FR2462608A1 - Paliers feuilletes avec couches en deux produits differents - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PALIER EN ELASTOMERE FEUILLETE DE FORME TRONCONIQUE. AU MOINS CERTAINES DES COUCHES SONT DE COMPOSITION PROGRESSIVE AFIN D'AVOIR UNE PREMIERE PARTIE 101 A UN MODULE RELATIVEMENT ELEVE D'ELASTICITE A LEUR CIRCONFERENCE INTERNE ET UNE SECONDE PARTIE 102 A UN MODULE RELATIVEMENT FAIBLE D'ELASTICITE A LEUR CIRCONFERENCE EXTERNE, CETTE PROGRESSION ETANT AGENCEE AFIN DE PRODUIRE UN EQUILIBRE OPTIMUM DE LA DISTRIBUTION DE FATIGUE ET DES TAUX D'ELASTICITE EN RAPPORT AVEC DES CONSIDERATIONS DE DUREE DE VIE DU PALIER ET DE REDUCTION DE COUPLE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX PALIERS POUR HELICOPTERES.

Description

La présente invention se rapporte à des paliers feuilletés et plus

particulièrement à des paliers du type comprenant des couches alternantes et collées en un matériau élastique tel qu'un élastomère et un matériau non extensible tel qu'un métal. On sait bien que la capacité de support de charge d'une couche d'un matériau élastique peut être accrue de nombreuses fois en la subdivisant en un certain nombre de couches et en séparant les couches par des couches intermédiaires en un matériau non extensible. Cependant,

en même temps, la capacité du matériau élastique à-

se fléchir au cisaillement dans une direction parallèle aux couchesest sensiblement non affectée. Ce concept a été utilisé des- la conception d'un grand assortiment de paliers comme cela est représenté par les brevets U.S. qui suivent: 4 105 266 au nom de Finney, 4 040 690 au nom de Finney, 3 807 896 au nom de Johnson, 3 792 711 au nom de Peterson, 3 941 433 au nom de Dolling, 3 679 197 au nom de Schmidt, 3 429 622 au nom de Leet et autres, 3 377 110 au nom de Boggs, 2 995 907 au nom de Orain, 3 179 400 au nom de Krotz, 2 900 182 au nom de Hinks, et 2 752 766 au nom de Wildhaber, ainsi que

dans l'art antérieur cité dans chacun de ces brevets.

Une variété commercialement importante de paliers feuilletés est caractérisé - par les lamelles alternantes et collées qui sont disposées concentriquement autour d'un centre commun, c'est-à-dire que des couches alternantes successives en matériaux élastique et non extensible sont disposées à des distances radiales de plus en plus importantes du centre commun. Cette variété de paliers comporte un certain nombre de configurations différentes, notamment des paliers qui sont cylindriques ou coniques (habituellement tronconiques) ou qui sont

essentiellement des secteurs de cylindre cônes et sphères.

Les caractéristiques de comportement des paliers feuilletés ont eu pour résultat leur acceptation commerciale sous différentes formE pour une grande variété d'applications, et notamment dans les hélicoptères. Par exemple, des paliers de forme conique sont utilisés comme paliers articulés de rotor principal. Dans une telle application, les paliers de forme conique doivent permettre un mouvement cyclique de torsion autour de leur axe central tout en supportant en même temps une forte charge de compression le long de ce même axe. Avec de tels paliers, des efforts plus importants de compression et des fatigues de cisaillement induites par compression sont établis (a) dans les couches élastiques les plus proches du centre commun et (b) dans les parties des couches élastiques qui sont les plus proches du centre commun, avec pour résultat qu'une rupture provenant de la fatigue subie pour tenir compte de la situation combinée de la chge ekdu mouvement de torsion, a tendance à se produire à la couche élastique la plus interne et en particulier aux parties des bords internes des couches élastiques. On notera que les bords des couches en élastomère ont tendance à se renfler entre les couches non extensibles adjacentes sous une charge de compression, ce qui fatigue de façon néfaste le palier. L'étendue de renflement dépend du facteur de forme mais dans tous les cas, le renflement et par conséquent le problème

d'usure oettendance à être plus sévèresau sommet (circonfé-

rence interne)qu'à la base (circonférence externe) des paliers de forme conique du fait des taux plus élevés de fatigue dans la région de sommet. En conséquence, la rupture du palier est habituellement le résultat de l'extrusion et de l'érosion ou de la fatigue des couches

en élastomère aux bords internes.

Le critère fondamental de conception de tous les paliers en élastomère est qu'il suppaiit des charges

en compression et permettatdes mouvements en cisaillement.

