Brevet FR2536135A1 — publié le 19840518

CORPS DE PALIER POUR COUSSINETS POREUX A ALIGNEMENT AUTOMATIQUE ET PALIER EQUIPE DE CE CORPS La présente invention se rapporte à un système de palier ou portée d' arbre pouvant être utilisé dans n'importe quelle machine tournante, que l'arbre soit entrainé en rotation ou bien que le système-de portée soit mis en rotation alors que ledit arbre est maintenu immobile Plus spécialement, l'in- vention concerne un corps pour coussinets poreux à alignement automatique destiné à faire office de palier. Une exigence reconnue pour la plupart des applications de dispositifs de ce type consiste en ce que chaque coussinet doit s'aligner de lui-même sur l'axe de rotation,de manière à compenser des imprécisions plus ou moins grandes dans les rapports d'inclinaison entre l'axe de l'alésage ou logement formé dans le moyeu, dans lequel ledit coussinet est monté, et les plans coïncidents des différentes parties de la machine équipée de tels coussinets. On sait que, la plupart du temps, cette caractéristi- que d'alignement automatique est obtenue en maintenant le coussinet sphérique presse d'un côté contre une surface conique correspondante formée dans le moyeu, et cela au moyen de ressorts, de collets ou de rondelles qui sont maintenus en place par un refoulement consécutif ou par d'autres procédés de fixation classique. Il est établi que la rotation provoque, dans la toroide très mince (c'est-à-dire l'interstice) résultant de la diffé- rence de diamètres entre l'arbre et le coussinet, une pression qui expulse le lubrifiant le long de l'arbre aux deux extré- mités du coussinet, ce qui provoque une fuite et un "assèche- ment" dudit coussinet. On sait que, pour faire en sorte que le coussinet recueille le lubrifiant et le réabsorbe par capillarité, on a utilisé jusqu'à présent des collets et des rondelles supplémentaires, avec cependant des résultats insatisfaisants lorsque le fonctionnement a lieu autour d'un axe vertical, ce qui fait entrer en jeu la nécessité de surmonter la force de gravité. Il est connu que de petits défauts d'équilibre de la partie accomplissant une rotation, ou bien de légers écarts dans la triangulation de l'alésage du coussinet ou de la surface de l'arbre se répercutent en produisant des vibrations et/ou du bruit et/ou un battement lorsque la machine fonction- ne, inconvénients que le montage de pression rigide décrit ci-dessus et utilisé habituellement n'est même pas en mesure d'atténuer. On sait en outre que ces machines rencontrant certes un faible accueil mais vouées à un futur prometteur, qui sont conçues de façon que leur arbre soit immobile et que leur partie tournante soit en appui sur des coussinets à aligne- ment automatique assujettis à cette partie (c'est-à-dire agencés pour tourner avec elle), utilisent des coussinets poreux imprégnés de lubrifiant et soulevant des problèmes dus à l'effet de centrifugation provoqué par la rotation qui agit sur la masse du lubrifiant pour gommer l'action de capil- larité propre au coussinet, ce qui fait que ce dernier se décharge par centrifugation, à sa surface circonférentielle externe poreuse, du lubrifiant qu'il renferme. Toutes les difficultés soulignées ci-avant, ainsi que la nécessité des dispositifs et des passes d'usinage supplé- mentaires précités, sont supprimées par le corps de palier selon l'invention, qui est destiné à loger des coussinets de palier d'une machine rotative et est fabriqué en un élasto- mère étanche résistant à la chaleur et aux lubrifiants, une face interne de ce corps épousant la forme de la face externe desdits coussinets et étant adaptée pour retenir toute quan- tité excédentaire de lubrifiant Le corps combine en un seul et unique dispositif tous les organes qui coopèrent pour maintenir un coussinet dans sa position tout en lui permet- tant de s'aligner automatiquement; ce corps s'ajuste à des moyeux de toutes configurations possibles (cylindriques et -autres), il satisfait à toutes les exigences susmentionnées et il évite tous les inconvénients précités En outre, il est d'une utilisation très simple et le montage du coussinet dans ce corps et dudit corps à l'intérieur ou au-dessus du moyeu est une opération rapide et simple qui ne nécessite ni éléments supplémentaires, ni un quelconque appareillage spécial. