Brevet FR2008009A1 — publié le 19700116

i 2008009 L' invention a pour objet une commande par fluide sous pression d'un palier géant à roulements, en particulier d'une couronne portant un ou deux roulements à billes constituée par une bague intérieure et une bague extérieure fixées 5 l'une sur la partie mobile et l'autre sur la partie fixe de l'appareil, les éléments de commande étant constitués par des vérins à piston disposés dans l'espace libre à l'intérieur de la couronne à billes perpendiculairement à son axe de rotation, l'espace situé au voisinage de cet axe étant laissé libre, et 10 pouvant recevoir des tiges de transmission, des conduites d'alimentation, etc. Ce genre de paliers est de plus en plus utilisé sur des excavateurs mobiles, des grues fixes ou mobiles, et sur d'autres appareils comportant une partie fixe et une partie 15 pivotante ou orientable. Les paliers sont en général constitués par une couronne pivotante comportant sur sa face interne ou externe une denture engrenant sur un pignon actionné par un moteur lui transmettant son mouvement par l'intermédiaire d'un réducteur. Ce système d'entraînement est relativement encombrant, 20 et de plus,,les éléments moteurs doivent presque toujours être disposés au-dessus ou au-dessous du plan de la couronne. Par ailleurs, les dispositifs mécaniques, ou autres, nécessaires au freinage occupent une place supplémentaire. Il n'y a aucun doute que cela entraîne un encombrement élevé que l'on peut con-25 sidérer comme préjudiciable. De plus, les différents mouvements par exemple dans le cas d'un excavateur, ne sont en général pas commandés par des éléments de transmission mécaniques, tels que chaînes, câbles, etc.., mais par des dispositifs hydrauliques. Ces appareils étant donc déjà munis de dispositifs hydrauliques, 20 il apparaît intéressant et avantageux d'utiliser ceux-ci également pour commander la rotation ou l'orientation de l'élément pivotant, sans avoir recours à un dispositif mécanique. Il existe de tels dispositifs, dans lesquels les organes de commande sont disposés à l'intérieur de la couronne 35 mobile à billes, de manière que le voisinage de l'axe de rotation reste disponible pour des conduites d'alimentation, des tiges de transmission, etc. L'invention a pour objet une commande hydraulique assurant une rotation uniforme de la partie supérieure de 69 04795 2 2008009 1*appareil, et évitant toute contrainte radiale exercée par la commande de rotation sur le palier, ce qui est très important étant donné que ces couronnes doivent être installées sur des paliers géants, ou sur des systèmes à paliers ayant 5 à transmettre des couples très importants. De plus, elle permet d'éviter le recours à de lourds dispositifs mécaniques de rotation ou de freinage occupant une place précieuse et indispensable dans les parties hautes de l'appareil. Les couples à transmettre sont de l'ordre de 5000 mkg pour les petits appa-10 reils, et peuvent atteindre 100 000 mkg pour les gros. Selon une particularité essentielle de l'invention, les vérins sont placés directement sur la bague extérieure de roulement, et sur une contre-bague qui est également reliée à ■ la bague extérieure, et comporte des canaux périphériques ou-15 verts et des orifices, les pistons desdits vérins agissant sur des galets circulant dans un chemin incurvé, fermé et sinusoïdal, disposé sur la face interne de la bague intérieure du roulement . Les galets sont fixés par des chevilles à rotules aux 20 extrémités des pistons en regard de la couronne à billes, de manière à pouvoir compenser l'influence de moments perturbateurs tendant à incliner la couronne par rapport au plan du palier, et les inégalités de courbures lorsqu'il y a deux chemins. Le nombre des éléments d'entraînement est a =(4+2n), 25 n étant égal à 1, ou à un multiple entier de 1. Ce nombre est augmenté dès que les couples à transmettre atteignent des valeurs importantes, afin que le chemin ne subisse pas des contraintes excessives lorsque les pistons s'y appuient sous l'effet de la pression du fluide. Le chemin peut être en acier trempé, traité, 30 ou naturellement dur. Par ailleurs, un nombre élevé d'éléments d'entraînement permet d'égaliser la pression radiale exercée par la commande de rotation sur le palier, d'autant plus que les éléments d'entraînement sont disposés deux par deux, diamétralement oppo-35 sés et fixés à la contre-bague. Le chemin incurvé est conçu de manière qu'une partie concave soit opposée à une partie, convexe, et que la somme des déplacements de deux pistons opposés, mesurés à partir du point mort intérieur, soit égale à la course complète d'un piston. Le.piston s'applique contre le chemin 69 04795 3 2008009 incurvé par l'intermédiaire d'au moins un galet. Lorsqu'il y a deux galets, ceux-ci s'appliquent contre deux chemins incurvés situés de part et d'autre des vérins. Selon une autre particularité avantageuse de l'inven-5 tion, une bague de distribution fixe est disposée dans une cuvette supportant la bague de roulement intérieure, et