Brevet FR2566485A1 — publié le 19851227

"Palier de butée composite constitué par un palier radial à au moins une butée axiale rapportée" La présente invention concerne les paliers de butée pour arbres tournants, notamment pour arbres d'un moteur à explosion ou d'une machine tournante. Elle concerne plus particulièrement un palier de butée composite pour arbre tournant, constitué par un palier radial à une ou deux butées axiales rapportées, le palier de butée composite étant réalisé en au moins un matériau multicouche ou monométallique. On a tout d'abord réalisé des paliers radiaux massifs jouant également le rôle de butées axiales, usinés dans des matériaux massifs. Puis on a fabriqué des coussinets à joues et également des bagues épaulées, ces deux types de paliers radiaux monoblocs étant formés par déformation drune bande d'abord monométalliq;ue puis bimétallique. De tels paliers radiaux présentant un certain nombre d'inconvénients (en particulier de ne pas permettre tous types de dimension, ni la mise en oeuvre de matériaux différents pour le palier radial et la butée), on a ensuite proposé sur le marché des paliers en au moins deux parties, l'une constituant un support radial et l'autre un support axial pour l'arbre tournant. On a ainsi réalisé, d'une part, des ensembles coussinet lisse + au moins un flasque de butée ou bague droite + au mains une rondelle de butée. Une telle disposition à au moins deux pièces présentait l'avantage de permettre de réaliser chacune des pièces en un matériau différent, celui spécialement approprié à la pièce, par exemple on pouvait utiliser un matériau anti-friction aluminium-étain pour le coussinet et un alliage anti-friction cuivre-plomb pour le flasque. Par contre de tels paliers en deux ou plusieurs parties présentaient un certain nombre d'inconvénients, notamment la nécessité de manipuler plusieurs pièces, un risque d'erreur et des difficultés'de montage. De ce fait des problèmes très difficiles à résoudre se sont posés pour réaliser la mise en place de tels paliers en deux ou plusieurs pièces dans des chaînes d'assemblage mettant en oeuvre des robots. On a donc pensé à revenir à des pieces de type monobloc au point de vue assemblage, mais constituées toutefois à partir d'au moins deux pièces différentes de manière à pouvoir conserver les avantages des paliers en au moins deux pièces. On a ainsi proposé d'agrafer ou de coller la butée sur le palier radial ou de souder le palier radial et la butée au moyen de bossages de soudage radial prévus dans le diamètre intérieur de la butée et soudés sur le diamètre extérieur du palier radial. L'agrafage présente l'inconvénient d'être difficile à réaliser et d'exiger une quantité de matière supplémentaire; le collage présente des problèmes de dégraissage des pièces et de réalisation du joint collé; enfin le soudage au moyen de bossages radiaux n'est applicable que pour des demiflasques soudés sur des demi-coussinets et exige un chanfrein important entre la face de portée et le diamètre intérieur du demi-flasque de butée pour éviter la présence du matériau anti-friction dans la soudure de l'acier sur l'acier et pour éviter l'interférence de la butée avec le congé de raccordement entre la face de butée de l'arbre et sa portée radiale. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients précités des paliers radiaux à au moins une butée axiale en réalisant un palier de butée composite pour arbre tournant à partir de deux ou plusieurs pièces (coussinet ou bague de palier, d'une part, et butée(s) ou flasque(s) de palier, d'autre part) en solidarisant ces pièces au moyen d'un soudage axial, par bossage, du palier radial avec la ou les butées axiales. D'une manière plus précise, l'invention consiste à réaliser un palier de butée composite pour arbre tournant à partir d'un palier radial dans lequel peut tourner l'arbre en rotation, et d'au moins une butée axiale, empêchant le déplacement axial de l'arbre, caractérisé en ce que le palier radial ou la butée axiale ou l'une des butées axiales présentent au moins un bossage et en ce que le palier radial est rendu solidaire de la-ou des butées axiales par soudage axial effectué le long dudit au moins un bossage. Le palier radial et/ou l'ensemble des butées axiales peuvent ne pas être complètement circulaires. Comme indiqué précédemment, le ou les