Brevet FR2629545A1 — publié le 19891006

La présente invention est relative à une contre- fiche élastique à résonateur du type masse/ressort intégré, utilisée notamment, bien que non exclusivement, dans les systèmes de suspension à barres de la transmission princi- pale sur la structure du fuselage des aéronefs à voilure rotative pour filtrer les vibrations engendrées par le rotor sustentateur de ces aéronefs. Ces systèmes de suspension sont bien connus et comportent une liaison entre la boite de transmission prin- cipale et le fuselage, constituée par un ensemble de barres rigides formant un pylône, qui sont reliées chacune au fuse- lage de l'aéronef par l'intermédiaire d'un dispositif élas- tique et le cas échéant d'un résonateur associé pour filtrer les excitations dynamiques longitudinales, latérales et verticales provenant de la tête du rotor. Le brevet français n 80/04676 décrit un disposi- tif de suspension dans lequel des éléments-.rigides du sys- tème, ou pylône, sont reliés à la structure du fuselage par des plots élastiques en élastomère travaillant en cisaille- ment, introduisant ainsi une caractéristique d'élasticité axiale. Ce dispositif ne comporte cependant pas d'élément résonateur nécessaire à l'obtention d'un haut degré d'at- ténuation des vibrations entre le rotor et le fuselage; Le brevet européen n 15.378 décrit un dispositif élastique associé à un résonateur comportant application du principe du "levier liquide", c'est-à-dire un mécanisme dans lequel un liquide à faible viscosité agit comme un levier sur un arbre et une masse solidaires d'un ressort. Ce liquide à faible viscosité, contenu à l'intérieur d'un volume variable par deux membranes métalliques ondulées qui assurent l'étanchéité du système est mis en pression par un ressort. La mise en mouvements alternés de la masse battante axiale est ainsi assurée par les variations de pression du liquide, résultant elles-mêmes des variations provoquées du volume du contenant dudit liquide. Le résonateur est guidé axialement par des roulements à billes. D'une part ce type de résonateur est d'une fabri- cation coûteuse particulièrement en ce qui concerne les membranes métalliques; d'autre part, il est très difficile d'obtenir une bonne fiabilité de ces membranes du fait qu'en fonctionnement, elles supportent d'importantes contraintes dynamiques et que toute crique de fatigue qui s'y produit provoque une fuite de liquide et par conséquent une perte totale d'efficacité du résonateur. Par ailleurs, dans les résonateurs connus, on a été conduit, pour limiter l'importance de la masse, à ampli- fier son déplacement par des systèmes mécaniques de leviers. Le rapport maximal de l'amplification ainsi obtenue est limité à environ 8 en raison de contraintes technologiques. Un but de l'invention est par conséquent de réali- ser une contre-fiche élastique à grande raideur incorporant un résonateur de construction simple et donc peu coûteuse, et ayant un fonctionnement d'une grande fiabilité. L'invention a également pour but de réaliser le résonateur hydromécanique intégré du type à "levier liquide", fournissant un rapport d'amplification du déplacement de la masse battante qui soit notablement plus élevé, permettant ainsi un gain de poids et d'encombrement particulièrement appréciables sur des aéronefs-à voilure tournante. L'invention a pour objet à cet effet une contre- fiche élastique incorporant un résonateur hydro-mécanique à système masse/ressort, du type à amplification hydraulique du déplacement de la masse battante, caractérisée en ce que ladite masse constitue un piston creux à double face monté coulissant sur deux cylindres creux coaxialement opposés dans une chambre fermée remplie d'un liquide à faible vis- cosité dans un élément tubulaire interne disposé dans un élément tubulaire externe avec lequel il délimite, à chaque extrémité, une chambre remplie du même liquide, à faible viscosité dans laquelle débouche l'un desdits