Brevet FR2580747A1 — publié le 19861024

Palier de butée composite constitué par un palier radial à au moins une butée axiale rapportée. La présente invention se rapporte à des paliers de butée pour arbres rotatifs, et plus particulièrement pour les vilebrequins d'un moteur à explosion ou d'une ma- chine rotative. Elle concerne plus particulièrement un palier de butée composite pour arbre rotatif, constitué par un palier radial à une ou deux butées axiales rapportées, le palier de butée composite étant*constitué par au moins un matériau multicouches ou monométallique. On a tout d'abord réalisé des paliers radiaux mas- sifs jouant également le rôle de butées axiales, usinés dans des matériaux massifs. Puis on a fabriqué des coussi- nets à joues, ainsi que des bagues épaulées, ces deux types de paliers radiaux monoblocs étant usinés ou formés par déformation d'une bande d'abord monométallique, puis bi- métallique. Du fait que de tels paliers radiaux présentaient un certain nombre d'inconvénients (en particulier de ne pas permettre tous les types de dimensions et/ou de conceptions, ni l'utilisation de matériaux différents pour le palier ra- dial et la butée), on a ensuite mis sur le marché des pa- liers formes en au moins deux parties, l'une constituant un support radial et l'autre un support axial pour l'arbre rotatif. Un agencement de ce type est présenté dans le bre- vet US n 4.017.127 (dont le sujet est incorporé ici à ti- tre de référence) et il a pour avantage que chacune de ses parties peut être constituée par un matériau différent, celui qui est particulièrement approprié pour chacune de ces parties; on pourrait, par exemple, utiliser un maté- riau antifriction à base d'aluminium et d'étain pour le coussinet et un alliage antifriction cuivre-plomb pour le flasque. D'autre part, de tels paliers en deux parties ou plus présentaient comme inconvénient la nécessité de mani- puler plusieurs pièces et, dans certains cas, un risque d'erreur et des difficultés de montage, bien que ce pro- blème particulier soit résolu par la conception indiquée dans le brevet américain précité. Ainsi, le positionnement de tels paliers en deux parties ou plus dans des chaînes de montage utilisant des robots a engendré des problèmes très difficiles à résoudre. On a donc pensé à revenir à des pièces de type monobloc ou d'un seul tenant du point de vue de l'assem- blage, mais constituées d'au moins deux parties différentes, de façon à garder les avantages des paliers en au moins deux parties. On a ainsi proposé d'agrafer ou de coller la bu- tée sur le palier radial ou de souder le palier radial et la butée ensemble au moyen de bossages de soudage radial présents sur la périphérie intérieure de la butée et soudés à la périphérie extérieure du palier radial. L'agrafage présente la difficulté d'être diffi- cile à réaliser et d'exiger une quantité supplémentaire de matière; 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 demi-flasques soudés sur des demi- coussinets et exige un chanfrein important entre la face de portée et la périphérie intérieure du demi-flasque de butée pour éviter la présence de matériau antifriction 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. On a remédié aux inconvénients précités des pa- liers radiaux à au moins une butée axiale en réalisant un palier de butée composite pour arbre rotatif à partir d'au- moins deux pièces (coussinet ou bague de palier, d'une part, et butée(s) ou flasque(s) de palier, d'autre part) en soli- darisant ces pièces par soudage axial, au moyen de bossages, du palier radial avec la ou les butées axiales. D'une manière plus précise, un palier de butée composite à soudage axial consiste en un palier radial ou une butée axiale présentant au moins un bossage et en la solidarisation de la butée axiale par soudage axial effec- tué le long dudit (au moins un) bossage. Un tel agencement est présenté dans la demande de brevet FR 84 10058. L'invention concerne principalement des demi- paliers et constitue un perfectionnement apporté à la de- mande de brevet FR 84 10058 précitée (dont le sujet est incorporé ici à titre de référence) et au palier composite à soudage radial précité par le fait que non seulement il présente la plupart des avantages indiqués plus haut de ces conceptions, mais en outre, si la soudure cède après l'ins- tallation du palier, il permet de retenir radialement la butée sur le demi-palier radial et d'empêcher la rotation relative de la butée et du demi-palier radial. Grâce à l'incorporation de ces caractéristiques de retenue radiale et d'immobilisation en rotation dans la structure même du palier, il n'est plus nécessaire de pré- voir une conception spéciale des carters supérieur et infé- rieur du vilebrequin. Plus spécifiquement, l'invention est caractérisée par une butée semicirculaire comportant un bossage dirigé radialement vers l'intérieur à chacune de ses