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Perteot1oent aux suspensions âlst1ques de r--- --- -=--i-------=---==------à---------moteurs à oombl:j;St1on interne 1G¯HH¯¯¯elw¯I¯.wHHf¯¯
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La présente invention a trait à une suspension élasti.. que perfectionnée pour moteurs 9. combustion interne et plus spécialement pour les moteurs dont les cylindres sont dispo- ses radialement en une ou plusieurs rangées d'étoiles autour d'un vilebrequin.
Pour de tels moteurs, et notamment dans leur emploi dans
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les groupes, motopropulseurs d'aéronefs, il est déjà aonnu,p.ex, par le brevet belge a" 4Iaà5I3 , de réaliser leur suspension élastique à l'aida de pièces plates de.caoutchouc, dîntr:Lbuées sur ntta aou#gne sensiblement concentrique à l'axe du vilebrequin, ces pièces plates adhérant elles mêmes par leurs faces opposées des armatures rigides respectivement soli-
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daireo du moteur et du b8ti et disposées dans des plans perpendiculaires à. 1 t s;e du vilebrequin.
De la sorte, le caoutchouc se trouve efforcé en cisaillement pur dans toutes les directions perpendiculaires à l'axe
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du vilebreouin at pour toutes les rotations parallèles à cet axe, alors qu'il travaille: en compression ou en traction,
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o'est à dire avec une élasticité plus réduite dans la direc- tion parallèle à l'axe du vilebrequin et pour toutes les rota- tions perpendiculaires à cet axe.
Certaines suspensions élastiques de ce type ont fait montre, dans le domaine de la pratique, de qualités intéres- santes, notamment en ce qui concerne 1'amortissement des vi- brations engendrées par la rotation des moteurs et des hélices.
Par contre, elles présentent un certain nombre d'inoon- vénients inhérents au type de construction choisi. Ces incon- vénients sont les suivants : A) Travaillant au cisaillement pur dans toutes les di- rections radiales ou oiroonférentielles par rapport au vile- brequin, le caoutchouc ne peut opposer à des sollicitations agissant suivant ces mêmes directions qu'une réaction propor- tionnelle aux déplacements relatifs entre les armatures des supports.
Il s'ensuit qu'une suspension pourvue, comme il est sou- vent nécessaire, d'une grande flexibilité initiale afin d'as- surer l'amortissement correct des oscillations de petite amplitude correspondant aux conditions et régimes normaux d'utilisation des moteurs, se révélera trop flexible dans d'au- tres circonstances (ralenti des moteurs ou chocs à l'atterrissage) et donnera lieu à des oscillations gênantes de grande amplitude, ou même à des chocs brutaux si les jeux nécessai- res entre les pièces en mouvement relatif ont été, pour des considérations évidentes d'encombrement et de poids, ménagés avec une certaine parcimonie.
B) Pour la même raison, chaque élément du montage élastique présente nécessairement la même flexibilité aussi bien dans le sens radial que dans le sens tangentiel par rapport au vilebrequin, alors qu'il est souvent préférable de diffé- rencier ces élasticités, en général dans le sens de l'accrois- . sèment de l'élasticité tangentielle, l'élasticité radiale
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restant modérée. c) Enfin, en cas de défaillance de l'adhésion entre le caoutchouc et les armatures rigides, ou de rupture du caout- chouc dans un élément du montage élastique, cet élément de- vient inopérant.
Il en résulte un déséquilibre fonctionnel ainsi qu'une surcharge des éléments restants, altérant les propriétés de la suspension et susceptibles de provoquer sa mise hors d'usage à plus ou moins brève échéance.
La suspension élastique de moteur suivant 1'invention comporte la mise en oeuvre de moyens proprea à éviter, on si- non à. atténuer considérablement les inconvénients ci-dessus, tout en réalisant par ailleurs un ensemble de conditions au moins aussi favorables, du point de vue de l'amortissement des vibrations, que dans les suspensions connues en pur ci- saillement tangentiel et radial,
De plus, de par sa sécurité constructive accrue, elle autorise une augmentation sensible du taux de travail de la matière élastique utilisée, et, par conséquent, une diminu- tion non moins sensible de poids et d'encombrement des éléments de suspension.
