Brevet FR2754627A1 — publié le 19980417

TAMBOUR DE MAGNETOSCOPE A PALIER LISSE L'invention se situe dans le domaine des appareils lecteur et / ou enregistreurs de bandes magnétiques. Elle concerne plus particulièrement le palier centrant l'axe autour duquel tourne le tambour tournant, porteur des têtes magnétiques. Le principe de fonctionnement et de nombreux modes de réalisation de magnétoscopes sont maintenant connus. Un état de la technique particulièrement pertinent pour comprendre l'intérêt de la présente invention est constitué par l'enseignement du brevet EP 0 257 761 B1 de SONY CORPORATION. Ce brevet est relatif à un dispositif tournant pour têtes magnétiques. II a pour objet un tambour tournant pour appareil portable. L'intérêt de ce brevet pour la compréhension de la présente invention provient de l'état assez exhaustif de la technique donnée dans ce brevet. Cet état est donné en référence aux figures 4, 5 et 6 de ce brevet. Ces figures sont reprises pour commentaires dans la présente demande sous les références 1, 2 et 3 respectivement. Les numéros de référence des différentes pièces de ces figures ont été conservés pour les explications qui vont suivre. Ces figures représentent toutes des coupes axiales de tambour de magnétoscope. Chacun des tambours comporte un tambour inférieur fixe 52, 62, 72, fixé de facon connue à une plaque de montage non représentée. Le tambour fixe porte la partie fixe 51, 61 ou 71 d'un transformateur rotatif 50, 60 ou 70. Le tambour fixe comporte également des roulements 53, 63, 73 centrant un axe tournant 54, 64, 74. Cet axe est entraîné en rotation par un moteur non représenté. Cet axe est solidaire d'un tambour supérieur rotatif 55, 65, 75. Le tambour supérieur porte des têtes magnétiques 56, 66, 76, et la partie rotative 58, 68, 78 d'un transformateur rotatif 50, 60, 70. La périphérie extérieure des tambours fixe et rotatif 52, 55, 62, 65 ou 72, 75 sert de guide à une bande magnétique qui, pour être lue ou écrite, entoure partiellement le tambour. Le fonctionnement est le suivant. Les têtes magnétiques comportent des enroulements autour d'une ferrite présentant un entrefer. Lorsque l'entrefer passe devant les éléments magnétiques de la bande, ces éléments provoquent dans les enroulements de la tête une tension qui est proportionnelle à la vitesse de passage de la tête devant l'élément. La succession des tensions induites dans les enroulements constitue le signal utile. Ce signal est transmis à un bobinage rotatif du transformateur rotatif. Ce bobinage induit un flux magnétique dans un circuit magnétiques comportant une partie fixe et une partie rotative séparées par un entrefer. Le flux induit dans la partie rotative du circuit magnétique constituant avec le bobinage rotatif un primaire du transformateur rotatif circule dans la partie fixe du circuit magnétique et induit un courant dans un bobinage constituant avec cette partie fixe du circuit-magnétique le secondaire du transformateur rotatif. Des circuits non mentionnés permettent des adaptations, des amplifications, des mises en forme du signal utile. Comme expliqué dans ce brevet, si l'on veut réduire le diamètre du tambour, il devient problématique de loger le transformateur rotatif, en particulier en raison de la présence du palier guidant la rotation de l'axe d'entraînement 54, 64, 74 du tambour rotatif 55, 65, 75. Le palier a nécessairement une certaine épaisseur, ne serait-ce qu'en raison de la présence des billes par exemple. Dans l'exemple d'architecture de tambour représenté figure 1, un transformateur rotatif plat 50 est disposé radialement et extérieurement par rapport au roulement 53. Le plan médian de l'entrefer est perpendiculaire à l'axe de rotation. Un tel transformateur 50 connu est représenté figure 4 en coupe par un plan axial. II présente une symétrie cylindrique autour de l'axe AA' du tambour. II comporte un primaire 58 fixé au tambour tournant et un secondaire 51 fixé au tambour fixe. Ces primaire et secondaire 58, 51 comportent chacun une partie 1, 2 d'un circuit magnétique 3. Des cavités 4, 5 des parties de circuit magnétique 1, 2 contiennent des enroulements primaires 6 et secondaires 7 du transformateur rotatif. Des bossages 8, 9 entre les cavités 4, 5 contenant les enroulements 7, 6 sont distants entre eux d'une distance A constituant l'entrefer du circuit magnétique 3. De bonnes caractéristiques de transmission entre le primaire et le secondaire du transformateur rotatif supposent le respect d'un entrefer A prédéterminé de façon très précise. Les enroulements en regard déterminent des canaux de transmission des signaux en provenance des têtes magnétiques - 4 