Brevet FR2752030A1 — publié le 19980206

La présente invention a pour objet une chaîne mécanique de transmission ou de manutention fonctionnant sans apport extérieur de lubrifiant. Les chaînes mécaniques de transmission ou de manutention sont formées par une succession de maillons extérieurs et intérieurs alternés. Chaque maillon extérieur comporte une paire de plaques extérieures parallèles et chaque maillon intérieur comporte une paire de plaques intérieures parallèles entres elles et aux plaques extérieures. Les maillons successifs sont reliés entre eux à l'aide d'une articulation formée par un axe cylindrique relié aux plaques extérieures et par une douille cylindrique reliée aux plaques intérieures et dans laquelle tourillonne l'axe. Les frottements créés lors des mouvements alternés de rotation des maillons extérieurs par rapport aux maillons intérieurs se situent notamment entre l'axe et la douille et les plaques intérieures et les plaques extérieures ou les plaques extérieures et la douille. En effet, lors de l'engrènement des chaînes sur les pignons ou roues dentées, il se produit un glissement relatif des pièces métalliques soumises à des pressions de contact plus ou moins élevées. Les efforts parasites dus à ses frottements de glissement diminuent le rendement et on observe en outre des phénomènes de corrosion de contact. Pour éviter ces phénomènes de frottement et d'usure, il est connu de graisser ou de lubrifier les chaînes au niveau de chaque articulation. Mais, le graissage ou la lubrification des chaînes mécaniques pose d'autres problèmes. En effet, le graissage ou la lubrification des chaînes mécaniques nécessite des interventions périodiques de maintenance. De plus, la graisse est inflammable tandis que les lubrifiants peuvent polluer l'environnement dans certaines applications. Ainsi, en fonction des impératifs de fonctionnement, la lubrification est impossible. C'est le cas dans l'énergie nucléaire, le fonctionnement dans l'eau, l'industrie textile et, fréquemment pour les chaînes de manutention, par exemple pour les chaînes d'entraînement des marches d'escaliers mécaniques ou des palettes de trottoirs roulants. C'est pourquoi, les fabricants de chaînes mécaniques s'orientent de plus en plus vers des chaînes mécaniques de transmission ou de manutention fonctionnant sans apport extérieur de lubrifiant. Pour cela, les améliorations apportées concernent tout ou partie des pièces pouvant venir en contact et dont il faut améliorer les propriétés tribologiques pour éviter les grippages, usures et bruits. A cet effet, il est connu des chaînes mécaniques fonctionnant sans apport extérieur de lubrifiant, grâce à l'utilisation de douilles autolubrifiantes en matériau fritté ou en matière plastique ou encore en matériau composite à base de polymère. L'utilisation de douilles autolubrifiantes permet donc de résoudre le problème tribologique. Par ailleurs, la durée de vie des chaînes peut encore être augmentée en utilisant pour l'axe ou pour la douille un matériau antagoniste inoxydable et de dureté élevée par rapport au matériau composant l'autre élément. Pour cela, une solution est l'utilisation de couches chromisées obtenues par un traitement de cémentation au chrome de l'axe en acier et composées essentiel lement de carbure de chrome. Les phénomènes de frottement entre les plaques extérieures et les plaques intérieures de chaque maillon peuvent également être évités en utilisant des douilles débordantes en matériau autolubrifiant. Le matériau autolubrifiant vient donc frotter sur les plaques extérieures et évite le contact entre les plaques. Dans le cas où la chaîne mécanique comporte, au niveau de chaque articulation un rouleau disposé autour de la douille, le contact entre le rouleau et la douille peut être amélioré en disposant dans le rouleau un fourreau en matériau autolubrifiant. Mais, ces différentes solutions pour améliorer le fonctionnement des chaînes mécaniques sans apport extérieur de lubrifiant ne donnent pas encore entièrement satisfaction. En effet, l'usure de l'axe provoque la formation de particules d'usure qui s'oxydent et viennent s'enchasser dans la douille qui est le plus souvent de dureté plus faible que l'axe. Ce phénomène est encore plus net quand on est en présence de particules abrasives extérieures qui pénètrent dans le contact axe-douille. Ces particules d'usure accélèrent l'usure de l'axe au niveau de chaque articulation ce qui entraîne au bout d'un certain temps un allongement du pas de la chaîne qui, lorsqu'il atteint une certaine valeur, perturbe le fonctionnement. