Brevet FR2003580A1 — publié le 19691107

^C 1 2003530 La présente invention concerne des paliers lubrifiés sous pression, afin de supporter une charge ou de résister à une poussée due à une charge. La charge peut, par exemple, être la table de travail d'une 5 machine-outil; ou bien elle peut être l'outil tranchant ou une autre partie de la machine, la charge étant alors de nature dynamique. La. charge peut aussi être constituée par un portique mobile qui porte la sonde d'une machine de contrôle; comme c'est le cas dans un tel agencement, la répartition du poids du portique 10 entre les paliers situés à son extrémité peut varier d'une manière appi-éciable quand le chariot portant la sonde se déplace sur le portique. Le terme " charge " tel qu'on l'utilise ci-après doit être, en conséquence, interprêté dans un sens large, de manière à inclure une structure quelconque par 1'intermédiaire de 15 laquelle un poids est appliqué au palier. Il doit être entendu naturellement que l'invention n'est pas limitée à l'application particulière décrite au précédent paragraphe . i)ans un tel palier lubrifié sous pression, de l'huile ou un 20 autre fluide lubrifiant, qui peut être de l'air, est maintenu sous pression dans une cavité ou chambre présentant un orifice ouvert en direction d'une première surface portante. Cet orifice est entouré d'une deuxième surface portante, et, entre ces deux surfaces, l'huile s'échappe sous forme d'un film mince vers une 25 région soumise à la pression atmosphérique. La charge est supportée principalement par la réaction de l'huile sous pression sur dette partie de la première surface qui se trouve en dessous de l'orifice, la deuxième surface et la partie coopérante de la première étant principalement destinées à réduire suffisamment la 30 vitesse à laquelle l'huile s'échappe. Dans certains cas l'une des surfaces portantes est solidaire de la charge, et l'autre est solidaire d'une structure de référence et la distance qui sépare cette structure de la charge doit être maintenue constante à un haut degré de précision. Un tel pa-35 lier présente le désavantage que l'épaisseur du film d'huile qui s'échappe entre les surfaces portantes varie avec le poids de la charge ou la poussée exercée par cette charge, suivant le cas. La distance entre la charge et la structure de référence n'est donc pas maintenue constante. 40 Un but de la présente invention est en conséquence c^e fournir bad original ' 69 06502 z 2003580 un palier lubrifié sous pression qui soit, dans une large mesure, exempt de ce désavantage. Suivant 1'invention, le palier lubrifié sous pression, destiné à supporter une charge ou à résister à une poussée due à une char-5 ge, comprend une première et une seconde surfaces portantes coopérantes, respectivement solidaires de la charge et d'une structure de référence, et présentant une aire commune de recouvrement; une chambre sous pression logée entre la seconde surface et la charge, et ayant un orifice qui débouche sur la première 10 surface dans l'aire commune précitée, la chambre étant scellée à distance de cet orifice, sur une surface supérieure à celle de l'aire commune, par un organe mobile en fonction des variations du volume interne de la chambre; des moyens pour accoupler rigidement la charge audit organe mobile ; une source pour fournir 15 continuellement un fluide sous pression à la chambre à travers une résistance hydraulique de façon à provoquer en fonctionnement une réaction de pression audit orifice^ et un film de fluide s'échappant dudit orifice entre lesdites surfacesj et des moyens élastiques pour accoupler la chambre à la charge afin de compen-20 ser les variations d'épaisseur de ce film en modifiant en sens contraire la distance entre la chambre et la charge, afin de maintenir sensiblement constante la distance entre la charge et la seconde surface. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : 25 - la Fig. 1 représente une coupe partielle schématique d'une première réalisation d'un palier lubrifié sous pression conforme à l'invention. - la Fig. 2 représente une forme de réalisation pratique du palier de la Fig. 1. 30 - les Fig. 3 a 5 représentent, en variante de la Fig. 1, d'autres réalisations de l'invention. Dans l'agencement de la Fig. 1, le poids d'une charge 10 est supporté par une première et une seconde surfaces portantes coopérantes 11 et 12. La charge peut être considérée comme la table 35 de travail'd'une machine-outil, le poids qu'elle applique au palier. étant largement variable en fonction des poids des différentes pièces à usiner. La surface 11 est constituée à l'extrémité inférieure d'une chambre de pression 13, située, entre la charge et la surface 12, 40 qui constitue une partie de la structure de référence. bad original 69 06502 3 2003530 La chambre 13 est pourvue d'un orifice 14 qui débouche dans la surface 11. k une certaine distance de cet orifice, la chambre est scellée à son sommet par un organe mobile constitué par un diaphragme de métal flexible 15. La charge 10 est accouplée rigi-5 dement au diaphragme par une colonne 16. De l'huile provenant d'une source 17 à pression constante est fournie à la chambre 13 par le moyen dfun tube 18 qui est muni dfune restriction ou résistance hydraulique 18^. De préférence, cette dernière est constituée par un passage rétréci, comme sug-10 géré par le dessin. La chambre est accouplée de manière élastique à une console 21, liée rigidement à la charge 10. L'accouplement est réalisé par un dispositif à ressort monté extérieurement à la chambre sous la forme de ressorts à lames 22. 