En plus de ce qui concerne les considérations de dimension et de prix, il est souhaitable d'augmenter au maximum la capacité de charge de compression de tels paliers sans affecter de façon néfaste le taux d'élasticité en torsion et en particulier la capacité du palier à subir un déplacement en torsion sous différentes grandeurs d'un mouvement alterné. En même temps, il est souhaitable d'éviter ou de réduire tout impact non souhaitable sur la distribution de la fatigue. L'obtention d'une combinaison optimale de capacité de support de la charge, de taux

d'élasticité et de distribution de fatigue par cisaille-

ment à la torsion est compliquée par un certain nombre de facteurs. L'un de ces facteurs est que les matériaux

élastomères présentent des changements de module d'élas-

ticité sur une gamme de grandeurs de fatigue et selon l composition du matériau, la distribution des fatigues dans une couche d'un matériau élastomire peut fortement

varier sur un spectre donné de conditiorE d'entrée, c'est-

à-dire charge statiques et dynamiques et mouvements dfférents. Un autre facteur est que la distribution des fatigues peut avoir tendance à changer avec une couche particulière et également sur une base d'une couche à l'autre dans des conditions d'entrée différentes. On notera, par exemple, qu'un palier conique employé dans un système de rétention d'un rotor principal d'hélicoptère doit subir une déformation à la torsion dynamique ou

statique simultanément à une charge de compression dynami-

que ou statique. La fatigue de cisaillement produite par la déformation à la torsion n'est pas uniformément distribuée et variera en distribution en fonction de la grandeur de la déformation à la torsion. Des fatigues

supplémentaires par cisaillement sont induites par applica-

tion de chargesde compression (soit axiale ou radiale) et ces fatigues induites de cisaillement sont aumaximum aux bords des couches en élastomère qui sont placés le long de la circonférence interne du palier et ont également tendance à varier avec la grandeur de la charge

de compression.

Par conséquent, les paliers feuilletés ont tendance à présenter des changements de taux d'élasticité ou de raideur sous des charges statiques différentes ou des grandeurs variables d'un mouvement alterné.- Tandis que le comportement à la fatigue et l'usure ultime peuvent être modifiés en remplaçant simplement un élastomère donné par un autre ayant un module d'élasticité différent, cette tentative n'est pas souhaitable car cela peut affecter désavantageusement soit le taux d'élasticité

à la torsion ou la distribution de fatigue à la torsion.

Dans une application typique sur un hélicoptère,

le taux d'élasticité d'un palier fonctionnant au cisaille-

ment doit habituellement être dans des limites spécifiées.

Ainsi, l'augmentation du taux d'élasticité peut ne pas être acceptable car cela peut avoirpur résultat une augmentation concomitante de la capacité de puissance d'un moyen de mise en action ou autre dispositif relié au palier et/ou une diminution de la durée de vie du moyen de mise en action. Par ailleurs, le phénomène de renflement sur la circonférence externe d'un palier conique peut ne pas être suffisamment important pour nécessiter un changement de module. Par ailleurs, un changement du module peut augmenter le taux d'élasticité à la torsion à la circonférence externe au-delà des limites acceptables. On notera que, sur la base de l'analyse des éléments définis au calculateur des couches d'élastomère d'un palier conique, l'augmentation du module d'une couche en élastomère produit une plus forte contribution au taux d'élasticité B torsion d'un élément de la couche qui est placé- à son extrémité de base qu'un élément de la même longueur placé à son extrémité de sommet, du fait de

la différence entre les rayons respectifs de tels éléments.

Par conséquent, un simple changement du module de chaque couche pour réduire les fatigues induites par compression au côté sommet du palier n'est habituellement pas une solution pratique car cela rend difficile l'obtention d'une combinaison optimale de fatigue par cisaillement induite par compression aucbords de distribution de fatigue par cisaillement en torsion et du plus faible taux d'élasticité possible à la torsion en rapport avec le prix, la durée de vie et les nécessités de fonctionnement

du système o le palier est monté.

On a également reconnu qu'une uniformité absolue des fatiguespar cisaillement induites par la compression dans une couche en élastomère d'un palier conique était impossible à obtenir parce que les fatigues diminuent d'une valeur maximum définie à chacun des bords exposés jusqu'à urevaleur minimum en un certain point entre ces bords. Néanmoins, plus les fatigues par cisaillement induites par compression deviennent uniformes entre le sommet et la base, il est d'autant moins probable qu'une

couche se rompra en un temps important avant les autres.

La même chose est vraie si les fatigues dans des couches adjacentes sont d'autant plus proches les unes des autres en des points correspondants. On notera que, du fait des différences entre lesrayonsmoyensdes couches d'un palier conique, les fatigues par cisaillement induites par compression et induites par torsion peuvent avoir tendance à varier sensiblement sur une base d'une couche à l'autre si toutes les couches en élastomère ont le même

module d'élasticité et la même épaisseur.

Schmidt ci-dessus a proposé d'améliorer la longévité à la fatigue de palier en augmentant progressivement les épaisseurs des couches successives du matériau élastique avec l'augmentation du rayon etEndiminuant progressivement simultanément le module d'élasticité de ces mêmes couches avec l'augmentation du rayon. Cependant, la technique de Schmidt est coûteuse parce qu'il faut que chaque couche d'élastomère soit faite en un matériau différent. Ainsi, un palier en élastomère se composant de 15 couches

élastiques nécessite de prévoir 15 élastomèresdifférents.