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant une chaîne mécanique de transmission ou de manutention fonctionnant sans apport extérieur de lubrifiant et dont la durée de vie est sensiblement augmentée. L'invention a donc pour objet une chaîne mécanique formée d'une succession de maillons extérieurs et intérieurs alternés et comportant chacun respectivement une paire de plaques extérieures parallèles et une paires de plaques intérieures parallèles entre elles et aux plaques extérieures, les maillons successifs étant reliés entres eux à l'aide d'une articulation formée par un axe cylindrique relié aux plaques extérieures et par une douille cylindrique reliée aux plaques intérieures et dans laquelle tourillonne l'axe, caractérisé en ce que chaque articulation comporte des moyens d'évacuation en continu des particules d'usure se formant entre ledit axe et ladite douille. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les moyens d'évacuation des particules d'usure sont formés par au moins une zone évidée ménagée sur la surface de contact de l'axe avec la douille, - les moyens d'évacuation des particules d'usure sont formés par au moins une zone évidée ménagée sur la surface de contact de la douille avec l'axe, - les moyens d'évacuation des particules d'usure sont formés par au moins une zone évidée et ménagée sur les surfaces de contact entre l'axe et la douille, - ladite zone évidée est formée par des trous ménagés dans l'axe et convergeant vers un alésage central ménagé dans ledit axe, - la zone évidée est formée par des trous débouchant, ménagés dans la douille, - la zone évidée est formée par au moins une rainure hélicoïdale ou par au moins deux rainures hélicoïdales et de sens opposé, - la zone évidée est formée par au moins une rainure longitudinale s'étendant parallèlement à l'axe de l'articulation correspondante, - la zone évidée est formée par au moins un méplat longitudinal, ménagé sur ledit axe et s'étendant parallèlement à l'axe de l'articulation correspondante. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue en plan avec une coupe transversale partielle d'une articulation d'une chaîne mécanique selon l'invention, - les Figs. 2 à 6 sont des vues schématiques en perspective montrant différents modes de réalisation de l'axe d'articulation d'une chaîne mécanique selon l'invention, - les Figs. 7 à 10 sont des vues schématiques en coupe transversale montrant différents modes de réalisation de la douille de l'articulation d'une chaîne mécanique selon l'invention. Sur la Fig. 1, on a représenté partiellement une chaîne mécanique de transmission ou de manutention fonctionnant sans apport extérieur de lubrifiant et désigné dans son ensemble par la référence 1. Cette chaîne mécanique 1 est formée par un succession de maillons extérieurs 10 et une succession de maillons intérieurs 20 alternés. Chaque maillon extérieur 10 est formé par une paire de plaques extérieures, respectivement 11 et 12, parallèles et chaque maillon intérieur 20 est formé par une paire de plaques intérieures, respectivement 21 et 22, parallèles entres elles et aux plaques extérieures 11 et 12. Les maillons extérieurs 10 et les maillons intérieurs 20 sont reliés entre eux à l'aide d'une articulation 2 dont l'axe s'étend perpendiculairement aux plaques extérieures 11 et 12 et aux plaques intérieures 21 et 22. Ainsi que représenté à la Fig. 1, chaque articulation 2 est formée par un axe 3 et par une douille 4 disposée autour dudit axe 3. L'axe 3 comporte des portions cylindriques d'extrémité faisant saillie à l'extérieur de la douille 4 et montées serrées dans des alésages 13 des plaques extérieures 11 et 12. La douille 4 comporte sur sa surface externe des portions cylindriques d'extrémité montées serrées dans des alésages 23 des plaques intérieures 21 et 22. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 1, la douille 4 comporte un fourreau interne 4a réalisé en un matériau autolubrifiant, comme par exemple en matériau fritté, en matière plastique ou en matière composite à base de polymère. Selon une variante, la douille 4 peut être réalisée, dans son ensemble, en un matériau autolubrifiant. Les extrémités de la douille 4 débordent des faces externes des plaques internes 21 et 22 si bien que ces extrémités frottent sur les plaques extérieures respectives 11 et 12 de façon à ménager entre les plaques extérieures 11 et 12 et les plaques extérieures 21 et 22 un jeu évitant ainsi le contact entre ces plaques, respectivement 11, 21 et 12, 22. L'axe 3 de chaque articulation 2 est généralement réalisé en acier et peut comporter une couche chromisée obtenue par un traitement de cémentation au chrome et composée essentiellement de carbure de chrome. Malgré cela, il se forme au niveau des surfaces de contact entre l'axe 3 et la douille 4 des particules d'usure qui s'oxydent et viennent s'enchasser dans la douille 4. De plus, des particules abrasives extérieures peuvent pénétrer entre cet axe 3 et la douille 4. Ces particules abrasives provoquent, au bout d'un certain temps, une usure prématurée de l'axe 3. Chaque articulation 2 de la chaîne mécanique 1 selon l'invention comporte des moyens d'évacuation en continu des particules d'usure se formant entre l'axe 3 et la douille 4. D'une manière générale, les moyens d'évacuation des particules d'usure sont formés par au moins une zone évidée 30 ménagée sur la surface de contact de l'axe 3 avec la douille 4 ou ménagée sur la surface de contact de la douille 4 avec l'axe 3 ou ménagée sur les surfaces de contact entre l'axe 3 et la douille 4. En se reportant aux Figs. 2 à 6, on va décrire différents modes de réalisation de la zone évidée 30 ménagée sur la surface de contact de l'axe 3 avec la douille 4. Selon un premier mode de réalisation représenté à la Fig. 2, la zone évidée 30 est formée par des trous 31 ménagés dans l'axe 3 et convergeant vers un alésage central 32 ménagé dans cet axe 3. Selon un second mode de réalisation repre- senté à la Fig. 3, la zone évidée 30 est formée par au moins une rainure hélicoïdale 33 ménagée sur la surface externe de cet axe 3 et s'étendant sur toute la longueur dudit axe 3. La zone évidée 30 peut également être formée par plusieurs rainures hélicoïdales 33 parallèles entre elles. Selon un troisième mode de réalisation représenté à la Fig. 4, la zone évidée 30 est formée par au moins deux rainures hélicoïdales, respectivement 34 et 35, ménagées sur la surface externe de l'axe 3 et s'étendant sur toute la longueur dudit axe 3. Ces rainures hélicoïdales 34 et 35 s'entrecroisent. Selon un quatrième mode de réalisation représenté à la Fig. 5, la zone évidée 30 est formée par au moins une rainure longitudinale 36 s'étendant parallèlement à l'axe de l'articulation 2 et sur toute la longueur de l'axe 3. Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 5, la zone évidée 30 est formée par plusieurs rainures longitudinales 36 parallèles entre elles. Selon un cinquième mode de réalisation représenté à la Fig. 6, la zone évidée 30 est formée par au moins un méplat longitudinal 37, ménagé sur la surface extérieure de cet axe 3 et s'étendant parallèlement à l'axe de l'articulation 2 et sur toute la longueur de l'axe 3. Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 6, la zone évidée 30 est formée par plusieurs méplats 37 parallèles les uns aux autres. En se reportant maintenant aux Figs. 7 à 10, on va décrire différentes variantes de la zone évidée 30 dans le cas où elle est ménagée sur la douille 4. Selon un premier mode de réalisation la zone évidée 30 est formée par des trous 40 débouchant et traversant toute l'épaisseur de cette douille 4. Selon un second mode de réalisation représenté à la Fig. 8, la zone évidée 30 est formée par au moins une rainure hélicoïdale 41 ménagée sur la face interne de la douille 4 et s'étendant sur toute la longueur de ladite douille 4. Selon une variante1 la zone évidée 30 peut être formée par plusieurs rainures 41 hélicoïdales et parallèles. Selon un troisième mode de réalisation représenté à la Fig. 9, la zone évidée 30 est formée par au moins deux