Du point de vue structural, la suspension élastique de moteur suivant l'invention est réalisée à l'aide d'une pluralité de montures élastiques, distribuées, comme il est connu en soi, sur une couronne sensiblement concentrique à $axe du vilebrequin dû moteur, chaque monture élastique comportant, en alternance,. une, ou des, armatures rigides solidaires dit moteur, une ou des armatures rigides solidaires du bâti, les intervalles successifs entre les dites armatures étant occupés par une garniture en caoutchouc ou matière élastique similaire qui adhère fortement aux faoes en regard des dites armatures.
Suivant une caractéristique fondamentale de l'invention,
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ces garnitures élastiques sont conformées de manière à présenter :
1 'Une portion sensiblement plane et de faible épaisseur s'étendant dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du vilebrequin.
2 Un rebord ou projection de forme sensiblement tubulaire ou cylindrique, de génératrices parallèles à l'axe du vilebrequin, le dit rebord ou projection ayant en direction radiale une épaisseur nettement plus forte (2 à 5 fois) que la portion plane ci-dessus, la dite épaisseur pouvant être constante ou variable suivant les directions radiales oonsidérées (radiale ou tangentielle) le dit rebord pouvant en outre présenter des cavités, évidements ou gorges, suivant les directions considérées.
L'examen des figures annexées permet de mieux comprendre la portée de l'invention, mais il est entendu que les réalisations décrites ne sont citées qu'à titre d'exemples nullement limitatifs.
Fig. l, vue latérale aveo coupe partielle, et
Fig. 2, vue de face en élévation, montrent le dispositif général d'installation de la suspension suivant l'invention sur un groupe motopropulseur d'aéronef. Les figures suivantes sont des détails agrandis des fig. 1 et 2.
Fig. 3 et 4, vues de faoe, en élévation et coupe suivant A-A de la fig. 5.
Fig. 5, coupe transversale radiale, et
Fig. 6, vue longitudinale avec coupe partielle, montrant un premier mode de réalisation de montures élastiques suivant l'invention.
Fig. 7 est une première variante de la construction de fig. 3, et Fig. 8 et 9, une deuxième variante d'exécution de la construction des fig. 3 et 6.
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Fig. 10 est un diagramme explicatif du fonctionnement des montures: élastiques suivant l'invention.
Fig. Il$ vue de face en élévation,
Fig. 12, coupe transversale radiale, et
Fig. 1S, vue longitudinale avec coupe partielle montrant un deuxième mode de réalisation de montures élastiques suivant l'invention,
Fig. 14, enfin, schématise en coupe transversale un dernier mode de réalisation, combinaison des deux précédents.
Dans le dispositif général d'installation de la suspension suivant les fig, 1 et 2, on voit un groupe moto-propulseur d'aéronef 1 monté sur sa structure de support 8 par l'intermédiaire d'un bâti en tube de type connu 3. La suspension élastique du groupe motopropulseur 1 sur ce bâti 3 et, partant, sur l'aéronef 2 est réalisée à l'aide d'une pluralité de supports élastiques distribuas autour de l'axe du vilebrequin XX' et sensiblement concentriquement à celui-ci, ces supporte étant rendus solidaires d'une part de la couron- ne 3a du bâti 3 et d'autre part du groupe motopropulseur 1, par exemple par l'intermédiaire de boulons tels que 5.
Suivant le premier mode de réalisation de l'invention (fig. 3 à 7), chaque support élastique 4 comporte
1 une armature rigide intérieure 7 en une ou deux pièces symétriques, solidaire par exemple du moteur par l'inter- médiaire du boulon 5 qui traverse le trou central 7c de cette armatura,
2 une armature;
rigide extérieure réalisée de préférence en deux pièces symétriques 8a, 8b, et rendue solidaire de boîtiers 3b soudés sur la couronne de bâti 3a à l'aide de boulons 9 traversant des trous 10 ménagés aux extrémités de ces armatures, et des bonnes d'écartement telles que Il.
