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.Supports en matière élastique de raideur réglée suivant certaines directions, et procédés de fabri- cation des dits supports".
L'objet de la présente invention concerne des supports en matière élastique qui sont susceptibles d'offrir une raideur réelle dans certaines directions, ces différentes variations de raideur peuvent être positives ou négatives. Eventuellement des dispositifs accessoires permettront une limitation progres- sive de la déformation de la matière élastique. Enfin, l'inven- tion comprend encore certains procédés de fabrication applicables à la réalisation des supports conformes à l'invention.
Les supports en matière élastique, plus particulièrement ceux dans lesquels la matière élastique est en adhésion sur des parois métalliques dites armatures fixées au bâti ou à l'objet à supporter, comme un moteur à combustion interne, ont, en général, des élasticités bien définies dans différentes direc- tions, élasticités en apport avec la forme et la matière du support et l'on n'est pas suffisamment maître d'obtenir des élasticités différentes dans certaines directions, et cela est
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nécessaire. Or, suivant les diverses applications de ces supports, il faut, dans certains cas avoir une élasticité plus grande ou plus petite dans une direction bien déterminée, par rapport à l'élasticité.
La présente invention est caractérisée par des moyens réali- sans un certain feuilletage de la masse élastique, les feuillets étant orientés de façon convenable, de manière à obtenir les différentes valeurs cherchées d'élasticité des supports suivant diverses directions.
Il faut distinguer :
1 - Le cas où l'on a besoin d'une grande raideur du support dans certaines directions. L'extension ou le retrait de la masse élastique est alors gêné conformément à l'invention dans cette direction en l'obligeant à rester en adhésion sur certaines surfaces métalliques divisant la masse en feuillets et noyées dans ladite masse ces feuillets de feuilletage étant pla- tes, sans épaisseur notable devant l'épaisseur des feuillets élastiques et n'ayant aucune liaison avec le bâti ou avec l'objet à supporter autrement que par l'intermédiaire de la masse élas- tique.
2 - Le cas où l'on désire une grande élasticité dans cer- taines directions: l'extension ou le retrait de la masse élastique est, conformément à l'invention facilité dans les dites directions, en ménageant, dans la masse élastique, des cavités convenablemeit disposées.
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Eventuellement, l'invention prévoit encore des moyens pour donner lieu à des rappels élastiques, non proportionnels aux amplitudes prises par une des armatures du support par rap- port à l'autre, mais croissant rapidement avec des amplitudes, quand celles-ci deviennent non désirables ces moyens pouvant consister en des butées spéciales et spécialement amènagées.
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Les dessins annexés montrent, à titre d'exemples, des modes de réalisation de l'invention, en vue de certaines applications.
Sur ces dessins, les figures 1 à 10 se rapportent aux cas où l'on cherche à augmenter la raideur dans certaines directions, tandis que les figures 11 à 16 montrent des supports qui ne pré- sentent pas de directions notablement plus raides les unes que les autres mais avec un affaiblissement provoqué de la raideur dans certaines directions.
On voit ainsi sur les dessins:
Fig. 1 - une coupe perpendiculairement aux faces terminales d'un support en caoutchouc adhérent (ou en matière analogue) d'un type connu.
Fig. 2 - Une vue analogue d'un même support établi suivant l'invention.
Fig. 3 et 3' - ainsi quefig. 4 et 4' - Respectivement mne coupe analogue à celle de la fig. 2 et une coupe en plan par une 1 âme, parallèlement aux faces, de deux variantes de supports conformes à l'invention.
Fig. 5 - Une variante d'un support analogue pour un but déterminé.
Fig. 6 - Une coupe diamétrale d'un support établi suivant une disposition différente.
Fig. 7 et 8 - Respectivement une coupe analogue à la fig. 6 sous une forme préférée de réalisation et une coupe médiane en plan perpendiculairement a l'axe.
Fia. 9 et 10 - Des vues de mode de fabrication du support des fig. 7 et 8.
Fig. 11 et 11* - Respectivement, une coupe diamétrale et une coupe médiane perpendiculairement à l'axe d'un support avec affai- blissement de raideur, dans les directions parallèles aux faces.
Une coupe médiane perpendiculairement à l'axe d'une variante.
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Fig. 38 et 13' - Respectivément une coupe médiane perpen- diculairement à l'axe et une coupe diamétrale d'une autre variante.
Fig. 14 - Une coupe diamétrale perpendiculairement à l'axe d'une autre variante.
Fig. 15 et 15' - Respectivement en coupe perpendiculai- rement aux faces terminales et en coupe médiane parallèlement à ces faces. Un support du genre de celui de la fig. 1, avec affaiblissement de raideur dans une direction perpendiculaire aux faces.