bossages de soudage axial peuvent donc être réalisés soit sur le palier radial, soit sur la butée axiale et même éventuellement sur le palier et la butée. Le ou les bossages de soudage axial sont obtenus par déformation ou par découpage de la matière constituant le palier radial et/ou la butée axiale qui les portez On prévoit avantageusement plusieurs bossages de soudage axial, notamment deux, trois ou quatre bossages,répar- tis d'une manière appropriée équidistante sur la périphérie du palier radial et/ou de la butée axiale. La position angulaire des bossages pourra aussi être choisie en fonction des paramètres fonctionnels du palier - à 90" du plan de joint pour un demi-coussinet de fa çon à limiter au strict minimum l'influence des déformations dues à la liaison; - à l'intérieur des rainures de graissage du palier radial ou de la butée axiale pour que la liaison soit en retrait des surfaces de portée. Le ou les bossages de soudage axial peuvent être situés dans au moins une rainure de graissage du palier radial ou de la ou les butées axiales, en sorte que la face du ou des bossages de soudage axial, située du côté de la surface de portée, soit en retrait de cette surface de portée-. Avantageusement le ou les bossages de soudage axial situés sur la ou les butées axiales, ont leur face de soudage qui déborde de la face d'appui de la ou des butées axiales à l'intérieur de l'alésage du logement du palier radial. L'invention peut s'appliquer non seulement à des paliers circulaires complets (de 360"), mais également à des paliers semi-circulaires (180"). Bien entendu le palier radial, d'une part, et la butée axiale, d'autre part, peuvent être réalisées en des matériaux semblables ou plus avantageusement différents. De plus, une telle réalisation permettra d'associer au palier radial une butée axiale complexe qui n'est que fabricable individuellement (découpe- d'une forme complexe ou étampage d'un profil de surface). L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels comp-lément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. La figure 1 est une vue en perspective des deux pièces du palier composite selon l'invention avant leur assemblage par soudure, les bossages de soudage axial étant portés par la butée axiale ou flasque de butée. La figure 2 illustre, en coupe axiale, un palier de butée composite selon l'invention réalisé à partir d'un demipalier radial et de deux demi-flasques de butées montés dans leur logement et supportant un arbre tournant. Les figures 3, a et 5 représentent schématiquement trois positions possibles des bossages de soudage axial sur un demi-flasque de butée. Les figures 6 et 7 représentent schématiquement deux positions possibles des bossages axiaux sur une butée axiale ou un flasque de butée. La figure 8 est une coupe par VIII-VIII de l'une quelconque des figures 3 à 7. La figure 9 illustre partiellement un demi-flasque de butée ou une butée axiale avec son unique bossage de soudage axial situé dans une rainure de graissage ou un de ses bossages de soudage axial. La figure 10 est une coupe par X-X de la figure 9. Les figures 11, 12 et 13 sont.des variantes de la figure 10, suivant que l'on plie, déforme ou étampe la matière de la patte jouant le rôle de bossage pour le soudage axial. La figure 14 représente en perspective et avant assemblage une bague de palier et une butée de palier, les bossages de soudage axial étant cette fois-ci portés par la bague de palier. La figure 15 représente une variante de la figure 14. La figure 16, enfin, est une coupe par XVI-XVI de la figure 15. Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser un palier de butée composite constitué par un palier radial à au moins une butée axiale rapportée, on s'y prend comme suit ou d'une manière analogue. On réalise un palier de butée composite pour arbre tournant (figures 1, 2 et 14) à partir d'une bague de palier ou d'un coussinet la ou lb dans lequel peut tourner l'arbre et d'une butée axiale ou d'au moins un flasque 2a, 2'a ou 2b empêchant un déplacement axial de l'arbre tournant; conformément à l'invention, la bague lb ou la butée 2a porte au moins un et de préférence plusieurs bossages 3a ou 3b pour réaliser un soudage axial. La bague la ou lb est rendue solidaire de la butée 2a ou 2b correspondante par un soudage axial effectué le long dudit bossage ou