Brevet FR2006489A1 — publié le 19691226

La présente invention concerne un système créant et entretenant un coussin de fluide lubrifiant entre une pièce et une bande en mouvement relatif par rapport à la pièce. Il est fréquemment avantageux dans les appareils enre-5 gistreurs d'utiliser des coussins de fluide entre la bande et les organes de guidage pour réduire les frottements. Cette technique s'applique particulièrement aux enregistreurs vidéo à transport de bande dans lesquels une bande magnétique d'enregistrement circule selon une trajectoire hélicoïdale autour d'un tambour rotatif. Bien que la présente invention soit 10 plus particulièrement destinée à de tels enregistreurs et décrite dans le cadre de cette application, il va de soi que^-ses principes peuvent être appliqués à tout dispositif de transport de bande. L'enregistrement d'informationsvidéo ou de signaux à haute fréquence sur bande magnétique se fait couramment en utilisant des 15 têtes magnétiques mobiles ou rotatives. L'une de ces techniques est généralement appelée enregistrement par balayage hélicoïdal. Dans ce système, la bande sur lequel est enregistré le signal circule selon une trajectoire hélicoïdale autour d'un tambour cylindrique. Dans un tel système, il faut cependant réduire les frottements entre la bande et le tambour et stabiliser 20 le mouvement de la bande. Il est courant dans ces techniques de résoudre les problèmes de frottement et de stabilité en créant un coussin de fluide, généralement un coussin d'air, entre le tambour et la bande. Ce coussin de fluide est obtenu par de nombreuses techniques et, bien que la plupart 25 d'entre elles fonctionnement de manière satisfaisante, leur réalisation mécanique est compliquée, ce qui augmente leur prix de revient et pose des problèmes de fabrication et d'utilisation. Généralement, la circonférence du tambour est percée d'une série d'orifices par lesquels est éjecté le fluide issu d'un système de pression positive. Ce système de pression posi-30 tive nécessite une source séparée de fluide comprimé et un système compliqué de conduits pour introduire le fluide à l'intérieur du tambour et l'éjecter par les orifices. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un cylindre ou tambour comporte une surface périphérique continue dans laquelle 35 sont pratiquées une série de dépressions. Ces dépressions ont une forme telle qu'une couche de fluide s'établisse entre la surface du tambour et le support d'enregistrement, lorsque le tambour est mis en rotation. On. 69 12313 2 2006489 réalise ainsi une portée à coussin de fluide par interaction des dépressions superficielles du tambour rotatif avec le milieu fluide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et 5 des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une vue latérale d'un tambour à portée fluide réalisé selon la présente invention. La figure 2 est une vue axiale de gauche du tambour de la figure 1. 10 La figure 3 est une coupe du tambour de la figure 1 effectuée dans le plan X-X'. Les figures 4a, 4b et 4c sont des vues de bout de disposition du coussin de fluide obtenu sans l'emploi de la présente invention. La figure 5 est une vue latérale agrandie d'une partie 15 d'un tambour mettant en application les principes de la présente invention. La figure 6 est une coupe agrandie du tambour de la figure 1 dans le plan X-X'. Les figures 7a à 7d sont d'autres vues latérales partielles à échelle agrandie de réalisation de tambour à coussin de fluide selon les 20 principes de la présente invention. Les figures 8a à 8c_ sont des représentations schématiques d'autres systèmes de tambour à coussin de fluide selon la présente invention. La figure 1 représente un système de guidage de bande 25 utilisable dans un enregistreur à balayage hélicoïdal dans lequel la bande 1 décrit une trajectoire hélicoïdale partielle autour d'un cylindre en rotation rapide ou tambour 2 baigné d'un milieu fluide 6. Uh dispositif d'entraînement approprié non représenté permet de faire tourner le cylindre 2 à une vitesse angulaire élevée. 30 Un système de transport de bande non représenté permet également de déplacer la bande 1 par rapport à la surface du tambour 2 pour créer une certaine tension indiquée par les flèches 7 et 8 de manière que la bande resté adjacente à la surface du tambour. Dans le système décrit, la vitesse périphérique du tambour 2 est beaucoup plus grande que 35 la vitesse de translation de là bande 1. Sur les figures 1 et 2, la référence 3 indique une région à convergence régulière servant à l'entraînement du fluide sous une partie de la bande 1. La référence 4 sur Les figures I et 3 indique une zone 69 12313 3 2006489 d'entrée brusque de fluide qui occupe le reste de la trajectoire de la bande 1 autour du tambour 2. La région convergente d'entrée 3 produit un coussin de fluide satisfaisant sous la partie suivante de la bande 1, c'est-à-dire la zone 9. 