cylindres, lesdits éléments étant mobiles coaxialement et.rappelés élastiquement en position moyenne l'un par rapport à l'autre. D'une façon avantageuse lesdits éléments tubulaires sont reliés ensemble par des paliers cylindriques en matière élastomère de façon à, d'une part,leur permettre un déplace- ment relatif limité avec un énergique rappel élastique en position moyenne et,d'autre part,à assurer la fermeture étanche des chambres disposées à chaque extrémité desdits éléments tubulaires. Suivant une autre caractéristique de l'invention ladite masse montée coulissante sur lesdits cylindres est sollicitée élastiquement vers une position intermédiaire à l'intérieur de ladite chambre. La description qui va suivre, en regard des des- sins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une contre-fiche élastique à résonateur hydro-mécanique intégré suivant l'invention. La figure 2 est une vue en élévation latérale d'un exemple d'application de contre-fiches élastiques à résonateur intégré suivant l'invention à la fixation de la boite de transmission sur le fuselage d'un hélicoptère pour assurer également le filtrage et l'atténuation des vibra- tions en provenance du rotor. La figure 3 est une vue en plan de dessus. Comme représenté à la figure 1, une contre-fiche élastique à résonateur hydro-mécanique intégré suivant l'invention comprend un premier élément tubulaire 1 disposé coaxialement à l'intérieur d'un second élément tubulaire 2. L'élément tubulaire interne i comprend un corps 3, qui peut être cylindrique, ouvert à ses deux extrémités, chacune de celles-ci est fermée par un organe 4 fixé au moyen de vis 5 et comportant en son centre un bossage tubu- laire 6 dirigé axialement vers l'intérieur, de telle sorte que les deux bossages tubulaires 6 se trouvent alignés, et leurs longueurs étant égales et inférieures chacune à la moitié de celle du corps 3 afin de laisser un intervalle libre entre leurs extrémités. Une masse 7 en métal lourd, par exemple en inermel, ayant la forme d'un solide de révolution allongé et présentant deux trous borgnes alignés axialement et débouchant en sens opposés dans les faces d'extrémité de la masse, est montée coulissante avec un léger jeu sur les bossages 6 et autour de ceux-ci, par l'intermédiaire de bagues de frottement 8. La masse coulissante 7 est maintenue dans une po- sition intermédiaire par deux ressorts hélicoïdaux antago- nistes 9 disposés chacun autour d'un bossage 6 entre l'orga- ne 4 et la masse et on comprend que, pour pouvoir coulisser librement dans la chambre délimitée par l'élément tubulaire 1, son diamètre doit être inférieur à celui de l'élément 1; enfin ladite chambre est remplie d'un fluide 10 ayant une faible viscosité. L'ensemble ainsi constitué est complété par un organe 11 ayant un diamètre un peu plus grand que celui de l'élément 1 formant une jupe qui est fixée à l'une des extrémités de celui-ci, par-dessus l'organe 4 et de même que ce dernier par les vis 5. On comprend que l'espace intérieur de la jupe 11 communique avec le bossage tubulaire 6 correspondant. Enfin, la jupe 11, à l'opposé de l'organe 4, est pourvue d'un cha- peau 12 comportant un oeil 13 de fixation et fixé sur la jupe au moyen de vis 14. Comme on l'a indiqué plus haut, l'ensemble consti- tué par l'élément tubulaire 1 est disposé à l'intérieur d'un élément tubulaire externe 2 auquel il est fixé au moyen d'un palier 15 cylindrique en élastomère, au voisinage d'une extrémité, l'agencement étant tel que les extrémités d'un même côté des éléments 1, 2 sont à peu près de niveau, celle de l'élément 2 étant fermée par un chapeau 16, analogue au chapeau 12 de la jupe 11, pourvu d'un oeil 17 de fixation et adapté de manière à délimiter un espace 18 avec l'organe 4de l'élément 1, espace qui communique avec le bossage tubu- laire 6 formant ainsi une chambre fermée par la masse 7 et le palier 15 et remplie d'un liquide L. A son extrémité opposée, le corps de l'élément 2 