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs en regard du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une coupe schématique d'un corps de palier pour coussinets sphériques à alignement automatique conformément à l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale représentant deux variantes perfectionnées de l'invention qui permettent une utilisation dans-une machine électrique à axe vertical du type inversé, comportant un arbre fixe et un coussinet rotatif; la figure 3 est une coupe fragmentaire d'une autre forme de réalisation de l'invention;et - la figure 4 est une coupe illustrant un type de réali-, sation de l'invention pour une utilisation avec des coussinets cylindriques lorsque la nécessité d'un auto-alignement est moindre. Sur la figure 1, la référence numérique il désigne un moyeu de n'importe quelle configuration choisie dans n'importe quel type de machine rotative Dans un seul but d'illustration, l'exemple considéré est celui d'un moyeu cylindrique ayant une surface cylindrique lla, étant donné que cette forme est considérée par les fabricants comme la plus simple à usiner et la plus souhaitable pour monter et fixer un corps de palier 18 dans ledit moyeu. L'arbre de la machine est indiqué par 12 et la réfé- rence 13 désigne un coussinet de n'importe quelle configura- tion présentant une surface externe sphérique et un trou central dans lequel ledit arbre 12 est monté à rotation. D'une manière connue, lors du fonctionnement autour d'un axe horizontal, il est engendré dans une toroide ou interstice 14, une pression qui repousse le lubrifiant vers l'extérieur par ledit interstice le long de l'arbre, afin qu'il s'accumule dans des zones 15 dans lesquelles, du fait que la pression n'est plus sensible, aucune force n'agit plus sur ledit lubrifiant dans le sens axial. On sait que, par suite de la rotation de l'un ou l'autre des éléments (l'arbre ou le coussinet), le lubrifiant subit cependant une force centrifuge qui l'oblige à franchir une face 16 du coussinet qui le réabsorbera en partie par capil- larité alors que le reste de ce lubrifiant est recueilli dans une chambre annulaire 17. Le corps 18, conformément à 1 ' invention," est constitué en un élastomère résistant à la chaleur et aux lubrifiants, tel qu'un caoutchouc synthétique au Néoprène De préférence, une face externe 19 de ce corps est ajustée intimement contre la face interne du moyeu, laquelle est cylindrique dans l'exemple illustré Une face interne 20 dudit corps est-sphérique et elle présente sensiblement le même rayon de courbure que la face externe sphérique du coussinet 13. De préférence, le corps est plus long axialement que le coussinet de manière à former, au moins d'un côté, la chambre annulaire 17 résultant de la plus grande étendue sphérique par rapport à la largeur du coussinet recueillant le lubrifiant centrifugé, chambre à partir de laquelle ledit coussinet poreux peut réabsorber le lubrifiant par capilla- rité. Le corps de palier est utilisé de la façon suivante le coussinet 13 est tout d'abord introduit dans le corps 18 qui, conformément à sa caractéristique principale, se dilate élastiquement pour loger ledit coussinet, après quoi il reprend sa forme initiale Le corps 18, garni du coussinet qui y est incorporé, est placé devant son logement ménagé dans le moyeu il (représenté par la surface cylindrique lia dans l'exemple considéré), puis il est entré à force dans ce loge- ment Etant donné que le corps est fabriqué en élastomère, il subit une légère déformation et s'ajuste dans son siège par compression de sa surface externe cylindrique, produisant ainsi une force d'adhérence qui l'empêche de riper vers l'extérieur, sans même avoir recours à des moyens de retenue supplémentaires. Au