Brevet FR2486545A1 — publié le 19820115

La presente invention concerne une broche textile grande vitesse. Les broches textiles pleines ou creuses comprennent généralement un axe creux ou plein tournant dans au moins deux paliers superposés, logés dans un boitier constituant le pied de broche, lui meme fixe sur un porte-broche. Dans ces broches, les moyens dtamortisse- ment des vibrations sont géneralement associés à l'un des deux paliers. Cependant, avec ces broches et même en prévoyant un amortissement des vibrations par un bain d'huile dans lequel est noyé le palier inférieur et qui assure aussi, éventuellement, la lubrification du palier supérieur, il s'est avéré impossible d'atteindre des vitesses élevées avec des charges raisonnables. On est, en effet, limité à environ 10 000 t/mn avec une charge de 2 kg et a' environ 15 000 t/mn avec une charge d'1,2 kg. Pour y remédier on a tente de disposer les moyens d'amortissement entre le pied de broche et le porte-broche. Pour cela, il est prévu un support tubulaire fixé rigidement au porte-broche et supportant le pied de broche par l'intermédiaire de moyens d'amortissement. Les moyens utilisés jusqu'à ce jour et qui sont exclusivement des moyens élastiques tels que ressorts ou autres organes en caoutchouc ou similaire, n'ont pas donné satisfaction car ils se sont avérés insuffisamrrnent efficaces. La présente invention vise à pallier cette lacune en fournissant une broche textile capable de tourner à une vitesse de l'ordre de 20 000 t/mn et avec une charge de l'ordre de 800 grammes et à des vitesses supérieures en rapport avec des charges plus réduites. A cet effet, dans la broche creuse qu'elle concerne et qui est du type précité, les moyens d'xmor- tissement comprennent, en combinaison, d'une part, à proximité de l'une des extrémités du support tubulaire, des moyens élastiques liant axialement et radialement ce support tubulaire et le pied de broche et, d'autre part, au niveau de l'extrémité inférieure du support tubulaire, des moyens hydrauliques constitués par un bain d'huile logé dans au moins un intervalle annulaire séparant le pied de broche et ltextrémité inférieure du support tubulaire. On obtient ainsi un amortissement efficace des CL brations par les effets combinés des moyens élastiques et du bain d'huile. Suivant une première forme d'exécution de l'invention, les moyens élastiques liant axialement et radialement le support tubulaire et le pied de broche sont disposés au niveau de I'extrémité supérieure du support tubulaire. Dans une variante d'exécution de ce dispositif, les moyens élastiques liant axialement et radialement le support tubulaire et le pied de broche sont disposés au niveau de l'extrémité inférieure du support tubulaire. Suivant une forme d'exécution perfectionnée de l'invention permettant l'obtention d'un meilleur résultat, le pied de broche est équipe de moyens élastiques complémentaires tels que ressorts, tampons en élastomère, jeu d'aimants à pôles opposes ou similaires, prenant appui, radialement, sur des points régulièrement répartis de la paroi interne et/ou externe de I'extrCmité inférieure du support tubulaire. Dans le cas où le palier inferieur-de la broche est du type lubrifié par un bain d'huile, suivant une forme d'exécution particulière de l'invention, le logement du bain d'huile de lubrification du palier butée inférieure et celui du bain d'huile d'amortissement peuvent être reliés l'un à l'autre par un canal les faisant communiquer. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, il est pyren , dans la paroi du support tubulaire1 un orifice radial faisant office de remplissage, équipé d'un bouchon amovible et situé au-dessus du niveau du bain d'huile d'amortissement. Cet orifice de remplissage peut aussi faire office de repère de niveau en étant situé juste au-des- sus du niveau du bain d'huile d'amortissement. Suivant-une autre forme d'exécution de l'invention, le pied de broche présente, à sa base, un épaulement situé juste au-dessous de l'extrémité inférieure du support tubulaire et de même diamètre qu'elle, l'intervalle qui sépare cet épaulement et le bord inférieur du support tubulaire étant fermé de manière étanche par un manchon tubulaire en matière souple tel qu'un élastomere engagé sur l'épaulement précité et sur l'extrémité inférieure du support tubulaire. Dans une variante