Brevet FR2540580A1 — publié le 19840810

La présente invention a pour objet un demi- coussinet particulièrement destiné, mais non exclusivement, à des utilisations dans le domaine des moteurs. Notamment il fait partie d'un coussinet de ty- pe radial à glissement pourvu d'épaulements de face ayant pour tâche de régler la position axiale de l'arbre, réa- gissant par conséquent également à des charges axiales. On sait que chacun des manchons hémicylindri- ques formant ces coussinets est logé dans un support cor respondant et est fixé à celui-ci au moyen d'une légère interférence. Jusqu'à présent, selon l'art connu, les demi- coussinets en question peuvent essentiellement se rédui- re à deux types principaux: un premier type constitué d'une seule pièce, o les épaulements de face du manchon hémicylindrique sont formés par déformation élastique (emboutissage) des bords curvilignes du même manchon et un deuxième type dans lequel les épaulements, ménagés. séparément, sont rigidement fixés au manchon par des en- castrements du type à queue d'aronde ou similaires. Ces demi-coussinets de type connu ont des in- convénients et des désavantages de différente nature. Le premier type implique avant tout des prix de revient élevés: en effet la phase d'emboutissage demande des équipements assez complexes qui entraînent d'impor- tants coûts d'investissement; en outre, les demi-coussi- nets ainsi obtenus ont besoin d'usinages supplémentaires (nécessitéspar exemple de gorges d'allégement dans les épaulements à cause de la présence d'arêtes vives sur les supports), ce qui augmente davantage les prix de re- vient D'un point de vue technique, l'inconvénient le plus -2 - important de ces demi-coussinets est représenté par la présence inévitable de jeu axial entre les épaulements et les côtés du support On sait qu'en condition de travail cela cause une usure non uniforme des mêmes épau- lements et surtout une concentration de tensions (dues à la poussée en direction axiale de l'arbre) située dans la zone de jonction entre l'épaulement et le manchon la- quelle, à la longue, peut causer l'affaissement du maté- riau anti-frottement. Le deuxième type élimine partiellement les dé- savantages économiques mentionnés ci-dessus; en effet il ne faut pas effectuer l'opération d'emboutissage ainsi que l'usinages de gorges d'allégement dans les épaule- ments, ces derniers étant pourvus d-e surfaces planes qui n'interfèrent pas sur les arêtes vives éventuelle- ment présentes dans le support Il faut d'ailleurs pré- voir la phase de fixation rigide des épaulements au man- chon qui a lieu grâce à la pression exercée mécaniquement en direction axiale en même temps que la déformation'plas tique du manchon, ainsi qu'une phase de finissage de la zone de jonction des encastrements Dans ce cas aussi il y a donc des prix de revient relativement élevés D'un point-de vue fonctionnel ce demi-coussinet a les mêmes inconvénients que ceux mentionnés plus haut et cela à cause du jeu qui intervient lors de l'accouplement épau- lement-support Dans les deux cas des dangereuses ten- sions localisées se produisent à cause de la rigidité de la jonction entre épaulements et manchon hémicylindri- que - Le but essentiel de la présente invention est donc d e mettre en oeuvre un demi-coussinet pourvu d'épaulements qui permet de surmonter les inconvénients 25405 C O -3- p r é c i t é s, e N éli m i N a N t c o m- plètement la présence de tensions localisées dans la zone de jonction entre épaulements et manchon, permet- tant également l'ajustage en position des mêmes épaule- ments; tout cela avec une réduction considérable des prix de revient. Le problème qui est à la base de la présente invention est celui de créer des engagements d'accrocha- ge entre épaulements et manchon qui soient "actifs" (accouplement stable) pendant les phases de transport et de mise en place du coussinet et "inactifs" (accouple- ment partiellement mobile) après le montage en position sur le support correspondant dans le but de permettre l'ajustage des épaulements tant en direction circonféren- tielle qu'en direction axiale. Ce problème est résolu, selon la présente in- vention, par un demi-coussinet pourvu d'épaulements du type comportant un manchon essentiellement