5 Cependant, dans les dispositions utilisées jusqu'ici, la zone d'entrée brusque de fluide 4 provoque des effets indésirables qui seront mieux compris en se reportant aux figures 4a à 4c représentant à échelle agrandie la région 4 d'un système de tambour et de bande n'utilisant pas lés principes de l'invention. Les flèches 18 de la figure 4a indiquent 10 qu'une partie du milieu fluide 6 est perdue au point d'entrée brusque 10. La figure 4b illustre l'affaissement du point d'entrée 10 résultant de pertes excessives de fluide à l'entrée ou d'imperfections de la bande 1. La figure 4c montre la progression rapide du manque de fluide 6 sous là partie suivante 11 de la bande 1. 15 L'obturation de l'entrée de fluide 10,même pour une partie restreinte de la bande 1,provoque la propagation d'une zone de basse pression 11 dans laquelle la pression externe du fluide,à laquelle s'ajoute la composante radiale vers l'intérieur de la tension de la bande 1,provoque un frottement excessif entre cette dernière et le tambour. Cette action 20 de frottement est de nature violente et peut provoquer la rupture de la bande 1 ou le blocage de la rotation du tambour 2. Ces difficultés sont éliminées par une disposition dans laquelle la surface périphérique continue du tambour 2 de la figure 1 comporte une série de dépressions longitudinales 5. La vue latérale 25 agrandie du tambour 2 illustrée à la figure 5 montre le profil des dépressions 5. Chaquê dépression comporte un bord d'attaque 12 et un bord de fuite 16 formés sur la périphérie du tambour 2 et délimitant une cavité asymétrique 13. Dans ce qui suit, le bord d'attaque 12 désigne le bord 30 situé en avant de la cavité 13 dans le sens de la rotation du tambour 2 indiqué par la flèche 17. Le bord de fuite 16 est la partie de la dépression 5 situés à l'arrière dans le sens de la rotation indiqué par la flèche 17. Comme illustré sur la figure 5, les dépressions de surface 5 du tambour 2 forment une succession de courbes continues définissant un bord d'attaque 35 à angle vif 12, une cavité abrupte relativement profonde 13, un contour régulier 14 remontant à partir du fond de la cavité et une rampe 15 se raccordant au contour 14. La profondeur de la cavité est relativement 12313 4 2006489 faible par rapport au diamètre du tambour, par exemple 5/100ème de mm au maximum pour un tambour ayant un diamètre de 200 à 250 mm. Le bord d'attaque à angle vif 12 a un rôle analogue à la brusque cassure formant lia. ■poupe • d'une coque de navire qui permet 5 de couper le sillage alors qu'une forme incurvée provoque une aspiration de la poupe. L'angle vif 12 permet donc le décollement de la bande de la surface périphérique du tambour 2. La cavité 13 a plusieurs rôles; Tout d'abord, elle réduit la résistance aérodynamique lors de la rotation du tambour 2. Elle permet également d'éviter la propagation du frottement 10 de la bande en permettant l'entrée de quantités suffisamment importantes de fluide pour éliminer toute tendance à la créaction d'une poche dé vide sur la surface du tambour. La cavité 13 étant relativement profonde sert de piège pour la poussière ou les particules étrangères se glissant entre la bande 1 et le tambour 2. 15 La partie ascendante 14 de la cavité sert à diriger le fluide vers les parties approchantes de la bande 1 et se comporte un peu comme le bord d'attaque d'une aile d'avion. La rampe 15 de la dépression 5 permet d'éviter les flottements de la bande en comprimant le fluide au voisinage du bord de fuite 16 qui soulève la bande et améliore les condi-20 tions d'entrée de la dépression suivante. La rampe 15 sert également à répartir le film d'air parallèlement au bord de la bande et permet de réduire le nombre total de dépressions nécessaires pour une application particulière. Le fonctionnement du dispositif de l'invention va mainte-25 nant être décrit en se référant à la coupe de la figure 6 qui est faite dans la région d'entrée brusque 4. Les dépressions 5 du tambour 2 qui tournent dans le sens de la flèche, provoquent la formation d'un coussin de fluide 6 continu et auto-entretenu entre la bande 1 et la surface du tambour. La différence importante de vitesse entre la bande 1 et le tambour 30 2 facilite la mise en oeuvre de l'invention que la bande se déplace dans le même sens ou en sens inverse de la rotation du tambour 2. La création et l'entretien du coussin fluide permet l'entraînement de la bande 1 sur le milieu fluide 6 réduisant les frottements, stabilisant la bande et évitant les risques d'affaissement dans 35 la zone critique d'entrée brusque 4. Ceci permet d'éviter l'entrée en contact de la bande 1 avec le tambour et le coincement éventuel de celui-ci. 12313 5 2006489 Les quatre zones décrites des dépressions 5 illustrées sur la figure 5 ne sont pas nécessaires pour toutes les applications. Sur les figures 7a à 7(1, on peut voir d'autres formes utilisables pour les dépressions 5. Le bord d'attaque à angle vif 12 est important et fait 5 partie de toutes les configurations de la figure 7. Les figures 7ci à 7d montrent des modifications de la forme de base qui sont utilisables