d'exécution de cette broche dans laquelle l'étanchéité du logement du bain d'huile est bien moins tributaire de la tenue d'un joint que dans la seconde - forme d'exécution précitée, le pied de broche présente, à sa base, un évidement annulaire ouvert vers le haut et apte à loger l'extrémité inférieure du support tubulaire. Ainsi, le bain d'huile occupe deux intervalles annulaires situés de part et d'autre du support tubulaire et son fond est fermé de manière étanche par le pied de broche lui-même. Dans ce cas, étant porté par le support tubulaire fixe du pied de broche, le bouchon de cet orifice de remplissage ne doit pas être en contact avec la paroi externe de l'évidement annulaire ménagé dans le pied de broche pour recevoir l'extrémité inférieure du support tubulaire et le bain d'huile d'amortissement. Par conséquent, au droit du bouchon, le bord supérieur de la paroi précitée, est inférieur au niveau d'huile, de sorte que l'huile du bain peut s'écouler par dessus le bord de cette paroi. Comme en outre, même amorties, les vibrations peuvent provoquer une remontée du niveau huile, suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, le bord supérieur de la paroi externe de l'évidement annulaire, ouvert vers le haut, du pied de broche, porte un joint annulaire, du type à lèvre souple ou en forme de manchon tubulaire souple, assurant l'étanchéité entre cette paroi externe et le support tubulaire du pied de broche et susceptible de participer à l'amortissement. Pour faciliter l'adaptation du joint à cette fonction, suivant une forme d'exécution intéressante de l'invention, le support tubulaire du pied de broche présente, au-dessus du niveau du bord supérieur de la paroi externe de l'évidement annulaire du pied de brochet un épaulement contre lequel ledit joint peut prendre appui. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, a' titre d'exemple non limitatif, quelques formes d'exécution de cette broche. Figure l est une vue en coupe axiale verticale montrant une première forme d'exécution de cette broche Figure 2 est une vue similaire à figure l montrant une deuxième forme d'exécution de cette broche Figure 3 est une vue similaire aux figures i et 2 montrant une variante d'exécution de la broche de figure 2; Figure 4 est une vue en coupe axiale verticale montrant une autre variante d'exécution de la broche de figure 2. La broche de filature illustrée sur le dessin est une broche creuse à axe tubulaire 2, tournant dans deux paliers l'un inférieur 2 et l'autre supérieur 4, logés dans un boitier 5 constituant le pied de broche. Dans cette broche, les paliers 2 et 4 sont lubrifiés par de l'huile logée dans le fond 5a du pied de broche de manière à former un bain dans lequel est noyé le palier inférieur 2. Le palier supérieur 4 est lubrifié par l'huile qui remonte le long de la face externe de l'axe tubulaire 2 lors de la rotation de cet axe. il en résulte que, pour protéger le fil qui descend à l'intérieur de lvaxe tubulaire 2 contre les souillures d'huile, cette broche est équipée dtun tube central fixe 6 dont l'extrémité supérieure est située au-dessus du palier supérieur 4. Si on le désire, le tube central fixe 6 peut même être prolongé jusqu'à l'extrémité supérieure de l'axe tubulaire 2 et avec interposition d'un palier d'un type quelconque, tels que coussinet ou palier à aiguille entre les extrémités supérieures libres de ce tube central fixe 6 et de l'axe tubulaire 2. Le pied de broche 5 est fixé à une table ou porte-broche 13 de manière connue en soi, par l'inter- médiaire d'un support tubulaire 14 bridé sur le portebroche 13 par un écrou 15. Selon l'invention, les moyens d'amortissement des vibrations entre le pied de broche 5 et le support tubulaire 14 comprennent, en combinaison, d'une part, une bague annulaire 16 en matériau souple tel qu'en élastomère ou similaire insérré entre le pied de broche 5 et le support tubulaire 14 pour assurer leur liaison élastique axiale et radiale et, d'autre part, un bain d'huile logé dans un intervalle annulaire 7 séparant les parties inférieures du support tubulaire 14 et du pied de broche Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le pied de broche 5 présente, à sa base, un épaulement 5b de même diamètre que la partie inférieure du support tubulaire 14 et l'intervalle séparant cet épaulement 5b et le bord inférieur du support