hémi-cylindri- que qui peut être fixé à un support correspondant au moyen d'une légère interférence manchon-support, au- -quel est relié du moins un épaulement de poussée axial le bord curviligne dudit manchon adjacent audit épaule- ment étant pourvu d'au moins deux cavités disposéessymé- triquement par rapport au plan axial de symétrie dudit manchon, ces cavités étant destinées à recevoir des cor- respondants appendices d'accrochage présents sur le bord curviligne intérieur de l'épaulement, caractérisé en ce que chacune de ces cavités au moins une paroi latérale partiellement inclinée par rapport auxgénératrices du- dit manchon et en ce que chacun desdits appendices est essentiellement formé d'un prisme convexe, une interféren ce étant prévue entre l'une des faces de ce prisme con- 2540580- -4- vexe et ladite paroi latérale de la cavité précitée, de manière que, avant l'accouplement manchon-épaulement; l'angle au centre de courbure OC du manchon compris en- tre les cavités soit plus petit que l'angle au centre O i( augmentant, tout en restant plus petit que ledit an- gle 4 ', pendant l'accouplement manchon-épaulement avant le montage en position du demi-coussinet, cet angle tant sensiblement égal audit angle chon, cet accouplement manchon-épaulement étant par con- séquent stable avant le montage du demi-coussinet sur le- dit support -et partiellement mobile, en direction circon- férentielle et axiale, après le montage du coussinet sur le même support. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront davantage de la description détail- lée qui suit d'une forme d'exécution préférée donnée à simple titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue axiale du manchon essentiel- lement hémicylindrique avant son accouplement avec les épaulements; la figure 2 est une vue radiale du manchon oelon la di- rection II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe du manchon suivant la ligne III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue en plan-(axiale) d'un épaule- ment; la figure 5 est une vue en coupe de l'épaulement sui- vant la ligne V-V de la figure 4; 254 058 O la figure 6 montre une vue axiale du demi-coussinet a- vant le montage en position et, indiquée en traits inter- rompus, la position d'accrochage de l'épaulement; la figure 7 est une coupe du demi-coussinet suivant la ligne VII-VII de la figure 6; les figures 8 a et 8 b sont des vues schématiques res- pectivement axiale et radiale de l'appendice d'accrocha- ge dans la cavité lors de la phase précédant le montage du demi-coussinet sur le support; la figure 9 a est une vue schématique axiale de l'appen- dice d'accrochage dans la cavité après le montage du demi- coussinet sur le support; la figure 9 b est une vue schématique radiale correspon- dant à la position de la figure ga, de la portion d'ap- pendice à l'intérieur de la cavité. En se référant aux dessins annexés, on a indiqué en 1 un manchon essentiellement hémicylindrique, connu en soi, qui forme la moitié d'un coussinet radial à glisse- ment pour des arbres moteurs Une paire d'épaulements 2 (de poussée axiaux) de forme essentiellement hémiannulai- re ont pour fonction de régler la position axiale de l'arbre,-etréagissent par conséquent à des charges axiales. Le demi-coussinet ainsi formé, indiqué en 3 sur les figures 6 et 7, est destiné à être fixé sur un sup- port (non indiqué sur les figures) donnant une légère interférence à l'accouplement manchon-support. Le manchon 1 est pourvu,sur ses bords curvili- gnes 4, d'une paire de cavités 5 à fond plan 6, disposées symétriquement par rapport au plan axial de symétrie A du manchon 1 Chacune de ces cavités 5 a une paroi laté- rale 7 partiellement inclinée par rapport-aux-génératri- ces de la surface cylindrique du manchon 1. -6- Plus particulièrement, la paroi latérale 7 ap- paraît, dans sa portion inférieure 8, parallèle à ces gé- nératrices et, dans sa portion supérieure 9 (de hauteur égale à la portion inférieure 8) inclinée vers l'inté- rieur de la cavité 5 d'un angle e sensiblement égal à 450 (figure 2) 'et formant de cette façon un ergot 10 faisant saillie à l'intérieur de la cavité 5 Les por- tions inférieures 8 des deux cavités 5 disposées symétri- quement par rapport à l'axe A