stade de l'assemblage de la machine, l'arbre 12 est ensuite introduit par le trou dans le coussinet 13. La figure 1 met en évidence la manière dont le corps de palier confère au coussinet des propriétés d'auto-aligne- ment, enpermettant la venue en contact de la face externe sphérique ducoussinet avec la face interne 20 dudit corps, par une rotation d'un angle cc nécessaire pour aligner l'axe de l'arbre avec l'axe du logement dans le moyeu Lorsque c'est le coussinet (ainsi que son corps et le moyeu) qui tourne autour d'un axe stationnaire, le lubrifiant absorbé par ce coussinet poreux et retenu dans ce dernier par capil- larité est soumis à centrifugation et il a tendance à fuir par la surface externe sphérique poreuse et à s'échapper de l'ensemble. Dans le montage rigide classique décrit ci-avant, rien n'empêche une fuite du lubrifiant tandis que, dans le montage constitué par le corps de palier de la présente invention, ce dernier, en s'ajustant intimement contre la face externe du coussinet, empêche le lubrifiant de s'écouler hors de la surface sphérique. Dans cette utilisation en guise de coussinet rotatif, une caractéristique de l'invention consiste en ce qu'au moins une arête externe 21 du corps de palier est d'un diamètre plus petit que celui dudit corps dans sa région correspon- dant à la face 16 du coussinet; ainsi, entre cette face et ladite arête, se trouve ladite chambre annulaire 17 susmen- tionnée à l'intérieur de laquelle du lubrifiant s'écoulant par centrifugation à l'extérieur de ladite face 16 (rotative dans ce cas) est également recueilli, puis réabsorbé par le coussinet lorsque la machine est immobilisée. Dans le seul but de mieux illustrer les caractéristi- ques du corps de palier selon l'invention, la figure 2 illustre schématiquement une machine électrique tournante à axe vertical et du type inversé, comportant un arbre-22 maintenu fixe et une partie externe 23 à laquelle est imprimée une rotation Les références 24 et 25 désignent deux flasques ou capots qui sont également entraînés en rotation Les réfé- rences 26 et 27 désignent deux corps de paliers qui, eux aussi,sont destinés à tourner conjointement à des coussinets 28 et 29 montés dans lesdits corps par une déformation provi- soire de parois 30 et 31 de ces corps qui sont réalisées en une matière élastique. Dans chacun des corps de paliers, le lubrifiant excédentaire (ou le lubrifiant s'échappant des coussinets) est recueilli vers le bas dans des chambres 32 et 33, res- pectivement Lorsque la partie 23 commence à tourner et, avec elle, les éléments 24, 25, 26 et 27, le lubrifiant ren- fermé par les chambres 32 et 33 est poussé vers le haut par la force centrifuge le long de parois tronconiques 34 et 35 (tournant elles aussi), et il entre en contact avec les coussinets 28 et 29 qui peuvent s'en imprégner s'il manque du lubrifiant. Il est prévu, dans le corps 26, un petit collet 36 assujetti à l'arbre et réalisé avec un faible coefficient de frottement sur sa surface en contact avec le coussinet 28, ce collet agissant comme un palier de poussée autour duquel une paroi verticale 37 de la chambre 32 tourne, cette paroi s'achevant de préférence par une lèvre mince qui racle ledit collet 36 Du côté opposé, la paroi 30 peut également être munie d'une lèvre mince 38 conçue pour racler l'arbre afin d'empêcher la pénétration, dans le palier, de poussière, d'humidité, etc. Dans le corps 27, la paroi 31 s'achève elle aussi de préférence par une lèvre 39 destinée à racler l'arbre 22 tandis que, du côté opposé, une paroi 40 obture intégrale- ment la chambre 33 Dans cet exemple, la face externe du corps s'adapte parfaitement au capot 25 très mince, afin d'épouser complètement la forme de ce capot Le-diamètre du trou d'accès sur les parois 30 et 31 ou sur leurs lèvres respecti- ves 38 et 39 dépendra de la matière utilisée et des exigences considérées. Les corps de paliers 26 et 27 représentés à titre d'exemples, bien que destinés particulièrement à des machines du type inversé à axes verticaux, sont