Brevet FR2202005A1 — publié le 19740503

La présente invention a pour objet un adaptateur de fréquence notamment pour hélicoptère à pales rigides, destiné à relier deux parties d'un dispositif ou d'une machine, par exemple une pale et un rotor et permettant d'assurer entre ces deux parties un effet d'amortissement à une fréquence donnée et un effet de rigidification à une autre fréquence différente donnée. Un tel adaptateur permet par exemple, dans un hélicoptère à pales rigides, d'obtenir sur les pales un effet d'amortissement dans le cas où les pales tournent à la vitesse d'auto-rotation, et de rigidifier lesdites pales, par exemple lorsque celles-ci tournent à la fréquence de décollage. L'adaptateur de fréquence selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte un premier élément rigide, comportant une surface intérieure de révolution sensiblement cylindrique et au moins un organe pour sa fixation sur l'une des parties à relier du dispositif ou de la machine sur lequel l'adaptateur doit autre monté, un second élément rigide comportant une surface extérieure de révolution sensiblement cylindrique et au moins un organe pour sa fixation sur l'autre partie à relier, ladite surface extérieure sensiblement cylindrique étant d'un diamètre inférieur à celui de ladite surface intérieure sensiblement cylindrique et étant disposée coaxialement à son intérieur, une garniture élastique intérieure par exemple en un matériau élastomère, ladite garniture étant disposée entre lesdites surfaces intérieure et extérieure sensiblement cylindriques, au moins un organe amortisseur présentant une cavité dont deux faces opposées sont respectivement solidaires des deux éléments, l'une au moins desdites faces présentant une paroi pour diviser ladite cavité en laissant un passage permettant, lors du déplacement de l'une des parties de l'adaptateur par rapport à l'autre, d'étrangler une matière ayant la consistance de la graisse, disposée à l'intérieur de la cavité. Dans une forme de réalisation préférée, l'organe amortisseur est inséré entre les deux surfaces cylindriques des deux éléments, en alignement avec la garniture, l'organe d'amortissement formant ainsi une cavité annulaire dont les faces intérieure et extérieure sont respectivement solidaires des surfaces extérieure de l'élément intérieur et intérieure de l'élément extérieur. La matière à consistance de graisse disposée à l'intérieur de l'organe d'amortissement est constituée de préférence de silicones crus. Toutefois, il est également possible d'utiliser une graisse crue ou encore un autre matériau à consistance de graisse qui, sans présenter de propension à s'échapper, est susceptible d'être laminé dans le ou les étranglements de l'organe d'amortissement pour assurer un simple effet d'amortissement. La garniture élastique disposée entre lesdites surfaces intérieures et extérieures sensiblement cylindriques est de préférence simplement interposée entre les deux surfaces, de façon à se trouver comprimée quand un des éléments rigides se deplace axialement par rapport à l'autre. Dans cette forme de réalisation, la garniture est de préférence réalisée par un empilage d'éléments de garniture circulaires en un matériau élastomère. La garniture élastique peut également être constituée d'une autre manière, par exemple par une superposition de rondelles élastiques métalliques, "belleville" qui permettent d'obtenir un dispositif avec de très bonnes caractéristiques de raideur. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, le second élément possède, en guise d'organe de fixation, une portée située à une extrémité de sa surface cylindrique extérieure, tandis que le premier élément comporte une portée située entre les extrémités de sa surface cylindrique intérieure. Les premier et second éléments peuvent avantageusement être réalisés en un métal léger ayant de bonnes -caractéristiques mécaniques, telles qu'un alliage d'aluminium. L'invention a également pour objet un hélicoptère à pales rigides, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chaque pale, un adaptateur de fréquence, l'un desdits premier et deuxième éléments étant solidarisé rigidement, par l'intermédiaire de son organe de fixation avec la pale, alors que l'autreeiément est solidarisé rigidement par l'intermédiaire de son organe de fixation, avec le rotor de l'hélicoptère. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appa raieront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, et se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue en coupe axiale d'un adaptateur selon l'invention, - la figure 2 représente une vue d'un organe d'amortissement selon une variante de l'invention. - la figure 3 représente une vue partielle d'un adaptateur selon une variante de l'invention. L'adaptateur de fréquence représenté est destiné à être monté au-dessous d'une pale d'un rotor d'hélicoptère, l'axe longitudinal de l'adaptateur étant sensiblement parallèle à l'axe de la pale et donc perpendiculaire à l'axe du rotor. L'adaptateur se compose d'un premier élément rigide extérieur 1 et d'un second élément rigide intérieur 2 disposé coaxialement. L'élément intérieur 2, de forme générale cylindrique présente à l'une de ses extrémités émergeant à l'extérieur de l'élément 1, un organe de fixation constitué par une portée 3, d'axe perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'adaptateur. L'élément extérieur 1 comporte à une distance assez proche de la partie médiane, un organe de fixation constitué d'une portée 4 formée d'une pièce tubulaire d'acier 5 emmanchée à force dans ledit élément 1 pour le traverser selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal. Ce faisant, la pièce tubulaire 5 traverse à jeu l'élément intérieur 2 grâce à un orifice traversant 6 pratiqué dans cet élément intérieur. La portée 3 est par exemple destinée à recevoir un élément tel qu'une tige solidaire de la pale de l'hélicoptère, alors que la portée 4 est destinée à recevoir un autre élément rigidement solidaire du rotor. Le premier élément 1 comporte une surface intérieure cylindrique 7, disposée coaxialement à une surface extérieure également cylindrique 8, que présente le second élément 2 au regard de ladite surface 7. Entre les deux surfaces 7 et 8 coaxiales sont empilés un certain nombre d'éléments élastiques 9, présentant une forme circulaire et composés chacun de deux bagues 10 et 11 de diamètre différent, disposées concentriquement et réunies par une partie annulaire 12 en matériau élastique, par exemple du silicone adhérisé contre les surfaces en regard des deux bagues 10 et 11 par vulcanisation. Comme représenté sur la figure 1, les bagues 10 et 11 peuvent présenter à leur surface intérieure respectivement extérieure, une mince couche d'élastomère venant en contact respectivement de la surface extérieure 8 et de la surface intérieure 7. A la partie gauche de la pièce intérieure 2, et coopérant avec un épaulement 14 de cette partie 2, se trouve disposée une bague 15 qui appuie sur la bague 10 de l'élément 9 le plus à gauche. De façon similaire, à la partie droite du dispositif, la pièce intérieure 2 est solidaire d'un flasque 16 qui appuie sur la bague intérieure 10 de l'élément élastique 9 le plus à droite. A la partie gauche de la figure, l'élément extérieur 1 présente, vissée sur son extrémité, une bague 17 présentant un rebord 18 venant s'appuyer contre la bague extérieure 11 de l'élément élastique le plus à gauche. Une bague 19 similaire, vissée sur la partie droite de la pièce 1 présente également un rebord 20 venant s'appuyer contre la bague périphérique 11 de l'élément élastique 9 le plus à droite. La continuité des bagues 10 et 11 respectivement empilées les unes sur les autres est assurée, au niveau des orifices des parties 1 et 2, par des douilles 21, 22, munies d'orifices pour le passage de la portée. L'adaptateur selon l'invention présente également deux organes d'amortissement 23, respectivement 24, qui sont identiques, de sorte que seul sera décrit l'organe 23 disposé, comme l'organe 24 entre les deux surfaces extérieure et intérieure des éléments 1 et 2 ainsi qu'entre deux éléments élastiques annulaires 9, disposés respectivement de part et d'autre de l'organe d'amortissement. Cet organe 23 présente une première face constituée par une douille cylindrique 25 emmanchée sur la pièce 2 et venant s'appuyer sur ses deux bords, sur les bagues 10 des éléments élastiques voisins. De cette façon, la douille 25 assure la transmission des forces dans une direction axiale, avec toutes les autres bagues 10 alignées. La douille 25 présente, dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'adaptateur, une paroi 26 qui divise en deux la cavité comprise entre la douille 25 et une douille périphérique de plus grand diamètre 27 qui est alignée pour sa part, avec les bagues 11 des éléments élastiques voisins, de façon à assurer la