Brevet FR2523678A1 — publié le 19830923

I La présente invention se rapporte à des paliers d'isolement contre les vibrations et plus particulièrement à des paliers feuilletés ayant une meilleure stabilité de colonne et pouvant mieux tenir compte des charges de traction. La robotique est un domaine dont l'avance techno- logique est explosive De nombreux progrès se rapportent à des pinces et manipulateurs de robot que l'on peut considérer comme étant l'équivalent de la main de l'homme Les pinces derobot sont utilisées pour une grande variété d'applica- tions comprenant, par exemple, diverses fonctions de prise et de maintien Les mains et poignées robotiques qui existent utilisent un dispositif central souple à distance. Pour tenir compte d'un défaut d'alignement parallèle et angulaire dans un tel dispositif, entre les pinces et l'extrémité du bras du robot, l'industrie s'est tournée vers un certain nombre de dispositifs tels que celui montré dans le brevet US NO 4 098 001 Dans ce brevet, deux plaques extrêmes sont connectées en parallèle par un certain nombre de fils métalliques Cet agencement permet de tenir compte des efforts de traction et du défaut d'alignement que l'on peut voir dans une application robotique typique ci-dessus décrite, L'agencement enseigné dans ce brevet présente un inconvénient parce que les fils métalliques de connexion ont tendance à vibrer après chaque cycle de chargement-déchargement et ils inhibent ainsi la performance de support s'ils sont rechargés immédiatement Un certain intervalle de temps entre des charges successives est par conséquent nécessaire dans un tel agencement pour permettre au palier de retourner à l'état stable Par ailleurs, un tel agencement a tendance à se gauchir sous une charge de compression. On connaît, dans la technique, des isolateurs contre les vibrations qui sont construits sous la forme d'un sandwich ou feuilletage composé de couches alternées d'élastomère et d'un matériau non extensible Typiquement, le matériau non extensible a la forme de cales en métal o sont collées les couches en élastomère Le feuilletage est disposé, typiquement, entre des plaques extrêmes plates parallèles et opposées Un tel isolateur contre les vibrations peut facilement supporter une charge de compression Cependant, un tel isolateur peut être sensible à un gauchissement et sa capacité de support d'une charge en traction est limitée Comme cela est décrit dans le brevet US No 3 292 711 du 20 Décembre 1966, le gauchisse- ment d'un isolateur feuilleté contre les vibrations, se produit en particulier quand le rapport de la hauteur à la largeur est relativement important L'élastomère au centre a tendance à se comprimer vers l'extérieur à partir d'entre les plaques extrêmes, donc le contour de la surface externe parallèle à la charge prendra une forme générale de "C" (L'emplacement du délogement extrême du caoutchouc est typiquement un point entre les plaques extrêmes radialement le plus distant de l'axe central du feuilletage, ledit axe étant perpendiculaire aux plans o sont placéeslescoxhes du feuilletage) Cet effet peut être considéré comme si l'élastomère et les cales au centre de la colonne étaient comprimés vers l'extérieur par des forces déséquilibrées de renflement dues à la charge de compression En effet, tandis que la charge de compression est appliquée le long de l'axe du montage, des forces à angle droit par rapport à l'axe du montage se développent; un déséquilibre de ces forces provoque un mouvement de l'élastomère à angle droit à l'axe de l'isolateur Quand l'élastomère se déplace latéralement par rapport à l'axe, sa capacité de support de charge diminue rapidement et il n'est typiquement plus approprié à supporter les charges importantes de compression qu'on lui demande souvent Une grande variété de conceptions ont été révélées dans le brevet ci-dessus identifié pour retenir le gauchissement de l'isolateur Cependant, ces conceptions n'c frentpasàla fois la capacité de support de la charge de traction et de tenir compte des défauts d'alignement que l'on souhaite, par exemple, dans des applications derobotique ci-dessus décrites. La présente invention a par conséquent pour objet un palier ayant une