15 La surface A2. du diaphragme 15 est supérieure à la surface portante effective Al, qui se trouve à l'intérieur de la surface 11. Cette surface effective est inférieure à la totalité de la surface 11, en raison du fait que la pression de l'huile qui s'échappe diminue entre l'orifice 14 et l'atmosphère extérieure. 20 En établissant le projet du palier, il est facile de calculer (au moyen de données connues) une surface effective au-dessus de laquelle la pression d'huile est supposée présenter sa pleine valeur. En fonctionnement, l'huile provenant de la source 17 alimente 25 continuellement la chambre 13 à travers la restriction 18^, pour s'échapper de l'orifice 14, entre les surfaces 11 et 12, sous la forme d'un film 23 d'épaisseur hl. Quand des conditions stables sont atteintes, la raideur combinée du diaphragme 15 et des ressorts 2,2. détermine la distance h.2 entre la charge et la chambre, 30 de telle manière que la distance H entre la charge et la surface de référence 12 présente la valeur désirée. Toute augmentation appréciable de la charge réduit l'épaisseur hl du film d'huile. L'accroissement correspondant de pression de l'huile dans'la chambre repousse le diaphragme 15 vers le haut, 35 et accroît ainsi la distance hZ entre la chambre et la charge. La raideur combinée du diaphragme 15 et des ressorts 22 assure que l'accroissement de h2 est égal à la diminution de hl. Il en résulte au total que la distance H n'est pas affectée de manière appréciable. Les phénomènes inverses se produisent si la charge 40 est réduite. ">9 06502 5 2003580 La forme réelle du palier peut être telle que représentée Fig. 2, dans laquelle les composants déjà décrits en référence a la Fig. 1 portent les mêmes repères» Le diaphragme 15 est assujetti en position au moyen d'une 5 bague de fixation 31 entourant de manière coaxiale la colonne 16, et boulonnée à la surface supérieure de la chambre 13. Les extrémités intérieure s des ressorts-à lames 22 sont boulonnées à la chambre; de là les' ressorts s'étendent radialement vers l'extérieur, leurs extrémités- extérieures étant assujetties 10 à la charge par le moyen d'une tiargu© intercalaire 32 remplaçant la console 21 de la Fig. 1. Deux: des ressorts sont représentés en 22^ et 2211, afin de montrer deux moyens commodes de régler leur souplesse. Le ressort 221 est exécuté initialement trop fort, et sa souplesse est ajustée en forant un trou 33 de diamètre appro- 11 15 prié de part en part de ce ressort . Le ressort 22 , d'autre part, est exécuté initialement trop faible, et sa souplesse est ajustée en y ajoutant un ou deux ressorts additionnels plus minces 34» Chacun de ces a jvxstementfs est en conséquence quelque peu grossier, mais on peut r éaliser des ajustements plus fins en mo-20 difiant la résistance de la restriction 18"*" du tube d'alimentation (Fig. 1). Sans sortir «fia. cadre de l'invention, on peut modifier divers détails des réaQLisation_s décrites ci-dessus en référence aux Fig. 1 et 2. 25> Par exemple^ le diai phragme 15 de la Fig. 1 peut être remplacé par un organe mobile c onstitué par un piston 41 (voir Fig. 3), .traversant, usai® partie de la chambre qui sert de cylindre. Bans u» tel agence; ment, ce sont les ressorts 22 qui doivent fournir en totalité 1 .a raideur nécessaire. 30 Réciproquement, s: i l'organe mobile est un diaphragme élastique 15 comme décrit en premier lieu, le diaphragme peut fournir en totalité la raid eur nécessaire, et l'on peut se passer des ressorts 22. Habiti tellement, cela ne constitue toutefois pas une variante commode, car la raideur d'un diaphragme serait-normale-35 ment plus diffici?ie à ajuster que celle de ressorts extérieurs. En outre les ressorts servent à limiter le mouvement relatif de la chambre et de la charge à la direction verticale. Dans une autre variante (voir Fig. 5>), les ressorts à lames 22 sont remplaces par un ressort à boudin 42 extérieur à la cham-40 bre et coaxial à la colonne 16, l'extrémité supérieure du ressort 69 06502 4 2003580 Ainsi des variations d'épaisseur du film d'huile sont compensées par des variations opposées de la distance entre la chambre 13 et la charge. Un exemple numérique rendra plus claire cette action. A 5 - Pression de l'alimentation 17 : 35,25 Kg/cm - Valeur effective Al de la surface 11 : 12,90 em^ - Valeur effective A2 de la surface du 2 diaphragme 15 '• 19,35 cm - Gamme de variation de la charge 136,2 à 363,2 Kg. Il résulte de caractéristiques publiées pour des paliers lu-10 brifiés sous pression qu'un accroissement de la charge de 136,2 à 363,2 Kg fait diminuer l'épaisseur hl du film d'huile de 0,0254 mm* D'une extrémité à l'autre de la gamme de variation