continuité de la transmission des forces dans une direction axiale avec l'ensemble des bagues 11. La paroi 26 forme ainsi avec la douille 27 un étranglement 28. La cavité de l'organe 23 est remplie de silicone cru, ayant la consistance d'une graisse, par l'intermédiaire d'un orifice 29 fermé par un bouchon fileté 30. De cete façon, la graisse 31 se trouve emprisonnée dans la cavité, d'une part, par les bagues 25 et 27 et d'autre part par les faces en regard des deux éléments élastiques 9 qui ferment cette cavité annulaire à gauche et à droite. Le fonctionnement est alors le suivant - lorsque l'élément 2 est animé d'un mouvement longitudinal dans le sens de l'axe longitudinal commun des deux éléments 1 et 2, par rapport à l'élément rigide 1, le mouvement de l'élément 2 est transmis aux bagues 10 par l'intermédiaire de la bague 15 ou du flasque 16, tandis que les bagues 11 sont maintenues solidaires de l'élément 1 grace aux rebords 18 et 20. De cette façon, la matière élastomère12 des différents éléments élastiques travaille de façon élastique en tendant à s'opposer aux déplacements relatifs. Dans ce même déplacement, la paroi 26 va se déplacer dans la direction longitudinale par rapport à la douille 27, de sorte que la position de l'étranglement 28 varie le long de cette bague 27. La graisse qui se trouve dans l'un des deux compartiments de la cavité se trouve alors expulsée vers l'autre cavité et est laminée au passage dans l'étranglement 28. On obtient ainsi un effet d'amortissement pratiquement pur. En effet, les organes d'amortissement tels que 23 de l'adaptateur selon l'invention, travaillent pratiquement uniquement en amortisseur sans opposer d'efforts mais en dissipant seulement d la chaleur et en conservant des caractéristiques à peu près constantes, quelle que soit la vitesse et la température. Lorsque l'adaptateur de fréquence ainsi réalisé est monté sur une pale d'hélicoptère, il travaille comme amortisseur à une fréquence de rotation des pales déterminée et comme raidisseur, grâce aux propriétés de l'élastomère, à une autre fréquence supérieure, l'élastomère 12 se comportant, suivant son module d'élasticité qui varie avec la fréquence, soit en élément élastique, soit en raidisseur. Grâce à la disposition des éléments élastiques par superposition d'éléments de dimension réduite, on est certain d'obtenir une excellente qualité des éléments élastiques individuels 9 et par conséquent de l'empilage élastique et l'adhérisation de l'élastomère sur les bagues 10 et 11 pourra s'effectuer de façon parfaite. A titre d'exemple, un adaptateur selon l'invention ayant une surface cylindrique extérieure 9 d'un diamètre d'environ 90 mm et une surface cylindrique intérieure 8 d'un diamètre d'environ 80 mm et une longueur de garniture d'environ 100 mm la garniture étant en élastomère type caoutchouc naturel, avec deux organes d'amortissement remplis de silicone cru, présente des caractéristiques d'amortissement de K" = 223 deca Newton / mm à une fréquence de 3 Herz et des caractéristiques de raideur de K' = 758 déca Newton / mm à une fréquence de 6 hertz. On se réfère à la figure 2. Dans cette variante de l'invention, l'organe d'amortissement présente une douille intérieure 25 a munie d'une paroi perpendiculaire à l'axe longitudinal 26 a tandis que la douille extérieure, composée en fait de deux bagues accolées 27a, 27 b, présente pour chacune de ces deux bagues une paroi 27c et 27d qui forment avec la paroi 26a un labyrinthe à trois étranglements. Le jeu d'un étranglement est d'environ 1 mm. On obtient de cette façon un effet d'amortissement plus important que dans le cas de l'organe d'amortissement 23 à une seule paroi 26. Bien entendu, le nombre d'organes d'amortissement par adaptateur ainsi que le nombre d'étranglements peuvent varier en fonction des exigences pratiques. Dans une variante de l'invention représentée sur la figure 3, la garniture élastique est constituée d'empilages de rondelles Belleville 32 interposés entre les éléments 1 et 2. Comme on le voit sur la figure, les rondelles 32 à gauche de l'organe d'amortissement 23 s'appuient d'une part sur la bague 15, d'autre part sur la bague 27 par l'intermédiaire d'un élément élastique analogue aux éléments 9 et destiné principalement à l'étanchéité de l'organe 23. L'empilage de rondelles 32 permet d'obtenir d'excellentes caractéristiques de rigidité. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui-apporter diverses modifications de forme ou de matériau sans pour cela s'éloigner ni de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Adaptateur de fréquence, notamment pour hélicoptère à pale rigide, comprenant un premier élément rigide, comportant une surface intérieure de révolution sensiblement cylindrique et au moins un organe pour sa fixation sur l'une des parties à relier du dispositif ou de la machine sur lequel l'adaptateur doit être monté, un second élément rigide comportant une surface extérieure de révolution, sensiblement cylindrique et au moins un organe pour sa fixation sur l'autre partie à relier, ladite surface extérieure sensiblement cylindrique étant d'un diamètre inférieur à celui de ladite surface intérieure sensiblement cylindrique et étant disposée coaxialement à son intérieur, une garniture intérieure élastique formée d'au moins deux éléments, ladite garniture étant disposée entre lesdites surfaces intérieure et extérieure sensiblement cylindriques pour travailler lorsque l'un des éléments se déplace sensiblement longitudinalement par rapport à l'autre, et comprenant en outre au moins un organe amortisseur présentant une cavité dont deux faces opposées sont respectivement solidaires des deux éléments l'une au moins desdites deux faces opposées possédant une paroi s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire à cette face, pour former avec la paroi opposée un étranglement permettant le laminage d'une matière contenue à l'intérieur, caractérisé par le fait que deux éléments de garniture sont disposés de part et d'autre de l'organe d'amortissement dans le prolongement de ce dernier, ladite matière étant ainsi enfermée d'une part entre lesdites deux faces et d'autre part entre lesdits éléments de garniture. 2. Adaptateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite matière a la consistance d'une graisse. 3. Adaptateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la matière à consistance de graisse est constituée de silicone cru. 4. Adaptateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la matière à consistance de graisse est une graisse crue. 5. Adaptateur selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé par le fait que la garniture élastique est constituée d'un empilage d'éléments individuels de garniture de forme annulaire. 6. Adaptateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la garniture est constituée en un matériau élastomère. 7. Adaptateur selon les revendications5 et 6, caractérisé par le fait que chaque élément de garniture présente une bague intérieure posée coaxialement à l'intérieur d'une bague extérieure, l'espace annulaire entre les deux bagues étant rempli d'élastomère adhérisé contre les surfaces desdites bagues. 8. Adaptateur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les deux faces opposées de l'organe d'amortissement sont alignées respectivement avec les bagues correspondantes de deux éléments de garniture disposés de part et d'autre de l'organe d'amortissement. 9. Adaptateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le second élément possède une portée située à une extrémité de sa surface cylindrique extérieure. 10. Adaptateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le premier élément possède une portée située entre les extrémités de sa surface cylindrique intérieure et passant avec un jeu à travers un orifice de l'élément intérieur. 11. Adaptateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la garniture en élastomère est constituée de silicone vulcanisé. 12. Adaptateur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la garniture élastique est composée d'au moins un empilage de rondelles Belleville. 13. Adaptateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que les premier et second éléments sont réalisés en un métal léger à bonne caractéristique mécanique. 14. Adaptateur selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé par le fait qu'il comprend deux organes d'amortissement disposés de part et d'autre de la portée du premier élément. 15. Hélicoptère à pales rigides, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chaque pale, un adaptateur de fréquence selon l'une des revendications 1 à 14, l'un desdits premier et deuxième éléments étant solidarisé rigidement avec la pale par l'intermédiaire de son organe de fixation alors que l'autre élément est solidarisé rigidement par l'intermédiaire de son organe de fixation avec le rotor de l'hélicoptère.