meilleure stabilité de colonne. La présente invention a pour autre objet un palier feuilleté permettant de recevoir une charge de compression et pouvant résister à un gauchissement de la colonne. La présente invention a pour autre objet un palier capable de supporter des charges sensibles de compression et de traction tout en offrant une meilleure stabilité de la colonne. La présente invention a pour autre objet un palier d'isolement contre les vibrations pouvant tenir compte d'une charge de compression avec une meilleure stabilité de la colonne. Ces objets de l'invention et d'autres encore sont atteints en prévoyant un palier d'isolement contre les vibrations qui comprend un feuilletage de couches alternées en élastomère et non extensibles qui sont collées les unes aux autres entre des brides extrêmes espacées et face à face Entre ces brides extrêmes leur est connecté et fixé au moins un fil métallique de configuration linéaire quand l'isolateur est déchargé et qui s'étend sensiblement perpendiculairement aux plans o sont disposées les couches du feuilletage De préférence, le fil métallique est fait en un matériau sensiblement non extensible, comme par exemple de l'acier traité thermiquement Par ailleurs, les couches du feuilletage peuvent être chacune pourvue d'un trou placé centralement ou alésage rempli d'élasto- mère o est disposé le fil métallique Le feuilletage peut être soit moulé après assemblage du fil avec les brides ou il peut être formé séparément et percé afin de permettre l'assemblage du fil et des brides Sous la charge, des charges de traction sont sensiblement supportées par le fil tandis que les charges de compression sont sensiblement supportées par le feuilletage en élastomère et le fil métallique en parallèle Le gauchissement est restreint par la combinaison des caractéristiques et en particulier par le fait que le fil métallique est fixé aux brides et ne peut se gauchir du fait de la disposition de l'élastomère dans la zone centrale du feuilletage. Selon un autre mode de réalisation de l'invention conçu pour des applications o la capacité de support d'une charge de traction n'est pas requise tandis que l'on recherche la stabilité de la colonne, le fil métallique ne doit pas nécessairement s'étendre continuel- lement entre les deux brides mais plutôt le fil métallique peut être fixé à l'une des couches non extensibles ou cales dans le feuilletage Alternativement, deux fils métalliques colinéaires peuvent être employés, chacun s'étendant d'une bride associée à laquelle il est connecté, vers l'autre fil, avec un espace sensiblement rempli d'élastomère entre eux Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le fil métallique peut être fixé à une bride à chacune de ses extrémités et être de plus fixé à une ou plusieurs des cales afin de donner une stabilité accrue à la colonne Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un feuilletage est modifié afin d'avoir chacune de ses couches configurée non plane;par exemple, une configuration en cône ou sphère tronqués avec les brides contourées pour y correspondre Cet agencement du feuilletage permet de mieux tenir compte de la torsiontout en résistant au cisaillement ainsi qu'au gauchissement. 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 élévation latérale, partiellement arrachée, d'un palier d'isolement contre les vibrations illustrant un mode de réalisation de l'invention; et les figures 2 à 6 montrent chacune une vue en élévation latérale partiellement arrachée d'autres modes de réalisation de l'invention. En se référant aux dessins et plus particulièrement à la figure 1, on peut voir que le palier 10 d'isolement contre les vibrations tel qu'il est illustré comprend des organes ou brides opposés 12 et 14 avec un feuilletage en élastomère 16 comprenant des couches alternées 18 et 20 respectivement en matériau élastomère et en un matériau sensiblement non extensible (cales) et un moyen de stabili- sation 21 disposé entre elles Le moyen de stabilisation 21 est illustré comme une colonne mince ou fil 22 qui est noyé dans le matériau élastomère et qui est disposé entre les deux brides 12 et 14 qu'il connecte, par ses extrémités 24 et 26 qui y sont