têtes dans le cas représenté figure 4. Les faces en regard 58a, 51a sont constituées par des surfaces planes contenant les sommets des bossages 8, 9. En raison de l'épaisseur du roulement, il ne reste plus qu'une petite surface pour les faces en regard 58a, 51 a du transformateur rotatif 50. Cette surface réduite limite le nombre de canaux que l'on peut inclure dans le transformateur rotatif. Il en résulte aussi, comme expliqué dans le brevet, de moins bonnes caractéristiques de transmission du signal utile en provenance des têtes magnétiques 56. Dans l'architecture de tambour représentée figure 2, le transformateur rotatif 60 est un transformateur à enroulements primaire et secondaire parallèles autour d'un même axe et au même niveau de cet axe. Comme expliqué dans le brevet SONY, il est impossible de prévoir une épaisseur suffisante de la ferrite fixe 61 ou de la ferrite tournante 68 du transformateur rotatif 60 en raison de l'épaisseur du roulement 63 autour duquel le transformateur 60 est logé. Compte tenu de ces problèmes exposés encore dans le brevet SONY, il a été proposé une architecture représentée figure 3, dans laquelle un transformateur rotatif, par exemple plat (dont un exemple est présenté figure 4), est disposé au-dessus du roulement 73. Dans ce cas, la hauteur totale du tambour est augmentée en proportion inverse de la réduction du diamètre du tambour que l'on espère. II apparaît donc que l'épaisseur du roulement formant le palier de l'axe du tambour tournant constitue une gêne en raison de son épaisseur. Outre son épaisseur, le roulement à bille présente d'autres inconvénients qui seront exposés ci-après en liaison avec la figure 5. Cette figure comporte les figures 5a et 5b. La figure 5a est une coupe par un plan axial d'un roulement 10 tel que l'un des roulements 53, 63, 73 représentés figures 1 à 3. Ce roulement est représenté à une échelle plus grande que l'échelle employée pour les figures 1 à 4. Ce roulement est composé d'une bague intérieure 11, dans laquelle est emmanché en serrage l'axe 54, 64, 74. 11 comporte une bague extérieure 13. Entre la bague extérieure 13 et la bague intérieure 11, des billes 12 assurent un roulement à friction réduite du palier intérieur 1 1 par rapport à la bague extérieure 13. Compte-tenu des tolérances de fabrication et pour les besoins du roulement, il existe un jeu entre les billes 12 et les surfaces extérieure 14 de la bague 1 1 et intérieure 15 de la bague 13. Une partie de ce jeu est nécessaire au fonctionnement, mais un jeu trop grand peut entraîner des vibrations nuisibles à une bonne transcription du signal utile. C'est pourquoi on précharge le roulement 10 au montage en exerçant une contrainte axiale sur la bague 13 par rapport à la bague intérieure 11. Avec cette contrainte, le roulement se déforme d'une façon qui a été représentée de façon très exagérée figure 5b, qui correspond à la demi-vue gauche de la figure 5a. La contrainte axiale exercée sur l'une des parties externe ou interne du roulement entraîne un déplacement axial de la bague 13 par rapport à la bague 11. Du fait de ce déplacement, le jeu intérieur entre les billes 12 et les surfaces 14, 15 se trouve réduit, ce qui est bénéfique. Par contre, la valeur du déplacement axial d entre le tambour tournant supérieur 55, 65, 75 solidaire de l'axe 54, 64, 74 et le tambour inférieur fixe 52, 62, 72 solidaire de la bague 13 est aléatoire. L'écart Ad que peut prendre d par rapport à une valeur moyenne de d égale à do est supérieur à la tolérance que l'on peut accepter sur l'entrefer A entre les pièces polaires 1 et 2 du circuit magnétique 3 du transformateur rotatif. II est rappelé que l'une de ces pièces 1 est solidaire du tambour supérieur tournant 55, 65, 75 alors que l'autre pièce 2 est solidaire du tambour inférieur fixe. Il en résulte au montage une trop grande dispersion sur la distance A séparant les faces 51 a, 58a du transformateur rotatif. Le remède à cette dispersion consiste en une mesure de la distance d, suivie de la mise en place d'une rondelle d'épaisseur appropriée choisie par le monteur parmi un jeu de rondelles de différentes épaisseurs. Un exemple d'un tel montage est représenté figure 6. Cette figure représente une coupe axiale d'un tambour connu dont l'architecture est très proche du tambour selon l'invention. Ce tambour comporte un tambour inférieur fixe 22 portant la partie fixe 21 d'un transformateur rotatif 20. Ce tambour est centré sur un arbre 24 d'axe AA'.L'arbre 24 est entraîné en rotation par le rotor 19 d'un tambour. Le tambour inférieur fixe 22 porte deux roulements 23 dont les bagues intérieures serrent l'arbre 24. Un tambour supérieur tournant 25 est également serré sur l'arbre 24. Ce tambour porte les têtes magnétiques 26. 