dans, le cas de bandes à faible tension ou lorsque l'on peut tolérer un certain frottement superficiel à condition que soit éliminés les risques de grippage. La figure 7a montre de simples encoches en "V" présentant 10 cependant le bord d'attaque à angle vif.12 précédemment décrit. Les dépressions de la figure 7d présentent un bord d'attaque à angle vif 12 et un contour à raccordement tangentiel. Sur la figure 7c_, les dépressions comportent un bord d'attaque 12 associé à des encoches en "V" et à un raccordement en rampe. Les dépressions de la figure 7d sont simplement des bords 15 d'attaque à angle vif 12 avec raccordement en rampe très progressive. Il est à noter que le bord de fuite 16 des dépressions peut, soit coincider avec le bord d'attaque 12 de la dépression suivante (comme sur les figures 5, 7c et 7d) ou être distinct du bord d'attaque suivant (comme sur les figures 7a et 7b). 20 II n'est pas essentiel que les dépressions existent dans la région d'entrée d'air fortement convergente 3 des figures 1 et 2, mais l'extension des dépressions sur toute la longueur du tambour permet une répartition plus uniforme du coussin d'air sur toute la surface de portée et permet à la bande 1 de décrite une hélice à angle constant. 25 Les figures 8a à 8c_ illustrent des variantes de l'orien tation et de la longueur des dépressions 5 sur la périphérie du tambour 2 et par rapport à la bande 1. Sur les diverses variantes de la figure 8, le tambour 2 peut être entraîné dans un sens ou dans l'autre, cependant l'orientation du profil des dépressions 5 doit être tel que les bords 30 d'attaque à angle vif soient en avant dans le sens de la rotation du tambour. Les dépressions de la figure 8a s'étendent sur toute la longueur de l'axe longitudinal du tambour mais sont disposées héliçoïda-: lement ou obliquement par rapport à l'axe, de. rotation du tambour. Sur la 35 figure 8b, les dépressions 5 s'étendent .également sur toute la longueur- du tambour 2 mai.s comportent deux parties inclinées 20 et 21 dont la pente est inverse par rapport à l'axe de rotation du tambour. Les parties inclinées 20 et 21 de chaque dépression 5 se coupent en des points 22 qui 12313 4 6 2006489 définissent une trajectoire annulaire perpendiculaire à l'axe de rotation du tambour, de sorte que le motif des dépressions 5 est en "V" ou en chevron. Les dépressions 5 de la figure 8c_ sont parallèles à l'axe longitudinal du tambour mais seulement sur une partie de sa longueur et de préférence dans la région de l'entrée brusque d'air 4. Il va de soi que l'on peut imaginer diverses combinaisons de formes, d'orientation et de longueurs des dépressions sans sortir du cadre de la présente invention. 69 12313. 7 2006489 REVENDICATIONS 1. Tambour rotatif autour duquel est entraîné une bande sur au moins une partie de la périphérie dudit tambour qui est caractérisé en ce que sa surface périphérique comporte une série de dépressions généralement transversales dont la configuration est de nature à entraîner la bande 5 sur un coussin de fluide crée à la surface dudit tambour par sa rotation. 2. Tambour selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dépression comporte un bord d'attaque relativement abrupt, et un bord de fuite à pente relativement progressive. 3. Tambour selon la revendication 2, caractérisé en ce que 10 les dépressions sont parallèles à son axe de rotation. 4. Tambour selon la revendications 1, caractérisé en ce que les dépressions s'étendent sur toute sa dimension transversale. 5. Tambour selon la revendications 1 , caractérisé en ce que les dépressions de sa périphérie sont pratiquées hélicoîdalement 15 par rapport à son axe de rotation. 6. Tambour selon la revendications 1 , caractérisé en ce que les dépressions présentent deux pentes différentes par rapport à son axe de rotation, les intersections desdites pentes définissant des points situés dans un même plan normal à l'axe de rotation du tambour. 20 7. Tambour rotatif sur au moins une partie de la périphérie duquel circule en une trajectoire généralement hélicoïdale une bande mobile, caractérisé en ce que sa surface périphérique continue comporte une série de dépressions dont le profil dans le sens de rotation du tambour définit successivement un bord d'attaque à angle vif, un évidement asymé-25 trique et un bord de fuite. 8. Tambour selon la revendication 7, caractérisé en ce que 1'évidement asymétrique a un profil constitué par une cavité abrupte s'étendant vers l'intérieur, débutant au bord d'attaque et se poursuivant en une pente remontant vers l'extérieur pour se terminer au bord de fuite. 30 9. Tambour rotatif pour enregistreur magnétique à balayage hélicoïdal dans lequel la bande mobile circule sur une partie de la périphérie du tambour qui est caractérisé en ce que sa surface périphérique comporte une série de dépressions définissant un premier bord et un second bord situés chacun sur des points de la périphérie du tambour, chaque 35 dépression présentant un évidement asymétrique entre les deux bords.