Brevet FR2468029A1 — publié le 19810430

La présente invention concerne un palier fluide servant à supporter un arbre rotatif ou un organe analogue au moyen d'un fluide sous pression et plus particulièrement un palier fluide capable d'éviter son grippage même si l'arbre continue à tourner par inertie après coupure de l'électricité et arrêt consécutif de l'ali- mentation en fluide sous pression. Un palier d'une broche de machine-outil est géné- ralement soumis à une forte charge, souvent vibrante, pendant l'usi- nage. Un palier à soutien purement statique risque de ne pas pouvoir résister à une telle charge. C'est pourquoi certains paliers fluides connus sont pourvus, dans une zone (d'établissement) de pression hydrostatique, d'une partie ou portée pleine ou massive capable d'augmenter la raideur du palier vis-à-vis d'une telle charge vi- brante. Sous conditions normales, cette portée reçoit du fluide d'une pompe débitant du fluide de pression; toutefois, si cette pompe alimentaire s'arrête par suite d'une interruption dans la fourniture de courant électrique, de sorte qu'il n'y a plus d'établis- sement de pression hydrostatique, un grippage du palier peut se pro- duire au droit de ladite portée, à laquelle est appliquée une charge radiale, en raison d'un manque de fluide de graissage. Pour éliminer cet inconvénient, on a créé un palier fluide capable d'assurer le maintien de fluide lubrifiant sur une portée ou partie massive de la surface de support du palier. Un tel palier est représenté sur les figures 1 et 2. Il possède quatre zones de pression PZ, indiquées en traits mixtes, qui sont réparties circonférentiellement sur la surface de support d'un palier 11. Chaque zone de pression PZ comporte deux chambres à fluide 13a et 13b axialement espacées, une partie massive ou portée 14 et une rainure d'alimentation 13c. Chacune des quatre rainures d'alimentation 13c relie des petits côtés correspon- dants des deux chambres 13a, 13b de la zone de pression considérée. Le palier Il est monté de telle manière dans un porte-meule (non re- présenté) que la rainure d'alimentation 13c conjuguée à une portée 14 à laquelle est appliquée une charge radiale Fl se trouve en bas de cette portée (dans la direction gravitationnelle), de sorte que le fluide restant sur la portée s'écoule par gravité dans la rainure d'alimentation 13c quand la pompe alimentaire est arrêtée. Donc, si l'arbre (broche) 12 continue à tourner par inertie après arrêt de la pompe, le fluide qui reste dans la rainure d'alimentation 13c est amené sur la portée 14 par la rotation de l'arbre 12, dans le sens de la flèche sur la figure 2, ce qui permet d'éviter le grippage du palier par manque de lubrifiant. En revanche, si une charge radiale F2 est appliquée à une portée 14 opposée à celle sur laquelle agit la charge Fl, un grippage par manque de lubrifiant peut se produire parce que la rai- nure d'alimentation 13c conjuguée à la portée 14 recevant la charge F2 est située au-dessus de cette portée, de sorte que le fluide se ras- semble dans les chambres 13a, 13b au lieu de retourner à la rainure 13c en cas d'arrêt de la pompe et que l'arbre n'entratne pratiquement pas de lubrifiant sur la portée 14. Cet inconvénient se manifeste dans les cas comme celui décrit ci-après, concernant les rectifieuses ou machines ana- logues. La disposition de la meule par rapport à sa poulie d'entratnement sur une rectifieuse droite diffère généralement de la disposition sur une rectifieuse d'angle. Vus à partir d'une table de travail (non représentée) sur laquelle est montée une pièce à rec- tifier, le palier côté poulie est placé à droite et le palier côté meule est placé à gauche sur une rectifieuse droite et la disposition est inversée sur une rectifieuse d'angle, o le palier côté poulie est donc à gauche et le palier côté meule à droite. Les paliers pré- vus pour un montage côté poulie ne peuvent pas être adaptés pour un montage côté meule ou vice versa parce que de nombreuses pièces sont différentes. Par contre, il serait souhaitable de disposer de paliers pour le côté poulie utilisables sur les rectifieuses droites et les rectifieuses d'angle, de même que de paliers pour le côté meule utili- sables aussi bien sur l'un que sur l'autre type de rectifieuse. Lorsqu'un palier conventionnel prévu pour le côté poulie est monté (à gauche) dans une rectifieuse d'angle puis, toujours côté poulie, à droite vue de la table dans une rectifieuse droite, la charge radiale résultant du poids de la broche 12 et de la tension de la courroie circulant sur la poulie d'entratnement passe, par exemple, de Fl à F2 dans la représentation de la figure 2. Un grippage du pa- lier risque alors de se produire au droit de la portée 14 sur laquelle s'exerce la charge radiale F2 si la pompe alimentaire ne débite plus alors que la broche 12 tourne, du fait que la rainure d'alimentation 13c de cette portée est située au-dessus d'elle. L'invention vise donc à apporter un palier fluide perfectionné capable d'éviter son grippage, au droit de toute portée à laquelle est appliquée une charge radiale, pendant la rotation par inertie de l'arbre immédiatement