Même si cela peut être obtenu en subdivisant un élastomère de base en 15 lots et en modifiant chaque lot par une quantité ou un type différent d'additif, le fait reste qu'il est coûteux, long et peu pratique de prévoir un matériau différent pour chaque couche élastique. Par ailleurs, il faut prendre soin de s'assurer que les matériaux seront bien identifiés de façon à être correctement agencés avec le module d'élasticité décroissant avec l'augmentation du rayon comme cela est prescrit par Schmidt. L'utilisation d'un nombre relativement important d'élastomères comme cela est suggéré par Schmidt, est également désavantageuse si les paliers doivent être utilisés à de relativement basses températures comme -43 à -180C. Comme des élastomères différents se comporteront de façon différente avec l'abaissement de la température, seules certaines couches en élastomère dans un palfr fait selon Schmidt peuvent fonctionner efficacement tandis que le palier est froid,, empêchant ainsi une bonne performance du palier et accélérant sa détérioration du fait de la fatigue irrégulière sur une

base d'une couche à l'autre.

Dans le brevet U.S. No. 4 105 266 de Finney, se rapportant à un palier non conique, ilest suggéré qu'en graduant les couches en élastomère de façon qu'elles aient des modules radialement valables- d'élasticité, il est possible de diminuer des variations entre les fatigues par cisaillement induites par compression sur

les circonférences internes et externes des couches.

Finney recommande que chaque couche ait au moins trois

modules d'élasticité, les modules diminuant progressive-

ment d'une zone à l'autre en direction radiale dans chaque couche en s'éloignant du bord circonférentiel de la couche pouvant subir la plus forte fatigue par cisaillement induite par compression si la couche avait un module constant d'élasticité. Finney suggère plus particulièrement que chaque couche ait une partie circonférentielle interne et externe avec des modules X et Z respectivement, et une partie centrale avec un module Y avec X ?Y >Z. Cependant, Finney n'offre pas de solution simple au problème: de l'équilibrage des fatigues sur une base d'une couche à l'autre, tout en réduisant en même temps la non uniformité des fatigues par cisaillement induites par compression dans chaque couche etenmaintenant le taux total d'élasticité à la torsion du palier à un faible niveau. Contrairement à Schmidt ci-dessus, ou Krotz dans le brevet U.S. No. 3 179 400 mais comme Dolling dans le brevet U.S. No. 3 941 433, Finney ne demande pas (mais considère) des variations

de l'épaisseur relative des couches enélastomère.

Contraitement à Dolling, ses progressions de module ne sont pas toujours les mêmes sur une base d'une couche à l'autre, certaines couches étant graduées de façon opposée aux autres. Finney suggère également l'utilisation d'élastomères de plus en plus raides dans le couches adjacentes à la plaque extrême supérieure de son palier, et des élastomères progressivement de plus en plus mous dansles couches adjacentes à la plaque extrême inférieure du palier, afin d'équtibrer sensiblement les fatigues induites par compression dans tout le palier sans effet

sensible sur son taux d'élasticité à la torsion.

Cependant, les solutions de Finney semblent être

limitées en ce qui concerne le contrôle du taux d'élasti-

cité et la capacité de charge sur une base d'une couche à l'autre, car les variations envisagées pour les couches en élastomère comportent des changements (a) de la progression de module enchangeant les matériaux utilisés, (b) de la position relative des sections ayant différents modules dans chaque couche, et (c) de l'épaisseur de chaque couche. Dans tous les cas, Finney nécessite trois élastomères différents pour obtenir une progression pouvant

donner une meilleure distribution de fatigue.

La présente invention a pour objet principal un procédé de formation de paliers feuilletés du type décrit, o on peut prévoir un nombre relativement important de couches élastiques, chacune présentant un module effectif délasticité différent, en utilisant deux produits

élastiques différents.

La présente invention a pour autre objet d'augmenter la longévité à la fatigue de paliers feuilletés et en particulier de produire un palier en élastomère combinant

non seulement un rapport élevé de la charge à la compres-

sion au cisaillement permissible mais ayant également une meilleure longévité à la fatigue aux températures froides. La présente invention a pour autre objet un palier o au moins certaines couches en élastomère ont des modules d'élasticité variant radialement qui ont tendance

à diminuer les variations entre les fatigues par cisaille-

ment induites par compression aux circonférentes interne

et externe de chaque couche.

La présente invention a pour autre objet un palier ayant des couches en élastomère d'épaisseur constante, qui sont formées afin d'équilibrer les fatigues dues à la torsion d'une couche à l'autre, assurant ainsi une détérioration plus uniforme des couches sous un mouvement

cyclique de torsion.

D'autres objets plus spécifiques consistent à réduire le problème de la distribution irrégulière de la fatigue par cisaillement induite par compression dans chaque couche d'un palier feuilleté de forme conique, tout en permettant d'obtenir de faible valeurs du taux d'élasticité à la torsion et une forte capacité de charge,

à permettre l'optimisation des distributions de. fatigue.

produite. par les déformations à la torsion autour de l'axe central du palier, à diminuer l'impact sur la distribution de fatigue à la torsion produit par un changement de la fatigue dynamique à la torsion reçue, et à éviter de devoir utiliser (comme cela est requis par Schmidt), un grand nombre d'élastomères différents

pour optimiser la distribution des fatigues.

