Brevet FR2457417A1 — publié le 19801219

L'invention est relative aux ensembles du genre des butées élastiques à superposition de couches alternées de matériau rigide (généralement métallique) et d'élastomère. Lorsque, comme plus spécialement envisagé ci-après, les couches élastiques de ces butées sont soumises à la fois, d'une part, à une compression par des forces agissant dans une direction substantiellement perpendiculaire auxdites couches, et, d'autre part, à un cisaillement par des forces agissant transversalement, on se heurte à des difficultés du fait du travail anormal desdites couches à l'endroit où elles émergent vers l'extérieur. En cet endroit, en effet, la discontinuité du milieu élastique est brutale, c'est-à-dire qu'il se produit une concentration de contraintes excessives au voisinage des extrémités des armatures métalliques. Le caoutchouc est très déformé dans cette zone où il n'est plus retenu. De telles contraintes sont souvent suffisantes, soit pour provoquer la destruction de l'adhésion caoutchouc sur métal, soit pour entraîner une fatigue importante du caoutchouc dans cette zone lorsqu'il est soumis par exemple à des variations dynamiques des efforts(axiaux, transversaux, etc.). La présente invention a pour but de réduire les valeurs de contrainte dans lesdites zones. Sans doute une diminution de la hauteur des couches tend à améliorer la situation, mais cela n'est pas toujours possible en raison des valeurs de rigidité à respecter, soit en compression, soit en cisaillement. L'invention consiste, principalement, pour écarter les difficultés venant d'être signalées, à reporter la zone libre de caoutchouc au-delà des zones de concentration des contraintes sur les bords, et cela en noyant l'extérieur des couches élastomères dans un enrobage extérieur. On peut ainsi, à condition d'adopter pour l'enrobage une épaisseur convenable et, pour le caoutchouc de celui-ci, une valeur modérée du module, réduire ou annuler les contraintes excessives visées plus haut. L'invention consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ciaprès. Elle vise plus particulièrement certains modes d'application (notamment celui pour lequel on l'applique aux butées de pales d'hélicoptères), ainsi que certains modes de réalisation, des dites dispositions, et elle vise, plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les supports ou butées du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement et les ensembles, notamment les hélicoptères ou autres machines, comportant de telles butées. Elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication. La figure 1 de ces dessins, illustre en perspective un bloc de couches élastomères séparées par des armatures, cela pour expliquer la genèse de l'invention. Les figures 2 et 3 montrent semblablement, la figure 2 en perspective et la figure 3 en coupe, des blocs de ce genre, de formes différentes, toujours pour expliquer l'invention. La figure 4 montre en perspective, portions arrachées, un bloc du genre de celui de la figure 2 et de forme cylindrique, mais établi conformément à l'invention. La figure 5 montre semblablement un bloc du même genre, mais de forme conique, lui aussi établi conformément à l'invention. La figure 6 montre en coupe analogue à celle de la figure 3 un support conforme à un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 7 montre en perspective partielle, portions arrachées, un pied de pale d'hélicoptère, sur lequel est représentée une pale, avec une butée élastique établie conformément à l'invention. La figure 8, enfin, montre séparément en perspective lesdites butées. Selon l'invention, et plus spécialement selon ceux de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant par exemple, d'une façon générale, d'établir une butée élastique entre deux éléments tels que A et B, butée constituée par une superposition d'armatures rigides 1 séparées par des couches d'élastomères 2, et destinée à être soumise tant à des forces F1, notamment de compression, transversales aux armatures et aux couches élastiques, qu'à des forces latérales F2, notamment de torsion, on s'y prend comme suit ou de façon analogue. Considérant par exemple d'abord les armatures et couches élastiques planes (figure 1 ou figure 2), comme déjà indiqué plus haut, on note, dans des blocus de ce genre, une discontinuité sur les bords des couches 2 d'élastomères, sous l'effet des forces telles que F1 ou F2. Les contraintes exagérées résultant de la déformation du caoutchouc sur lesdits bords sont suffisantes pour provoquer une rupture de l'adhésion du caoutchouc sur l'armature, d'où une détérioration rapide. Celle-ci est particulièrement intense dans les zones angulaires, -de sorte que la forme rectangulaire représentée sur la figure 1 devra en général être abandonnée au profit de la forme cylindrique (figures 2 et 4) ou conique (figures 5 et 8). Ce qui vient d'être dit s'applique aussi, bien entendu, au cas où les couches présentent une forme autre que plane, par exemple sphérique (figures 3 et 6), notamment dans le cas d'un rotulage, les deux pièces A et B étant soumises à compression F1 et également à une force latérale F2 dans un sens ou dans l'autre. Pour éviter les contraintes excessives sur les bords des couches d'élastomères dans des ensembles de ce genre, on vient, conformément à l'invention, reporter la surface libre du caoutchouc au-delà desdits bords, c'est-à-dire en noyant les bords des armatures dans un enrobage extérieur 3 d'élastomère (figures 4 et suivantes). On voit par exemple sur les figures 4 et 5, pour lesquelles on suppose le caoutchouc soumis à une force de compression F1 et à une force torsionnelle F2, que les couches d'élastomères 2 viennent s'épanouir, à l'extérieur, dans un enrobage 3 dont l'épaisseur est choisie convenable pour répartir les contraintes. Le choix de cette épaisseur est une première condition à remplir pour l'obtention du but cherché. I1 sera déterminé, dans chaque cas, de façon expérimentale. En général, llépaisseur minimale sera telle que, sous la compression maximale, de préférence aucun bourrelet n'apparaisse à la surface