Brevet FR2255507A1 — publié le 19750718

La présente invention concerne un élément élastique de liaison sensiblement incompressible dans une direction transversale, et élastiquement déformable perpendiculairement à ladite direction transversale. On connait actuellement des éléments élastiques de liaison constitués de minces couches d'élastomère séparées par des plaques métalliques de faibletépaisseur. Ces éléments présentent, de par leur constitution, une forte raideur dans le sens de la compression de l'élastomère, c'est-à-dire perpendiculairement auxdites couches d'élastomère, et une faible raideur dans le sens du cisaillement c'est-à-dire parallèlement auxdites couches. De telles pièces, du fait qu'elles permettent d'accepter des forces ou des charges importantes suivant une direction tout en permettant un déplacement dans les autres directions, peuvent entre notamment utilisées en remplacement des roulements, butées, glissières à billes, à rouleaux ou à aiguilles dans diverses applications où les mouvements possèdent une amplitude limitée.Elles peuvent également être utilisées comme articulations élastiques, pivots oscillants ou éléments de suspension. L'invention a pour but de réaliser un élément élastique de liaison, se prestant aux mêmes applications que les éléments connus jusqu'à présent, mais dans lequel le rapport des raideurs dans le sens de la compression et dans le sens du ciaaillement est augmente dans des proportions considérables, ce qui permet à l'élément selon l'invention d'être sensiblement incompressible dans une direction transversale selon laquelle sont appliquées les forces ou les charges et d'etre élastiquement déformable perpendiculairement à cette direction. La présente invention a pour objet le produit industriel nouveau que constitue un élément élastique de liaison, notamment' pour pivots, grtiulations, suspensions, sensiblement incompressible dans une direction transversale et élastiquement déformable perpendiculairement à cette direction transversale, comprenant deux plaques rigides sensiblement parallèles, un empilement de lames rigides minces et de couches d' élastomère minces alternées interposé entre lesdites plaques rigides pour les relier, lesdites couches d'élastomère étant adhérisées sur lesdites lames ou plaques adjacentes, caractérisé par le fait que ledit empilement s'étend sur la périphérie du volume défini entre lesdites plaques et présente à l'intérieur dudit volume au moins une cavité entièrement remplie par un fluide incompressible. Dans une première forme de réalisation de l'élément selon l'invention, lesdites plaques rigides sont sensiblement planes, et avantageusement de forme circulaire. Dans cette forme de réalisation, et en vue de réaliser un amortissement lors d'un déplacement perpendiculaire à ladite direction transversale, on peut prévoir avantageusement au moins un élément d'étranglement disposé dans la cavité & délimitant à l'intérieur de la cavité plusieurs volumes séparés entre lesquels ledit fluide est amené à passer sous l'effet desdits déplacements. Dans une forme particulière de réalisation, l'élément d'étranglement est constitué d'une masse d'un matériau élastomère sous la forme d'un cylindre de hauteur sensiblement égale à la distance entre lesdites plaques rigides et de section transversale polygonale étoilée dont les sommets viennent sensiblement au contact de la périphérie interne dudit empilement interposé entre lesdites plaques rigides. Ainsi lors d'un déplacement latéral le fluide enfermé dans lesdits volumes séparés passe en étntlaminé d'un volume à l'autre ce qui réalise l'amortissement souhaité. Ce fluide peut alors être avantageusement un fluide de forteulscosité telle qu'une huile ou graisse silicone et ce afin d'augmenter l'effort d'amortissement. Dans un mode de mise en oeuvre particulier la masse de matériau élastomère présente, à sa partie supérieure, une cavité centrale circulaire dont la périphérie vient sensiblement au contact de la plaque rigide supérieure. Cette cavité est également remplie du même fluide. Le volume de cette cavité n'est cependant pas sensiblement modifié lors du déplacement latéral de l'une des plaques par rapport à l'autre. Dans un autre mode de réalisation de l'élément élastique de liaison selon l'invention, les plaques rigides sont cylindriques, disposées concentriquement, et ladite cavité est divisée en volumes étanches distincts par des cloisons longitudinales en matériau élastomère. La présente demande a également pour objet des dispositifs incorporant de tels éléments élastiques, et notamment des pivots oscillants, des articulations élastiques et des suspensions utilisant ces éléments en remplacement ou en combinaison avec des roulements, butées et glissières à billes, à rouleaux ou à aiguilles de type conventionnel. Les éléments selon l'invention peuvent être en particulier utilisés comme éléments de suspension pour des centrales à inertie, des gyrocompas et autres applications analogues. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention vont maintenant être mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue d'élévation en coupe d'un élément selon l'invention dans une première forme de réalisation, - la figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue d'élévation en coupe d'une variante de réalisationde l'élément représenté sur la figure 1, - la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est une vue en perspective partiellement arrachée d'un élément selon l'invention dans une autre forme de réalisation, - les figures 6 à 11 représententdivers dispositifs pour lesquels des éléments selon l'invention sont utilisés comme élé- ments de suspension. L'élément selon l'invention représenté sur les figures 1 et 2 est constitué de deux plaques rigides sensiblement planes et parallèles, de forme circulaire, 1 et 2, présentant des trous 3 pour le passage d'éléments de fixation des plaques rigides 1 et 2 à des dispositifs (non représentés) destinés à être reliés par l'élément selon l'invention. Entre les plaques 1 et 2 est disposée une couronne 4 réalisée par un empilement de lames métalliques minces et de couches d'élastomère de faible épaisseur, alternées, lesdites couches d'élastomère étant adhérisées sur lesdites lames métalliques et les couches d'élastomère d'extrémité étant adhérisées aux plaques rigides 1 et 2. L'élastomère utilisé est par exemple du caoutchouc naturel, et le métal de l'acier. A l'intérieur de l'empilement 4, et délimitée par les plaques rigides 1 et 2, est formée une cavité cylindrique 5 remplie d'un fluide incompressible tel qu'une graisse silicone. La cavité 5 est étanche. Le fluide étant incompressible n'intervient pas dans les efforts élastiques opposés au déplacement en cisaillement. L'élément représenté aux figures 1 et 2 à titre d'exemple, possède une couronne 4 d'un diamètre extérieur de 80 mm, cette couronne étant constituée d'un empilement formé de neuf couches d'élastomère de 1 mm d'épaisseur et huit plaques métalliques. Dans une telle réalisation le rapport de la raideur en compression, c'est-à-dire dans une direction perpendiculaire aux plaques, à la raideur en cisaillement, c'est-à-dire perpendiculairement à ladite direction, est d'environ de 2150. Si l'élément était constitué en entier d'une masse d'élastomère de même volume global que I'élément.selon l'invention, ce rapport serait d'environ 12.Si la pièce était réalisée en un empilement de couches d'élastomère et de plaques métalliques de même épaisseur que la couronne 4 selon l'invention, sans la présence de la cavité 5 remplie de fluide incompressible, ce rapport des raideurs serait d'environ 950. On voit donc ainsi l'avantage considérable présenté par un élément élastique selon l'invention. L'élément représenté aux figures 3 et 4 diffère de l'élé- ment représenté aux figures 1 et 2 par la présence d'une masse d'élastomère 6 disposée à l'intérieur de la cavité remplie de fluide incompressible 5. Cette masse constituée par exemple de caoutchouc naturel est de forme cylindrique de hauteur correspon suant à la distance entre les plaques 1 et 2 et de section polygo étoilée dont les sommets 6a sont sensiblement au contact de la périphérie interne 7 de l'empilement 4 de manière à définir, entre cette périphérie 7 et les arêtes 6b de la masse d'élasto- mère 6 qui présentent une forme concave, une pluralité de volumes partiels 5a contenant le fluide incompressible.Du fait que les sommets 6a ne sont pas adhérisés à la périphérie interne 7 de l'empilement 4, lors de déplacements latéraux, le fluide provenant des volumes 5a est amené à être chassé d'un volume à l'autre et laminé entre les extrémités des pointes 6a et la périphérie 7 de l'empilement 4. Le laminage du fluide entraîne un amortissement interne lors d'un déplacement latéral. I1 est à noter que dans la forme représentée l'amortissement augmente avec le déplacement car le fluide contenu dans les différents volumes 5a repousse sous l'effet du déplacement les parois en élastomère pour sortir du volume dans lequel il est contenu. La pression nécessaire est alors d'autant plus importante que le déplacement est plus grand. De façon avantageuse, on prévoit, à la partie supérieure de la masse d'élastomère 6, une cavité 5b limitée par un bord annulaire 8 réalisé à la partie supérieure de la masse d'élastomère 6 et venant sensiblement au contact de la plaque rigide 1. Lors d'un déplacement on réalise ainsi un joint entre toutes les cavités. L'élément représenté sur la figure 5 possède une forme générale cylindrique et comporte une plaque rigide extérieure 1' et une plaque rigide intérieure 2', concentriques reliées entre elles, au voisinage des deux extrémités de l'element, par deux couronnes 4' formées d'empilements de plaques cylindriques métalliques et d'élastomère ayant la même composition que l'empilement 4 dans les modes de réalisation des figures 1 à 4. Des cloisons 9 en un matériau élastomère sont prévues à l'intérieur de l'espace délimité par les couronnes 4' ou les parois 1' et 2'. Ces cloisons 9 sont disposées longitudinalement par rapport à l'élément et relient les deux couronnes d'extrémité 4' d'empilements d'élastomère et de plaques métalliques. Les cloisons 9 délimitent des volumes étanches distincts 5' contenant un même fluide incompressible que la cavité 5 des modes de réalisation des figures 1 à 4. L'élément tel que