Les objets ci-dessus sont obtenus en prévoyant dans un mode de réalisation préféré de l'invention, un palier feuilleté tronconique du type décrit o au moins certaines des couches en élastomère sont de composition graduée ou progressive, afin d'avoir un premier fort module d'élasticité du côté sommet (circonférence interne) du palier pour restreindre le renflement, et un second module inférieur d'élasticité du côté base (circonférence externe)du palier selon le renflement mais prononcé de ce côté, la progression de composition étant agencée de façon à obtenir une combinaison optimale de fatigue par cisaillement induite par compression, de distribution de fatigue au cisaillement par torsion, et de plus faibles

taux possibles d'élasticité en rapport avec des considéra-

tions de durée de vie.

Cette progression est obtenue en formant les couches en élastomère de façon qu'elles se composent de deux sections en un matériau en élastomère placées côte à côte, les dimensions relatives des deux sections variant sur une base d'une couche à l'autre, afin de produire un module d'élasticité efficace ou composé d'une valeur choisie, calculéepour maintenir la distribution de fatigue par cisaillement à la torsion constante dans toutes les conditions d'entrée avec le changement de la grandeur du déplacement àa torsion, tout en permettant en même temps

use forte raideur à la compression.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaitront 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 un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale des composants d'un ensemble d'un palier de forme conique fait selon l'invention, tels que les composants apparaissent avant moulage et collage des matériaux élastiques aux pièces associées en métal; et - la figure 2 donne une famille de courbesillustrant le changement de module au cisaillement de différents élastomères avec des changements de la fatigue subie par

les produits dans des conditions identiques de déplacement.

Dans son sens le plus général, la présente invention 1 0

utilise deux élastomères, le premier d'un module relative-

ment élevé et le second d'un module relativement faible, avantageusement agencés et proportionnés dans la plus grande partie ou toutes les couches en élastomère d'un palier feuilleté, afin d'équilibrer le plus précisément possible la distribution de fatigue sur une base d'une couche à l'autre ainsi que de produire, dans chaque couche, un équilibre optimal de la distribution de fatigue, du renflement et du taux d'élasticité. Le nombre de couches employant deux élastomères différents et les largeurs relatives des élastomères dans chaque couche à plusieurs produits, peuvent varier selon la dimension et la forme du palier, le module d'élasticité des élastomères utilisés et les charges auxquelles le palier est soumis. Il est également envisagé que certaines des couches puissent

avoir des sections en un élastomère d'un module relative-

ment élevé(et/ou en un élastomère d'un module relativement faible) de largeur identique ou presque. identique en particulier dans les couches les plus externes o les modules effectifs des couches peuvent être les plus proches-les uns des autres car la distribution de fatigue est moins gênante sur une base d'une couche à l'autre sur la circonférence externe du palier. On notera que les modules d'élasticité de différents élastomères ou de différentes parties d'un élastomère individuel peuvent être affectés en utilisant une charge dans la fabrication d'un palier. Par exemple, dans un procédé de fabrication

d'un palier feuilleté en élastomère, les couches d'élas-

tomère sont découpées de feuilles d'élastomère et empilées

à la main avec les couches en matériaux non extensibles.

Tandis que de la chaleur et de la pression sont appliquées pour lier ensemble les couches ou feuilles en élastomère et -non extensibles, un élastomère qui a un module d'élasticité égal ou différent des modules des élastomères dans les couches peut être introduit dans le moule du palier pour développer une pression de moulage, pour remplir les espaces et pour amener les couches de l'élastomère à leur bonne dimension. Cet élastomère de transfert ou formant charge peut se mélanger aux élastomères de base dans les couches, modifiant ainsi les modules d'élasticité, ou bien le matériau de charge peut former une couche mince le long d'une ou des deux surfaces circonférentiels d'un palier annulaire. Pour faire la distinction entre (a) le module d'élasticité d'un élastomère de base dans une couche d'élastomère ou le module effectif combiné de deux produits de base ayant des modules différents dans une couche, et (b) le module d'élasticité du même ou des mêmes produits de base lors d'un mélange avec de faibles quantités d'une charge ou la charge elle-même quand elle forme un revêtement de surface relativement mince ou étroit sur la couche du ou des produits en élastomère de base, le module d'élasticité d'un élastomère de base utilisé dans une couche d'élastomère et le module effectif combiné de deux élastomères de base ayant des modules différents dans une couche, est appelé ici

le module "1nominal"t d'élasticité du ou des produits.

L'addition de faibles quantités d'une charge est supposée ne pas affecter le module nominal d'élasticité à un point important (c'est-à-dire d'une façon pouvant nuire au but de la présente invention). De même, la présence d'un revêtement mince d'un élastomère comme charge sur une

couche d'un élastomère de base peut être ignorée.Typique-

ment, le matériau formant charge ou de transfert formera environ 15% ou moins du volume d'une couche d'un élastomère

dans un palier feuilleté en élastomère.

