Brevet FR2929675A1 — publié le 20091009

Dispositif d'amortissement viscoélastique amélioré. La présente invention se rapporte au domaine technique général des rotors pour giravion et en particulier pour hélicoptère. La présente invention concerne un dispositif viscoélastique 5 d'amortissement des mouvements de traînée des pales d'un rotor principal de giravion. En effet, le montage des pales d'un tel rotor sur un moyeu entraîné par un mât en rotation se fait par l'intermédiaire d'articulations multiples, soit réelles et matérialisées par un axe 10 soit fictives et matérialisées par une zone de souplesse. Par conséquent, les pales sont animées par un mouvement autour de leurs articulations, dites par l'homme du métier, de battement, de traînée et de pas au cours de leurs rotation. Dans ces conditions, un appareil tel qu'un hélicoptère par 15 exemple étant au sol, son rotor articulé est sujet à un phénomène dynamique appelé � résonnance au sol � que l'on rencontre au moment de la mise en rotation dudit rotor et surtout lors de l'atterrissage. Ce phénomène disparaît dès que l'hélicoptère est en l'air. Par suite, le décollage est le remède le plus efficace pour 20 sortir d'une situation difficile. Ce phénomène correspond à des vibrations de l'appareil apparaissant au sol pouvant entraîner sa destruction en raison de la résonnance produite par le couplage des oscillations de l'appareil autour de ses articulations de traînée avec celles se 25 produisant autour de son train d'atterrissage. Ce problème peut également être rencontré en vol, ces oscillations apparaissant plus particulièrement pour des appareils de masse élevée, lors de virages. 2 Ces instabilités dynamiques (résonnance sol et air) sont évitées grâce notamment à l'optimisation de la définition mécanique des éléments du rotor et du train d'atterrissage. Ainsi, il est d'usage de monter en particulier des amortisseurs sur le train d'atterrissage et sur les articulations de traînée. En pratique, de tels amortisseurs de traînée sont encore dénommés � adaptateurs de fréquence, à amortissement intégré, en traînée � ou plus simplement � adaptateurs en traînée � pour les raisons qui sont données dans le document FR2063969 auquel on se reportera pour d'avantage de précisions à ce sujet. Bien entendu, et en ce qui concerne le rotor, � l'adaptation � se fait à partir du choix des caractéristiques de l'amortisseur de traînée (adaptateur). On connaît déjà des amortisseurs de traînée équipant des rotors de giravion de moyen tonnage. Ces amortisseurs subissent une combinaison d'efforts en plus des déplacements en traînée. On peut citer par exemple les efforts centrifuges. Pour les giravions de moyen tonnage, les efforts appliqués aux amortisseurs restent dans une plage de valeurs acceptable pour ne pas endommager les parties en élastomère desdits amortisseurs. Toutefois, un amortisseur de traînée, défini pour éviter les résonnances sol et air, doit supporter des contraintes mécaniques de fatigue, présentement à la fréquence S2 de rotation du rotor, dues précisément à l'excitation harmonique de ce rotor. Or, il est établi que le déplacement dynamique en traînée, supporté par l'amortisseur, augmente d'une façon importante avec la taille de l'appareil puisque de l'ordre du carré du rayon du rotor principal, lequel rayon est d'autant plus grand que la masse de l'appareil est élevée. 3 En conséquence, l'énergie dissipée lors du fonctionnement d'un tel amortisseur est proportionnelle à l'amortissement et au carré de déplacement dynamique en traînée et par suite augmente d'autant plus que la masse de l'appareil est élevée. Dans ces conditions, pour les rotors subissant des niveaux de contraintes plus élevés, il a été nécessaire de développer des amortisseurs intégrant des parties en élastomère ainsi qu'un circuit hydraulique, pour adapter les réponses de ces amortisseurs à ces niveaux de sollicitation différents. Des mesures effectuées sur des amortisseurs purement viscoélastiques ont montré leurs limites d'utilisation. Des niveaux de contraintes élevés, générés par exemple par des giravions de fort tonnage, provoquent l'apparition d'un phénomène thermique appelé � boule de chaleur �, conduisant à la dégradation de l'élastomère contenu dans les amortisseurs purement viscoélastiques. Ce