desdits bossages 3a ou 3b (figure 1 et figure 14). Sur la figure 2 on a représenté le demi-coussinet la et les butées 2a et 2'a formant demi-flasques soudés en 4 axialement le long des bossages 3a portés par les demi-flasques 2a, 2'a. L'arbre tournant que l'on aperçoit en coupe partel- le 6 peut tourner en rotation dans le coussinet la, mais il est arrêté dans son déplacement par les demi-flasques 2a,2'a. En 5 on a représenté la structure supportant le palier de butée composite 2'a-la-2a selon l'invention et en 16 le congé de raccordement. Chacune des pièces élémentaires la et 2a peut être réalisée en tout matériau approprié à la fonction jouée par la pièce et connu de l'homme de l'art. Par exemple la bague ou le coussinet peut être réalisé en cupro-plomb sur acier,tandis que les flasques ou butées 2a,2'a peuvent être réalisés en aluminium-étain sur acier. Généralement on prévoit avantageusement plusieurs bossages de soudage axial, de préférence deux, trois ou quatre bossages, répartis d'une manière équidistante en des positions appropriées sur la périphérie interne 2c de la butée (figures 1 à 13), sur la face latérale du palier radial (figures 14 à 16). Dans le cas où les bossages se trouvent sur le flasque ou butée, on a illustré sur les figures 3 à 7 plusieurs dispositions des bossages 3a : les figures 3 à 5 correspondent à un-demi-flasque 7, 8 ou 9, tandis que les figures 6 et 7 correspondent à une rondelle circulaire complète 10 ou 11. On voit nettement sur les figures 6 et 7 que les bossages axiaux 3a sont répartis d'une manière équidistante sur la périphérie du flasque ou butée 10 ou 11. Le ou les bossages 3 de soudage axial qui se trouvent sur le flasque ou sur la bague sont obtenus par déformation ou découpage de la matière; ils sont réalisés, par exemple sur la face d'appui en acier des butées 2a,2'a en étant soudés sur la face du palier la, comme on le voit sur-la figure 2. Plusieurs modes de réalisation peuvent être pratiques: - on peut prévoir que chaque bossage 3a est simplement une patte découpée dans le diamètre intérieur du demi-flas- que ou butée 7, 8, 9, 10 ou 11 (figure 8, qui est une coupe par VIII-VIII de l'une quelconque des figures 3 à 7); - on peut positionner chaque bossage 3a dans une rainure de graissage de la butée, comme illustré sur les figures 9 et 10 (la figure 10 étant une coupe par X-X de la figure 9); dans ce cas la référence 13 désignant toujours la face d'appui, on peut avoir la face du bossage 14 côte face de frottement en retrait par rapport à la face 12 de frottement de la butée; - on peut également réaliser des variantes de la figure 10, comme illustré sur les figures 11 à 13, la face de soudage 15 dépassant la face d'appui 13 delta butée; les dispositions des figures 11 à 13 sont obtenues par pliage de la patte découpée sans variation d'épaisseur (figure 11) ou par déformation par étampage de la patte, avec réduction d'épaisseur (figures 12 et 13). La difficulté consiste à dessiner un bossage pour le soudage axial qui n'interfère pas avec le congé de raccordement 16 des surfaces radiales et axiales de l'arbre. Dans le cas de la figure 13, où le bossage est obtenu par découpage, puis pliage, puis étampage d'une patte s-ituée dans une rainure de graissage, le point de la face 14 le plus près du congé 16 de l'arbre en est plus éloigné que sur les autres figures 8, 10, 11 et 12. Sur les figures 1 à 13 on a illustré l'invention dans le cas où le ou les bossages de soudage axial sont prévus sur le flasque ou butée. Comme indiqué précédemment, on peut prévoir des bossages de soudage axial sur le coussinet ou la bague, comme illustré sur la figure 14 (coussinet lb portant des bossages axiaux 3b), t 11 assemblage entre le coussinet lb et le flasque 2b étant réalisé également par soudage axial le long des bossages 3b. Si les bossages de la figure 14 sont obtenus par découpe, les.bossages 3c de la figure 15 sont obtenus par pin çage et fluage de la matière le long de la face de la bague, ces bossages 3c permettant un soudage axial sur le flasque 2c. On pourrait également prévoir des bossages. de soudage axial à la fois sur le coussinet et sur la butée, sans sortir du domaine-de l'invention. Dans tous les cas un palier de butée composite pour arbre tournant selon l'invention, c'est-à-dire obtenu par soudage axial le long d'un ou plusieurs bossages