La figure 2 illustre la façon dont le module d'élasticité au cisaillement d'un certain nombre d9lastomères différents peut varier selon la fatigue subie par chaque élastomère. Ces courbes ont été dérivées en soumettant

des échantillons de chaque composé à un déplacement unique-

ment en cisaillement à 240C tandis que les échantillons étaient libres de touie charge de compression. Les divers composés ont été dérivés d'un seul caoutchouc de base et ont été produits en ajoutant des quantités différentes de

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carbone à ce produit de base.

Comme cela est apparent en comparant la courbe A aux courbes G ou H, un matériau relativement mou ou souple (faible module) peut subir divers degrés de fatigue avec moins d'effet sur son module au cisaillement que ne le peut un matériau relativement plus raide (fcrt module). Ahsi, par exemple, à une fatigue de 50%, la différence entre les modules des composés au cisaillement représentés par les courbes A et G ou H est sensiblement inférieure qu'elle ne l'est à une fatigue de 5%. En d'autres termes, plus la fatigue subie est importante, plus un élastomère avec un module de cisaillement relativement élevé a tendance à se comporter comme un élastomère ayant

un module de cisaillement relativement faible.

La présente invention utilise avantageusement le comportement représenté sur la figure 2 en formant un palier en élastomère de deux élastomères différents, l'un étant choisi pour sa caractéristique de présenter de

relativements faibles changements de module de cisaille-

ment (aussi bien statique que dynamique) sur une large gamme de fatigue, l'autre étant choisi parce qu'il présente de plus grands changements du module de cisaillement sous des fatigues dans la même gamme de grandeur. En proportionnant de façon appropriée les deux composés dansnoe ou plusieurs des couches en élastomère, il est possible d'obtenir un palier o la distribution de la fatigue induite par torsion peut être maintenue presque constante dans tout le palier pour différents mouvements d'entrée dans la gamme des mouvements que le palier est destiné à subir, ou au moins aussi constante que dans le cas o comme cela est enseigné par Schmidt, chaque couche élastique est faite en un élastomère différent. Dans ce dernier cas, chaque produit présentera un module différent dans chaque condition d'entrée, une optimisation de la distribution de fatigue pour toutes les couches sur toute

la gamme des fatigues attendues est donc très difficle.

Pour optimiser la distribution des fatigues selon l'invention, chaque couche élastique d'un palier voulu est soumise à une analyse definie des éléments au calculateur pour déterminer les fatigues en différentes parties de chaque couche pour deux élastomères différents, l'un ayant une raideur relativement importante et l'autre ayant une raideur relativement faible. La couche est analysée aux degré maximum et minimum de fatigue que le palier subira dans l'application à laquelle il est destiné, c'està-dire 50% et 5% de fatigue respectivement. Quand

les fatigues subies par chaque élément analysé au calcula-

teur de chaque couche (typiquement chaque couche est subdivisée par le calculateur en 15 éléments de largeur égale) aux conditions maximum et minimum pour chacun des deux élastomères ont été déterminées, il est possible de calculer quelle proportion de la largeur de chaque couche doit être formée de chacun des deux élastomères afin d'équilibrer la fatigue sur une base d'une couche à l'autre aux fatigues reçues maximum et minimum (dans le présent contexte, le terme "largeur" indique la dimension s'étendant parallèlement aux couches du matériau

non extensible comme cela est représenté sur la figure 1).

Le résultat dans un palier de forme conique ou tronconique est que dans chaque couche en deux produits, le produit le plus raide est placé au bord interne et s'étend vers la circonférence externe tandis que le produit le plus

souple est placé au bord externe et s'étend vers la cir-

conférence interne, suffisamment loin pour venir en aboutement contre le produit plus raide, et de plus, la largeur du produit plus souple augmente habituellement avec le rayon moyen des couches individuelles, étant plus importante à la couche double la plus externe et

plus petite à la couche double la plus interne.

La figure 1 illustre un mode de réalisation parti-

culier d'un palier feuilleté tronconique adapté et destiné à une utilisation comme palier dans un système de rétention d'un rotor principal d'hélicoptère. Le palier est obtenu en prévoyant deux organes extrêmes annulaires et rigidesen métal 2 et 4 qui ont des surfaces interne et externe tronconiques 6 et 8 respectivement. Dans le palier terminé, des couches collées et alternantes d'un matériau élastique 10 et d'un matériau non extensible 12 sont disposées entre les organes extrêmes 2 et 4, les surfaces 6 et 8 de ces derniers étant collées à une couche de matériau élastique. Le palier comporte trois couches en matériau élastique. Le matériau élastique est de préférence un élastomère tel qu'un caoutchouc naturel ou synthétique, mais il peut également être une matière plastique appropriée de caractère élastomère. Le matériau non extensible peut être de l'acier ou une autre sorte d'un matériau non extensible comme un autre métal (tel que de l'aluminium ou du titane) ou des feuilles de fibres de verre ou de matière plastique renforcée. Comme cela est évident sur le dessin, les couches 10 et 12 sont de forme tronconique et s'étendent généralement parallèlement et coaxialement aux surfaces 6 et 8 des deux organes extrêmes rigides en métal.