extrémités, s'emboîtant avec une encoche correspondante mais de plus grande largeur axiale située à chaque extrémité du demi- palier radial associé, et en ce que les surfaces de support radiales correspondantes d'au moins un bossage et une en- coche assurent un emboîtement de type à contact linéaire, facilitant le soudage axial ou radial. Il entre également dans le cadre de l'invention de n'avoir à souder qu'un bossage et une encoche en corres- pondance, tandis qu'il suffit que le bossage et l'encoche qui restent s'emboîtent librement, en assurant seulement les caractéristiques de retenue radiale et d'immobilisation en rotation désirées, comme indiqué dans le brevet US N 4 017 127 précité. Bien entendu, le palier radial, d'une part, et la butée axiale, d'autre part, peuvent être constitués par des matériaux semblables ou, ce qui est plus avantageux, par des matériaux différents. En outre, une telle réalisation permettra d'as- socier au palier radial une butée axiale complexe qui ne peut être fabriquée que séparément (découpe d'une forme complexe ou étampage d'un profil de surface). L'invention pourra, de toute façon, être mieux comprise à la lecture de la description qui suit, dans la- quelle on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue isométrique d'un demi- palier assemblé avec deux flasques; la figure 2 est une vue isométrique éclatée de l'ensemble représenté à la figure 1; la figure 3 est une vue de face partielle d'un ensemble de palier avant et après soudage axial et elle représente, sur l'un de ses côtés, une variante de réali- sation; et la figure 4 est une vue latérale partielle d'en- core une autre variante de réalisation de l'ensemble de pa- lier, avant soudage radial. On a représenté, sur la figure 1, la moitié d'un palier de butée à deux flasques assemblé, constitué par un feuillard d'acier spécial bimétallique, tant pour le palier de butée rotatif 1 que pour les butées 3, le palier 1 com- portant une surface de support radiale 15 et des rainures de graissage 11 séparées de 180 aux deux extrémités. Une lèvre extérieure 9 s'emboîte dans le logement dans lequel le palier doit être monté et empêche tout mouvement circon- férentiel et/ou axial entre le palier 1 et le logement. Les flasques ou butées 3 sont emboîtés de chaque côté du palier 1 avec un bossage 5 à chaque extrémité, à 180 . La surface de portée 17 est interrompue par des rainures de graissage 13 o de l'huile parvient à la jonction entre l'arbre et la butée 3 pour former une pellicule d'huile de portée. Les rainures de graissage 11 assurent la fonction de formation de la pellicule d'huile pour la surface de portée radiale 15. La vue éclatée du palier de la figure 1, repré- sentée sur la figure 2, montre plus clairement les bossages présents sur les butées 3. La figure 2 montre également plus clairement les encoches correspondantes 20 du palier 1, dans lesquelles s'emboîtent les bossages 5 des butées 3. En outre, les paliers s'étendent axialement de chaque côté au-delà du logement de palier, de sorte que la rondelle est en place avec sa périphérie intérieure, en surplombant la périphérie extérieure du palier lisse et avec solidarisa- tion par emboîtement et soudage des bossages et encoches respectifs. On a représenté, sur la figure 3, d'un côté (a) de l'axe central (A), la position relative de la butée 3 par rapport au palier radial 1, avant le stade de soudage axial des deux parties du palier l'une à l'autre. Il y a lieu de noter que l'épaulement de butée intérieur 6 du bos- sage 5 est en contact linéaire avec l'épaulement incliné 21 correspondant de l'encoche 20. L'angle a suivant lequel le bossage rencontre l'épaulement 21 de l'encoche est im- portant, du fait qu'il détermine la qualité de la soudure (de l'assemblage soudé), par exemple la quantité de mét-al qui peut être soudée de façon économique et réglée pour former une soudure de qualité et le degré de déplacement entre la butée et le palier radial pendant la soudure. Un angle a compris entre 20 et 65 est considéré comme admissible, et un angle a d'environ 450 est considéré comme très désirable pour l'application particulière présentée. Après le soudage, comme indiqué du côté (b) de la figure 3, la soudure 26 est limitée à une portion mineure de l'épau- lement 21 et la face inférieure 4 de la butée surplombe radialement les extrémités axiales du palier radial 1. Ce- pendant, la face axiale intérieure de la butée 3, qui n'est pas une face de portée, est dégagée de l'épaulement axial 22 de l'encoche 5. On a également représenté, du côté (b) de la fi- gure 3, une variante de réalisation de l'encoche 5, qui comprend un épaulement de butée axial 23. Comme on l'a indiqué précédemment, le rôle de l'épaulement de butée 23 est de garantir que la butée 3 ne tourne pas et ne descend pas radialement par rapport au palier 1, si la soudure 26 cède. Avec l'épaulement incliné 21 seulement, les pos- sibilités