Brevet FR2507714A1 — publié le 19821217

La présente invention concerne un palier pour un organe rotatif, destiné à recevoir par l'intermédiaire de deux roulements à billes avec insertion de billes entre la cage intérieure et la cage extérieure. La figure 1 représente un moteur à courant continu sans balai, équipé d'un palier classique de ce type; le moteur est réalisé par exemple de façon qu'un support ( 2) d'une bobine d'alimentation ou de réception d'un magnétoscope soit entraîné directement par ce moteur ( 1) à courant continu, sans balai. Selon la figure 1, la partie supérieure de l'axe de rotation ( 3) est montée de force dans le support de bobine ( 2) qui est un rotor et comporte un aimant annulaire ( 4) aimanté de façon que les polarités différentes soient réparties en alternance et de façon équidistante à la périphérie sous la forme d'inserts dans des cavités arrière L'axe de rotation ( 3) est porté à rotation par des paliers à billes ( 5 et 6) prévus dans la partie supé- rieure et dans la partie inférieure d'un bottier de palier ( 10); l'aimant ( 4) est mis en regard et au voisinage immédiat de plu- sieurs enroulements statoriques ( 8) répartis en anneaux et fixés sur la culasse de stator ( 7) constituée par une plaque de fer. Les paliers à billes ( 5, 6) ci-dessus comportent un ensemble de billes (billes en acier) entre les cages exté- rieures ( 5 a et 6 a) et les cages intérieures ( 5 b, 6 b); ces cages extérieures ( 5 a, 6 a) sont montées de force dans le bottier de palier ( 10) fixé rigidement à la culasse de stator ( 7). L'axe de rotation ( 3) est introduit dans les cages intérieures ( 5 b, 6 b) des paliers à billes ( 5, 6) dans une position permet- tant un coulissement relatif Un écrou ( 11) est vissé sur la partie filetée ( 3 a) à l'extrémité inférieure de l'axe de rota- tion ( 3); un ressort hélicoïdal de compression ( 12) est placé entre l'écrou ( 11) et la cage intérieure ( 6 b) du palier à billes ( 6). Comme la cage intérieure ( 5 b) du palier à billes ( 5) est poussée dans la direction de la flèche A selon la figure 1 par l'attraction magnétique entre l'aimant ( 4) et la culasse de stator ( 7) et par le poids du rotor ( 13) comprenant le support de bobine ( 2) et l'aimant ( 4), l'intervalle entre les rainures ( 14 a, 14 b) de la cage extérieure (Sa) et de la cage intérieure ( 5 b) et les billes ( 9) est décalé, si bien qu'il y a une sorte de précontrainte créée de façon à ne pas 2 2507714 laisser de jeu La cage intérieure ( 6 b) du palier à billes ( 6) est poussée dans la direction de la flèche B selon la figure 1 par le ressort hélicoïdal de compression ( 12) et ainsi ce palier à billes ( 6) est en état de précontrainte comme le palier à billes ( 5) ci-dessus. Dans une telle structure de palier, le palier ( 5) est soumis à l'attraction magnétique entre l'aimant ( 4) et la culasse de stator ( 7) ainsi qu'à une poussée résultant du poids du rotor ( 13) ainsi qu'à une poussée (force de précontrainte) engendrée par un ressort de compression ( 12) Pour cette raison, il faut un palier à billes ( 5) de plus grande dimension, tenant compte des efforts mécaniques, ce qui aboutit à une réalisation d'ensemble du bloc-palier qui est plus encombrante De plus, il faut monter le ressort hélicoïdal de compression ( 12) sur l'axe de rotation ( 3) après assemblage du rotor ( 13), puis met- tre en place l'écrou ( 11) Le nombre de phases opératoires pour l'assemblage est élevé, les caractéristiques de fonctionnement de l'assemblage sont très réduites et le nombre de composants ou de pièces très grand, si bien que le coût d'ensemble est élevé. La présente invention a pour but de créer un palier permettant d'utiliser un palier à billes de dimensions relati- vement faibles, avec un nombre de pièces réduit, un fonctionne- ment plus efficace et plus simple. A cet effet, l'invention concerne un palier compor- tant deux paliers à billes avec des cages intérieures et exté- rieures et les billes entre les cages intérieures et extérieures, les cages extérieures des deux paliers étant montées fixes sur l'organe de rotation, un moyen de poussée étant prévu entre les cages intérieures des deux paliers à billes et ces deux paliers étant mis à l'état de précontrainte, la poussée de la charge étant partagée entre les deux paliers. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une coupe verticale d'un palier classique. la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un palier de moteur à courant continu sans balai pour le moyen d'entraînement d'un support de bobine pour un magnétos- cope à entraînement direct. la figure 3 est une coupe verticale du palier. 3 2 2507714 la figure 4 est une coupe verticale à échelle agrandie de la partie importante du palier. DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERENTIEL Un mode de réalisation de l'invention concerne un palier d'un moteur à courant continu, sans balai pour l'entrat- nement d'un support de bobine d'un magnétoscope à entraînement direct; un tel mode de réalisation est représenté aux figures 2 à 4 Selon ces figures, les parties ou les pièces qui corres- pondent à celles de la figure 1 portent les mêmes références numériques et leur description détaillée ne sera pas reprise. Selon les figures 2 et 3, deux moteurs à courant continu sans balai ( 1) sont montés sur une culasse de stator ( 7) formée d'une plaque de fer (un seul des moteurs à courant continu sans balai est représenté aux figures) et les rotors ( 13) de ces moteurs à courant continu sans balai ( 11) se com- posent d'un support de bobine d'alimentation et d'un support de bobine de réception ( 2) Dans ce mode de réalisation, le support de bobine ( 2) est intégré à un moulage en plastique formé en résine synthétique; ce support de bobine ( 2) est monté à rota- tion, rigidement sur l'axe fixe ( 16) et est relié verticalement à la culasse de stator ( 7) par l'intermédiaire du bossage ( 15). Les bossages ( 15) sont calés par rapport à deux positions fixes de la culasse de stator ( 7); ces deux bossages ( 15) sont chacun adaptés de force sur l'axe fixe ( 16) Un cer- tain nombre d'enroulements statoriques ( 8) par exemple six enroulements statoriques sont répartis en anneaux et sont fixés de façon que chaque enroulement statorique ( 8) entoure l'axe fixe ( 16); ces enroulements statoriques ( 8) sont branchés électriquement suivant un schéma de câblage prédéterminé qui n'est pas représenté aux dessins Par ailleurs, une cavité cylin drique ( 17) avec deux parties en gradins ( 20, 21) dans la direction axiale, est prévue dans la partie centrale du c 8 té arrière du support de bobine ( 2); un palier à billes ( 18) de diamètre relativement faible et un palier à billes ( 19) de diamètre relativement important, sont frétés dans les parties ( 20, 21) respectives Ces paliers à billes ( 18, 19) sont tels qu'un ensemble de billes d'acier ( 22) sont logées entre les cages extérieures ( 18 a et 19 a) et les cages intérieures ( 18 b et l 9 b); ces autres cages extérieures ( 18 a et 19 a) sont montées sur les parties en gradins ( 20, 21) respectives de façon que les cages extérieures ( 18 a,19 a) soient fixées comme un bloc sur le support de bobine ( 2) De plus, l'axe fixe ( 16) est logé dans les perçages de palier ( 23 et 24) des cages intérieures ( 18 b, l 9 b) des paliers à billes ( 18 et 19) de façon relativement coulissante; le rotor ( 13) est porté à rotation autour de l'axe fixe ( 16) par l'intermédiaire de deux paliers à billes ( 18, 19). Par ailleurs, l'aimant annulaire ( 4) prévu dans le support de bobine ( 2) est au voisinage immédiat et en regard des enroulements statoriques ( 8 > ; le rotor ( 13) et les deux paliers à billes ( 18, 19) sont tirés vers la culasse de stator ( 7) dans la direction représentée par la flèche A selon la figure 4 sous l'effet de l'attraction magnétique de l'aimant ( 4) et la culasse de stator ( 7) Le mouvement du rotor ( 13) vers le stator ( 7) sous l'effet de cette force magnétique n'est pas possible du fait de l'engagement des bossages ( 15) et de la cage intérieure ( 19 b) du palier à billes ( 19) (figures 