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3 une garniture de caoutchouc ou matière élastique
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1.2a., 12b occupant llin'tervalle entre les armatures 7 et Sa, 8b, et adhérant à leurs faces en regard, l'adhérence étant obtenue soit directement à la vulcanisation, soit par collage, soit même par un serrage approprié sur la matière élastique à l'assemblage du support.
Selon l'invention, les pièces en caoutchouc 12a, 12b présentent dans l'intervalle des armatures une forme caractéristique délimitant deux régions pourvues chacune d'un mode de fonctionnement bien distinct :
A) En premier lieu, une portion plane et de faible épaisseur e, affectant dans l'exemple considéré l'allure d'une couronne annulaire 13a, 13b, située dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du vilebrequin du moteur.
B) En second lieu, une portion cylindrique et tubulaire 14a, 14b d'épaisseur radiale E relativement forte, et ayant ses génératrices sensiblement parallèles à l'axe du vilebrequin.
Il résulte de cette disposition que pour tous les mouvements relatifs entre les armatures correspondant à des translations perpendiculaires à l'axe du vilebrequin XX ou des rotations autour de cet axe, le caoutchouc est efforcé au cisaillement, c'est à dire aveo une élastioité relativement grande et une réaction élastique sensiblement proportionnelle aux efforts dans toute la portion plane au milieu 13a, 13b et qu'il travaille au contraire en traction et compression radiales, o'est à dire avec une élasticité d'abord grande (étant donné la grande valeur de E) puis rapidement décrois- sante avec le déplacement relatif des armatures dans la portion tubulaire 14a, 14b.
Ainsi, le diagramme représentatif des déplacements relatifs des armatures en fonction des efforts radiaux ou tan- gentiels qui lui sont appliqués est représenté. par la courbe
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I du graphique de la fig. 10 où les déplacements d'abord sensiblement proportionnels aux efforts croissent ensuite plus lentement pour admettre une asymptote d'ordonnée égale à 11 épaisseur 1. de la portion tubulaire 14a, 14b.
Au oontraire, pour tous les mouvements relatifs entre armatures correspondant à des translations parallèles à l'axe du vilebrequin XX (ou des rotations d'axe perpendicu- laire à cet axe) la portion annulaire de mince épaisseur 13a, 13b, sollicitée en traction et compression oppose une résistance très forte au déplacement relatif tandis que la. portion tubulaire 14a, !il, sollicitée au cisaillement, ne donne naissance en vertu de sa grande épaisseur radiale 1[ qu'à une réaction élastique pratiquement négligeable et, de ce fait,.n'intervient pour ainsi dire pas.
Le diagramme représentatif des déplacements relatifs des armatures en fonction des efforts est alors celui de la @ courbe II de la fig. 10, courbe qui admet l'asymptote d'or- donnée e sous des efforts démesurés.
Sur la fig. 7 des dessins annexés est représentée une variante du mode de réalisation ci-dessus décrit où. l'épais- seur de la portion tubulaire 14a, 14b de la garniture de ca- outchouc n'est pas tenue constante mais présente un maximum E' (E' E) dans une certaine direction, par exemple la direction tangentielle ToT'. Qette disposition, tout en augmentant légèrement la flexibilité initiale dans la direo- tion considérée, permet en même temps d'augmenter le par- cours à grande flexibilité, le durcissement du support pro- voqué par l'écrasement radial du cylindre elliptique 14 a, 14b étant obtenu suivant ToT en direction tangentielle après un trajet plus long qu'en direction radiale suivant RoR.
Si la courbe I sur le diagramme de la fig. 10 continue à représenter la loi des déplacements élastiques en fonction
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des efforts en direction radiale RoR, en direction tangen- tielle ToT, cette même loi sera représentée par la courbe I' qui admet une asymptote plus éloignée d'ordonnée égale à E'.
Les fig. 8 et 9 montrent une autre variante de la marne construction où l'épaisseur de la portion cylindrique !il, 14b étant maintenue constante, on a ménagé dans la matière élastique, par exemple dans la région de la section ToT, des gorges ou évidements tels que 15a, 15b, qui facilitent la dé- formation dans cette direction.