de la charge indiquée ci-dessus, la pression à l'intérieur de la chambre ■ 15 13 croît de 10,575 à 28,20 Kg/cm , et par conséquent la poussée vers le haut qui s'exerce sur le diaphragme 15 croît de 204,3 à 544,8 Kg. En conséquence un accroissement de 227 Kg de la charge a pour effet d'accroître de 340 Kg la poussée vers le haut sur la colon-20 ne 16, soit un excédent de poussée de 113 Kg. Cet excédent a pour effet de fléchir le diaphragme 15 vers le haut par rapport à la chambre, ce qui accroît la distance h2, jusqu'à ce que la raideur combinée du diaphragnie-l5-gtdes ressorts 22 ait donné nais-, sance à une force égale et opposée de 113 Kg. Ceci doit se pro-25 duire quand la distance h2 a augmenté^de 0,0254 mm, si l'on veut -compenser avec précision la diminution de la distance hl, et maintenir constante la distance H. — Ainsi la raideur totale du diaphragme 15 et des ressorts 22 doit être égale à 113/0,0254 = 4*460 Kg/mm. 30 En pratique, des agencements sont prévus pour réglerla raideur des ressorts 22 de telle façon que la valeur finale puisse-être obtenue par une simple méthode d'approximations successives. On va décrire ci-dessous, en référence à la Fig. 2, deux exem- . pies d'agencements appropriés. 35 Comme la caractéristique qui relie la pression de la charge à l'épaisseur du film est quelque peu incurvée, la compensation ne sera pas exacte, à moins que les ressorts présentent une réponse qui soit elle-même non linéaire, une telle compensation approchée, toutefois, sera suffisante, sauf si la marge de varia-40 tion de la charge est excessive. 69 06502 6 2003580 étant en contact avec la charge, et son extrémité inférieure étant en contact avec le rebord supérieur de la chambre 13. Ces extrémités du ressort doivent être assujetties dans ces positions si les variations de la charge sont telles que le ressort 5 est parfois soumis à une extension. Comme représenté Fig. 4 sous une forme très simplifiée, la chambre 13 peut être exécutée en deux parties, à savoir une chambre principale 13&, qui contient le diaphragme 15 ou le piston 41, et une chambre auxiliaire 13B, qui présente l'orifice 14, 10 lès intérieurs des deux chambres étant mis en communication l'un avec l'autre par un tube 43. Il est naturellement nécessaire que les deux parties 13A et 13B soient reliées mécaniquement l'une à l'autre de manière rigide, afin de transmettre la poussée à la surface portante 12. Un tel accouplement est représenté en 44» 15 La présente invention n'est pas nécessairement limitée à l'emploi d'huile ou autre liquide pour la lubrification sous pression : un gaz tel que l'air peut être utilisé en variante, à condition qu'on apporte aux dimensions du dispositif les modifications appropriées. 20 L'invention est également applicable si le palier est appeTg^-à résister à des pousaies-âuti^s-^uê-sêti^-iûés'irïar^ravité, et qui a gi s s en t.ssïbn des directions autres que la verticale. 69 06502 7 2003580 REVE.'jICATIOHS 1 - Palier lubrifié sous pression, destiné à supporter une charge ou à résister à une poussée due à une charge, et qui comprend : 5 (a) une première et une seconde surfaces portantes coopérantes, respectivement solidaires de la charge et d'une structure de référence, et présentant une aire commune de recouvrement; (b) une chambre sous pression logée entre la seconde surface et la charge, et ayant un orifice qui débouche sur la première sur- 10 face dans l'aire commune précitée, la chambre étant scellée à distance de cet orifice, sur une surface supérieure à celle de l'aire commune, par un organe mobile en fonction des variations du volume interne de la chambre; (c) des moyens pour accoupler rigidement la charge audit organe 15 mobile; (d) une source pour fournir continuellement un fluide sous pression à la chambre à travers une résistance hydraulique, de façon à provoquer en fonctionnement une réaction de pression audit orifice; et un filmde-fluide s'échappant dudit orifice entre les- 20 dites surfaces; et (e) des moyens élastiques potir^açcoupler Tachâmbre à la charge afin de compenser les variations d'épaisseur de ce film^ënmodi-fiant en sens contraire la distance entre la cKaSïbre^et la charge, tenir sensiblement constante la distance entre lar^ _ r conforme à 1 a—revendiçation 1« dans lequel ledit •organe mobile est un diaphragme flexible. ' ' * 3 t Palier conforme à la revendication 2, dans lequel le diaphragme a une élasticité suffisante pour constituer une partie au 30 moins desdits moyens élastiques. 4 - Palier conforme à la revendication 1, dans lequel ledit organe mobile est un piston agencé de manière à traverser une partie de la chambre qui constitue le cylindre coopérant. 35 partie au moins desdits moyens élastiques est constituée par un dispositif à ressort extérieur à la chambre 6 - Palier conforme à la revendication 1, dans lequel la chambre de pression comprend une partie principale contenant ledit organe mobile, une partie auxiliaire présentant ledit orifice, et un j+Q tube connectant l'un à l'autre les intérieurs de ces deux parties» •e et la seconde surface. 5 - Palier conforme à la revendication 1, dans lequel une