également utiles dans des machines horizontales de n'importe-_quels genres, soit inversé, soit classique, c'est-à-dire comportant un arbre fixe dans un coussinet rotatif, ou bien un arbre rotatif dans un coussinet immobile. La figure 3 représente une autre forme de réalisation de l'inventiondans laquelle un trou 41 plus grand facilite l'introduction élastique du coussinet dans le corps toutes les fois que ce dernier, du fait des charges imposées à 'l'arbre, doit présenter une grande dureté Shore qui l'empêche de céder élastiquement et de provoquer un mésalignement une butée 42 permet au corps d'y prendre appui lorsque la charge axiale devant être transmise est importante; une bague 43 en une matière absorbante stocke intérieurement une cer- taine quantité de lubrifiant; et une chambre plus grande entoure ladite bague 43 afin d'accroître la quantité de lubrifiant stockée. La figure 4 illustre le corps de palier de l'invention dans une forme de réalisation simplifiée appropriée pour des utilisations moins onéreuses et moins élaborées lorsque les défauts d'équerre et/ou d'alignement sont minimaux Dans des corps de ce type, il sera possible d'utiliser un coussinet cylindrique 44 à la place du coussinet sphérique illustré sur les figures précédentes êtpar conséquent, un corps 45 doté d'une face interne cylindrique 46 Toutes les autres caractéristiques de l'invention décrites en se référant à un corps de palier muni d'une face interne sphérique s'appliquent aussi, soit individuellement, soit en combinaison au corps comportant la face interne cylindrique 46 En particulier lorsque l'axe d'un arbre 47 est légèrement mésaligné par rapport à l'axe du corps, l'alignement du coussinet 44 peut être assuré par l'élasticité de l'élastomère qui forme ledit corps 45. Dans une variante de réalisation préférentielle, un ou plusieurs épaulements 48 et 49 maintiennent le coussinet cylindrique centré à l'intérieur du corps et/ou supportent de quelconques forces axiales de poussée Dans une autre forme de réalisation préférentielle, une lèvre 50 délimite une chambre annulaire 51 pour recueillir le lubrifiant Une face externe 52 du corps 45 épouse la forme du moyeu devant supporter ledit corps. Des réservoirs, des dispositifs collecteurs et des parois, non représentés en détail mais identiques à ceux décrits à l'appui du corps pour coussinet sphérique et illustrés sur les figures 2 et 3, peuvent parachever l'inven- tion même dans le cas d'un corps de palier doté d'une face interne cylindrique. L'invention ne se limite pas à ses formes de réalisa- tion préférentielles illustrées seulement à titre d'exemples dans le présent mémoire Au contraire, n'importe quelles modifications entrent dans le cadre de l'invention Par exemple, les parois qui ferment axialement le corps de palier peuvent avoir n'importe quelle forme mais, de préférence, au moins l'une d'elles sera adaptée pour retenir le lubrifiant en excès. Par ailleurs, le corps peut être utilisé avec n'importe quels moyeux de formes complémentaires, ou bien il peut être fixé par des organes de fixation classiques Une caractéris- tique notable de l'invention est que les dispositifs auxi- liaires particuliers décrits et représentés peuvent, intégra- lement ou partiellement, être incorporés dans le corps de palier, ce dernier consistant en un élastomère auquel des formes complexes peuvent être données par injection, moulage, fusion ou procédés analogues, et étant déformable élastique& ment pour accepter le coussinet qui y est logé - Selon une autre caractéristique de l'invention, lorsque le corps garni de son coussinet présente une face externe cylindrique, il est configuré et se comporte comme un roule- ment à billes qu'ilpeutremplacer dans le même fourreau ou arbre creux prévu à cet effet, tout en impliquant les avan- tages inhérents au fonctionnement silencieux, à la durabilité, aux aptitudes d'auto-alignement et au faible prix de revient de coussinets à alignement automatique. REVENDICATIONS 1 Corps de palier pour coussinet poreux à alignement automatique dans une machine tournante, corps caractérisé par le fait qu'il est constitué en un élastomère étanche à l'huile et résistant à la chaleur et aux lubrifiants, dont une face interne ( 20) est destinée à épouser la forme de la face ex- terne dudit coussinet ( 13) et à retenir du lubrifiant en excès. 