Les couches 10 et 12 ont une épaisseur uniforme et les coucheszon extensibles 12 (qui sont couramment appelées pièces d'épaisseur) sont plus minces que les

couches élastiques. Si on le souhaite, les pièces d'épais-

seur peuvent être aussi épaisses ou plus épaisses que les couches élastiques. De plus, les couches élastiques sont formées de façon à être plus raides sur leurs extrémités circonférentielles internes que sur leurs extrémités circonférentielles externes, afin d'obtenir une distribution plus uniforme de fatigue dans chaque

couche et également sur -une base d'une couche à l'autre.

Cela est obtenu en formant les couches élastiques 10 en deux produits élastiques différents agencés à la façon illustrée sur la figure 1. Selon les caractéristiques requises pour le palier, les diverses couches 10 peuvent,

sans nécessité avoir des sections de largeur identique.

En se référant au dessin, la première couche élastique 10A ou couche la plus externe est formée en disposant sur la surface interne 6 de l'organe extrême 2, deux élastomères représentés par des sections tronconiques 101 et 102, la section 101 étant en un élastomère ayant un module relativement élevé et choisi d'élasticité, la section 102 étant en un élastomère ayant un module d'élasticité inférieur à celui de la section 101. Les sections sont appliquées de façon à être en aboutement l'une contre l'autre comme cela est représenté. Alors, une pièce d'épaisseur 12 est placée sur cette couche composée et la seconde couche en deux sections 1OB est appliquée sur cette pièce d'épaisseur. Dans le mode de réalisation illustré, la seconde couche est sensiblement identique à la première à l'exception que la section 102 de la seconde couche est plus petite, en largeur, que la section correspondante de la première couche. Les deux sections 101 et 102 de la seconde couche peuvent, sans nécessité, avoir la même largeur totale que les sections combinées de la première couche9 et la même chose est vraie

pour la troisième couche.

La troisième couche en élastomère 10C est préparée de la même façon en plaçant d'abord une seconde pièce

d'épaisseur sur la seconde couche composée puis en dis-

posant une autre couche composée en deux sections sur la seconde pièce d'épaisseur. Dans cette couche, la section 102 est de nouveau plus petite que la section 102 de la

seconde couche.

Quand les trois couches élastiques ont été disposées,

l'autre organe extrême 4 est engagé avec la couche élas-

tique 10C et ensuite les parties assemblées sont forcées ensemble dans un moule sous chaleur et pression appropriées afin de forcer les sections de chaque couche d'élastomère à deux sections, à se coller l'une à l'autre et également de forcer les couches en élastomère à se coller aux pièces adjacentes d'épaisseur 12 ou aux organes extrêmes 2 ou 4, selon le cas. Dans le palier terminé, chaque groupe de sections élastiques 101 et 102 est intégré pour former

une seule couche élastique.

Dans le moulage des couches, un élastomère supplémen-

taire peut être introduit dans le moule pour le palier dans le but de développer une pression de moulage suffisante, pour remplir des espaces quelconques pouvant exister entre les diverses sections de l'élastomère, et pour amener les pièces en élastomère à la pleine dimension.-Cette charge ou élastomère de transfert a de préférence un module d'élasticité égal à celui des sections 102, mais on peut

également utiliser un élastomère ayant un module d'élasti-

cité plus fort ou plus faible. Dans tous les cas, comme on l'a noté précédemment, cette charge ou matériau de transfert formera environ 15% ou moins du volume de chaque

couche en élastomère dans le palier.

Le procédé de fabrication ci-dessus décrit est particulièrement adapté si le produl élastique est un élastomère pouvant être fondu et moulé sous chaleur et pression. Si le produit élastique est un caoutchouc, l'étape de collage comporte ure-vulcanisation. D'autres aspects du processus d'assemblage et de collage de l'agencement des couches élastiques, des pièces d'épaisseur en métal et des organes 2 et 4, sont bien connus de ceux qui sont compétents en la matière et ne sont pas décrits ici en détail car ils sont anciens et ne font pas partie

de la présente invention.

Comme on l'a noté précédemment, les sections 101 et 102 sont avantageusement agencées et proportionnées afin d'équilibrer la distribution de fatigue et de produire un équilibre optimum de la distribution de fatigue, du renflement et du taux d'élasticité. Un produit à un module relativement élevé sous forme des sections 101 est utilisé au sommet ou à la circonférence interne du palier afin de restreindre le renflement au bord interne du palier, car les fatigues par usure dues à la compression sont les plus fortes sur ce bord. Par ailleurs, la nécessité d'une restriction du renflement n'est pas aussi sévère à la base ou sur la circonférence externe du palier. En conséquence, l'utilisation d'un produit 102

d'un module inférieur en cette région dupalier est possible.

Comme dans le mode de réalisation illustré, les couches 10 en élastomère et les pièces d'épaisseur 12 peuvent avoir la même largeur. De préférence, cependant>les largeurs des couches 10 et des pièces 12 diminuent avec l'augmentation

de la distance par rapport à l'axe central du palier.