après la coupure de l'alimentation électrique et l'arrêt consécutif de l'alimentation du palier en fluide sous pression, et qui puisse être utilisé aussi bien dans une recti- fieuse droite que dans une rectifieuse d'angle. Succinctement, un palier fluide selon l'invention, satisfaisant à ces besoins, présente un alésage formant une surface de support dans laquelle sont formées des poches à fluide en U ré- parties dans le sens circonférentiel sur la surface de support. Chacune des poches en U est formée de deux chambres à fluide rectangulaires axialement espacées et d'une rainure d'alimentation qui est parallèle à l'axe du palier et fait communiquer les deux chambres. Les deux chambres de chaque poche en U délimitent entre elles une première portée. Un orifice d'alimentation en fluide de pression débouche dans chaque rainure d'alimentation. Dans chaque chambre à fluide est formée au moins une deuxième portée ou partie massive qui est en sail- lie par rapport à la chambre qui l'entoure et dans laquelle est formé un orifice d'évacuation de fluide. Toutes les rainures d'alimentation des poches en U sont situées en bas de la poche considérée et toutes les poches sont disposées symétriquement par rapport à un plan verti- cal contenant l'axe du palier. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale, prise suivant la ligne I-I de la figure 2, d'un palier fluide convention- nel, décrit dans ce qui précède; - la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe longitudinale, prise suivant la ligne III-III de la figure 3, d'un palier fluide selon l'invention; - la figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 3; et - la figure 5 est une vue en plan de la surface de support de ce palier, supposée déroulée à plat après ouverture suivant une ligne axiale située au sommet du palier dans la représentation de la figure 4, montrant plus clairement la disposition des poches à fluide en U. Le palier à fluide selon l'invention représenté sur les figures 3, 4 et 5 est désigné dans son ensemble par 20 et pos- sêde un alésage formant une surface de support 22 pour supporter en rotation un arbre rotatif 21, soumis à une charge radiale, au moyen d'un fluide sous pression introduit dans un faible jeu formé entre la surface de support 22 et la surface extérieure de l'arbre 21. Le palier comporte un collet 20a pour son montage sur un porte-meule (non représenté). Cinq zones (d'établissement) de pression PZ, dont l'une est délimitée par des traits mixtes dans la représentation de la figure 3, sont réparties circonférentiellement sur la surface de support 22. Quatre de ces zones de pression PZ sont formées chacune d'une poche à fluide en U 23 et d'une portée 24, tandis que la cin- quième zone de pression est formée d'une poche à fluide rectangulaire 23d et d'une portée 24x. Chacune des poches en U 23 se compose de deux chambres à fluide 23a, 23b qui sont axialement espacées, possèdent une forme rectangulaire et ont la même largeur axiale, ainsi que d'une rainure d'alimentation 23c qui est creusée parallèlement à l'axe du palier 20 dans la surface de support 23 et fait communiquer entre elles les deux chambres 23a et 23b. Chaque portée 24 est située sur la sur- face de support 22 entre deux poches 23a> 23b. Au milieu de chaque rai- nure d'alimentation 23c débouche un orifice d'alimentation 28 qui vient de la surface extérieure du palier 20 et contient une pièce de restric- tion 27 présentant un ajutage pour limiter le débitdu flide sous pression fourni par une pompe alimentaire (non représentée). Deux gorges annu- laires d'évacuation 29 sont creusées à l'extérieur des zones de pres- sion PZ dans la surface de support 22. Dans chaque chambre à fluide 23f, 23b sont formées deux petites parties massives ou portées 26 qui sont mutuellement espacées circonférentiellement et présentent chacune un orifice d'évacuation 25 pour le retour du fluide vers un réservoir (non représenté). La poche à fluide 23d de forme rectangulaire est semblable aux poches 23 en U mais elle possède deux rainures 23x et 23z, creusées dans la surface de support 22, qui entourent la portée 24x et les deux chambres à fluide 23a, 23b. La rainure 23y est comparable à la rainure d'alimentation 23c et présente un orifice d'alimenta- tion 28. La poche rectangulaire 23d est située en haut du palier et est divisée en deux parties symétriques, exception faite de l'orifice d'alimentation 28, par un plan vertical S-S qui contient l'axe cen- tral du palier 20. Dans chacune des poches en U 23, la rainure d'ali- mentation 23c est située en bas. De plus, toutes les poches en U 23 sont disposées symétriquement par rapport au plan vertical S-S. Dans l'exemple représenté, toutes les zones de pression PZ, comprenant les poches en U 23 et la poche rectangulaire 23d, sont agencées symétriquement - exception faite de l'orifice d'alimentation 28 de la rainure 23x - par rapport au plan vertical S-S. Cependant, pour la mise en oeuvre de l'invention, il suffit de dis- poser symétriquement les poches en U. la poche rectangulaire 23d pou- vant avoir une disposition dissymétrique. Pendant le fonctionnement, la pompe