comporte une partie de diamètre agrandi formant une cloche 19 qui entoure une partie de la jupe 11 et est reliée à celle-ci de façon indirecte comme on va le décrire. Une pièce de liaison 20 est disposée à l'intérieur de la jupe 11 et comporte une paroi périphérique 21 dont la forme extérieure correspond à celle intérieure de la jupe, et fermée par une paroi transversale 22. La pièce 20 est fixée d'une part à la surface interne de la jupe 11 par un palier 23 en élastomère et d'autre part à la cloche 19 par une broche 24 disposée à travers celle-ci et à travers la jupe 11 et la pièce de liaison 20, sans jeu dans les trous correspondants diamétra- lement opposés prévus dans la cloche 19 et la paroi 21 de la pièce 20, et avec un jeu à travers des ouvertures allongées diamétralement opposées prévues dans la jupe 11. La paroi transversale 22 de la pièce de liaison fait face à l'organe 4 de l'élément 1, délimitant avec cet organe un espace 26 communiquant avec le bossage tubu- laire 6 et formant ainsi une chambre fermée par la masse 7 et le palier 23 et remplie d'un liquide L identique à celui remplissant la chambre 18. Grâce à cet agencement et aux paliers 15 et 23 en élastomère, les éléments 1 et 2 peuvent se déplacer légère- ment axialement l'un par rapport à l'autre dans des limites déterminées par l'élastomère des paliers, ces mouvements relatifs étant limités de façon positive, par la venue en butée de l'extrémité de l'élément 1 contre le chapeau 16 de l'élément 2 d'une part, et la venue-en butée de la broche 24 avec les extrémités des ouvertures allongées 25 d'autre part. Lorsque l'élément 1 se déplace, par exemple vers la gauche en considérant la figure 1 sous l'action d'une force appliquée entre les oeils 13 et 17, l'espace 18 dimi- nue et le liquide L est chassé dans le bossage tubulaire 6. La masse 7 forme un piston qui est repoussé par la pression du liquide, à l'encontre de l'action du ressort 9 opposé, en coulissant sur les cylindres constitués par les bossages 6, sur une distance qui est supérieure au déplacement relatif des éléments 1 et 2, en raison de la différence entre l'aire de l'organe 4 et la section du bossage 6. Simultanément, la masse 7 formant piston également sur l'autre bossage 6, déplace un volume équivalent de liquide L dans la chambre 26. Si la force appliquée entre les oeils 13 et 17 est supprimée, les paliers en élastomère 15 et 23 ramènent les éléments 1 et 2 en position moyenne et simultanément le ressort 9 qui a été comprimé repousse la masse-piston 7 dans sa position intermédiaire. En fonctionnement dynamique, l'ajustement des bagues de frottement 8 dans la masse 7 sur les bossages 6 est tel que les fuites de liquide à faible viscosité peuvent y être considérées comme négligeables et de plus compensées à chaque alternance par l'effet de symétrie. Par contre, le déplacement statique de la masse 7 est permis par cette possibilité de légère fuite. Les figures 2 et 3 montrent un exemple d'applica- tion avantageuse du résonateur suivant l'invention. La boite principale de transmission 27 d'un héli- coptère est fixée sur le fuselage 28 de celui-ci, surmontée d'un arbre 27a, équipé d'un moyeu comme connu en soi, le fond de cette boite étant également relié au fuselage par exemple au moyen d'une membrane rigide dans son propre plan et souple perpendiculairement à ce plan, comme décrit par le brevet français n 81/02472 au nom de la demanderesse. Dans ce dispositif à point focal, il est prévu quatre barres 29 concourantes au point d'oscillation de la boite, et un bras radial ayant une partie souple et une masse battante fixée à l'extrémité d'un levier rigide soli- daire du bras radial. D'une façon particulièrement avantageuse, chaque barre 29 est constituée par une contre-fiche 30 à résona- teur hydro-mécanique intégré suivant l'invention, lequel résonateur remplace dans cette application à la fois le bras radial et la masse battante. Les efforts statiques axiaux dans la