Il est évident que l'agencement ci-dessus n'est pas la seule façon possible de mettre la présente invention en pratique car les proportions relatives des sections 101 et 102 ainsi que le nombre total de couches et le nombre de couches doubl% dépendront de la dimension et des conditions anticipées de fonctionnement du palier et des modules du produit utilisé pour former les couches en élastomère. Ainsi, il est envisagé qu'un palier utilisant la présente invention puisse avoir un nombre relativement important de couches en élastomère, par exemple 14, et que certaines des couches (par exemple celles les plus proches et/ou les plus éloignées de l'axe central du palier) puissent se composer d'un seul élastomère pouvant être l'un des élastomères utilisés dans les couches doubles

ou un élastomère supplémentaire ayant un module différent.

Les dimensioni relatives des sections 101 et 102 des

couches en élastomère qu'il fat pour obtenir une distribu-

tion uniforme de fatigue sur la gamme étendue des fatigues reçues peuvent être déterminées par une analyse au calculateur d'un élément défini en utilisant un programme dérivé du programme TEX-GAP décrit dans le brevet U.S.

No. 4 105 206.

L'exemple qui suit illustre une forme préférée

ainsi que les avantages de la présente invention.

Exemple.

Un palier tronconique ayant trois couches en élastomère comme cela est représenté sur le dessin, peut être construit selon la présente invention avec des couches d'élastomère et des pièces intermédiaires d'épaisseur en métal ayant des épaisseurs de 2,54 mm et 1,27 mm, respectivement, et des sections des couches individuelles en élastomère ayant les largeurs qui suivent: Couche Section 101 Section 102 (10A) 0,0 mm 55,37 mm (10B) 14,73 mm 40,64 mm (10C) 27,18 mm 28,09 mm Dans le palier ci-dessus, les sections 101 sont faites en un matériau ayant un module d'élasticité de Young au cisaillement de 16,171 kg/cm2 les sections 102 ayant un module d'élasticité de Young au cisaillement égal à 5,98 kg/cm 2. Les valeurs cidessus sont pour des modules nominaux d'élasecité et chacun des matériaux formant les sections 101 et 102 sont essentiellement le même élastomère, les différences de module étant obtenues-en faisant varier la quantité de carbone ajouté

à l'élastomère.

La surface interne 6 de l'organe externe 2 du palier

a un diamètre de 60,5 mm à une extrémité et de 119,18 mm -

à l'autre, tandis que la surface externe de l'organe interne 4 a un diamètre de 42,96 mm à une extrémité et

de 101,6 mm à l'autre.

Un palier construit selon l'exemple qui précède aura une raideur d'élasticité axiale totale de 157613 kg/cm, une raideur totale à la torsion de 247,27cm - kg/UC et des fatigues par cisaillement sensiblement équilibrées d'une couche à l'autre, assurant ainsi une détérioration

uniforme sous un mouvement cyclique de torsion.

Au contraire, un palier d'une dimension analogue fait avec un élastomère différent dans chaque couche montre sensiblement la même fatigue dans les trois couches à une fatigue de 50% mais sensiblement une distribution 3_5 non équilibrée de fatigue à une fatigue de 5%, du fait de la sensibilité à la fatigue de l'élastomère illustrée

par les courbes de la figure 2.

La présente invention peut être mise en pratique

d'autres façon que ce que l'on a déjà décrit et illustré.

Ainsi, seules certaines des couches en élastomère doivent être faites en deux sections, les couches peuvent avoir diverses épaisseurs, le matériau injecté de la charge peut être étudié pour servir de moyen de retenue ontre

les renflements, et le palier peut avoir un nombre diffé-

rent de couches élastiques.

La présente invention peut également s'appliquer à des paliers d'autres formes. Ainsi, le palier pourrait être plus proche d'un cane complet ou il pourrait être un palier cylindrique avec des parties des couches en élastomère disposées à un angle par rapport à l'axe commun, comme dans le palier indiqué dans les brevets U.S. Nos, 4 640 690 et 4 105 266 (figure 1). Les paliers ou des parties de ceux-ci peuvent également être sphériques comme, par exemple, les paliers indiqués dans les brevets U.S Nos. 4 105 266 (figure 6),3 429 622,

3 941 433, 2 900 182 (figure 8) et 3 790 302 (figure 3.

l'unité 80) et les références qui y sont citées. Dans chaque cas, cependant, on peut obtenir les mêmes avantages, c'est-à-dire que l'on peut former des paliers ayant les

caractéristiques choisies à la compression et à la tor-

sionen n'utilisant que deux produits différents.

La présente invention présente un autre avantage, en effet, elle permet la fabrication de paliers avec une distribution de fatigue au cisaillement plus uniforme sans perte du contr8le approprié, prévenant ainsi une rupture du palier par suite de l'extrusion et de l'érosion par corrosion tandis que le palier subit des changements répétés de charge. De plus, et cela est également important, il est possible d'ajuster le taux d'élasticité à la torsion du palier afin de réduire la puissance requise devant être exercée par un moyen connecté de mise en action, tel qu'un piston hydraulique, ce qui contribue à la longévité et à la fiabilité du moyen de mise en

action et/ou ce qui permet d'en utiliser un plus petit.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises

en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.