définissent un angle au cen- tre (centre de courbure) Oc sensiblement égal à 1200 (fi- gure 1). En se référant en particulier aux figures 4 et , chaque épaulement 2 est pourvu, sur son bord curvili- gne inférieur 11, d'une paire d'appendices d'accrochage 12 convenablement façonnés disposés symétriquement par rapport à un plan de symétrie qui, lors de l'accouplement manchonépaulement, co Tncide avec le plan A Chacun de ces appendices 12 est essentiellement en forme de prisme convexe et est susceptible de pénétrer dans la cavité correspondante 5 du manchon 1 Notamment ce prisme droit convexe a ses bases 13 essentiellement en forme de trian- gle et l'une de ses faces 14, tournée vers le plan A, est située dans un plan parallèle aux génératrices du manchon 1 et inclinée d'un angle Cf (dont la valeur sera indiquée par la suite) par rapport au plan axial B passant par l'arête 15 définie par la face 14 et le bord curviligne 11 Les arêtes 15 des deux appendices 12 définissent un angle au centre "( ' sensiblement égal à 1200,convenable- ment différent, sous certaines conditions (comme indiqué par la suite), de l'angle ot. D'un point de vue dimensionnel, la hauteur 1 ', en direction circonférentielle, de chaque appendice 12 -7- est inférieure à la longueur correspondante i de chaque cavité 5; en outre, l'épaisseur h', en direction axiale, de chaque appendice 12 (à peu près égale à la moitié de l'épaisseur 2, comme visible sur la figure 5) correspond à la hauteur h' de la portion inférieure 8 correspondante de la paroi latérale 7 (de hauteurh) de la cavité 5. En vue d'atteindre les buts de la-présente in- vention, il apparaît d'importance fondamentale non seu- lement la conformation des éléments décrits plus haut mais aussi et surtout la position réciproque manchon- épaulement dans les différentes conditions de liaison, à cause de la variation de la géométrie du même manchon 1, et par conséquent de l'angle c, à la suite de la flexion produite sur le manchon 1 par les actions de com pression en direction centripète, d'abord de la part de chaque épaulement et ensuite, en condition de montage, de la part du support. L'accrochage de chaque épaulement 2 au manchon 1 exploite les caractéristiques d'élasticité du même manchon 1 Dans la phase qui précède l'accouplement man- chon-épaulement, l'angle OL (qui est l'angle au centre de courbure du manchon) est plus petit que l'angle c, t ( o a une valeur constante grâce à la-rigidité à la flexion en direction radiale de l'épaulement 2); on pré- voit en effet une interférence d'accouplement entre la face 14 d'un appendice 12 et la portion inférieure 8 de la paroi latérale 7 de la cavité 5 Pendant la phase d'ac- crochage d'un épaulement 2 au manchon 1, cette interfé- rence cause la flexion, en direction centripète, du man- chon 1, de manière que l'appendice 12 piuse entrer "par pression" dans la cavité 5; dans ces conditions, l'angle o L va croissant et devient à peu près égal à l'angle C '. -8- En réalité, après l'accrochage, l'angle i L sera de nou- veau légèrement inférieur à l'angle cl, ' (à cause de l'élasticité du manchon 1) donnant de cette manière la stabilité à l'accouplement manchonépaulement Du point de vue du fonctionnement, la phase d'accrochagepourra avoir lieu de préférence de la manière suivante (telle qu'illustrée sur la figure 6): après avoir introduit un appendice 12 dans sa cavité correspondante 5 (à gauche, sur la figure 6), l'épaulement 2 sera tourné en sens horaire, son point de pivotement étant dans la zone de contact entre la face 14 et la portion 8 de la paroi 7 (à gauche, sur la figure); grâce à l'interférence décri- te plus haut, la face 14 de l'appendice 12 (à droite, sur la figure) causera la flexion du manchon 1 en direction centripète (ce qui-entra nera l'augmentation de la va- leur de 4) et, après avoir dépassé le point de déclic, le même appendice 12 s'emboîtera dans la cavité 5. En considération des caractéristiques structu- rales (invariables) du manchon 1 et de l'épaulement 2 respectivement, on a défini un rapport entre les va- leurs des angles i L et q qui soit en mesure de permet- tre l'accrochage optimal entre les deux éléments Ces an- gles doivent satisfaire la relation (empirique) + ( 180 -o() 1/2 tie de l'épaulement 