sert à distribuer le fluide en assurant la liaison entre les canaux circulaires et les orifices de la contre-bague menant au vérin, ces orifices débouchant dans une ouverture commune située du 10 côté de l'entrée du vérin, et communiquant de l'autre côté de la contre-bague avec des conduits de la bague de distribution qui sont situés dans différents plans, et débouchent dans les canaux circulaires de la contre-bague. Le freinage du mouvement de rotation peut être obte-15 nu en réglant la pression du fluide sur les pistons. Il est également prévu un autre dispositif de freinage à commande hydraulique, et à action mécanique. Il est constitué par des éléments de freinage fixés à la bague extérieure de roulement entre les vérins de commande et agissant sur la cuvette portant la bague 20 intérieure de roulement. Chacun de ces éléments se compose d'un cylindre creux à action axiale qui porte une plaque munie d'une garniture. La commande de ces éléments s'effectue par une conduite d'alimentation spéciale. Ce dispositif de freinage n'est pas absolument indispensable, car les vannes de distribution 25 commandant la rotation à droite ou à gauche peuvent également être utilisées pour le freinage. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins sur lesquels : 30 la figure 1 est une coupe longitudinale suivant la ligne I-I de la figure 2 d'une couronne à billes à commande hydraulique; la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la couronne à billes suivant la figure 1; la figure 3 est une coupe partielle de la bague de roulement 35 intérieure selon la figure 1, lorsqu'elle est munie de deux chemins incurvés ; la figure k est une coupe partielle de la bague intérieure de roulement selon la figure 1, lorsqu'elle comporte' un seul chemin incurvé; 69 04795 4 2008009 la figure 5 est une coupe longitudinale, suivant la ligne V-V de la figure 2, d'un élément de freinage. Une couronne pivotante à billes10 est du type de celles que l'on utilise comme élément de liaison entre la par-5 tie inférieure fixe et la partie supérieure pivotante ou orientable d'un excavateur mobile. Elle est constituéepar une bague de roulement intérieure 11 et une bague de roulement extérieure 12 se composant par exemple des deux éléments 121 et 122. La transmission des forces s'effectue pax/L1intermédiaire d'une 10 unique rangée de billes 13. La bague intérieure 11 repose dans une cuvette 14 sur laquelle elle est vissée, et qui est fixée à la partie fixe non représentée de l'appareil. Comme l'indique la figure 1, la bague de roulement intérieure 11 est munie d'un anneau supérieur 151 comportant 15 sur sa face interne un chemin incurvé sinusoïdal 15, et d'un anneau inférieur 152. Sur la figure 3, la bague intérieure 11 comporte deux chemins incurvés 15, alors que sur la figure 4, la bague intérieure 14 n'en comporte qu'un seul. Les vérins de commande 16 sont disposés perpendicu-20 lairement à l'axe de rotation dans l'espace libre intérieur de la couronne 10, et sont fixés à l'élément 121 de la bague extérieure. De plus, leurs collerettes l6l sont adaptées à une contre-bague 17. Chaque cylindre 16 contient un piston 18 qui peut être mis sous pression sur une face et porte sur l'autre 25 face un galet 19 ( figure 4 } s'adaptant dans un chemin incurvé 15. Lorsqu'il est prévu deux chemins incurvés ( figures 1, 3), le piston est muni de deux galets 19. Ces derniers sont fixés par des chevilles à rotules encastrées dans des cavités sphériques ménagées dans le piston 18 et dans les galets 19 30 ( figure 4 )» La contre-bague 17, qui est reliée à l'élément 121 de la bague extérieure, participe aux mouvements de rotation de la bague' extérieure 12. Les canaux annulaires 171 et 172 sont reliés à v-ne pompe ( non représentée ) par l'intermédiaire d'orifices 1711, 1712, et. d'ua distributeur d'inversion 35 simple 69 04795 5 2008009 Lorsque le piston 18 est mis sous pression, le fluide, passant par le canal annulaire 172, le conduit 202, 1' orifice 173, et l'ouverture 175, vient agir sur la surface du piston 18, et le galet 19 de celui—ci est appliqué contre le 5 chemin incurvé 15, le mouvement de rotation se trouvant ainsi déclenché simultanément. Le piston 18 du vérin diamétralement opposé revient au point mort intérieur, le fluide refluant vers la pompe par l'ouverture 175, 1*orifice 174, le conduit 201, le canal annulaire 171 et le raccord 1711. A la périphérie de 10 la bague de distribution 20, les conduits 201 et 202 sont disposés de manière que l'ouverture 175 reste en face du conduit tant que le galet 19 du piston est appliqué contre le chemin incurvé 15. Lorsqu'on désire que3a partie mobile de l'appareil 15 tourne dans le sens opposé, le fluide pénètre dans la bague de distribution par l'autre conduite du distributeur mise sous pression, la première servant alors à évacuer le fluide des vérins 16. Si l'on veut rendre solidaires les bagues extérieure 12, et intérieure 11 de roulement, c'est-à-dire empêcher 20 tout mouvement de rotation, on ferme les soupapes (non représentées) des deux conduites de sortie du distributeur. Pour freiner le mouvement de rotation, la vanne de distribution est plus ou moins inversée, c'est-à-dire qu'elle distribue dans le sens contraire à celui de la rotation. 