11 peut également porter leurs circuits d'adaptation et d'amplification. II porte également la partie tournante 28 du transformateur rotatif 20. On voit que la distance entre les tambours fixe 22 et rotatif 25 est une fonction de la distance axiale entre les surfaces de serrage 16 des roulements 23 par le tambour fixe 22 et la surface 29 de serrage: du tambour rotatif 25 sur l'axe 24. Cette distance est aussi dépendante du jeu des roulements 23. Pour régler l'entrefer à sa valeur nominale, on introduit lors du montage du tambour rotatif 25 sur le tambour fixe une rondelle d'épaisseur 30, dont l'épaisseur est déterminée en fonction du résultat de mesures du jeu effectuées lors du montage. Compte tenu de l'état de la technique ci-dessus décrit, la présente invention a pour but un palier présentant un encombrement moindre qu'un palier à roulement. Elle a également pour objet de supprimer lors du montage l'opération de mesure liée à l'indétermination a priori du jeu réel sur les roulements. Un autre objet de la présente invention est de réduire le niveau de vibration mécanique du tambour en rotation. A toutes ces fins, I'invention a pour objet un tambour d'un lecteur et / ou enregistreur d'une bande magnétique, le tambour comportant un tambour rotatif portant au moins une tête magnétique, un tambour fixe, le tambour rotatif étant en rotation autour d'un axe AA', les tambours fixe et rotatif étant rotationnellement liés l'un à l'autre au moyen d'un arbre centré sur un palier caractérisé en ce que le palier est un palier lisse. Selon l'invention, il n'est pas important que le tambour rotatif soit solidaire de l'axe qui est alors un axe tournant serré sur le tambour rotatif ou au contraire que l'axe soit fixe et lié au tambour fixe alors que le palier est lié au tambour rotatif, le palier étant alors rotatif. Le remplacement du palier à roulement par un palier lisse présente bien les avantages exposés plus haut. II présente toutefois un inconvénient sérieux qui est la raison essentielle pour laquelle il n'est pas employé jusqu'à présent dans des dispositifs tels que des tambours magnétiques. Le frottement sur les surfaces en contact du palier et de l'arbre est important, ce qui entraîne d'une part une plus grande consommation d'énergie pour maintenir le mouvement, et d'autre part une usure des surfaces en contact conduisant rapidement à une dégradation des qualités de stabilité de la rotation. Dans le mode préféré de réalisation, ces inconvénients sont fortement minimisés par l'emploi d'un palier réalisé dans une matière agglomérée (en anglais, "sintered bearing"). Cette matière peut être par exemple un métal ou un alliage fritté aggloméré sous forte pression à chaud. Cette matière est alors imbibée d'un lubrifiant choisi en fonction de la porosité de la matière agglomérée, et des vitesses relatives des surfaces de l'arbre et du palier. Le mode de réalisation préféré de l'invention sera maintenant décrit en regard des dessins annexés. Ces dessins comportent les figures 1 à 6 relatives à l'art antérieur et déjà commentées, ainsi que les figures 7 à 9 relatives à un tambour selon l'invention. Les figures 1 à 3 représentent chacune une coupe axiale d'un tambour selon l'art antérieur. La figure 4 représente une coupe axiale schématique d'un exemple connu de transformateur rotatif à plat porté par un tambour. La figure 5 comprend les figures 5a et 5b. La figure 5a représente une coupe axiale d'un roulement connu. La figure 5b représente une demi-coupe axiale de ce même roulement chargé. La figure 6 représente une coupe axiale d'un tambour connu ayant une architecture proche de l'invention. La figure 7 représente une coupe axiale d'un tambour selon l'invention. La figure 8 représente une coupe axiale partielle d'un palier utilisé dans un tambour selon l'invention. La figure 9 comprend les figures 9a, 9b, 9c. Ces figures représentent chacune une coupe transversale d'un arbre et d'un palier utilisés dans un tambour selon l'invention. Les figures 1 à 6 ont déjà été décrites et ne seront pas à nouveau commentées. La figure 7 représente une coupe axiale d'un tambour selon l'invention. Sur cette figure, le changement essentiel par rapport à la figure 6 est le remplacement des roulements 23 par un palier lisse 33. Les autres composants du tambour sont de même nature que ceux de la figure 6 et portent les mêmes numéros de référence. Le tambour supérieur rotatif 25 est serré sur l'arbre 24 du tambour au niveau d'une surface de serrage 39. Le tambour inférieur fixe 22 est serré sur une partie extérieure 36 