Fig. 16- Une variante de la fig. 15.
Comme on le voit fig. 1, les faces metalliques 1 et 2, du support sont en adhesion avec une masse 3, par exemple en caoutchouc. La face est fixée, par exemple a un moteur à sup- porter et la face 2 à un bâti. Quand la masse élastique s'écrase suivant l'axe Oz, elle prend la forme représentée en pointillé, en s'écrasant et en s'étendant latéralement parallèlement au plan xOy.
La fig. 2 montre un support de ce genre perfectionné selon l'invention. La masse 3 est divisée en plusieurs feuilleta, trois sur la figure, par exemple séparés par des feuilles métalliques 4,4'; la masse de caoutchouc 3 adhère non seulement aux faces internes des plaaues 1 et 2, mais aussi sur 4 et 4'. De cette façon, l'extention du caoutchouc, sous l'action d'un écrasement dans la direction Oz, est gênee du fait que chacun des feuillets de caoutchouc est trois fois plus mince que sur la fig.l, pour les mêmes dimensions extérieures, car le même travail de cisaille- ment dans le caoutchouc conduit a des extensions latérales notablement moindres.
Il s'ensuit que le support de la fig. 2 s'oppose plus effi- cacement que ceiui de la fig.l à des extensions ou compressions suivant Oz, tandis que pour des déplacements de la plaque 1 par rapport à la plaque 2 en glissant parallèlement au plant xOy, les deux supporte travaillent sensiblement de la même façon.
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Les supports construits d'après le principe de la fig.2 peuvent être caractérisés par le nom de "supports feuilletés".
La fig. 3 et la fige 3' montrent une variante d'un support selon l'invention. Le support est ici en forme de cylindre d'axe Oz, mais il pourrait présenter toute autre forme de cylindre ou de prisme elliptique, rectangulaire ou carré, etc. mais d'axe toujours suivant Oz.
Dans cette réalisation, les plaques de feuilletage 5 et 5' n'occupent pas toute la section du caoutchouc mais seulement la zone périphérique de cette section. Le fonctionnement est exac- tement le même que pour les supports de la figure 2, car il est évident qu'il suffit d'avoir des plaques de feuilletage à la périphérie pour s'opposer à l'extension latérale du caoutchouc, comme il est montré sur la fig. 2, où le caoutchouc déborde latéralement par fractions. La seule différence avec le support des fig. 3 et 3' est que la fatigue tengentielle par unité de surface sur les feuilles métalliques de feuilletage 5 et 5' est quelque peu plus élevée que sur les feuilles pleines 4 et 4' de la fig. 2.
Par contre le dispositif des fig. 3 et 3' a l'avantage de diminuer beaucoup la surface en adhésion avec le caoutchouc, dans de simplifier la fabrication et d'augmenter la proportion de pièces réussies au coure des opérations de moulage qui procurent l'adhésion.
Les fig, 4 et 4' montrent une variante des fig. 3 et 3' dans laquelle les feuilles 6 et 6' de feuilletage sont percées de nombreux trous, dans le but de réduire leur surface en adhésion et d'améliorer cette adhésion par la présence même de ces trous, tout en répartissant sur une surface importante la fatigue dûe aux tensions latérales.
Dans tous les dispositifs représentés sur les figures précédentes, il est préférable que la force de compression ou
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d'extension, suivant la direction Oz, soit appliquée sur le support par des moyens qui répartissent plus ou moins unifor- mément les efforts sur toute la surface des plaques extérieu- res 1 et 2.
Sur la fig. 5, au contraire, on a représenté un support conforme à l'invention, applicable au cas où les efforts sont plus localisés. Ainsi la plaque 7 de ce support est supposée fixée à un bâti par des points 8 bien répartis sur sa surface, tandi que la plaque 9 est liée à un organe vibrant, comme dans un moteur par exemple, par l'intermédiaire d'un boulon 10.
Celui-ci localise évidemment la fatigue aux bords du trou cen- tral du support. Si l'on désire avoir des déplacements laté- raux faibles du moteur par rapport au bâti et, en même temps, une grande rigidité dans le sens de l'axe du boulon, on pour- ra adopter les feuilles 11 de feuilletage, qui sont localisées autour du trou de passage du dit boulon:
Il faut remarquer, en général, que pour tous les genres de reuilletage dont on a parlé jusqu'ici, les rouilles métal- liques de feuilletage affleurent la périphérie de la masse élastique, comme le montrent les figures.Il est évident que cet affleurement n'est pas nécessaire et que ces feuilles peuvent tres bien être noyées sans inconvénient dans la masse; tout dépend des possibilités de fabrication.
