Brevet FR2052911A1 — publié le 19710416

La présente invention, due à Monsieur Jean BRAUCHET, concerne un nouveau mode de réalisation de coussinets anti-friction. Il est connu de faire tourillonner un arbre dans un palier lisse en évitant au maximum les frottements par l'utilisation d'un revêtement appropié du palier. Ces revêtements peuvent être de natures très diverses (matières plastiques, synthétiques, alliages métalliques, etc...), mais toujours choisis de façon à présenter au contact de l'arbre un faible coefficient de frottement. Le principal problème qui se pose dans l'utilisation de ces paliers lisses est celui de la lubrification, problème d'autant plus critique que les charges à supporter sont grandes et que la vitesse de l'arbre est élevée. Si l'ensemble du mécanisme est mis dans un bain de lubrifiant, le problème est assez facilement résolu. Lorsque ce n'est pas possible, on a en général recours soit à l'installation d'un circuit de lubrification réalisé par le percement de canaux dans le palier ou dans l'arbre, soit à l'emploi de coussinette en matériaux auto-lubrifiants poreux, tels que, par exemple des métaux frittés qui, si on les met en communication avec une réserve de lubrifiant ou s'ils sont euxmêmes suffisamment inbibés de ce lubrifiant, permettent d'obtenir une lubrification satisfaisante des pièces en rotation relative.Ces matériaux présentent cependant l'inconvénient de ne pas pouvoir supporter des charges importantes. Un autre type connu de paliers utilise comme lubrifiant un fluide sous pressions (liquide ou gas) qui, en constituant un film suffisamment continu entre les surfaces de l'arbre et du palier, permet d'éviter tout contact de ces pièces entre elles sous fortes charges et à des vitesses de rotation élevées. Ces paliers hydrodynamiques ou hydrostatiques présentent l'inconvénient de nécessiter une construction particulièrement soignée, et l'emploi d'un dispositif d'introduction du fluide, ce qui les rend volumineaux et d'un prix élevé. La présente invention a pour objet différents modes de réalisation de coussinets anti-friction, ce type de coussinets étant essentiellemnt caractérisé par le fait que les fonctions élémentaires d'un palier, qui sont de supporter des efforts et d'être capable de fonctionner en rotation avec le coef fiaient de frottement le plus faible possible, sont dissociées de par sa cons- truction; les éléments destinés à supporter les charges étant indépendants des éléments # devant assurer la lubrification. Cette dernière fonction est assurée suivant l'utilisation envisagée du palier, soit par imprégnation au moyen de lubrifiant d'éléments constitués en matériau poreux (bronze fritté par exemple), soit par apport de lubrifiant sous pression aux éléments supportant les charges, à travers les éléments poreux de lubrification. Dans tous les cas le lubrifiant est un fluide pr*- sentant les qualitds recuises de viscosité et de pouvoir lubrifiant. La construction de ces coussinets est réalisée de telle manière que tous les points de l'arbre en rotation soiont plusieurs fois par tour en contact alternativement avec les élémentes de lubrification et avec les éléments constitués en matériau de de haute résistance mécanique, destinés à pemettre à l'arbre de supporter des charges élevés. Ce matériau est généralement constitué par un alliage d'acier ayaant subi un traitement appropié de fa çon h lui conférer la réssistance optimale. En outre un traitement de surface peut être avantageusement effectué sur ces pièces de manière à réduire le plus possible le coefficient de frottement lors de la rotation. Les avantages obtenus par l'invention consistent essentiellement en la possibilité de faire supporter à un arbre des charges radiales relativement importantes, à des vitesses de rotation supérieures à celles que permettent d'atteindre les coussinets lissez de type connu, en tourillonnant dans un palier de faible encobremment et de construction très simple. Un autre avantage de l'invention réside dans le type d'assemblage par emboîtement des éléments constitutifs du palier, permettant une fabrication entièrement indépendente des pièces constitutives distinctes dont l'assemblage constitue la dernière opération pour réaliser le produit final, ce qui constitue un @@@@eur de diminution du prix de revient. Les détails et caractéristique de l'invention apparaîtrent mieux au cours de la description ci-après d'exemples non-limitatifs de réalisation de coussinete conformes à l'invention, faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente une vue éclatée des différentz éléments d'un coussinet réalisé suivant le principe de l'invention. La figure 2 représente une vue de ce même coussinet après l'assemblage de ses éléments constitutifs. La figure 3 représente un autre type de coussinet, réalisé toujours suivant le même principe. Les figurez 4 5 et 6 illustrent en coupe transversale trois n variantes de réalisation possibles du coussinet représenté à la figure 2. La figure 1 représente avant leur assemblage les différentes pièces destindes à la réalisation d'un coussinet selon l'invntion. Deux pièces identiques 1 et 2 sont destinées à assurer à la fois le maintien des éléments propres à supporter la charge et la lubrification du coussinet. hies sont constituées par un matériau rigide mais poreaux mais poreux, fritté par exemple, destiné soit à restituer progressivement le lubrifiant dont il aura été gorgé préalablement au pontage, par trompage ou par projection, la quantité de lubrifiant incluse dans les pores devait Btre alors suffisante pour la durée de vie du coussinet ; soit b à permettre par l'intermédiaire de ses pores une amenée de lubrifiant de la périphérie du coussinet jusqu'à l'arbre eu rotation, la traversée du matériau poreux s'effectuant soit par simple capillarité, soit sous l'effet d'une pression communiquée au fluide hydraulique, soit encore par le système du "brouillard d'huile", l'air ayant l'avantage de pouvoir évacuer les calories après avoir assuré la lubrification par les gouttelettes d'huile, Dans ce cas le lubrifiant est fournai par un système extérieur au coussinet propresent dit.Les pièces 1 et 2 sont constituées par un flasque annulaire portant plusieurs doigts ou barreaux parallèles entre eux et répartis uniformément. La section de ces doigts ou barreaux est choisie de façon à assurer après aise on place et assemblage des éléments entre eux, le maintien d'éléments 3 destinés à supporter la charge. Ces derniers se présentent sous forse de patins en matériau dur et résistant tel que par exemple de l'acier traité de façon appropriée.Il peut être en outre intéressant de faire subir à ces patins un traitement de surface sur la zone destinée à être en contact avec l'arbre en rotation. La section de ces patins 3 présente d'une part sur les côtés un profil complémentaire de celui des doigts ou barreaux des pièces 1 et 2, de façon à permettre l'assesbla- ge et d'autre pan des chanfreins d'un angle &alpha; réalisés sur la face interne de façon à améliorer la lubrification. La figure 2 représente un coussinet après assemblage de ses différents éléments représentés à la figure 1. Cet assemblage se fait par exemple en serrant ensemble à la presse, suivant leur axe longitudinal deux "demi- cages" 1 et 2 après avoir ais en place correctement les différentes pièces 3. Le serrage des différents éléments entre eux doit être suffisant pour rendre l'ensemble indésontable pendant les opérations de anutentlon et de aise en place du coussinet. Lorsque celle-ci est effectuée, le serrage des différents élémnts entre eux n'est plus nécessaire, car ils ne sont plus soumis à des efforts tendant à les séparer. Suivant le même type de construction on peut réaliser un coussinet dont les patins 3 seraient au contraire réalisés en matériau fritté autolubrifiant et dont la cage serait cosposée d'éléments 1 et 2 en acier assurant la résistance mécanique de la structure. Dans ce cas, l'élasticité propre des parties droites de la cage est sise à profit, avec un certain Jeu d'assemblage, pour assurer une meilleure répartition des charges d'appui et faciliter la progression du fluide de lubrification. A titre d'exemples non limitatifs de réalisation, on peut conservoir un coussinet réalisé suivant le principe de l'invention dont les "demi-cages" 1 et 2 sont constituées en bronze fritté et les patins 3 en acier allié an chrome du type 100 CS (désignation AFNOR), trempé de façon à présenter une durete élevée de l'ordre de 62 Rn C et dont la partie cylindrique interne a subi un traitement de surface tel que par exemple une sulfinisation. La même construction peut être envisagée à partir d'une cage unique, remplaçant les deux "demi-cages" emboitées, et dans alquelle sont enfilés les patins 3. La figure 3 représente un type de r8alisation différent lais basé air le même principe que le précédent. flans un coussinet de ce type, la lubrification est assurés de la maniè- re décrite précédemment, par des patins 5 constitués en matériau poreux, ces patins tenant prendre place dans des logements