Brevet FR2533274A1 — publié le 19840323

-1- METHODE POUR REDUIRE LA CONSOMMAION ENERGETIQUE DES PALIERS L'invention se rapporte à la diminution de la consqmnmation énergéti- que des paliers de machines, en particulier dans les moteurs. On sait que le travail des forces de frottement, qui se transforment en chaleur, réduit le rendement des machines mécaniques, en parti- culier dans les paliers Les paliers sont généralement munis de cous- sinets qui assurent la liaison entre divers organes, mobiles entre eux en rotation. Or, il est possible de calculer ou de mesurer les efforts normaux en direction et en intensité supportés par les coussinets sur leur surface d'appui au cours des temps, ces efforts pouvant être d'inten- sité sensiblement constante ou cyclique. On peut donc, pour chaque direction radiale, repérée par rapport à une origine déterminée, calculer ou mesurer l'effort maximal subi par le palier ou par le coussinet. L'invention consiste à moduler l'aire de la surface d'appui du palier ou du coussinet, en particulier celle de son revêtement antifriction en relation avec l'effort maximum à supporter dans une direction ra- diale déterminée. Bien sûr, pour des raisons pratiques, on change l'aire par modification de la largeur du revêtement; celle-ci est approchée des valeurs dé- duites des efforts calculés ou mesurés sur une ou plusieurs zones an- gulaires par des largeursfixes,correspondant à la largeur maximale calculée ou mesurée pour chaque zone. Par ailleurs, des transitions de largeur entre les différentes zones peuvent être ménagées, avec une pente comprise comprise en général entre 30 et 60 , de préférence au voisinage de 45 . Dans de nombreux cas pratiques, les efforts principaux s'exercent -2- soit dans une seule direction privilégiée, soit dans deux directions privilégiées diamétralement opposées; dans ce cas, une seule diminu- tion de la largeur des coussinets peut être suffisante La réduction de la largeur du palier, ou du revêtement antifriction, peut être ob- tenue par tout moyen d'usinage connu, en particulier par fraisage. Les exemples ci-après expliciteront l'invention dans le cas d'un coussinet de bielle (figure 2) et dans le cas d'un coussinet de li- gne d'un arbre de moteur à explosion (figure 3); la figure 1 montre un exemple explicatif d'usinage d'un demi coussinet suivant l'in- vention. Dans la figure 1, la partie ( 1) représente le support du coussinet et le revêtement antifriction ( 2), de largeur initiale et uniforme L, est usiné latéralement dans la zone ( 3) de manière à présenter une largeur réduite 1 dans cette zone, ainsi que cela est montré sur les coupes radiales correspondantes aux positions A, B ou C, le raccorde- mient entre Ès zones de largeurs L et 1 étant approximativement à 450. EXEMPLE 1. La figure 2 présente une bielle maunie d'un coussinet selon l'inver- tion Le îa ètre de l'arbre est de 50 mm et le diamètre extérieur du coussinet est de 54 mm L'alliage antifriction d'une épaisseur de 0,25 mm a la composition suivante (% en poids): Sn: 20 % Cu: 1 % A 1: reste. La largeur initiale est de 20 mm et elle présente des évidements ( 3) dont la largeur est réduite à 11 mm avec des zones de raccordement faisant 30 par rapport à l'axe de rotation. Les extré 7 rités de ces différentes zones sont les suivantes à partir du plan de joint ( 4): 230, 150 , 240 et 315 , le sens de rotation de l'arbre étant repéré par la flèche F. -3- Le calcul montre que, pour un palier de largeur uniforme, la consom- mation de puissance, qui était de 305 W à pleine charge, pour le cous- sinet décrit ci-dessus, est passée à 268 W, soit une réduction de 37 W représentant 12 % en valeur relative Ceci représente une économie de 665 k J/bielle sur la vie du moteur. EXEMPLE 2. Un palier d'arbre de moteurs a été équipé d'un coussinet. Diamètre intérieur: 54 mm Diamètre extérieur: 58 mm Largeur: 21 mm de même nature que dans l'exemple 1, dont la largeur utile a été ré- duite à 12 mm dans la zone supérieure entre 200 et + 2000 par rap- port au plan de joint ( 4), le raccordement de ces deux zones étant assuré par un chanfrein à 45 . Pour une consommation de 370 W par palier pour un palier classique, de mêmes dimensions, l'économie calculée est de 55 W par palier, soit environ 1060 k J/palier sur la durée de vie du moteur L'économie réa- lisée est donc de l'ordre de 15 % en valeur relative. Les essais réalisés dans les conditions des exemples 1 et 2 ont été satisfaisants. -4- REVENDICATIONS 1 Méthode pour diminuer la consommation énergétique des paliers munis de coussinets, caractérisée en ce que l'on module l'aire de la surface frottante des coussinets en tout point, en fonction de l'ef- fort nmaximum normal subi au cours du fonctionnement. 2 Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la mo- dulation de l'aire est obtenue par modification de la largeur (L, 1) de la surface d'appui du revêtement antifriction. 3 Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les variations de largeur se font par zones uniformes. 4 Méthode selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les zones de différentes largeurs sont raccordées progressivement par des chanfreins allant de 30 à 60 "'.