3, 4). C'est pourquoi, comme représenté à la figure 4, la cage inté- rieure ( 19 b) du palier à billes ( 19) est décalée vers le haut par rapport à la cage centrale ( 19 a) (dans la direction de la flèche C) Ainsi le jeu des billes ( 22)) entre la cage intérieure ( 19 a) et la cage extérieure ( 19 b) est décalé, de sorte que les billes ( 22) se trouvent en contact ponctuel avec les rainures ( 25 a, 25 b) de la cage intérieure ( 19 a) et de la cage extérieure ( 19 b) Il en résulte que le palier à billes ( 19) est en position de précontrainte. Pour réaliser la précontrainte du palier à billes ( 18) et répartir ainsi la poussée entre les deux paliers à billes ( 18 et 19), un ressort hélicoïdal de compression ( 26) est logé entre les paliers à billes ( 18 et 19) En fait, les deux extrémités du ressort hélicoïdal de compression ( 26) sont logées dans deux patins de ressort ( 28) Chaque patin de ressort ( 28) se compose d'une partie ( 28 a) de diamètre relativement faible et d'une partie ( 28 b) de diamètre relativement important La partie ( 28 a) de ces patins de ressort ( 28) est pressée contre les cages intérieures ( 18 b, 19 b) des paliers à billes ( 18, 19) par la poussée du ressort hélicoïdal de compression ( 26) C'est pourquoi, la cage intérieure ( 18 b) du palier à billes ( 18) est décalée par rapport à la cage extérieure ( 18 a) vers le haut (flèche C, figure 4) par la poussée du ressort hélicoldal de compression 26 en étant ainsi en précontrainte comme le palier 25 2507714 à billes ( 19) Dans ces conditions, la poussée exercée par le ressort hélicoïdal de compression ( 26) agit sur la cage inté- rieure ( 19 b) du palier à billes ( 19) Or, du fait de cette poussée qui est réglée à une valeur inférieure à la force d'attraction magnétique, le palier à billes ( 19) reste toujours dans un état de précontrainte comme cela est représenté à la figure 4. L'opération d'assemblage d'un palier ayant une telle structure sera décrite ci-après D'abord, on monte succes- sivement le palier à billes ( 19), le patin à ressort ( 28), le ressort hélicoïdal de compression ( 26), le patin à ressort ( 28) et le palier à billes ( 18) sur l'axe fixe ( 16) Puis, on monte le rotor ( 23) sur l'axe fixe ( 16) de façon que cet axe ( 16) et les pièces correspondantes puissent se loger dans la cavité ( 17) du stator ( 23) Après ce travail de montage, les cages extérieures ( 18 a, 19 a) des paliers à billes ( 18, 19) sont frétées dans les parties à épaulement ou en gradins ( 20, 21) de la cavité ( 17) ci-dessus et en même temps le ressort héli- coldal de compression ( 26) est comprimé Par ce simple travail, le rotor ( 13) et par suite le support de bobine ( 2) sont montés à rotation sur l'axe fixe ( 16). Le palier réalisé comme indiqué ci-dessus permet aux deux paliers à billes ( 18, 19) d'être mis en état de pré- contrainte c'est-à-dire dans un état évitant le jeu des billes ( 22) et permettant de répartir la force d'attraction magnétique de l'aimant ( 4) et de la culasse de stator ( 7) entre les deux paliers à billes ( 18 et 19) En d'autres termes comme le rotor ( 13) est soumis à une force de soulèvement (force exercée dans la direction de la flèche C) découlant du palier à billes ( 18) et d'une force de poussée exercée par le ressort hélicoïdal de compression ( 26) monté entre les paliers à billes ( 18 et 19), la force d'attraction magnétique agissant sur le palier à billes ( 19) est diminuée de la force de poussée Par ailleurs, si la force de poussée déterminée par le ressort hélicoïdal de com- pression ( 26) est égale à la moitié de la force d'attraction magnétique, les deux paliers à billes ( 18, 19) répartissent équitablement cette force d'attraction C'est pourquoi même si les paliers à billes ( 18, 19) sont de dimensions relativement faibles, ces paliers ( 18, 19) fonctionnent correctement comme paliers et sont très fiables. De plus dans ce mode de réalisation, grâce à la technique selon laquelle on a un système rotatif obtenu par frétage des cages extérieures ( 18 a, 19 a) des paliers à