respectivement fixées. Comme on peut le voir, chacune des brides 12 et 14 a la forme d'un cylindre circulaire droit et plein Les brides 12 et 14 comprennent des surfaces extrêmes espacées et face à face 28 et 30, des surfaces secondaires ou exposées 32 et 34 qui sont parallèles aux surfaces extrêmes 28 et 30, et des surfaces cylindriques 36 et 38, respecti- vement De même, des moyens de fixation ou d'assujettisse- ment 40 peuvent être prévus sur chaque bride 12 ou 14 pour joindre chacune à des structures ou éléments (non repré- sentés) à connecter par le palier Le fil métallique 22 est fixé solidement aux brides 12 et 14 avec les extrémités 24 et 26 du fil qui sont de préférence en engagement vissé avec les surfaces extrêmes 28 et 30, respectivement On notera cependant que les extrémités 24 et 26 du fil peuvent également être fixées aux brides 12 et 14 par d'autres techniques, par exemple en soudant ce qui peut produire uncordon 42, comme le montrent les figures 2, 4, 5 et 6. On notera cependant que lecordon 42 n'est pas une partie essentielle de l'invention. La colonne ou fil métallique 22 a la forme d'une configuration linéaire ou droite lorsque le palier 10 est à une condition déchargée Le fil métallique 22 doit être en un matériau sensiblement rigide bien que flexible, et il est de préférence fait en acier Par exemple, un acier traité thermiquement comme de l'acier inoxydable maraging 250 s'est révélé particulièrement approprié du fait de la facilité de sa préparation pour le collage; comme autre exemple, le EL métallique peut être construit en un matériau de fibre de verre qui a pour vertu d'être sensiblement non conduiteur Le fil métallique 22 a de préférence un petit diamètre de l'ordre de 0,157 cm. Le feuilletage 16 comprend un certain nombre de cales 20 qui sont de préférence faites en métal et, comme on peut le voir sur cette figure, qui ont une configuration générale d'un anneau ou d'une rondelle avec un alésage interne ou ouverture 44 défini ainsi et un rayon externe par exemple, à peu près égal au rayon du feuilletage 16 qui de préférence (mais pas nécessairement) est de configuration cylindrique Les cales 20 sont axialement espacées parallèlement les unes aux autres et sont concentriques à l'axe longitudinal du palier 10 et lui sont perpendiculaires Dans un procédé préféré de fabrica- tion, les couches en élastomère 18 comprennent un matériau de caoutchouc qui est moulé autour des cales 20 et du fil métallique 22 après les avoir orientées et alignées dans l'assemblage comme cela est représenté Le matériau d'élastomère est ainsi collé à chacune des cales 20 et aux surfaces extrêmes 28 et 30 L'élastomère a également la forme d'un tube cylindrique circulaire et droit ou "coeur" dans l'ouverture 44 définie par la cale 20 et autour du fil 22 auquel il est collé Alternativement, le feuilletage 16 peut être préformé, par exemple, avec un coeur solide 46 qui doit être percé pour permettre l'insertion du fil métallique à travers lui, avec ensuite assemblage du fil métallique et du feuilletage entre les brides 12 et 14 et connexion à celles-ci. Le feuilletage 16 dans ce mode de réalisation est collé ou autrement fixé aux brides 12 et 14 par un agent collant ou de jonction. La figure 2 montre un autre mode de réalisation de l'invention Comme on peut le voir, le palier 10 A est semblable à celui illustré sur la figure 1 à l'exception du moyen de stabilisation 21 Sur la figure 2, le moyen pour produire une retenue contre le gauchissement comprend deux colonnes ou fils métalliques 52 et 54 ayant des premières extrémités 56 et 58 respectivement attachées à des brides 12 et 14, leurs autres extrémités 60 et 62 respectivement étant disposées en relation espacée et face à face Les deux fils métalliques 52 et 54 sont ainsi disposés de façon colinéaire l'un par rapport à l'autre et perpendiculaires au plan dans lequel sont disposées les cales 20 et les surfaces extrêmes 28 et 30 quand le palier 10 A n'est pas chargé en compression Entre les extrémités opposées 56 et 58 est placé un matériau élastomère faisant corps avec l'élastomère du tube 46 (voir figure 1) et de préférence faisant corps avec les couches d'élastomère 18 Ce mode de réalisation