tubulaire 14 qui constitue le fond de l'intervalle annulaire 1dans lequel est logé un bain d'huile d'amortissement, est fermé de manière étanche par un joint 8 en forme de manchon tubulaire engagé par ses extrémités sur l'épaulement 5b du pied de broche 5 et sur l'extrémité inférieure du support tubulaire 14. L'action combinée de la bague 16 et du bain d'huile d'amortissement logé dans l'intervalle annulaire 7 permet d'obtenir un excellent amortissement des vibrations lorsque l'axe tubulaire 2 tourne à grande vitesse. Les performances de ces moyens d'amortissement peuvent être encore améliorées en logeant dans l'intervalle annulaire 7 des moyens élastiques complémentaires tel qu'un ressort en spirale 20 qui se trouve immergé dans le bain d'huile d'amortissement. Enfin, pour permettre le remplissage de l'intervalle annulaire 7 avec l'huile d'amortissement, le pied tubulaire 14 présente au-dessus du niveau 24 du bain d'huile un orifice de remplissage 22 équipé d'un bouchon de fermeture amovible 23. En plaçant l'orifice 22 juste au-dessus du niveau 24, cet orifice peut également faire office de repère de niveau du bain d'huile d'amortissement. Comme cela se déduit aisément de ltexamen de la figure i, le bon fonctionnement de cette broche est évidemment tributaire de l'étanchéité que lui procure le joint 8. C'est pourquoi il est prévu d'autres formes d'exécution de cette broche dans lesquelles le maintien du niveau 24 du bain d'huile d'amortissement n'est pas tributaire de la tenue du joint d'étanchéité. Ces formes d'exécution sont illustrées sur les figures 2 et 3 dans lesquelles, au lieu de présenter un épaulement 5b, le pied de broche présente un évidement annulaire 9 ouvert vers le haut et dont les dimensions sont telles qu'il peut loger l'extrémité inférieure 14a du support tubulaire 14. Dans ces formes d'exécution, il résulte de l'engagement de l'extrémité inférieure 14a du support tubulaire 14 à l'intérieur de l'évidement annulaire 9, la formation de deux intervalles annulaires situés de part et d'autre de l'extrémité inférieure 14a du support tubulaire 14, à savoir l'un intérieur 9a équivalent de l'intervalle annulaire 7 de la forme d'exécution illustrée sur la figure l, et l'autre extérieur 9b dont l'action vient compléter celle du premier intervalle annulaire cité en n'enaméliorant les performances. Pour améliorer encore les performances de ces moyens d'amortissement, on a prévu, logés dans le pied de broche 5, des organes élastiques pouvant travailler dans un fluide tels que des ressorts hélicoldaux 19 ou similaire pouvant être coiffés par un capuchon 19a monté dans le logement du boitier 5, l'ensemble travaillant avec un effet de piston amortisseur, agissant radialement sur la jupe cylindrique 14a du support tubulaire 14 en des points régulièrement répartis. Dans l'exemple illustré sur le dessin, les ressorts 19 sont logés dans la paroi intérieure de l'évidement 9 et agissent donc contre l'alésage de la jupe cylindrique 14a. Ils pourraient tout aussi bien être portés par la paroi externe lia de ltévidement 9 et agir contre la face externe de la jupe cylindrique que constitue l'extrémité inférieure 14a du support tubulaire 14. On pourrait aussi prévoir plusieurs rangées étagées, par exemple deux, de ressorts li Enfin, les ressorts li pourraient être remplacés ou utilisés en combinaison avec des tampons élastiques en élastomère ou similaire, comme illustré en 2l sur le dessin, ou des ressorts spiraux, ou des aimants travaillant par répulsion, ou des tubes en élastomère disposés verticalement dans des encoches du boltier 5, ou des ressorts de forme cambrée placés dans des rainures du boitier 5. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, comme dans celui illustré sur la figure l, les ressorts 19 ou tampons 21 sont remplacés par un ressort spiral 20 intercalé entre la base du pied de broche 5 et l'extrémité inférieure du support tubulaire 14. Dans les exemples illustrés par les figures 2 et 3, comme dans l'exemple illustré par la figure 1, il est prévu, dans la paroi du support tubulaire 14, un orifice 22 équipé d'un bouchon amovible 23 faisant office d'orifice de remplissage et pouvant aussi, dans les mêmes conditions que celles spécifiées à l'occasion de la forme d'exécution illustrée par la figure l, faireoffice de repère de niveau. Dans ces deux cas, pour ne pas perturber