2 Corps de palier selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il adhère à la face externe du coussinet ( 13) et empêche le lubrifiant dont ce coussinet est imprégné de sortir de ladite face. 3 Corps de palier selon l'une des revendications l et 2, caractérisé par le fait que la face interne ( 46) de ce corps ( 45) est cylindrique et épouse la forme de la face externe cylindrique d'un coussinet cylindrique ( 44), permet- tant à ce dernier d'accomplir de petites oscillations d'ali- gnement automatique qui sont compensées par l'élasticité de l'élastomère. 4 Corps de palier selon la revendication 3, caracté- risé par le fait qu'il comporte, au moins d'un côté, une arête ou épaulement ( 48,-49) d'un diamètre interne plus petit que le diamètre externe du-coussinet'cylindrique ( 44) et complété de préférence par une lèvre ( 50) pouvant délimiter une chambre ( 51) de retenue et éventuellementou en variante, de collecte du lubrifiant. Corps de palier selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que sa face interne ( 20) est sphérique et épouse la forme de la face externe sphérique d'un coussinet sphérique ( 13), tout en permettant à ce dernier d'accomplir des oscillations d'alignement automatique auto- risées par le glissement de la face externe du coussinet contre la face interne ( 20) dudit corps ( 18). 6 Corps de palier selon la revendication 5, caracté- risé par le fait que sa face interne sphérique ( 20) s'étend axialement, au moins d'un côté, au-delà de sa zone de il contact avec la face externe sphérique du coussinet ( 13), de façon à délimiter une chambre ( 17) de retenue et éventuel- lement, ou en variantes de collecte du lubrifiant. 7 Corps de palier selon l'une des revendications 4 et 6, caractérisé par le fait que la chambre de retenue ( 32; 33) présente une paroi s'étendant en direction de l'arbre ( 22) pour augmenter le volume de ladite chambre. 8 Corps de palier selon la revendication 7, caracté- risé par le fait que la paroi ( 34; 35) est sensiblement coni- que. 9 Corps de palier selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que, au voisinage de l'arbre ( 22), la paroi ( 34; 35) comporte une saillie annulaire ( 38; 39) s'étendant axialement et retenant le lubrifiant lors du fonctionnement autour d'un axe vertical. o Corps de palier selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il peut se dila- ter élastiquement d'une valeur suffisante pour admettre le coussinet dans son logement, puis recouvrer élastiquement sa forme initiale après que ledit coussinet a été monté. 11 Corps de palier selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 10, caractérisé par le fait que sa face externe ( 19) épouse la forme de la surface de l'élément dans lequel le coussinet ( 13) doit être monté. 12 Corps de palier selon la revendication 11, caracté- risé par le fait que sa face externe ( 19) est cylindrique et conçue pour épouser la forme de la surface interne cylindrique (lia) d'un logement dans un moyeu ( 11) o 13 Corps de palier selon l'une des revendications 11 l et 12, caractérisé par le fait qu'un jeu sensible entre la face externe ( 19) de ce corps ( 18) et la surface ( 11 a) de l'élément ou moyeu ( 11) permet l'insertion dudit corps ( 18) en tenant compte de ses caractéristiques élastiques et provo- que par conséquent le blocage élastique de ce corps inséré. 14 Corps de palier selon l'une quelconque des reven- dications i à 13, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une seule pièceo Palier pour dispositifs rotatifs, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps ( 18; 26, 27; 45) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ainsi qu'un coussinet associé ( 13; 28, 29; 44).