de déplacement précitées existent et dépendent uniquement des conceptions du carter et du jeu de vilebre- quin. On a représenté, sur la figure 4, un mode d'exé- cution présentant toutes les caractéristiques de l'inven- tion, et dans lequel l'ensemble de palier est réalisé de façon à être assemblé par soudure radiale, et non par sou- dure axiale comme précédemment. Des références numériques semblables sont utilisées pour indiquer les caractéristi- ques du palier identiques à celles du mode d'exécution des figures 1 à 3 qui précèdent. Au lieu de l'épaulement d'en- coche incliné en direction axiale représenté sur les figu- res 1 à 3, l'épaulement 21 est incliné en direction radiale. Le contact linéaire avec l'épaulement de bossage 6 est tou- jours présent et n'angle relatif a est maintenu avec les mêmes limites que précédemment. On peut utiliser d'autres moyens pour établir un tel contact linéaire en direction axiale. Par exemple, on pourrait former l'encoche en dépla- çant le matériau du palier avec un poinçon à former des lèvres, en formant ainsi une lèvre analogue à la lèvre 9, mais décalée suffisamment pour constituer une transition de contact linéaire avec l'épaulement de butée 6 de chaque bossage 5. Comme il ressortira de ce qui va suivre et comme il ressort déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à ses modes d'application et de réalisation déjà dé- crits, mais elle embrasse, au contraire, toutes leurs va- riantes. REVENDICATIONS 1. Palier de butée composite pour arbre rotatif comprenant au moins deux pièces, et dont l'une de ces piè- ces est un palier radial (1) dans lequel peut tourner l'ar- bre en rotation et l'autre pièce est une butée axiale (3) empêchant le déplacement axial de l'arbre, l'une de ces pièces comportant au moins un bossage radial (5), tandis que l'autre comprend une encoche (20), ladite encoche (20) et ledit bossage (5) s'emboîtant, caractérisé en ce que le palier radial (1) est fixé rigidement à la butée ou aux bu- tées axiales (3) par soudage, ladite encoche (20) compor- tant un épaulement (6) dirigé axialement, ledit bossage étant dirigé radialement et étant reçu dans ladite encoche de telle façon que, si la soudure cède, la butée est rete- nue librement sur le palier radial, en raison de l'accou- plement- entre le bossage et l'encoche. 2. Palier de butée composite selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'encoche comprend un épau- lement de butée soudé audit épaulement de ladite encoche. 3. Palier de butée composite selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le palier radial est un demi- palier de feuillard bimétallique comprenant un matériau de palier sur la surface radiale intérieure (15) et d'un élé- ment de soutien d'acier sur la surface radiale extérieure, ladite encoche étant située à chaque extrémité radiale du palier et sur au moins une extrémité axiale dudit palier, ledit bossage étant situé à une extrémité radiale de la butée et dirigé radialement vers son intérieur pour contac- ter, en lui étant soudé, ledit épaulement dirigé axialement de ladite encoche. 4. Palier de butée composite selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit (au moins un) bossage est situé à chaque extrémité radiale de ladite butée. 5. Palier de butée composite selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce qu'un second bossage (5) est si- tué à l'autre extrémité radiale de ladite butée et est di- rigé radialement vers l'intérieur en s'accouplant librement avec ladite encoche. 6. Palier de butée composite selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que l'épaulement (21) dirigé axialement de ladite encoche (20) comprend une portion d'épaulement inclinée en contact linéaire avec ledit épau- lement de butée (6) du bossage (5) avant le soudage, la- dite portion d'épaulement inclinée rencontrant l'épaulement de butée suivant un angle aigu compris entre environ 25 et 650. 7. Palier de butée composite selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que la portion d'épaulement in- clinée est inclinée dans la direction axiale, de façon à faciliter le soudage axial. 8. Palier de butée composite selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que la portion d'épaulement in- clinée est inclinée en direction radiale, de façon à faci- liter le soudage radial. 9. Palier de butée composite selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que l'épaulement dirigé axiale- ment comprend, en outre, une portion d'épaulement située axialement à l'extérieur de la portion d'épaulement incli- née et dirigée sensiblement parallèlement à l'axe du palier. 10. Palier de butée composite selon l'une quel- conque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la face inférieure de la butée est située en grande partie à l'intérieur des extrémités axiales du palier et surplombe la périphérie extérieure de l'élément de soutien d'acier.