le fonctionnement des moyens d'amortissement, il est nécessaire que la paroi externe lla de l'évidement 9 qui est solidaire du pied de broche 5, ne puisse pas entrer en contact avec le bouchon 23. Il est donc nécessaire, soit que le bord supérieur de cette paroi lia soit inférieur au niveau du bouchon 23, soit que ce bord supérieur présente, comme illustré sur le dessin, une encoche 25 permettant le passage de ce bouchon 23. Evidemment, si l'orifice 22 fait aussi office de repère de niveau, il en résulte que le bord de l'encoche 25 se trouve au-dessus du niveau 24 du bain d'huile et peut donc constituer un point de fuite. Pour y remédier, il est prévu un joint annulaire destiné à assurer l'étanchéité entre la paroi externe lla de 11 évidement 9 et le support tubulaire 14. Dans l'exemple illustré sur la partie droite de la figure 2, il est prévu un joint annulaire 26 présentant une levure souple 27. Ce joint est porté par la paroi externe lia de l'évidement 9, qui, à cet effet, présente une gorge annulaire dans laquelle il est partiellement logé et sa lèvre souple 27 est en appui contre un épaulement 28 du support tubulaire l4. Dans l'exemple illustré sur la partie gauche de la figure 2, le joint annulaire assurant l'étanchéité entre la paroi lia de l'évidement 9 et le support tubulaire 14 a la forme d'un manchon souple 29 dont l'extrémité inférieure présente un bourrelet 29a engagé dans une gorge annulaire prévue à cet effet sur la face extérieure de la paroi externe lla de l'évidement 9 et dont l'extrémité supérieure 29b est engagée et serrée sur un épaulement 28 du support tubulaire 14. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, l'orifice de remplissage 22 et son bouchon 23 sont placés nettement au-dessus de l'extrémité supérieure de la paroi lia de ltévidement 9 de telle sorte que le bouchon 23 puisse être vissé de manière étanche dans le support tubulaire 14 et que le joint d'étanchéité entre ce support tubulaire 14 et la paroi lia de l'évidement 9 soit constitué par un manchon tubulaire tout simple 30 maintenu serré sur ces deux pièces. Dans tous les cas, la souplesse du jointd'étan- chéité doit être suffisante pour ne pas perturber le fonctionnement des moyens d'amortissement des vibrations et, le cas échéant, selon des formes d'exécution particulières, il peut participer à l'amortissement. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, dans lequel les mêmes organes sont désignés par les mêmes références que celles utilisées pour les exemples des figures 1 à 3, la bague élastique 16 est placée au niveau des extrémités inférieures du support tubulaire 14 et du pied de broche 5. Cette bague élastique 16 dont la retenue est assurée comme dans les exemples précédents au moyen d'un circlips 16a est donc plongée dans le bain d'huile contenu dans l'évidement 9 de telle sorte que la matière constituant cette bague 16 soit être du type inaltérable par l'huile dudit bain. Les broches creuses illustrées par les figures l à 3, peuvent évidemment être du type dont le palier inférieur 4 est lubrifié par un bain d'huile, le niveau de ce bain d'huile pouvant être vérifié soit par le retrait de l'axe tubulaire 2 de la broche, soit au moyen d'un tube de niveau transparent tel que le tube 31, illustré en traits mixtes sur le dessin. Dans tous les cas, le bain d'huile de lubrification du palier inférieur 3 et celui contenu dans l'évidement 9, peuvent être maintenus totalement isolés l'un de l'autre notamment à l'aide d'un joint d'étanchéité 32. Cependant, si on le désire et sous réserve d'avoir choisi une huile convenant aux deux fonctions, on peut prévoir une communication entre le logement du bain d'huile de lubrification du palier inférieur 3 et celui contenu dans l'évidement 2 tel que par exemple, au moyen d'un canal radial 33 tel que celui représenté en traits mixtes sur la figure i. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette broche qui ont été décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi que, par exemple, les mimes moyens d'amortissement pourraient être utilisés tout aussi bien avec une broche à axe plein ou encore avec une broche creuse du type "à axe tournant", c ctest-à-dire non-equipée d'un tube central fixe de protection du fil contre les projections d'huile notamment, dans le cas des broches creuses dont les paliers inférieur et supérieur exécutés dans diverses versions possibles sont lubrifiés à la graisse. - REVENDICATIONS i. - Broche textile grande vitesse du type comprenant un axe (2) creux ou plein tournant dans au moins deux paliers superposés (3,4), logés dans un bottier (5) constituant le pied de broche lui-même fixé sur un porte-broche (13) par l'intermédiaire d'un support tubulaire (î4) et dans lequel des moyens d'amortissement sont disposés entre le pied de broche (5) et le support tubulaire (14), caractérisée en ce que, ces moyens comprennent, en combinaison, d'une part, à proximité de l'une des extrémités du support tubulaire (i4), des moyens élastiques (16) liant axialement et radialement ce support tubulaire (14) et le pied de broche (5) et, d'autre part, au niveau de l'extrémité inférieure (14a) du support tubulaire (14), des moyens hydrauliques constitués par un bain d'huile logé dans au moins un intervalle annulaire (7,9a,9b) séparant le pied de broche (5) et ltextrémité inférieure (14a) du support tubulaire (14). 2. - Broche textile selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens élastiques (16) liant axialement et radialement le support tubulaire et le pied de broche sont disposés au niveau de l'extrémité supérieure du support tubulaire (14). 3. - Broche textile selon la revendication i, caractérisée en ce que les moyens élastiques (i6) liant axialement et radialement le support tubulaire (li) et le pied de broche (5) sont disposés au niveau de ltex- trémité inférieure (14a) du support tubulaire (14). 4. - Broche selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisée en ce que le pied de broche (5) est équipé de moyens élastiques complémentaires, tels que ressorts (19), tampons en élastomère (21), jeu d'aimants à pôles opposés, ou similaire, prenant appui radialement, sur des points régulièrement répartis de la paroi interne et/ou externe de l'extrémité inférieure (14a) du support tubulaire (il). 5. - Broche selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont au moins le palier inférieur (3) est lubrifié par un bain d'huile, caractérisé en ce que le logement (5a) du bain d'huile de lubrification du palier butée inférieure (3), et celui (7,9) du bain d'huile d'amortissement sont reliés l'un à l'autre par un canal les faisant communiquer. 6. - Broche selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est prévu, dans la paroi du support tubulaire (14), un orifice radial (22) faisant office d'orifice de remplissage, équipé d'un bouchon amovible (23) et situé au dessus du niveau (24) du bain d'huile d'amortissement. 7. - Broche selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'orifice précité (22) est situé juste au-dessus du niveau (24) du bain d'huile d'amortissement et fait office de repère de niveau. 8. - Broche selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pied de broche (5) présente, Q sa base, un épaulement (5b) situé juste au-dessous de l'extrémité inférieure (14a) du support tubulaire (14) et de même diamètre qu'elle, liant tervalle (7) qui sépare cet épaulement (5b) et le bord inférieur du support t'ibulaire (14) étant fermé de manière étanche par un manchon tubulaire (8) en matière souple tel qu'en élastomère engagé sur l'épaulement (5b) précité et sur 'extrémité inférieure (la) du support tubulaire (14). 9. - Broche selon l'une quelconque des revendications l à 7, caractérisée en ce que le pied de broche (5) présente, à sa base, un évidement annulaire (9) ouvert vers le haut et apte à loger l'extrémité inférieure (14a) du support tubulaire (14). 10. - Broche selon les revendications 6 et 9, caractérisée en ce que le bord supérieur de la paroi externe(lla) de l'évidement annulaire (9), ouvert vers le haut, du pied de broche (5), porte un joint annulaire (26), du type à lèvre souple (27) ou en forme de manchon tubulaire souple (30), assurant l'étanchéité entre cette paroi externe (lla) et le support tubulaire (li) du pied de broche (5) et participant éventuellement a l'amortissement. ll. - Broche selon les revendications 6 et 9, caractérisée en ce que le joint (26) est du type a lèvre souple (27) et le support tubulaire du pied de broche présente, au-dessus du niveau du bord supérieur de la paroi externe (lita) de l'évidement annulaire (9) du pied de broche (5), un épaulement (28) contre lequel la lèvre souple (27) dudit joint (26) peut prendre appui.