La loi des déplacements en fonction des efforts est @ alors représentée sur le diagramme de la fig. 10 par la cour- be I, inchangée, dans le sens RoR et la courbe 1! dans le sens ToT. L'épaisseur 8 étant constante, ces deux courbes admettent la même asymptote d'ordonnée E. Dans cette deuxiè- me variante, les parcours possibles sont égaux dans les deux directions mais les flexibilités sont nettement différenciées.
Les fig. 11, 12 et 13 montrent un deuxième mode de ré- alisation qui ne diffère du premier que par la position rela- tive de la portion cylindrique ou tubulaire 14a, 14b de la matière élastique par rapport à la portion 13a, 13b. Au lieu d'être située dans la région centrale, au voisinage du boulon 5, elle est au contraire loi rejetée sur la périphé- rie, toutefois les caractéristiques, nombres et rapports re- latifs des éléments de construction sont identiquement les mêmes.
En partioulier les variantes des fig. 7, 8 et 9 tou- chant l'agencement de la portion cylindrique ou tubulaire 14a, 14b de la garniture élastique 12a, 12b sont applicables identiquement à ce mode de réalisation.
Elles sont également applicables à un dernier mode de réalisation, celui Indiqué sur la fig. 14, obtenu par la combinaison des deux précédents, et où l'on a prévu pour chaque garniture élastique deux portions cylindriques ou
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tubulaires, l'une 14a1,14b1 dans la partie centrale de la portion plane 13a, 13b, l'autre 14a2, 14b2 dans sa partie périphérique.
L'invention a été déorite et illustrée à titre purement indicatif et nullement limitatif, et il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à ses détails, sans s'écarter de son esprit.
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Loss to the âlst1ques suspensions of r --- --- - = - i ------- = --- == ------ to --------- ombl engines: j; Internal st1on 1G¯HH¯¯¯elw¯I¯.wHHf¯¯
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The present invention relates to an improved elastic suspension for internal combustion engines and more especially for engines whose cylinders are arranged radially in one or more rows of stars around a crankshaft.
For such engines, and in particular in their use in
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aircraft powertrains, it is already known, for example, by the Belgian patent a "4Ia to 5I3, to achieve their elastic suspension with the help of flat rubber parts, dîntr: Lbuées sur ntta au # gne appreciably concentric with the axis of the crankshaft, these flat parts themselves adhering by their opposite faces to rigid reinforcements respectively solid.
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daireo of the engine and the b8ti and arranged in planes perpendicular to. 1 t s; e of the crankshaft.
In this way, the rubber is strained in pure shear in all directions perpendicular to the axis
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of the crankshaft at for all rotations parallel to this axis, while it is working: in compression or in traction,
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ie with a lower elasticity in the direction parallel to the axis of the crankshaft and for all rotations perpendicular to this axis.
Certain resilient suspensions of this type have shown, in the field of practice, interesting qualities, in particular as regards the damping of vibrations generated by the rotation of the motors and propellers.
On the other hand, they have a certain number of disadvantages inherent in the type of construction chosen. These drawbacks are the following: A) Working with pure shear in all radial or oiroonferential directions with respect to the crankshaft, the rubber can only oppose stresses acting in these same directions as a proportional reaction. relative displacements between the reinforcements of the supports.
It follows that a suspension provided, as is often necessary, with great initial flexibility in order to ensure the correct damping of small amplitude oscillations corresponding to the normal conditions and speeds of engine use. , will prove to be too flexible in other circumstances (engine idling or shocks on landing) and will give rise to troublesome oscillations of great amplitude, or even to sudden shocks if the necessary clearances between the parts in relative movement were, for obvious considerations of size and weight, spared with a certain parsimony.
B) For the same reason, each element of the elastic assembly necessarily has the same flexibility both radially and tangentially with respect to the crankshaft, whereas it is often preferable to differentiate these elasticities, in general in the direction of the increase. sow tangential elasticity, radial elasticity
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remaining moderate. c) Finally, in the event of failure of the adhesion between the rubber and the rigid reinforcements, or of rupture of the rubber in an element of the elastic assembly, this element becomes inoperative.