On pourra avantageusement découper à l'emporte-piece les feuillets élémentaires de caoutchouc tels que 3 dans une feuille calandrée et on empilera les dits éléments dans les moules de vulcanisation, en intercalant les reuilles métal- liques entre deux éléments adjacents, de manière à obtenir un feuilletage régulier en épaisseur.
Tous les supports des figures 2 à 5 ont une grande rigidité suivant une direction Oz et une grande élasticité dans toutes
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les directions perpendiculaires à Oz, cest-à-dire parallèlement au plan xOy. Mais il y a des cas où il est nécessaire, au contraire, d'avoir une grande élasticité suivant une dimension, Oz, par exemple et une grande dureté à deux dimensions, dans le plan, xOy par exemple. Conformément à l'invention, le prin- cipe du feuilletage fournit les moyens de réalisation de ces conditions.
La fig. 6 montre un premier exemple d'un support de ce genre. Ce support a la forme d'une tore de section spéciale comportant une surface extérieure cylindrique et métallique 12 et une surface intérieure 13 également cylindrique. Ces surfaces forment, par des moyens non représentés, les points d'appui du support d'une part sur un bâti fixe, d'autre part sur l'objet à suspendre. Suivant les dimensions relatives figurées, si ce support n'était pas feuilleté, il aurait une élasticité relativement grande suivant les trois axes Oz, Ox, Oy.
Conformément à l'invention, on noie dans la masse élas- tique 3, des surfaces de feuilletage 14, 14', etc. qui sont disposées concentriquement entre 12 et 13. Ce feuilletage a pour résultat que le support a gardé une grande élasticité suivant Oz, mais que dans le cas d'une compression perpendi- culaire a Oz, suivant Ox, par exemple les extensions laté- rales sont frénées par l'adhérence de la masse aux surfaces de feuilletage. Il en résulte que la dureté selon Ox Oy et selon toutes les directions du plan xOy est très augmentée.
Il y a des conditions de position de ces feuilletages qui sont définies par les considérations suivantes.
Si l'on appelle h l'épaisseur du support comptée paral- lèlement a Oz et à une distancer de l'axe Oz, et la distance de deux feuilletages voisins, il est préférable,
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pour obtenir une traction seion Oz avec un taux de travail constant au cisaillement, de réaliser la condition.
Produit 1: par h égale une constante, soit: r.h = Cte
Selon une autre caractéristique préférée, qui est d'ailleurs compatible avec la précédente, on obtiendra dans le cas de tractions et de compressions suivant le plan xOy, une déformation du support avec déplacements proportionnels de tous les feuille- tages entre 12 et 13, et l'on réalise la condition:
Quotient de # r par h égale une constante, soit : # r Cte. h
Cette condition, en combinaison agec la précédente aboutit finalement à la condition caractéristique de la position des feuilletages, c'est-à-dire: r multiplié par égale constante, soit:
r. # r = Cte. autrement dit, les feuilletages seront d'autant plus rapprochés les uns des autres (valeur plus faible de # r) qu'ils seront plus près de la périphérie (valeur plus grande de r )
Le feuilletage représenté sur la fig. 6 n'a d'ailleurs pas besoin d'être formé par des surfaces rigoureusement cylin- driques et concentriques. On peut adopter l'allure représentée sur les fig. 7 et 8. L'organe support est ici constitué par un axe (ou une douille) 15 noyé dans une masse de caoutchouc 3.
Le feuilletage est constitué par une feuille métallique étroite 16 enroulée en spirale, noyée dans la masse de caoutchouc et en adhésion avec elle. L'enveloppe périphérique 13 porte des organes tels que des anneaux 17 servant à la fixation rigide sur un bâti ou sur un moteur à supporter.
Pour fabriquer ce genre de support, il sera avantageux de découper dans la feuille de caoutchouc non vulcanisé, un flan sensiblement trapézoïdal, tel que 18 (t'ig,9) sur lequel on
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disposera un autre flan 19 métallique mince de feuilletage, découpé dans de la tôle perforée ou non, de manière à pouvoir enrouler l'ensemble avant moulage et vulcanisation dans l'in- tervalle des pièces 13 et 15 (fig.
7 et 8)
Afin d'éviter les contacts directs entre les piaces 15 et 13 et le flan métallique 19, les extrémités 20 et 21 du flan 18 (fig.10) de caoutchouc dépasseront de part et d'autre celles du flan 19 d'armature, d'une longueur correspondant environ à une spire d'enroulement, et ces extrémités seront, de préfé- rence, biseautées dans l'épaisseur, comme on le voit fig. 10 afin de faciliter l'enroulement régulier de l'ensemble.