libre. I1 faudra aussi faire en sorte que tous angles vifs soient supprimés sur les bords, c'est-à-dire que les chants qui se présentent sur les bords des armatures soient bien arrondis et qu'ausur- plus, le traitement des bords en vue de la parfaite adhésion du caoutchouc soit parfaitement réalisé par l'une des méthodes connes d'adhérisation. Enfin, le module du caoutchouc constituant l'enveloppe peut être choisi essentiellement différent de celui des couches; il ne devra pas être trop élevé, notamment si -I'on veut obtenir un effet d'adhérence optimal dans le cas d'une sollicitation de cisaillement à amplitude constante (cas de l'application aux pales d'hélicoptères, envisagé plus loin). Eventuellement, notamment dans le cas d'un bloc de forme conique, les diverses couches 2 pourraient être établies en des caoutchoucs de modules différents, cela en particulier dans le but d'égaliser les contraintes. On remarquera en outre que, lors du refroidissement suivant l'opération de moulage d'un tel bloc, le retrait du caoutchouc de l'enrobage 3 donne lieu à une compression radiale tendant à s'opposer à la sortie du caoutchouc des couches. I1 y aura donc intérêt à utiliser pour l'enrobage un caoutchouc à grand retrait. Tout ce qui précède s'applique également au cas de la figure 6 dans laquelle est prévu un rotulage et ou les armatures et couches sont de forme sphérique. L'invention peut se prêter à de nombreuses applications. C'est donc seulement à titre d'exemple que l'on a illustré, sur les figures 7 et 8, une application de ladite invention aux butées de pales d'hélicoptères, à prévoir entre une pièce de rotor 4 et les pales 5. On voit sur la figure 7 que chaque pied de pale 6, en forme d'étrier tout en étant monté de façon pivotante sur un axe 7 (avec insertion éventuelle d'un manchon de caoutchouc, non représenté), vient enjamber la pièce en forme d'étoile 4 du rotor, et se fixer en 8 sur les faces latérales correspondantes d'une base A, laquelle est liée par l'intermédiaire de la butée élastique 1,2,5 conforme à l'invention, notamment d'allure conique, à une autre base B elle-même fixée sur la susdite étoile 4. Cette dernière fixation a lieu par exemple par boulonnage ou rivetage en 9 sur un bord correspondant de l'étoile 4. L'ensemble des pièces A, B et de la butée élastique est introduit, au montage, dans un passage correspondant 10 prévu dans l'étoile 4. A la fin du montage, la pièce B, en forme de chape et enjambant un bord de l'étoile 4, est fixée sur ce bord, donc solidaire de l'étoile, tandis que la pièce A est solidaire des pieds de pale en 8. Dans ces conditions, d'une part, le bloc élastique 1,2,3, est soumis, en vol, à la force centrifuge F1 s'exerçant sur la pale, donc sollicitant le caoutchouc à la compression, tandis que la pièce A, qui a par exemple une forme générale ovalisée, est libre de subir certains déplacements à travers le passage 10, ce qui permet à la pale d'effectuer ses déplacements coniques ou autres, et également de reporter sur les couches de caoutchouc 2 son couple de torsion (F2 figures 4 ou 5),ou les soumettant à un cisaillement. Au sujet de ce travail de cisaillement, il est bon de rappeler que, lors d'un travail de torsion d'un barreau de caoutchouc, dont les extrémités sont libres axialement, il y a striction du barreau en son milieu et allongement selon l'axe de torsion. Si donc on empêche l'allongement, on met la zone centrale en compression radiale. On voit ainsi que, dans l'application susvisée, aux pales d'hélicoptère, la sollicitation de rotation selon l'axe de torsion entraine une striction de l'enveloppe 3, qui s'oppose à l'extrusion du caoutchouc des couches. De toute façon, grâce à la présence de l'enrobage 3, on obtient une fixation de pale d'hélicoptère qui offre toute sécurité, en dépit de l'importance des réactions supportées par les pales. En suite de quoi, quel que soit le mode de réalisation adopté, on peut donc réaliser des butées élastiques, pour toutes applications, dont le fonctionnement résulte suffisamment de ce qui pré- cède pour qu'il soit inutile d'insister à son sujet, et qui présentent, par rapport à celles déjà existantes, le principal avantage d'offrir toute sécurité et une longévité accrue. Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui pré- cède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation ayant plus spécialement été envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Butée élastique ou analogue, à superposition d'armatures rigides et de couches. d'élastomères, destinée à supporter des effort5 de compression et éventuellement des efforts latéraux de cisaillement, caractérisé en ce que les zones libres de caoutchouc à l'extérieur des couches sont reportées, par enrobage de caoutchouc, à une certaine distance du bord des armatures rigides. 2. Butée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu en tre deux pièces extrêmes rigides, l'empilage est de forme substantiellement cylindrique et enrobé dans un enveloppe élastomérique. 3. Butée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' entre deux pièces extrêmes rigides, l'empilage est de forme substantiellement conique, et enrobé dans une enveloppe élastomérique. 4. Butée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'enrobage extérieur est suffisante pour absorber les bourrelets que tendent à présenter les bords des couches sous l'effet des forces de compression. 5. Butée selon la revendication 4, caractérisée en ce que, pour l'effort maximum de compression prévu, aucun bourrelet n'apparait sur l'enrobage extérieur. 6. Butée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en.ce que l'enveloppe extérieure est établie dans un caoutchouc différent de celui des couches. 7. Butée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les couches d'élastomère sont établies dans des caoutchoucs de modules différents. 8. Butée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'enveloppe extérieure est établie en un caoutchouc de module plu,s faible. 9. Butée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le caoutchouc de l'enveloppe extérieure est à grand retrait.