billes ( 18, 19) dans la cavité ( 17) du support de bobine ( 2), tous les organes tels que le bottier de palier ( 10) (figure 1) deviennent inutiles, ce qui permet de miniaturiser l'ensemble du dispositif En outre, comme l'écrou ( 11) selon la figure 1 et certaines autres pièces ne sont pas nécessaires, cela permet de diminuer le nombre de composants ou de pièces formant le palier et ainsi le travail d'assemblage de ces pièces de paliers qui peut être simplifié de façon considérable et efficace, améliorant le rendement du montage. Bien que le mode de réalisation préférentiel de l'invention ait été décrit ci-dessus, de multiples variantes sont envisageables dans le cadre de l'invention. Dans le mode de réalisation, l'organe rotatif ( 13) est monté à rotation sur un axe fixe ( 16) Toutefois comme il n'y a pas de limite à cette caractéristique, même la réalisa- tion de l'organe rotatif ( 13) en une seule pièce, et de l'axe de rotation, permet l'application du principe de l'invention. De plus, un moyen de poussée est prévu entre les cages inté- rieures( 18 b, 19 b) des paliers à billes ( 18, 19), et ce moyen peut être autre qu'un moyen élastique tel qu'un tube en caout- chouc ou autre, et non un ressort hélicoïdal de compression ( 26) En outre, cette conception peut également s'appliquer à un palier pour des organes rotatifs de types différents uti- lisant un axe de cabestan de magnétoscope, un axe de magnéto- phone ou analogue et un axe central de plateau de platine de lecture de disque. Comme indiqué ci-dessus, le palier selon l'inven- tion est tel que les deux paliers à billes soient mis en situa- tion de précontrainte et que la poussée de la charge soit répartie entre les deux paliers à billes, ces dispositifs se caractérisant par les deux techniques suivantes: ( 1) les cages extérieures des deux paliers à billes sont incor- porées à l'organe rotatif ci-dessus pour ne faire qu'une seule pièce. ( 2) Le moyen de poussée (par exemple un ressort hélicoïdal de compression ( 26) représenté dans l'exemple) est prévu entre les cages intérieures des deux paliers à billes. C'est pourquoi l'utilisation de paliers à billes de dimensions plus faibles que celles d'un palier à billes classique permet de miniaturiser le palier et de réaliser des économies De plus, lors de l'assemblage du palier, il n'est pas nécessaire d'interposer un moyen de poussée entre les cages intérieures des deux paliers et le nombre des composants et des pièces peut être diminué Cela simplifie les travaux d'assem- blage du palier et un travail plus efficace et un meilleur ren- dement du montage. 8 2507714 R E V E N D I CA T I ONS 1 ) Palier pour porter à rotation un organe rotatif ( 2) à l'aide de deux paliers à billes ( 18, 19), réalisés res- pectivement par l'introduction de billes ( 22) entre une cage intérieure ( 18 b, 19 b) et une cage extérieure ( 18 a, 19 a), palier caractérisé en ce que les cages extérieures ( 18 a, 19 a) des deux paliers à billes ( 18, 19) sont montées de façon fixe sur l'or- gane rotatif ( 2) et un moyen de poussée ( 26) est prévu entre les cages intérieures ( 18 b, 19 b) des deux paliers à billes ( 18, 19) et ainsi les deux paliers à billes ( 18, 19) sont mis en situation de précontrainte, la charge de poussée étant répartie entre les deux paliers à billes ( 18, 19). 2 ) Palier selon la revendication 1, caractérisé par une paire de patins de ressort ( 28) prévus entre les cages intérieures ( 18 b, 19 b) des deux paliers à billes, et le moyen de poussée est prévu entre les patins de ressort ( 28). 3 ) Palier selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de poussée est un ressort hélicoïdal de compression ( 26). 4 ) Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe rotatif est le rotor d'un moteur à courant continu sans balai. ) Palier selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rotor du moteur à courant continu sans balai est le support de bobine d'un moyen d'entraînement direct d'un magnétoscope ou d'un magnétophone, d'un plateau de lecteur de disque ou analogue.