25 Une soupape de sûreté est disposée dans les conduites afin que la pression ne s'élève pas trop lors du freinage ou du verrouillage. Cette soupape de sûreté est réglée d^foanière que sa pression d'ouverture excède légèrement la pression nécessaire à l'obtention du couple maximum, tout en restant inféri-30 eure à la pression maximale autorisée. Après déclenchement ou exécution d'un mouvement de rotation dans un sens ou dans l'autre, le dispositif est mis en roue libre en réglant le distributeur de manière qu'aucune pression ne s'exerce sur le piston 18. Les pistons 18 qui re-35 viennent au point mort sous 1Taction du chemin incurvé 15 évacuent le fluide par l'intermédiaire de soupapes de reflux s'ouvrant simultanément qui sont disposées en amont de la vanne de distribution. Lorsqu'on bloque le mouvement de rotation, la vanne dé distribution interdit toute entrée ou sortie de fluide, 69 04795 6 2008009 des soupapes de sûreté étant disposées dans les deux conduites, et pouvant évacuer un excédent de pression. Indépendamment du procédé de freinage ci-dessus décrit, on peut installer un autre dispositif de freinage à 5 commande indépendante, mais utilisant le même fluide. Ces éléments de freinage sont disposés sur la face interne de l'élément 121 de la bague extérieure entre les vérins 16, et sont constitués par un cylindre creux 21 portant une plaque 23 munie d'une garniture 22. Lorsque le cylindre 21 10 est alimenté, le fluide sous pression applique la garniture 22 sur la face interne de la cuvette 14. Un ressort de pression 24 est disposé dans le cylindre 21, et, prenant appui sur un taquet 25, ramène le cylindre en position initiale lorsque la pression retombe dans la conduite 26, de sorte que le frein 15 est relâché. 69 04795 7 2008009 REVEN-DICATIONS 1. Commande par fluide sous pression d'un palier géant à roulements, en particulier d'une couronne pivotante à une ou deux rangées de billes, constituée par une bague intérieur 5 re et une bague extérieure fixées, l'une sur le partie pivotante, et l'autre sur la partie fixe de 1'appareil, les éléments de commande étant constitués par des vérins à piston disposés dans l'espace libre à l'intérieur de la couronne perpendiculairement à soç axe de rotation, et l'espace situé au voi-10 sinage de cet axe étant laissé libre, et pouvant recevoir des tiges de transmission, des conduites d'alimentation, etc.., caractérisée en ce que les vérins s'appliquent directement sur la bague extérieure et sur une contre-bague qui est également liée à la bague extérieure et cemporte des canaux annulaires 15 ouverts et des orifices, les pistons desdits vérins étant munis de galets circulant dans un chemin incurvé, fermé et sinusoïdal, disposé sur la face interne de la bague extérieure. 2. Commande par fluide sous pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que le nombre des éléments d'en- 20 traînement est a = ( 4 + 2n ), n étant égal à 1 ou à un multiple entier de 1. 3. Commande par fluide sous pression selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le chemin incurvé est conçu de manière qu'un sommet soit opposé à un 25 creux, et que la somme des déplacements de deux pistons opposés, mesurés à partir du point mort intérieur, soit égale à la course complète d'un piston. 4. Commande par fluide sous pression selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 3» caractérisée en ce que le pis- 30 ton s'applique contre le chemin incurvé par Intermédiaire d'au moins un galet. 5. Coasmande par fluide sous pression selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 4} caractérisée en ce que la couronne est muiiie de deux chemins incurvés au lieu d'un, qui sont 35 disposés parallèlement à une certaine distance lJun de l'autre. 5. Commande par fluide sous pression selon l'une ou l'au tre des revendications 1 à 5, caractérisée on ce que les galets sont fixés par des chevilles à rotules sur la face du piston tournée du cêté de la périphérie ds la couronne. 69 04795 8 2008009 7- Commande par fluide sous pression selon lfune ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les orifices de la contre-bague débouchent dans une ouverture commune située du côté de la collerette du vérin, et communi-5 quent de l'autre côté de la contre-bague avec les conduits d'une bague de distribution fixe disposée dans la cuvette. 8. Commande par fluide sous pression selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que des éléments de freinage sont fixés à la bague extérieure entre 10 vérins de commande, lesdits éléments étant commandés hydrauli-quement, et agissant sur la cuvette. 9- Commande par fluide sous pression selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chaque unité de freinage est constitué par un cylindre creux pôr-15 tant une plaque munie d'une garniture.