représenté sur la figure 5 se prête à une utilisation comme palier, en particulier pour des pièces pivotantes et remplace avantageusement des paliers par exemple à billes de type conventionnel. L'étanchéité des éléments selon l'invention peut être bon entendu obtenue en prevoyant~un joint lors du moulage ou par adjonction d'un joint. On peut également prévoir à l'intérieur une butée de sécurité afin de limiter le déplacement. Les figures 6 à il représentent des dispositifs suspendus utilisant comme éléments de suspension des éléments selon l'invention désignes par la référence 10. On a représenté aux figures 6 et 7 un système d ' axes ortho- gonaux OXYZ, l'axe OY étant bien entendu perpendiculaire au plan des figures. Sur la figure 6, la pièce Il dont on désireréaliser la suspension, par la disposition des.éléments 10 n'est mobile que dans le plan YOZ perpendiculaire à la figure. Aucun deplace- ment n'est possible dans la direction OX car il s'agit de la direction transversale aux éléments 10 dans laquelle lesdits éléments sont incompressibles; En outre les mouvements de rotation de la pièce suspendue 11 autour des axes OZ et OY seront très difficiles. Une telle suspension convient pour proteger un matériel des vibrations ou de chocs apparaissant suivant les directions OZ et OY, et assure le parallélisme de pièces suspendues 11 suivant ces axes. Une suspens ion telle que réalisée sur la figure 7 assure la protection du matériel suspendu selon les trois directions du système d'axes de référence tout en assurant un retour angulaire autour de l'axe OY. Dans ce dispositif la pièce 11 est suspendue par rapport a un bâti 12, à la manière du dispositif représenté sur la figure 6, grâce à la présence des éléments 10a et le bâti 12 est lui-même suspendu grâce aux éléments lOb disposés perpen diculairement aux éléments lova. Les figures 8 à 11 montrent diverses formes de suspension d'un matériel 11 à protéger contre les vibrations et les chocs selon les trois directions orthpgonales. On réalise ainsi des suspensions tridirectionnelles tout en assurant un retour angulaire autour des trois axes et ce par une disposition appropriée des éléments élastiques de liaison 10 selon l'invention. I1 est bien entendu que diverses modifications de forme ou de matériaux peuvent être apportées à la présente invention sans pour autant s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. REENDI CATIONS 1. Elément élastique de liaison, notamment pour pivots, articulations, suspensions, sensiblement incompressible dans une direction transversale et élastiquement déformable perpendiculairement à cette direction transversale, comprenant deux plaques rigides sensiblement parallèles, un empilement de lames rigides minces et de couches d'elastomère minces alternées, interposé entre lesdites plaques rigides pour les relier, lesdites couches d'élastomère étant adhérisées sur lesdites lames ou plaques adjacentes, caractérisé par le fait que ledit empilement s'étend sur la périphérie du volume défini entre lesdites plaques et présente à l'intérieur dudit volume au moins une cavité étanche entièrement remplie par un fluide incompressible. 2. Elément élastique de liaison selon la revendication l, caractérisé par le fait que lesdites plaques rigides sont sensiblement planes. 3. Elément élastique de liaison selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites plaques rigides sont de forme circulaire. 4. Elément élastique de liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que pour réaliser un amortissement des déplacements perpendiculaires à ladite direction transversaiW il est prévu en outre au moins un élement d'étranglement disposé dans la cavité et délimitant à l'intérieur de la cavité plusieurs volumes séparés entre lesquels ledit fluide est amené à passer sous l'effet desdits déplacements. 5. Elément élastique de liaison selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit élément d'étranglement est cons titué d'une masse d'un matériau élastomère sous la forme d'un cylindre de hauteur sensiblement égale à la distance entre lesdites plaques rigides et de section transversale polygonale étoi idée. 6. Elément élastique de liaison selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la masse de matériau élastomère pré- sente, à sa partie supérieure, une cavité centrale dont le bord vient sensiblement au contact de l'une desdites plaques rigides. 7. Elément élastique de liaison selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites plaques rigides sont cylindriques, concentriques, ladite cavité étant divisée en volumes étanches distincts, par des cloisons longitudinales en matériau élastomère. 8. Dispositif de suspension, caractérisé par le fait qu'il comprend comme élément de suspension au moins un élément élastique selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Dispositif élastique, tel que pivot et articulation caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un élément selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 10.Dispositif, tel que palier, butée ou glissière, carac térisé par le fait qu'il est constitué par au moins un élément selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.