prévus sur le palier radial ou sur la butée axiale, présente de nombreux avantages et en particulier les avantages suivants - on peut réaliser des paliers semi-circulaires (180") ou circulaires (360"); - on peut réduire la largeur du palier radial, donc la quantité de matière à utiliser, à une valeur minimale; - le palier de butée composite selon l'invention ne présente pas le risque de présence de matériau anti-friction dans la zone de soudure, présence qui est possible dans le cas de soudure radiale sur des bossages, conformément à la technique antérieure;; - ce palier ne présente pas d'interférence avec le congé de raccordement de l'arbre tournant grâce à la dépression obtenue lors de la réalisation des bossages dans les modes de réalisation des figures 10 à 13; Si la zone de soudure est correctement localisée à 90" du plan de joint d'un demi-coussinet, la présence du demi-flasque n'a pas d'influence, ou n'a que très peu d'influence, sur l'élasticité radiale du demi-coussinet; - on peut utiliser des matériaux anti-friction différents pour la butée, d'une part, et le coussinet, d'autre part; - on peut régler le jeu axial avec différentes cotes d'épaisseur de butée pour un même palier radial ou inversement utiliser différentes cotes de palier avec la même butée; ; - on peut utiliser une butée avec un profil bombé, si on le désire, pour augmenter la capacité de charge. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Palier de butée composite pour arbre tournant réalisé à partir d'un palier radial dans lequel peut tourner l'arbre en rotation et d'au moins une butée axiale, empêchant le déplacement axial de l'arbre, caractérisé en ce que le palier radial ou la ou l'une des butées axiales présente au moins un bossage et en ce que le palier radial est rendu solidaire de la ou des butées axiales par soudage axial effectué le long dudit au moins un bossage. 2. Palier de butée composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que le palier radial et/ou l'ensemble des butées axiales ne sont pas complètement circulaires. 3. Palier de butée composite selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou les bossages de soudage axial sont réalisés sur le palier radial. 4. Palier de butée composite selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou les bossages de soudage axial sont réalisés sur la ou les butées axiales. 5. Palier de butée composite selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les bossages de soudage axial sont réalisés sur le palier radial et sur le ou les butées axiales. 6. Palier de butée composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le palier radial, d'une part, et la ou les butées axiales, d'autre part, sont réalisés en des matériaux différents. 7. Palier de butée composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs bossages de soudage axial, répartis d'une manière équidistante sur la périphérie du palier radial ou de la butée qui 'les porte. 8. Palier de butée composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les bossages de soudage axial sont obtenus par découpag-e de la matière constituant le palier radial ou la ou les butées qui les portent. 9. Palier de butée composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les bossages de soudage axial sont obtenus par déformation de matière constituant le palier radial ou la ou les butées qui les portent 10. Palier de butée composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les bossages de soudage axial sont situés dans au moins une rainure de graissage du palier radial ou de la ou les butées axiales, en sorte que la face du ou des bossages de soudage axial, située du côté de la surface de portée, soit en retrait de cette surface de portée. Il. Palier de butée composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière constituant le ou les bossages de soudage axial subit une réduction d'épaisseur par déformation ou pour que leur surface située du côté de la surface de portée soit en retrait de la surface initiale avant déformation ou usinage. 12. Palier de butée composite selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les bossages de soudage axial, situés sur la ou les butées axiales, ont leur face de soudage qui déborde de la face d'appui de la ou les butées axiales à l'intérieur de l'alésage du logement du palier radial.