This results in a functional imbalance as well as an overload of the remaining elements, altering the properties of the suspension and liable to cause it to be put out of use sooner or later.
The elastic engine suspension according to the invention comprises the use of means that are suitable to be avoided, on the other hand. considerably reduce the above drawbacks, while also achieving a set of conditions at least as favorable, from the point of view of vibration damping, as in the known suspensions in pure tangential and radial shear,
In addition, by virtue of its increased constructive safety, it allows a significant increase in the rate of work of the elastic material used, and, consequently, a no less significant reduction in the weight and size of the suspension elements.
From a structural point of view, the elastic engine suspension according to the invention is produced using a plurality of elastic mounts, distributed, as is known per se, on a ring substantially concentric with the axis of the crankshaft of the engine. , each elastic frame comprising, alternately ,. one or more rigid frames integral with said motor, one or more rigid frames integral with the frame, the successive intervals between said frames being occupied by a rubber lining or similar elastic material which strongly adheres to the faoes facing said frames.
According to a fundamental characteristic of the invention,
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these elastic gaskets are shaped so as to present:
1 'A substantially planar portion of small thickness extending in a plane substantially perpendicular to the axis of the crankshaft.
2 A rim or projection of substantially tubular or cylindrical shape, with generatrices parallel to the axis of the crankshaft, said rim or projection having in the radial direction a thickness markedly greater (2 to 5 times) than the flat portion above, said thickness being able to be constant or variable along the oonsidered radial directions (radial or tangential), said rim also being able to have cavities, recesses or grooves, according to the directions considered.
Examination of the appended figures provides a better understanding of the scope of the invention, but it is understood that the embodiments described are cited only by way of non-limiting examples.
Fig. l, side view with partial cut, and
Fig. 2, front elevation view, show the general device for installing the suspension according to the invention on an aircraft power train. The following figures are enlarged details of Figs. 1 and 2.
Fig. 3 and 4, views of faoe, in elevation and section along A-A of fig. 5.
Fig. 5, radial cross section, and
Fig. 6, longitudinal view in partial section, showing a first embodiment of elastic frames according to the invention.
Fig. 7 is a first variant of the construction of FIG. 3, and Fig. 8 and 9, a second variant embodiment of the construction of FIGS. 3 and 6.
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Fig. 10 is an explanatory diagram of the operation of the frames: elastic according to the invention.
Fig. It $ front elevation view,
Fig. 12, radial cross section, and
Fig. 1S, longitudinal view with partial section showing a second embodiment of elastic frames according to the invention,
Fig. 14, finally, shows schematically in cross section a last embodiment, a combination of the previous two.
In the general device for installing the suspension according to Figs, 1 and 2, we see an aircraft propulsion unit 1 mounted on its support structure 8 by means of a tube frame of known type 3 The elastic suspension of the powertrain 1 on this frame 3 and, therefore, on the aircraft 2 is produced using a plurality of elastic supports distributed around the axis of the crankshaft XX 'and substantially concentrically thereto. ci, these supports being made integral on the one hand with the crown 3a of the frame 3 and on the other hand with the drive train 1, for example by means of bolts such as 5.
According to the first embodiment of the invention (fig. 3 to 7), each elastic support 4 comprises
1 an internal rigid frame 7 in one or two symmetrical parts, integral for example with the engine by means of the bolt 5 which passes through the central hole 7c of this frame,
2 a frame;
rigid outer preferably made in two symmetrical parts 8a, 8b, and made integral with housings 3b welded to the frame ring 3a using bolts 9 passing through holes 10 made at the ends of these frames, and spacers such as He.
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3 a rubber pad or elastic material
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1.2a., 12b occupying the interval between the reinforcements 7 and Sa, 8b, and adhering to their opposite faces, the adhesion being obtained either directly to vulcanization, or by gluing, or even by an appropriate clamping on the material elastic to the assembly of the support.