phénomène ne permet pas d'utiliser des amortisseurs de traînée purement viscoélastiques connus, pour des giravions de fort tonnage. La présente invention a alors pour objet de fournir un dispositif d'amortissement de traînée viscoélastique, permettant de s'affranchir des limitations mentionnées ci-dessus, pour être utilisé sur des giravions de fort tonnage. Un autre objet de la présente invention vise à fournir un amortisseur de traînée viscoélastique qui résiste aux contraintes thermiques et qui ne présente pas un encombrement plus important que l'encombrement des amortisseurs connus. Un autre objet de la présente invention vise à fournir un amortisseur de traînée viscoélastique conservant ses propriétés d'amortissement tout en favorisant la dissipation d'énergie thermique due aux fortes sollicitations. 4 Les objets assignés à la présente invention sont atteints à l'aide d'un dispositif d'amortissement viscoélastique s'étendant selon un axe longitudinal, comportant des éléments rigides solidarisés par l'intermédiaire de couches de liaison en élastomère, deux extrémités longitudinales et libres pourvues chacune d'une armature et d'une attache fixée sur ladite armature, caractérisé en ce qu'il présente deux parties longitudinales, distinctes et symétriques par rapport à un plan de symétrie transversal, lesdites parties longitudinales étant reliées entre elles grâce à une continuité d'un certain nombre des éléments rigides s'étendant de l'une des parties longitudinales jusqu'à l'autre. Un avantage du dispositif d'amortissement viscoélastique conforme à l'invention réside dans la suppression de tout dispositif hydraulique, même pour les giravions de fort tonnage. Un autre avantage du dispositif d'amortissement viscoélastique conforme à l'invention est obtenu par son bon comportement par rapport aux contraintes de traction et de compression. Un autre avantage du dispositif d'amortissement conforme à l'invention, réside dans sa simplicité structurelle et dans un maintien dans de bonnes conditions de fonctionnement même sous fortes sollicitations, obtenus essentiellement par une modification des caractéristiques géométriques des amortisseurs connus. Le dispositif d'amortissement viscoélastique conforme à l'invention est en outre remarquable dans la mesure où sa température maximale est de l'ordre de 90°C ou comprise entre 90°C et 129°C pour certaines versions conformes à l'invention, en appliquant une force centrifuge, alors que la température atteint 204°C pour un amortisseur connu, en appliquant la même contrainte Le dispositif d'amortissement de traînée viscoélastique conforme à l'invention, procure également l'avantage que la déformation de l'élastomère est moindre d'une part et symétrique d'autre part. La déformation moindre de l'élastomère réduit 5 l'échauffement interne et donc les pertes d'efficacité alors que la symétrie permet une bonne répartition des sollicitations mécaniques sous déformation. Selon un exemple de réalisation, chaque partie longitudinale comporte un élément rigide central, au moins un élément rigide extérieur et au moins un élément rigide intermédiaire disposé entre l'élément rigide central et l'élément rigide extérieur. Selon un exemple de réalisation, l'élément rigide central et l'(les) élément(s) rigide(s) extérieur(s) présente(nt) une continuité pour relier entre elles les deux partie longitudinales, les armatures étant reliées à(aux) élément(s) rigide(s) intermédiaire(s). Selon un autre exemple de réalisation, le(s) élément(s) rigide(s) intermédiaire(s) présente(nt) une continuité pour relier entre elles les deux parties longitudinales, les armatures étant reliées à l'élément rigide central et à(aux) élément(s) rigide(s) extérieur(s). Selon un exemple de réalisation, chaque partie longitudinale comporte de part et d'autre de l'élément rigide central, un élément rigide intermédiaire et un élément rigide extérieur, les éléments rigides étant tous réalisés sous forme de lames planes. Selon cet exemple, les éléments rigides extérieurs de chaque partie longitudinale sont reliés entre eux le long de leur périphérie, par l'intermédiaire de goujons de serrage, de manière à enserrer les éléments rigides intermédiaires, l'élément rigide central et les couches de liaison en élastomère. 