ménagés dans une "cage" 4 rééli- sée en matériau à hautes caractéristiques mécaniques. L'asemblage peut être simplemment réalisé par collage des patins 5 dans leurs alvéoles, l'effort radial étant uniquement supporté par la "cage" 4. Les figures 4, 5 et 6 illustrent en coupe trois versions du coussinet représenté assemblé à la figure 2. A la figure 4 on a représenté des patins 3 et 3' sur les côtés desquels ont été ménagés des enclaves destinées au logement des doigts ou bareaux des cages 1 et dont les profils sont complémentaires de ces enclaves. De plus, on a réalisé sur la partie interne des patins 3 des chanfreins suivant un te 'ue soit favorisée la formation d'un film d'huila entre les patins 3 et l'autre qu'ils supportant. La figure 5 est une variante de la précédente suiwant laquelle les en- claves sont ménagées sur les doigts des cages 1 ct z au lieu d'etre réalisées sur les côtes des patins 3. Ce gent celles-ci qui présentent alors de. saillies d'un profil complémentaire de celui des doigts de lubrification. La figure 6 représente des patins 3 sur les côtés desquels ont été réalisés des échancrures en forme de dents longitudinales, ces deuts étant destinées à pénétrer par force dans le matériau constituant les doigts des "demicages" 1 et 2 et à réaliser ainsi l'assemblage entre eux des différents éléments. Un problème se pose lors du fonctionnement de ces coussinetes par suite de l'effet résultant de la dilataion thermique qui peut être différent pour ceux destinés à supporter la charge. Ce problème peut être résolu par l'utilisation de matériaux appropriés présentant des coefficients de dilatation thermique pratiquement égaux. Par exemple, les éléments de lubrification peuvent être réalisés en acier fritté, et ceux destinés à supporter la charge en acier traité à hautes caractéristi- ques mécaniques. Dans le cas où l'on utilise pour la réalisation des éléments de lubrification une matière différente de l'acier telle que du bronze fritté par exem ple, les pièces seront prévues avec des Jeux de dilatation appropriés de maniè- re qu'à leur température normale de fonctionnement, les élémnts restent en place et que la lubrification soit correctement assurée. Il est bien évident que les modes de réalisation illustrés aux diffé- rentes figures n'ont été donnés qu'à titre d'exemples illustratifs et non linitatifs et que l'on peut concevoir d'autres modes d'autres modes d'assemblage des pièces entre elles. De même les réalisations peuvent différer par la nature des matériaux utilisés et par les traitements thermiques et de surface que l'on peut amené à faire subir aux pièces. De façon plus générale, l'invention concerne tous les coussinets lisses réalisés de manière que les fonctions de lubrification et de soutien de la charge soient séparés de par la construction même du coussinet, des éléments poreux mais sans caractéristiques mécanique élevées, prévus pour assurer une amenée de lubrifiant alternant avec des éléments constitués en matériau présentant après, traitement thermique de hautes caractéristiques mécaniques et ayant du subir, pour les parties debant être en contact avec l'arbre, un traitement de surface destiné à améliorer le coefficient de frottement lors de la rotation. REVENDICATIONS 1. Coussinet de paliers perfectionnée constitués par l'assemblage d'éléménts de lubrification q matériau poreux et d'êlé-nts de structure en Sa- tériau à résistance mécanique élevée, ces éléments constituant alternativement des zone longitudinales de la surface des coussinets. 2. Coussinets perfectionés selon la revendication 1, constitués de patins emboités entre les barreaux droits d'une cage réalisé en matériau autre que celui des patins, 3. Coussinets perfectionnés selon la revendication 2 dans lesquels la cago est formée par deux demi-cages et chaque patin s'emboîte entre un barreau d'une deni-cage et le barreau adjacent de l'autre demi-cage. 4. Coussinets selon la revendication 1, composés d'une cage dans la- quelle sont emboités et collés des patins réalisés en un matériau différent de celui de la cage. 5 @ coussinets selon l'une au noms des revendications précédentes dans lesquelle @@@ cages ou éléments de cages sont réalisés en un matériau assurant la lubrification et les patins sont réalisés en matériau de haute résistance mécanique. 6. Coussinets selon l'une au moins des revendications précédentes dans lesquels les cages ou éléments de cage sont réalisés en matériau de haute r6- distance mécanique et les patins ou matériau assurant la lubrification.