rainures, respectivement 42 et 43, hélicoïdales et de sens oppose. Ainsi que représenté à la Fig. 9, ces rainures 42 et 43 s'entrecroisent et s'étendent sur toute la longueur de la douille 4. Selon une variante, la zone évidée 30 peut être formée par plus de deux rainures 42 et 43 hélicoïdales et de sens oppose. Selon un quatrième mode de réalisation représenté à la Fig. 10, la zone évidée 30 est formée par au moins une rainure longitudinale 44 s'étendant parallèlement à l'axe de l'articulation 2 et sur toute la longueur de la douille 4. Dans l'exemple de réalisation représenté à la Fig. 10, la zone évidée est formée par plusieurs rainures longitudinales 44 parallèles entre elles et s'étendant sur toute la longueur de la douille 4. Lors du déplacement de la chaîne, l'axe 3 et la douille 4 de chaque articulation 2 pivotent l'un par rapport à l'autre et il se crée entre cet axe et cette douille une pression. Ainsi, les particules d'usure qui se forment régulièrement au niveau des surfaces de contact entre l'axe 3 et la douille 4, sont évacuées en continu soit vers l'alésage central de l'axe 3 par les trous 31, soit vers la surface extérieure de la douille 4 par les trous 40 ou soit au niveau du jeu existant entre les plaques extérieures 11 et 12 et les plaques intérieures 21 et 22 par la zone évidée ménagée sur la surface extérieure de l'axe 3 ou la surface intérieure de la douille 4 ou les deux à la fois. L'évacuation continue des particules d'usure permet d'éviter une usure rapide de l'axe 3 et par conséquent de prolonger la durée de vie des chaînes mécaniques. REVENDICATIONS 1. Chaîne mécanique formée d'une succession de maillons extérieurs (10) et intérieurs (20) alternés et comportant chacun respectivement une paire de plaques extérieures (11, 12) parallèles et une paire de plaques intérieures (21, 22) parallèles entre elles et aux plaques extérieures (11, 12), les maillons (10, 20) successifs étant reliés entre eux à l'aide d'une articulation (2) formée par un axe cylindrique (3) relié aux plaques extérieures (11, 12) et par une douille cylindrique (4) reliée aux plaques intérieures (21, 22) et dans laquelle tourillonne l'axe (3), caractérisée en ce que chaque articulation (2) comporte des moyens (30) d'évacuation en continu des particules d'usure se formant entre ledit axe (3) et ladite douille (4). 2. Chaîne mécanique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'évacuation des particules d'usure sont formés par au moins une zone évidée (30) ménagée sur la surface de contact de l'axe (3) avec la douille (4). 3. Chaîne mécanique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'évacuation des particules d'usure sont formés par au moins une zone évidée (30) ménagée sur la surface de contact de la douille (4) avec l'axe (3). 4. Chaîne mécanique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'évacuation des particules d'usure sont formés par au moins une zone évidée (30) ménagée sur les surfaces de contact entre l'axe (3) et la douille (4). 5. Chaîne mécanique selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ladite zone évidée (30) est formée par des trous (31) ménagés dans l'axe (3) et convergeant vers un alésage central (32) ménagé dans ledit axe (3). 6. Chaîne mécanique selon l'une des revendications 1, 3 ou 4, caractérisée en ce que ladite zone évidée (30) est formée par des trous (40) débouchant, ménagés dans la douille (4). 7. Chaîne mécanique selon des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite zone évidée (30) est formée par au moins une rainure hélicoïdale (33 ; 41). 8. Chaîne mécanique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite zone évidée (30) est formée par au moins deux rainures (34, 35 ; 42, 43) hélicoïdales et de sens opposé. 9. Chaîne mécanique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite zone évidée (30) est formée par au moins une rainure longitudinale (36 ; 44) s'étendant parallèlement à l'axe de l'articulation (2) correspondante. 10. Chaîne mécanique selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite zone évidée (30) est formée par au moins un méplat (37) longitudinal, ménagé sur ledit axe (3) et s'étendant parallèlement à l'axe de l'articulation (2) correspondante.