6 Selon un autre exemple de réalisation, chaque partie longitudinale comporte un élément rigide intermédiaire et un élément rigide extérieur, réalisés sous forme de cylindres coaxiaux, l'élément rigide central étant réalisé sous forme de tube ou de tige. Selon cet exemple, chaque partie longitudinale comporte deux couches de liaison annulaires sensiblement concentriques et de même épaisseur, la couche de liaison disposée entre l'élément rigide intermédiaire et l'élément rigide extérieur présentant une dimension longitudinale inférieure à la dimension longitudinale de la couche de liaison disposée entre l'élément rigide central et l'élément rigide intermédiaire. Cette configuration permet de répartir de façon homogène les propriétés d'amortissement dans le dispositif. Selon un exemple de réalisation, deux éléments rigides adjacents sont séparés par au moins une couche de liaison en élastomère et fixés par collage aux couches de liaison, lesquelles recouvrent une partie de la surface disponible sur les éléments rigides. Selon un exemple de réalisation, les éléments rigides sont métalliques. Le dispositif d'amortissement viscoélastique est avantageusement utilisé pour l'amortissement des mouvements de traînée des pales d'un rotor d'un giravion ou d'un hélicoptère. Les objets assignés à la présente invention sont également atteints à l'aide d'un giravion ou d'un hélicoptère comportant au moins un dispositif d'amortissement de traînée viscoélastique tel que présenté ci-dessus. 7 L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation, donnés à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, est une illustration schématique d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'amortissement viscoélastique conforme à l'invention, - la figure 2, est une représentation partielle et en perspective d'un exemple de réalisation concret du dispositif 10 d'amortissement viscoélastique de la figure 1, - la figure 3, est une illustration schématique d'une variante de réalisation du dispositif d'amortissement viscoélastique conforme à l'invention et illustré aux figures 1 et 2, - la figure 4, est une illustration schématique d'un autre 15 exemple de réalisation d'un dispositif d'amortissement viscoélastique conforme à l'invention. - La figure 5, est une illustration schématique d'une variante de réalisation du dispositif d'amortissement viscoélastique de la figure 4. 20 Dans la suite de la description, les éléments structurellement et fonctionnellement identiques et présents dans plusieurs figures distinctes, sont affectés d'une seule et même référence. Le dispositif d'amortissement viscoélastique illustré schématiquement à la figure 1 s'étend le long d'un axe longitudinal 25 X et présente une symétrie par rapport à un plan transversal P1 passant par le centre dudit dispositif. Le plan P1 sépare donc deux parties longitudinales 1 et 2 symétriques. 8 Le dispositif conforme à l'invention comporte un élément rigide central 3 et deux éléments rigides extérieurs 4 et 5. Le dispositif conforme à l'invention comporte également deux éléments rigides intermédiaires 6 et 7 dans chaque partie longitudinale 1 et 2. Chacun des éléments rigides intermédiaires 6 et 7 est disposé entre l'élément rigide central 3 et un élément rigide extérieur 4,5 correspondant. Une armature 8, pourvue d'une attache 9, est prévue à chaque extrémité longitudinale du dispositif d'amortissement. L'armature 8 est reliée aux éléments rigides intermédiaires 6 et 7. Les deux parties longitudinales 1,2 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une continuité des éléments rigides extérieurs 4,5 et de l'élément rigide central 3. Cette continuité est obtenue en utilisant des éléments rigides 3,4,5 réalisés chacun en une seule pièce. Des couches de liaison 10 en élastomère sont disposées et collées localement sur les éléments rigides de manière à séparer les éléments rigides intermédiaires 6,7 de l'élément rigide central 3 d'une part et des éléments rigides extérieurs 4,5 d'autre part. L'exemple de réalisation illustré schématiquement est également montré de manière pratique et concrète à la figure 2. La partie longitudinale 1 est représentée partiellement et en perspective en montrant le plan transversal P1 de symétrie ainsi qu'un plan longitudinal P2 de symétrie. La partie longitudinale 1 comporte de part et d'autre de l'élément rigide central 3, un élément rigide intermédiaire 6,7 et un élément rigide extérieur 4,5. Les éléments rigides 3, 4, 5, 6 et 7 sont réalisés sous forme de lames planes. Ces dernières sont par exemple métalliques. 