contre-fiche 30 déforment les paliers élastiques 15 et 23 mais n'entraî- nent pas de déplacements statiques correspondants de la masse 7 en raison des légères fuites permises entre les bagues de frottement 8 dans la masse 7 sur les bossages 6 et de l'action des ressorts de rappel 9 sur la masse 7. En conséquence la course utile de la masse 7 à prévoir est uniquement dynamique, ce qui réduit l'encombrement du dispo- sitif résonateur. Le résonateur suivant l'invention.permet d'obtenir dans un encombrement réduit d'importants rapports d'amplification du mouvement de la masse battante, allant jusqu'au double du plus grand rapport obtenu avec les mon- tages conventionnels, ce qui permet en conséquence de réduire de fagon très importante la masse battante, dans un rapport sensiblement inversement proportionnel au carré du rapport d'amplification. Par ailleurs, le dispositif résonateur ne compor- tant pas de joints d'étanchéité coulissants, générateurs de frottements donc d'amortissements parasites, il n'y a aucune dégradation des performances anti-vibratoires intro- duite par les amortissements propres internes au résonateur. Enfin, l'absence de joints d'étanchéité coulissants et de pièces d'usure est une garantie de grande fiabilité du dispositif suivant l'invention. REVENDICATIONS 1. Contre-fiche élastique incorporant un résona- teur hydro-mécanique à système masse/ressort du type à amplification hydraulique du déplacement de la masse bat- tante caractérisée en ce qu'elle comprend un corps constitué de deux éléments tubulaires coaxiaux interne (1) et externe (2) reliés ensemble à leurs extrémités de fagon étanche et élastique par deux paliers cylindriques (15) et (23) en matière élastomère de fagon à, d'une part, leur permettre sous des sollicitations axiales, des déplacements relatifs limités avec rappel élastique en position moyenne et,d'autre part,à assurer la fermeture étanche de deux chambres hydrau- liques (18, 26) disposées à l'intérieur de chaque extrémité desdits éléments tubulaires et remplies d'un liquide à faible viscosité. 2. Contre-fiche élastique selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite masse battante (7) est sol- licitée en position neutre par deux ressorts antagonistes (9) et constitue un piston creux à double face, monté cou- lissant sur deux cylindres creux (6)-coaxialement opposés dans une troisième chambre hydraulique fermée constituée à l'intérieur de l'élément tubulaire interne (1) et remplie du même liquide à faible viscosité, lesdits cylindres (6) débouchant chacun dans l'une des chambres hydrauliques (18, 26) disposées à chaque extrémité des éléments tubulaires (1) et (2). 3. Contre-fiche élastique selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que lesdits cylindres sont des bossages tubulaires (6) solidaires d'organes (4) de ferme- ture des extrémités dudit élément (1) et s'étendant à l'in- térieur de celui-ci, ladite masse-piston (7) étant sollicitée en position neutre par les deux ressorts (9) qui sont dispo- sés autour desdits bossages (6) de part et d'autre de ladite masse (7). 4. Contre-fiche élastique suivant les revendica- tions 1 à 3,caractérisée en ce que chacune desdites chambres hydrauliques (18, 26) comporte des parois d'extrémités de surfaces différentes, les parois ayant les plus grandes surfaces (16, 22) étant externes, et les parois ayant les plus petites surfaces étant constituées par.la masse mobile (7) formant un piston double. 5. Contre-fiche élastique suivant la revendication 4 caractérisée en ce que chacun desdits éléments tubulaires interne et externe (1, 2) comporte des moyens externes (13, 17) de fixation et d'introduction des efforts axiaux. 6. Dispositif de suspension à barres pour la botte de transmission principale sur la structure du fuse- lage d'un aéronef à voilure tournante caractérisé en ce que chaque barre comporte une contre-fiche élastique à résona- teur du type masse-ressort intégré selon l'invention.