alimentaire refoule du fluide sous pression jusqu'aux orifices d'alimentation 28, d'o le fluide est admis à travers les pièces de restriction 27 dans les rainures d'alimentation 23c et 23 et les poches 23a, 23b, de sorte qu'un film de fluide porteur se forme entre l'arbre rotatif 21 et la surface de support 22. Le fluide s'échappe par le jeu formé entre l'arbre 21 et la surface de support 22 vers les rainures d'évacuation 29 et les orifices d'évacuation 25. Par suite, une pression hydrosta- tique fonction de la résistance à l'écoulement ou du jeu entre l'arbre 21 et la surface de support 22 est établie dans les zones de pression PZ, ce qui réduit au minimum les variations de position de l'arbre 21 par rapport au palier 20. De plus, pendant la rotation de l'arbre 21, du fluide sous pression arrivant par les rainures d'ali- mentation 23c et 23Z est introduit dans le jeu entre les portées 24, 24x et l'arbre 21, ce qui crée une pression hydrodynamique qui ac- croit la raideur du palier et sa tenue aux charges vibrantes. Il est supposé ici que le palier 20 est utilisé pour le côté poulie d'une rectifieuse d'angle, de sorte qu'une charge radiale Fa est appliquée comme représenté sur la figure 4 à l'une des portées 24 sous l'effet du poids de l'arbre rotatif 21 et de la tension de la courroie passant sur la poulie d'entraînement. Lorsque la pompe fournissant le fluide de pression s'arrête par suite d'une interrup- tion dans l'alimentation électrique, le fluide restant sur la surface de support 22 retourne par gravité aux rainures d'alimentation 23s, d'o il peut être distribué de nouveau sur les portées 24 par la ro- tation de l'arbre. Donc, même si l'arbre 21 continue à tourner sous l'effet de son inertie immédiatement après l'arrêt de la pompe ali- mentaire, le fluide qui reste dans la rainure d'alimentation 23c conjuguée à la portée 24 sur laquelle est exercée la charge radiale Fa, ou qui retourne à cette rainure par sa pesanteur, est uniformément redistribué sur la portée 24 considérée par la rotation de l'arbre 21, ce qui évite le grippage du palier au droit de cette portée. Au"cas o le palier 20, utilisé ici pour le c6té poulie dans une rectifieuse d'angle, est employé pour le côté poulie dans une rectifieuse droite, il passe d'une position à gauche à une position à droite, lorsqu'il est observé à partir de la table de travail de la rectifieuse, et la charge radiale Fa résultant du poids de l'arbre 21 et de la tension de la courroie circulant sur la poulie est remplacée par une charge radiale Fb, et l'arbre 21, au lieu de tourner dans le sens de la flèche A sur la figure 4, tourne maintenant dans le sens de la flèche B. Il ressort de ce qui précède que le grippage du palier au droit de la portée 24 à laquelle est appliquée la charge radiale Fb est également évité puisque toutes les poches à fluide en U sont disposées symétri- quement par rapport au plan vertical S-S. Le palier 20 peut par consé- quent être utilisé aussi bien pour une rectifieuse droite que pour une rectifieuse d'angle. Dans l'exemple représenté, la zone de pression PZ comportant la poche à fluide rectangulaire 23d est située en haut du palier; cette zone de pression peut cependant être située également en bas du palier 20. De plus, le nombre des zones de pression PZ n'est pas limité à cinq et, s'il y a un nombre paire de ces zones, elles peuvent être disposées de façon parfaitement symétrique par rapport au plan vertical S-S, du fait de l'absence d'une poche rectangulaire 23d. L'invention n'est donc nullement limitée à la forme de réalisation décrite, l'homme de l'art pouvant y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Palier fluide destiné à supporter un arbre rotatif et présentant un alésage formant une surface de support dans laquelle sont formées des poches à fluide en U réparties circonférentiellement sur la surface de support, chaque poche en U étant formée de deux chambres à fluide rectangulaires et axialement espacées et d'une rai- nure d'alimentation parallèle à l'axe du palier et faisant communiquer les deux chambres entre elles, les deux chambres de chaque poche délimitant entre elles une première portée ou partie massive, chaque rainure d'alimentation présentant-un orifice d'alimentation pour l'admission de fluide sous pression, chaque chambre à fluide compor- tant au moins une seconde portée, dans laquelle est formé un orifice d'évacuation de fluide, caractérisé en ce que toutes les rainures d'ali- mentation (23c) sont situées en bas de la poche en U (23) dont elles fort partie et toutes les poches en U sont disposées symétriquement par rapport à un plan vertical(S-S)qui contient l'axe du palier QO). 2. Palier fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en plus une poche à fluide rectangukaire (23d) formée de deux chambres à fluide(23a, 23b)axialement espacées et de deux rainures 23y, 23z) reliant des côtés opposés de ces chambres, cette poche rectangulaire étant disposée circonférentiellement avec les poches en U (23). 3. Palier fluide selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poche à fluide rectangulaire est située en haut du palier (20).