offre une meilleure stabilité au gauchissement en comparaison à un palier feuilleté n'employant pas la présente invention. Par ailleurs, ce palier 10 A permet de supporter une charge de compression mais il n'est pas conçu pour supporter une tension et par conséquent il a les mêmes limites en ce qui concerne le chargement que les paliers feuilletés selon l'art antérieur Cependant, il présente des avantages par rapport au mode de réalisation de la figure 1 par le fait qu'il est plus économique et plus facile à fabriquer. La figure 3 montre un autre mode de réalisation de l'invention o le palier 10 B comprend un moyen de fixation 21 qui comprend un fil métallique 68 disposé perpendiculairement aux faces extrêmes 28 et 30 et qui en est espacé Le fil métallique 68 est connecté à une cale ou plaque étendue 70 qui est semblable aux autres cales 20 à l'exception qu'elle n'a pas l'ouverture centrale conçue pour les autres cales 20 en 44 La plaque 70 est disposée de façon orthogonale par rapport au fil métallique 68 et elle est de préférence connectée (par exemple par soudure du fil métallique 68 dans un petit trou (non représenté) de la plaque 70 ou par soudure de deux moitiés colinéaires du fil métallique de chaque côté de la plaque) au fil 68 à peu près en son point médian. Une telle jonction par le point médian permet une symétrie le long de l'étendue axiale de la colonne, et offre un support contre le gauchissement à son point médian d'inflexion. Cela est particulièrement efficace pour améliorer la stabi- lité de colonne du palier 10 B Cependant, le mode de réalisation de la figure 3, comme celui de la figure 2, n'est pas conçu pour supporter des charges sensibles de traction La théorie sur laquelle cela est basé est expliquée dans le livre "Strength of Materials" de Ferdinand L Singer, publié par Harpers and Brothers, New York, Etats Unis d'Amérique, aux pages 352 à 354. Dans le palier 10 B, le feuilletage 71 est formé d'une façon semblable au feuilletage 16 de la figure 1 à l'exception que la plaque 70 remplace une des cales 20. Alternativement, le feuilletage 16 B peut se composer de deux sousfeuilletages 72 et 74 chacun intégralement moulé avec une bride associée 12 ou 14 et qui lui est collé, ou bien séparément moulé et fixé par un agent collant De même, les sous-feuilletages 72 et 74 peuvent être moulés en étant séparés de la plaque 70 et être fixés surses côtés opposés avec un agent collant Alterna- tivement, l'un des sous-feuilletages 72 ou 74 peut être moulé directement sur la plaque 70 et l'autre sous- feuilletage 72 ou 74 peut ensuite être fixé avec un agent collant ou cimenté à l'autre côté plat de la plaque 70. La figure 4 montre un autre mode de réalisation de l'invention représentant le palier 10 C o le moyen stabilisant 21 comme sur la figure 1 est un fil métallique 22 dont les extrémités 24 et 26 sont connectées aux surfaces extrêmes 28 et 30 respectivement Cependant, contrairement à la figure 1, dans ce mode de réalisation le fil métal- lique 22 est également connecté à la cale 70 à la façon décrite ci-dessus pour la figure 3 Ce mode de réalisation permet par conséquent d'obtenir une meilleure retenue du gauchissement au point médian tout en permettant de supporter des charges sensibles de compression ainsi que de traction. La figure 5 montre un palier 1 OD qui représente une variante du mode de réalisation de la figure 4 Dans le palier 10 D, deux plaques 75 et 76 sont incorporées, ayant chacune une configuration semblable à la plaque 70 de la figure 3 ou 4 et chacune étant disposée dans un plan orthogonal au fil métallique 22 et lui étant connectée comme on l'a décrit ci-dessus Les deux plaques 75 et 76 sont espacées afin de former un entourage en trois points, c'est-à-dire de façon qu'elles soient connectées au fil 22 sur sa longueur à deux de ses points d'inflexion On comprendra que les points d'inflexion correspondent aux points o le moment de flexion est sensiblement nulle. Comme on peut le voir, une ou plusieurs cales 20 sont disposées entre la bride 12 ou 14 et la plaque 75 ou 76 qui en est la plus proche, ainsi qu'entre les deux plaques et 76 Le feuilletage 77 peut être formé en une pièce ou comprendre des