2 en direction radiale le long du plan A De préférence tf doit être environ 350 380 quand d( a une valeur égale à environ 1200 (comme déjà précisé). Les figures 8 a et 8 b montrent schématiquement la position de l'appendice 12 dans la cavité 5 dans la condition d'accouplement stable manchon-épaulement Dans cette condition les engagements d'accrochage sont "actifs" et le demi-coussinet 3 agit comme un corps unique Par conséquent il peut -être déplacé et transporté sans aucun danger de dégagement accidentel des parties (manchon et épaulements) qui le composent. En se référant aux figures 8 a et 8 b, il faut remarquer que les deux parois 14 ' et 7 ', de l'appendi- ce 12 et de la cavité 5 respectivement, n'interviennent aucunement dans la réalisation de l'accouplement manchon- épaulement, étant donné la symétrie des deux appendices 12 sur l'épaulement 2. Dans la phase suivante de montage du demi-cous- sinet 3 sur le support on prévoit, comme déjà mention- né, une légère interférence à l'accouplement manchon- support, de manière à permettre la fixation en position du demi-coussinet 3 Cette interférence cause une compres sion en direction centripète du manchon 1 qui a pour ef- fet le rapprochement réciproque des cavités 5 ( o L aug- mente légèrement); du fait que chaque épaulement 2 agit rigidement, il y a un déplacement relatif en direction radiale vers l'extérieur des appendices correspondants 12 par rapport aux cavités 5 Cette situation est illus- trée schématiquement sur les figures 9 a et 9 b. La sortie partielle de chaque appendice 12 de sa cavité correspondante 5 en direction radiale donne lieu à un jeu axial S et à un jeu circonférentiel d (fi- gure 9 b)entre l'appendice 12 et la cavité 5 Par consé- quent, étant donné la symétrie des appendices 12, cha- que épaulement 2 est en mesure d'effectuer de faibles déplacements axiaux et circonférenciels par rapport au manchon 1 et au support La portion inférieure 8 et la portion supérieure 9 de la paroi latérale 7 de-la cavité deviennent par conséquent des surfaces de butée relati- i - vement aux déplacements en direction circonférentielle et axiale de l'épaulement 2 par rapport au manchon 1. Il faut remarquer que la valeur des jeux S et d mentionnés plus haut est fonction du jeu f (figure 9 a) existant entre le bord curviligne Il de l'épaulement 2 et le manchon 1 Ce jeu (qui, pratiquement, se traduit par une différence de diamètre entre le bord Il et le manchon 1) est déterminé au préalable lors du projet. Les engagements d'accrochage sont donc Ânac- tifs": la mobilité circonférentielle permet par consé- quent à l'épaulement 2 de s'ajuster automatiquement ve- nant buter, avec ses extrémités 16, contre la jonction du support; la mobilit é axiale permet à l'épaulement 2 de s'ajuster sur le correspondant c 8 té latéral du support. Dans ces conditions les charges axiales de l'arbre sur les épaulements 2 ne peuvent pas créer des concentrations de tensions sur les épaulements et sur les engagements de liaison supports-manchon, du fait que ces engagements sont tout à fait inactifs. Il faut remarquer que pendant la phase précé- dant l'assemblage complet du moteur la sortie en direc tion axiale de l'appendice 12 de la cavité 5 est empêchée par l'ergot 10; les déplacements circonférentiels exces- sifs de l'épaulement 2 (en l'absence de surfaces de butée aux extrémités 16) sont empêchés, suivant le sens de ro- tation, par l'une ou l'autre des deux surfaces de butée 8 présentes dans les cavités 5. L'invention atteint donc les buts visés Evi- demment, lors de sa réalisation pratique, elle pourra prendre des formes différentes par rapport à celle dé- crite ci-dessus; notamment de nombreuses modifications de caractère pratique et/ou fonctionnel, qui seront évi- il dentes pour l'homme de l'art, pourront être apportées - à l'invention. 