Claims (11)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Palier feuilleté comprenant un certain nombre de couches alternantes et collées ensemble d'élastomère et de matériau sensiblement non extensible, les couches étant disposées autour d'un axe commun afin de permettre au palier de supporter des charges de compression appliquées généralement perpendiculairement aux couches et des charges de torsion appliquées autour de l'axe, chaque couche ayant, par rapport à l'axe, une circonférence radialement interne et une circonférence radialement externe, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites couches en élastomère (10) se compose d'une première partie (102) sur sa circonférence externe ayant un premier module

nominal d'élasticité qui présente des changements relati-

vement faibles de module sur une gamme relativement grande de grandeurs de fatigue, et une seconde partie (101) sur sa circonférence interne ayant un second module nominal d'élasticité qui présente des changements sensiblement plus importants de module sur au moins une partie de la gamme de grandeurs de fatigue, lesdites première et seconde parties étant proportionnées en dimension de façon que ledit palier ait une distribution de fatigue au cisaillement plus uniforme et constante pour différents mouvements reçus autour de l'axe que dans le cas o chaque couche en élastomère a un module nominal d'élasticité

constant.

2. Palier selon la revendication 1, caractérisé

en ce que les couches précitées sont tronconiques.

3. Palier selon la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs couches en élastomère (10A, 10B, 10C)

comportent les première et seconde parties précitées.

4. Palier selon la revendication 3, caractérisé

en ce que toutes les couches ont la même épaisseur.

5. Palier selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dimensions relatives des première et seconde

parties ne sont pas constantes.

6. Palier selon la revendication 3,caractérisé en ce qu'au moins certaines des première et seconde parties sont proportionnées en dimension en fonction de leur distance par rapport à l'axe commun.

7. Palier selon la revendication 6, caractérisé en ce que toutes les couches en élastomère ont la même épaisseur.

8. Palier feuilleté du type comprenant un certain nombre de couches alternantes et collées ensemble en élastomère et en un matériau sensiblement non extensible, lesdites couches étant disposées autour d'un axe commun afin de permettre au palier de supporter des charges de compression appliquées généralement perpendiculairement aux couches et des charges de torsion appliquées autour

de l'axe, chaque couche Eytrapport à 1 'axe, une circonfé-

rence radialement interne et une circonférence radialement externe, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites couches en élastomère (10) se compose d'une prem re partie (102) sur sa circonférence externe ayant un premier module nominal d'élasticité qui présente des changements relativement faibles de module sur une relativement large gamme de grandeurs de fatigue et une seconde partie (101) sur sa circonférence interne ayant un second module nominal d'élasticité qui présente des changements sensiblement plus importants de module sur au-moins une partie de la gamme de grandeurs de fatigue, lesdites première et seconde parties étant proportionnées en dimension et ayant des modules d'élasticité tels que la raideur du palier soit sensiblement constante pour différentes grandeurs de déplacementàlatorsion et que les couches en élastomère partagent sensiblement également la fatigue

résultant. de ces déplacements.

9. Palier feuilleté du type comprenant un certain nombre de couches alternantes et collées ensemble en élastomère et non extensible, lesdites couches alternant le long d'un axe commun s'étendant longitudinalement au

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palier afin de lui permettre de supporter des charges de compression appliquées généralement perpendiculairement aux couches et de supporter des charges de torsion appliquées autour de l'axe commun, chaque couche étant annulaire et ayant par rapport à l'axe commun une circonférence radialement interne et une circonférence radialement externe, les couches en élastomère comprenant au moins une couche qui, si elle est formée pour avoir un module d'élasticité nominalement constant et si elle 1 est soumise à une charge prédéterminée de compression appliquée généralement perpendiculairement à elle, subit une plus forte fatigue de cisaillement à proximité de l'une de ses circonférences interne et externe qu'à proximité de l'autre de ses circonférences interne et externe, caractérisé en ce que ladite couche en élastomère se compose de deux. sections (101, 102) faites en élastomère différenit et agencées de façon que ladite couche ait un module d'élasticité nominal supérieur à proximité

de sa circonférence interne qu'à proximité de sa circonfé-

rence externe, la différence entre les modules d'élasticité desdites sections étant telle que le rapport de la fatigue

au cisaillement dûeà la charge prédéterminée de compres-

sion à proximité d'une circonférence de ladite couche à la fatigue au cisaillement due à la charge prédéterminée de compression àprà7lmté de l'autre circonférence de ladite couche soit inférieur à un rapport correspondant de fatigue par cisaillement dans ladite couche si elle était formée en un seul matériau afin d'avoir totalement un

module d'élasticité nominalement constant.

10. Palier feuilleté selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque couche en élastomère précitée (10A, 10B, 10C) se compose de deux sections faites en

élastomèresdifférent (101, 102).

11. Palier feuilleté selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' il comprend également un organe extrême sensiblement inflexible (2, 4) à chaque extrémité, chaque organe extrême ayant une surface (6, 8) contourée pour correspondre aux couches et collée à une couche

adjacente en élastomère.