sous-feuilletages 78, 79 et 80 d'une façon semblable à ce qui a été décrit pour la figure 3. La figure 6 montre un autre mode de réalisation de l'invention o le palier 10 E comprend le feuilletage 81 qui comprend un certain nombre de couches tronconiques 82 et 84 correspondant, en matériau, aux couches 18 et 20 du feuilletage 16 de la figure 1 et qui sont disposées d'une façon analogue Chaque bride 86 et 88 a des surfaces extrêmes ou faces 90 et 92 qui ne sont pas planes mais plutôt concave et convexe respectivement afin d'être en contact intime avec le feuilletage 81 Alternativement, on comprendra que les couches 82 et 84 et les faces extrêmes 90 et 92 peuvent avoir une configuration de sphère tronquée Par ailleurs, on comprendra facilement qu'un entourage en point médian, un entourage en trois points, des fils métalliques ou linéaires multiples ou un fil métallique non connecté aux brides peuvent être incorporés alternativement ou en combinaison dans cette configuration. Cette configuration offre encore un autre gain de stabilité de colonne tout en offrant également une meilleure retenue contre le cisaillement Ainsi, elle peut permettre de tenir compte de la torsion tout en résistant au cisaillement et au gauchissement. Il est apparent que l'invention décrite ici peut être mise en pratique autrement queparoequia été illustré. Par exemple, tout nombre d'entourages par point, en combinaison avec tout procédé de fixation des extrémités des fils métalliques font partie du cadre de l'invention. Par ailleurs, les brides et le feuilletage ne doivent pas nécessairement avoir une configuration cylindrique mais peuvent plutôt avoit toute forme, par exemple de coupe transversale rectangulaire ou carrée De plus, un certain nombre de fils métalliques parallèles s'étendant à travers le coeur du feuilletage peuvent être utilisés avec toute combinaison pour chaque méthode d'entourage au point médian ou de fixation extrême décrite ici Un autre agencement de palier comprend un feuilletage tel que décrit ici avec un certain nombre de fils métalliques connectant les brides, les fils métalliques étant disposés radialement vers l'extérieur et sur le pourtour du palier. il R E V E N D I C A T I 0 N S 1._ Palier d'isolement contre les vibrations, caractérisé en ce qu'il comprend deux brides extrêmes espacées et opposées ( 12, 14), un feuilletage ( 16) de couches alternées d'un matériau élastomère ( 18) et sensible- ment non extensibles ( 20) liées les unes aux autres entre les brides, et un moyen de stabilisation ( 22) disposé entre lesdites brides et les reliant, ledit moyen de stabilisation comprenant au moins une colonne ayant une extrémité fixée solidement à une première desdites brides et une seconde extrémité fixée solidement à l'autre desdites brides. 2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne est sensiblement linéaire lorsque le palier n'est pas chargé en compression et elle est noyée dans l'élastomère à l'intérieur dudit feuilletage. 3. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des couches en matériau non extensible est annulaire, définissant une ouverture ( 44), la colonne étant un fil métallique disposé dans ladite ouverture et un matériau élastomère étant disposé autour de ladite colonne et faisant corps avec le matériau élastomère dans lesdites couches en élastomère. 4. Palier selon la revendication 3, caractérisé en ce que la colonne précitée est un fil métallique sensiblement non extensible. 5. Procédé de fabrication d'un palier d'isolement contre les vibrations, caractérisé en ce qu'il consiste à fixer solidement une extrémité d'un fil métallique à une première bride; à fixer solidement une seconde extrémité dudit fil métallique à une seconde bride; à disposer les- dites brides à une distance l'une de l'autre qui est égale à la longueur du fil; à former un feuilletage de couches alternées en élastomère et sensiblement non extensibles, consistant à aligner les ouvertures disposées dans lesdites t D 23678 couches non extensibles, et à mouler l'élastomère entre lesdites couches non extensibles ainsi que dans lesdites ouvertures et à disposer le fil métallique dans les ouvertures alignées des couches non extensibles. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape précitée de mise en forme consiste à former le feuilletage en une unité et en ce que de plus on perce un alésage à travers l'élastomère dans lesdits trous alignésdimensionné pour recevoir le fil métallique, et on dispose ledit fil métallique dans ledit alésage. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste de plus à disposer les couches non extensibles en relation parallèle et espacée les unes par rapport aux autres, l'une des brides à chaque extrémité disposant le fil métallique perpendiculaire aux cales et dans leurs trous alignés, et à mouler l'élastomère entre lesdites cales, et entre lesdites cales et ledit fil métallique, et entre lesdites cales et lesdites brides. 8. Palier d'isolement contre les vibrations, caractérisé en ce qu'il comprend deux brides opposées; un feuilletage comprenant des couches alternées délastomère et d'un matériau sensiblement non extensible, ledit feuilletage étant disposé entre lesdites brides; et un moyen de stabilisation disposé dans le feuilletage et noyé dans le matériau élastomère comprenant un fil métallique connecté à au moins l'une desdites couches non extensibles. 9. Palier selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fil métallique est séparé des brides par de l'élastomère. 10. Palier selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fil métallique est connecté à au moins l'une des couches non extensibles précitées et est connecté à chacune de ses extrémités, à l'une des brides précitées. 11 Palier d'isolement contre les vibrations, caractérisé en ce qu'il comprend deux brides opposées, un feuilletage de couches alternées de caoutchouc et de cales et deux fils métalliques, ayant chacun une première extrémité connectée à l'une desdites brides, lesdits fils métalliques étant colinéaires et ayant leurs secondes extrémités séparées par du caoutchouc. 12 Palier selon l'une quelconque des revendica- tions 1, 8 ou 11, caractérisé en ce que le feuilletage précité comprend des couches tronconiques. 13. Palier selon l'une quelconque des revendications 1, 8 ou 11, caractérisé en ce que le feuilletage précité comprend des couches En sphère tronquée. 14. Palier selon l'une quelconque des revendications 3 ou 9, caractérisé en ce que l'élastomère est collé au fil métallique. 15. Palier d'isolement contre les vibrations, caractérisé en ce qu'il comprend: deux brides opposées; un feuilletage disposé entre lesdites brides et qui leur est collé, qui comprend au moins deux sousfeuilletages empilés, chacun desdits sous-feuilletages comprenant un certain nombre de couches alternées d'élastomère et de couches sensiblement non extensibles, lesdites couches non extensibles étant traversées d'au moins une ouverture, lesdits sous-feuilletages ayant entre eux une cale; et un moyen de stabilisation en colonne disposé dans lesdites ouvertures dans lesdites couches non extensibles de façon orthogonale par rapport à elles, ledit moyen de stabilisa- tion étant connecté solidement à ladite plaque. 16. Palier selon la revendication 15, caractérisé en ce que le moyen de stabilisation précité est une colonne connectée solidement à l'une de ses extrémités, à l'une des brides précitée. 17. Palier selon la revendication 15, caractérisé en ce que le feuilletage précité comprend un premier sous-feuilletage disposé entre l'une desdites brides et une première cale et qui leur est collé, un second sous-feuilletage disposé entre l'autre desdites brides et une seconde cale et qui leur est collé, et un troisième sous-feuilletage disposé entre lesdites première et seconde cales; et en ce que les première et seconde cales sont fixées solidement au moyen de stabilisation. 18. Palier selon l'une quelconque des revendications 15 ou 17, caractérisé en ce que le moyen de stabilisation est une colonne noyée dans l'élastomère faisant corps avec les couches en élastomère. 19. Palier selon la revendication 18, caractérisé en ce que la colonne est fixée à chacune de ses extrémités, à l'une des brides précitées. 20 Palier selon la revendication 18, caractérisé en ce que la colonne précitée s'étend à chacune de ses extrémités vers l'une des brides, bien qu'elle en soit espacée.