12 - R E V E N D I C A T I O N S 1 Demi-coussinet ( 3) pourvu d'épaulements destiné à des applications dans le domaine des moteurs, du type comportant un manchon ( 1) essentiellement hémicylindrique, qui peut être fixé à un support correspondant au moyen d'une légère interférence manchon-support, auquel est re- lié du moins un épaulement ( 2) de poussée axial, le bord curviligne ( 4) dudit manchon ( 1) adjacent à l'épaulement ( 2) étant pourvu d'au moins deux cavités ( 5) disposées symétriquement par rapport au plan axial de symétrie du manchon ( 1), ces cavités ( 51 étanit destinées à recevoir des appendices correspondants d'accrochage ( 12) présents sur le bord curviligne intérieur ( 11) de l'épaulement ( 2), caractérisé en ce que chacune de ces cavités ( 5) a au moins une paroi latérale ( 7) partiellement inclinée par rapport aux génératrices du manchon ( 1) et en ce que cha- cun desdits appendices ( 12) est essentiellement formé d'un-prisme convexe, une interférence étant prévue entre l'une ( 14) des faces de ce prisme convexe et la paroi la- térale ( 7) de ladite cavité ( 5), de manière que, avant l'accouplement manchon-épaulement, l'angle au centre de courbure CL du manchon ( 1) compris entre les cavités ( 5) soit plus petit que l'angle au centre &' de l'épaule- ment ( 2) compris entre les appendices ( 12), cet angle et augmentant, tout en restant plus petit que l'angle c ', pendant l'accouplement manchon-épaulement avant le montage en position du demi-coussinet ( 3), cet angle & étant sensiblement égal à l'angle c 1 ' après le monta- ge en position du demi-coussinet ( 3) par effet de l'action de compression centripète exercée par le support sur le manchon ( 1), cet accouplement manchon-épaulement étant stable avant le montage du demi- coussinet ( 3) sur ledit 13 - support, et partiellement mobile, en direction circonfé- rentielle et axiale, après le montage du demi-coussinet ( 3) sur le même support. 2 Demi-coussinet ( 3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face ( 14) dudit prisme convexe est située dans un plan parallèle aux génératrices du manchon ( 1) et est inclinée d'un angle q par rapport au plan axial passant par l'arête ( 15) défini par ladite face ( 14) et par ledit bord curviligne intérieur ( 11) de l'épaulement ( 2). 3 Demi-coussinet ( 3) selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits angle O et angle q doivent satisfaire la relation: q + ( 180 ")1/2 4 Demi-coussinet ( 3) selon la revendication 3, caractérisé en ce que f est d'environ 350 + 380 et ( est d'environ 120 . Demi-coussinet ( 3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi latérale ( 7) de la cavi- té ( 5)est, à sa portion inférieure ( 8), parallèle aux génératrices du manchon ( 1) et, à sa portion supérie Ure ( 9), inclinée vers l'intérieur de la cavité ( 5), cette cavité ( 5) ayant une longueur ( 1), en direction circon- férentielle, supérieure à la longueur correspondante ( 1 ') de l'appendice ( 12). 6 Demi-coussinet ( 3) selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que l'appendice ( 12) a une épaisseur (h'), en direction axiale, correspondant à la portion inférieure ( 8) de ladite paroi latérale ( 7) de la cavité ( 5). 7 Demi-coussinet ( 3) selon les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce que ladite interférence entre ledit prisme et la cavité ( 5) se produit, en phase 14 - d'accouplement manchonépaulement, entre ladite face inclinée ( 14) dudit prisme et la portion inférieure ( 8) de la paroi latérale ( 7) de la cavité ( 5). 8 Demi-coussinet ( 3) selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que lesdites portion inférieure ( 8) et portion'supérieure ( 9) de la paroi latérale ( 7) sont respectivement les surfaces de butée relatives aux déplacements en direction circonférentielle et axiale de l'épaulement ( 2) par rapport au manchon ( 1). 9 Demi-coussinet ( 3) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portion inférieure ( 8) de la pa- roi latérale ( 7) est à peu près la moitié de la profon-. deur (h) en direction axiale, de la cavité ( 5), et en ce que l'inclinaison de la portion supérieure ( 9) de la pa- roi latérale ( 7) est d'environ 45 par rapport à une gé- nératrice dudit manchon ( 1). Demi-coussinet ( 3) selon la revendication 1 ou les revendications suivantes, caractérisé en ce que le- dit prisme convexe est un prisme droit. 11 Demi-coussinet ( 3) selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit prisme droit convexe a des bases essentiellement triangulaires. 12 Demi-coussinet ( 3) selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit prisme droit convexe a des bases essentiellement trapézoïdales.