9 Les couches de liaison 10 ne recouvrent avantageusement qu'une partie de la surface disponible des éléments rigides 3, 4, 5, 6 et 7. Les éléments rigides extérieurs 4,5 de chaque partie longitudinale 1,2 sont en outre reliés entre eux, le long de leur périphérie, par l'intermédiaire de goujons de serrage 11. Ces derniers permettent d'enserrer les lames constitutives des éléments rigides intermédiaires 6,7, de l'élément rigide central 3 et les couches de liaison 10 en élastomère. La figure 3 illustre schématiquement une variante de construction du dispositif d'amortissement des figures 1 et 2. Dans cet exemple de réalisation conforme à l'invention, l'armature 8 est reliée aux éléments rigides extérieurs 4,5 d'une part et à l'élément rigide central 3 d'autre part. La liaison mécanique entre les parties longitudinales 1 et 2 est réalisée par l'intermédiaire d'une continuité des éléments rigides intermédiaires 6 et 7. Les éléments rigides 3, 4, 5, 6 et 7 sont réalisés sous forme de lames planes. Le dispositif d'amortissement viscoélastique illustré schématiquement à la figure 4, montre un autre exemple de réalisation du dispositif d'amortissement viscoélastique conforme à l'invention. Le dispositif d'amortissement s'étend le long d'un axe longitudinal X et présente une symétrie par rapport au plan transversal P1 passant par le centre dudit dispositif. Le plan P1 sépare donc les deux parties longitudinales 1 et 2 symétriques. Le dispositif conforme à l'invention comporte un élément rigide central 3 sous forme de tube ou de tige et un élément rigide extérieur 12 réalisé sous forme de cylindre dans chaque partie longitudinale 1,2. Le dispositif conforme à l'invention comporte également un élément rigide intermédiaire 13 réalisé sous forme de cylindre dans chaque partie longitudinale 1 et 2. L'élément rigide 10 intermédiaire 13 est disposé entre l'élément rigide central 3 et l'élément rigide extérieur 12, de manière à obtenir une configuration de cylindres coaxiaux. L'armature 8 est reliée à l'élément rigide intermédiaire 13. Les deux parties longitudinales 1,2 sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une continuité des éléments rigides extérieur 12 et central 3. Cette continuité est obtenue en utilisant des éléments rigides réalisés chacun sous forme de cylindre en une seule pièce. Néanmoins, la pièce 12 peut aussi être réalisée en deux demi cylindres reliés entre eux mécaniquement. Des couches de liaison 10a, 10b en élastomère sont disposées et fixées par exemple par collage localement sur les éléments rigides 3, 12, 13 de manière à séparer, avec une couche de liaison 10a l'élément rigide intermédiaire 13 de l'élément rigide central 3 d'une part et avec une couche de liaison 10b, l'élément rigide intermédiaire 13 de l'élément rigide extérieur 12 d'autre part. Chaque partie longitudinale 1,2 comporte deux couches de liaison 10a et 10b annulaires et sensiblement coaxiales. Les couches de liaison 10a et 10b présentent la même épaisseur. La couche de liaison 10b disposée entre l'élément rigide intermédiaire 13 et l'élément rigide extérieur 12 présente une dimension longitudinale inférieure à la dimension longitudinale de la couche de liaison 10a disposée entre l'élément rigide central 3 et l'élément rigide intermédiaire 13. Le volume de l'élastomère des couches intermédiaires reste constant d'où, avec une épaisseur constante, on a une longueur de liaison inversement proportionnelle au diamètre moyen d'une couche de liaison intermédiaire. 11 Une telle configuration permet d'obtenir un taux de cisaillement identique pour les deux couches de liaison 10a et 10b et par conséquent une homogénéité du comportement thermique pour lesdites couches de liaison 10a, 10b. La figure 5 illustre schématiquement une variante de réalisation du dispositif de la figure 4. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l'armature 8 est reliée à l'élément rigide central 3 et à l'élément rigide extérieur 12. La continuité et la liaison mécanique entre les parties longitudinales 1 et 2 sont réalisées par l'élément rigide intermédiaire 13. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisations aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1. Dispositif d'amortissement viscoélastique s'étendant selon un axe longitudinal X, comportant des éléments rigides (3,4,5,6,7,12,13) solidarisés par l'intermédiaire de couches de liaison (10,10a,10b) en élastomère, deux extrémités longitudinales et libres pourvues chacune d'une armature (8) et d'une attache (9) fixée sur ladite armature (8), caractérisé en ce qu'il présente deux parties longitudinales (1,2), distinctes et symétriques par rapport un plan de symétrie transversal P1, lesdites parties longitudinales (1,2) étant reliées entre elles grâce à une continuité d'un certain nombre des éléments rigides s'étendant de l'une (1) des parties longitudinales (1,2) jusqu'à l'autre (2). 2. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque partie longitudinale (1,2) comporte un élément rigide central (3), au moins un élément rigide extérieur (4,5,12) et au moins un élément rigide intermédiaire (6,7,13) localisé entre l'élément rigide central (3) et l'élément rigide extérieur (4,5,12). 3. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément rigide central (3) et l'(les) élément(s) rigide(s) extérieur(s) (4,5,12) présente(nt) une continuité pour relier entre elles les deux partie longitudinales (1,2), les armatures (8) étant reliées à(aux) élément(s) rigide(s) intermédiaire(s) (6,7,13). 13 4. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon la revendication 2, caractérisé en ce que I'(les) éléments) rigide(s) intermédiaire(s) (6,7,13) présente(nt) une continuité pour relier entre elles les deux parties longitudinales (1,2), les armatures (8) étant reliées à l'élément rigide central (3) et à(aux) élément(s) rigide(s) extérieur(s) (4,5,12). 5. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque partie longitudinale (1,2) comporte de part et d'autre de l'élément rigide central (3), un élément rigide intermédiaire (6,7) et un élément rigide extérieur (4,5), les éléments rigides (3,4,5,6,7) étant tous réalisés sous forme de lames planes. 6. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque partie longitudinale (1,2) comporte un élément rigide intermédiaire (13) et un élément rigide extérieur (12), réalisés sous forme de cylindres coaxiaux, l'élément rigide central (3) étant réalisé sous forme de tube ou de tige. 7. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque partie longitudinale (1,2) comporte deux couches de liaison (10a,10b) annulaires, sensiblement coaxiales et de même épaisseur, la couche de liaison (10b) disposée entre l'élément rigide intermédiaire (13) et l'élément rigide extérieur (12) présentant une dimension longitudinale inférieure à la dimension longitudinale de la couche de liaison 14 (10a) disposée entre l'élément rigide central (3) et l'élément rigide intermédiaire (13). 8. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments rigides extérieurs (4,5) de chaque partie longitudinale (1,2) sont reliés entre eux le long de leur périphérie, par l'intermédiaire de goujons de serrage (11), de manière à enserrer les éléments rigides intermédiaires (6,7), l'élément rigide central (3) et les couches de liaison (10) en élastomère. 9. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que deux éléments rigides adjacents des éléments rigides (3,4,5,6,7,12,13) sont séparés par au moins une couche de liaison (10,10a,10b) en élastomère et fixés par collage aux couches de liaison (10,10a,10b), lesquelles recouvrent une partie de la surface disponible sur les éléments rigides (3,4,5,6,7,12,13). 10. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon l'une 20 quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments rigides sont métalliques et les couches de liaison sont à base d'élastomère. 11. Dispositif d'amortissement viscoélastique selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce qu'il est utilisé pour l'amortissement des mouvements de traînée des pales d'un rotor d'un giravion ou d'un hélicoptère.15 12. Giravion ou hélicoptère comportant au moins un dispositif d'amortissement de traînée viscoélastique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11.