de fréquence déterminé.

2. Butée (14', 15') selon la revendication 1 caractérisée en ce que le matériau élastique est un élastomère de synthèse ou du caoutchouc naturel.

3. Butée (14', 15') selon la revendication 1 caractérisée en ce que la masse du noyau (20, 21 ; 20', 21') est comprise entre 1 et 200 grammes.

4. Butée (14', 15') selon la revendication 1 caractérisée en ce que le domaine de fréquence déterminé correspond à un mode de résonance.

5. Dispositif amortisseur de vibrations destiné à filtrer les vibrations et limiter les débattements entre deux éléments rigides (9, 10), le premier élément extérieur (9) entourant le second élément intérieur (10), caractérisé par le fait qu'il comprend des butées (14', 15') conformes à l'une des revendications 1 à 4 et disposées suivant un axe sensiblement parallèle à l'axe du débattement généré par les vibrations.

6. Dispositif amortisseur de vibrations selon la revendication 5 caractérisé en ce que les butées (14', 15') sont adhérisées de chaque coté de l'élément rigide intérieur (10).

7. Dispositif amortisseur de vibrations selon la revendication 5 caractérisé en ce que les butées (14', 15') sont adhérisées sur l'élément rigide extérieur (9) de chaque coté de l'élément rigide intérieur (10).

8. Dispositif amortisseur de vibrations selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'une première butée (14' ; 15') est disposée sur l'élément rigide intérieur (10) tandis qu'une seconde butée (14' ; 15') est disposée sur l'élément rigide extérieur (9), de chaque coté de l'élément rigide intérieur (10).

9. Dispositif amortisseur de vibration selon la revendication 5 caractérisé en ce que les butées (14', 15') forment une pièce moulée unique.

10. Dispositif amortisseur de vibrations selon la revendication 5 caractérisé en ce que les butées (14', 15') forment des pièces moulées distinctes.

11. Biellette anti-couple (1) comprenant au moins à l'une de ses extrémités un dispositif amortisseur de vibrations selon les revendications 5 à 10.

12. Véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur monté sur la caisse du véhicule et disposant de biellettes anti-couple (1) selon la revendication 11 montées entre cegroupe motopropulseur et la caisse de ce véhicule pour filtrer les vibrations du groupe motopropulseur.