Si l'on veut faciliter au contraire l'élasticité du support dans certaines directions, tout en ayant un même ordre de gran- deur des diverses elasticités directrices, on mènagera dans la masse élastique du support, et conformément à l'invention, des cavités ou ouvertures convenablement disposées, de manière que lors du fonctionnement, des mouvement nouveaux de la masse élastique soient rendus possibles par modifications du volume des vides amènagés.
Les fig. 11 et 11' montrent une réalisation de ce genre se rapportant au cas où l'on cherche à obtenir, par la présence de trous, une faible raideur suivant deux directions Ox et Oy (et par conséquent éventuellement dans toutes les directions parallèles au plan xOy. Une rondelle de caoutchouc 3 solidaire de deux armatures 22 et 23, est percée de trous cylindriques 24, disposés par exemple circulairement et qui ne sont pas for- cément de la même dimension, Ces trous permettent à l'ensemble du caoutchouc de s'élever ou de s'aplatir sans peine, dans les déplacements relatifs de l'armature 22 par rapport à l'armature 23, suivant des directions contenues dans le plan xOy.
On notera que
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pendant qu'on comprime suivant la direction Oy, l'élasticité du support dans cette direction se trouve très accrue. Il en est de même pour des tractions exercées suivant une direction Oz, ear les bandes de caoutchouc sont libres, dans une certaine mesure de se contracter latéralement en augmentant le volume des trous.
La fig. 16 montre une variante de la fig. 15 en ce sens que les trous 30 sont des cylindres ayant leur axe parallèle aux armatures 1 et 2 et parallèles entre eux, mais ces trous 30 sont entièrement pris dans la masse élastique 31, sans arriver jusqu'aux armatures 1 et 2. Le fonctionnement d'un tel support est en substance le même que celui de la fig. 15.
L'invention prévoit en outre, comme il a été dit des moyens pour donner lieu à des rappels élastiques non propor- tionnés, mais plus rapidement croissants avec l'amplitude. Jus- qu'ici, dans la plupart des cas d'emploi de supports en caout- chouc, on employait des butées rigides limitant brutalement les amplitudes, pour le cas par exemple d'une détérioration de la masse élastique. Conformément à l'invention, l'action des butées sera doucement progressive et non brutale, ce qui comporte des avantages pratiques importants.
Cette butée progressive se trouve réalisée d'elle-même, dans certains directions, du fait de la constitution des supports avec des cavités ou vides, par exemple les supports du genre de ceux des fig. 11 à 15. En effet, la limitation des amplitudes se produit progressivement dans les directions où les vides se dila- tent ou se compriment, car la masse offre plus de résistance quand elle approche de la limite de déformation des vides. En particu- lier, quand la masse élastique a rempli complètement ou presque le volume des trous, elle ne peut être comprimée davantage et elle ne peut plus travailler que par extension latérale à la manière du support de la fig. l, par exemple.
Mais suivant les autres directions, par exemple Oz, pour les supports des fig.ll
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à 14 et Ox et 0y pour les supports des fig. 15 et 16, ainsi que pour les supports des fig. 1 à 10, il faut faire appel à de nouveaux moyens.
Conformément à l'invention, on prévoit alors que les deux armatures (ou une seule seulement) des supports pourront être munies d'organes capables de limiter, au voisinage de ces arma- tures, les déformations angulaires du caoutchouc. On comprendra mieux la disposition de ces organes et la façon dont il se compor- tent sur les diverses figures où on les a représentées.
Sur la fig. 4, on a dessiné en pointillé deux collerettes 32, 32' de forme incurvée solidaires respectivement des armatures 1 et 2. Dans les déformations suivant Ox et 0y, où le caoutchouc travaille au cisaillement, celui-ci vient aux alentours des arma- tures pour sa plaguer contre les collerettes, et pour les défor- mations de grande amplitude, tout se passe comme si l'épaisseur de caoutchouc cisailliable avait progressivement diminué, la raideur étant augmentée en proportion.
Sur la fig. 6, on a représenté en pointillé une seule colle- rette 33 du même genre, solidaire de l'armature 7 seulement et travaillant comme les collerettes de la fig, 4.
Sur la fig. 6, on a représenté de même en pointillé deux collerettes du même genre, solidaires de l'armature cylindrique 12, les collerettes 54 et 34' et deux collerettes 35 et 35' soli- daires de l'armature cylindrique 13.
Sur la fig. 11 on a représenté de même en pointillé deux collerettes de même espèce 36 et 36'.
Toutes les collerettes figurées sont représentées en liai- son avec l'armature, mais bien entendu, l'invention comprend encore le cas où les dites collerettes seraient directement liées au bâti ou à l'objet à supporter. Elles seraient alors plus nette- ment le caractère de batées progressives en raison de leur forme évasée, agissant directement pour limiter l'amplitude des déforma- tions du caoutchouc lui-même..