According to the invention, the rubber parts 12a, 12b have in the interval between the reinforcements a characteristic shape delimiting two regions each provided with a very distinct operating mode:
A) First, a flat portion of small thickness e, affecting in the example considered the shape of an annular ring 13a, 13b, located in a plane substantially perpendicular to the axis of the crankshaft of the engine.
B) Secondly, a cylindrical and tubular portion 14a, 14b of relatively strong radial thickness E, and having its generatrices substantially parallel to the axis of the crankshaft.
It follows from this arrangement that for all the relative movements between the reinforcements corresponding to translations perpendicular to the axis of the crankshaft XX or rotations around this axis, the rubber is strained to shear, that is to say with a relatively elasticity. large and an elastic reaction substantially proportional to the forces in the whole flat portion in the middle 13a, 13b and that it works on the contrary in radial traction and compression, o that is to say with an elasticity initially large (given the large value of E) then rapidly decreasing with the relative displacement of the reinforcements in the tubular portion 14a, 14b.
Thus, the diagram representing the relative displacements of the reinforcements as a function of the radial or tangential forces which are applied to it is represented. by the curve
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I of the graph of fig. 10 where the displacements first substantially proportional to the forces then increase more slowly to admit an asymptote with ordinate equal to the thickness 1 of the tubular portion 14a, 14b.
On the contrary, for all the relative movements between reinforcements corresponding to translations parallel to the axis of the crankshaft XX (or rotations with an axis perpendicular to this axis) the thin annular portion 13a, 13b, stressed in tension and compression opposes a very strong resistance to the relative displacement while the. tubular portion 14a,! il, stressed by shear, gives rise by virtue of its great radial thickness 1 [only to a practically negligible elastic reaction and, therefore, .n''t intervene so to speak.
The diagram representing the relative displacements of the reinforcements as a function of the forces is then that of curve II of FIG. 10, curve which admits the asymptote of order e under disproportionate forces.
In fig. 7 of the accompanying drawings is shown a variant of the embodiment described above where. the thickness of the tubular portion 14a, 14b of the rubber lining is not kept constant but has a maximum E '(E' E) in a certain direction, for example the tangential direction ToT '. This arrangement, while slightly increasing the initial flexibility in the direction considered, at the same time makes it possible to increase the high flexibility course, the hardening of the support caused by the radial crushing of the elliptical cylinder 14 a, 14b being obtained along ToT in the tangential direction after a longer path than in the radial direction along RoR.
If the curve I on the diagram of fig. 10 continues to represent the law of elastic displacements as a function
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forces in the radial direction RoR, in the tangential direction ToT, this same law will be represented by the curve I 'which admits a more distant asymptote with ordinate equal to E'.
Figs. 8 and 9 show another variant of the construction marl where the thickness of the cylindrical portion! 11, 14b being kept constant, there are provided in the elastic material, for example in the region of the ToT section, grooves or recesses such than 15a, 15b, which facilitate deformation in this direction.
The law of displacements as a function of the forces is then represented on the diagram of FIG. 10 by curve I, unchanged, in direction RoR and curve 1! in the ToT direction. The thickness 8 being constant, these two curves admit the same asymptote with ordinate E. In this second variant, the possible paths are equal in both directions but the flexibilities are clearly differentiated.
Figs. 11, 12 and 13 show a second embodiment which differs from the first only by the relative position of the cylindrical or tubular portion 14a, 14b of the elastic material with respect to the portion 13a, 13b. Instead of being located in the central region, in the vicinity of the bolt 5, it is on the contrary law rejected on the periphery, however the characteristics, numbers and relative ratios of the building elements are identically the same.
Particularly the variants of fig. 7, 8 and 9 concerning the arrangement of the cylindrical or tubular portion 14a, 14b of the elastic gasket 12a, 12b are identically applicable to this embodiment.
They are also applicable to a last embodiment, that indicated in FIG. 14, obtained by the combination of the previous two, and where two cylindrical portions or
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tubular, one 14a1,14b1 in the central part of the flat portion 13a, 13b, the other 14a2, 14b2 in its peripheral part.
The invention has been deorite and illustrated purely as an indication and in no way limiting, and it goes without saying that numerous modifications can be made to its details, without departing from its spirit.