du palier 33. Naturellement, d'autres modes de fixation que le serrage peuvent être retenus pour lier le tambour rotatif 22 à l'arbre 24 ou le palier 33 et le tambour fixe 22. Par rapport à l'architecture connue telle que représentée figure 6, le remplacement des roulements 23 par un palier lisse 33 permet une réduction du diamètre extérieur de l'organe de roulement. Dans l'exemple représenté, ce gain n'est mis à profit que pour diminuer le diamètre intérieur et extérieur du transformateur rotatif 30. Cette première réduction est le prélude à d'autres transformations architecturales du tambour. Le mode de réalisation préféré du palier sera maintenant commenté en référence aux figures 8 et 9. La figure 8 est une coupe longitudinale partielle d'un palier lisse utilisé pour réaliser le mode préféré de l'invention. Dans ce mode préféré, le palier est réalisé en un matériau aggloméré sous haute pression à chaud. Ce matériau est poreux. Les porosités capillaires de ce matériau sont imprégnées d'un lubrifiant. II pourra s'agir par exemple d'un métal fritté à structure poreuse présentant des porosités capillaires. Le palier comporte, dans ce mode de réalisation, deux surfaces de guidage de l'arbre référencées 31 et 32 respectivement. Le fonctionnement est le suivant. Suivant la vitesse de l'arbre 24, sa charge et le choix du lubrifiant, un coussinet autolubrifiant peut travailler selon deux régimes de lubrification. II est précisé que la charge de l'arbre 24 est constituée normalement par le poids de la masse tournante lorsque le palier est horizontal. II s'agit en général d'une force relativement importante. En position verticale, la charge de l'arbre 24 selon une direction radiale est quasi nulle. Elle ne permet donc pas en principe le fonctionnement qui va être expliqué ci-après. Toutefois, après expérimentation, les inventeurs ont constaté que la force d'appui de la bande magnétique sur le disque tournant constituait une charge suffisante pour permettre le fonctionnement qui va être maintenant décrit en référence à la figure 9. Cette figure comprend les figures 9a, 9b et 9c. Ces trois figures représentent chacune une coupe transversale du palier 33 et de l'arbre 24, effectuée au niveau d'une surface de guidage 32 entre l'arbre 24 et le palier 33, par exemple selon la ligne 99 de la figure 8. Les deux régimes de fonctionnement possible du palier sont un régime qualifié d'hydrodynamique et un régime qualifié onctueux. Selon l'invention, le palier fonctionne suivant le régime hydrodynamique. Ce régime peut être atteint en principe pour des charges moyennes, mais les inventeurs ont constaté qu'il pouvait être également atteint pour des charges très faibles. Le régime onctueux ne se produit, quant à lui, que sous forte charge. De plus, il conduit à des coefficients de frottement plus élevés que le régime hydrodynamique. II est à préciser qu'environ 25 % du matériau aggloméré, par exemple du métal fritté à structure poreuse constituant le palier, est imprégné à saturation avec une huile à haut pouvoir lubrifiant. Sur la figure 9a, l'arbre 24 est représenté au repos en appui sur une partie de la surface de guidage 32 du palier 33. Sur la figure 9b, l'arbre 24 tourne à sa vitesse nominale. L'effet conjugué de la charge de l'axe selon une direction radiale et de la rotation crée un effet d'aspiration du lubrifiant hors des cavités capillaires du palier. Sous l'effet de la charge de l'arbre 24, les pressions transmises au lubrifiant ne présentent pas une répartition symétrique de révolution autour de AA'. II en résulte que l'arbre 24 en rotation n'est pas centré selon AA'. L'arbre est plus proche de l'une des parties 34 de la surface de guidage 32 et en conséquence, plus éloigné d'une autre partie 38 de la surface de guidage 32. Il existe alors une dépression dans une partie 35 du volume de la cavité contenant l'arbre 24. Le volume en dépression 35 est compris entre l'arbre 24 et la surface 38. Le lubrifiant imbibant la matière agglomérée est aspiré dans ce volume en dépression 35 et est entraîné par l'arbre 24 vers un volume 37 de la cavité contenant l'arbre 24 qui se trouve entre l'arbre 24 et la surface 34. Il en résulte une pression d'huile locale, suffisante en conjonction avec la dépression du volume 35, pour décoller l'arbre 24 de la surface 34. Le lubrifiant crée alors un film hydrodynamique constituant un coussin d'huile. L'arbre 24 n'est plus au contact du palier, mais en appui sur un coussin d'huile. Il en résulte une usure quasi nulle du palier et de l'arbre et un coefficient de frottement de l'ordre de 0,01 à 0,08. Lors de l'arrêt de la rotation de l'arbre 24 représenté figure 9c, l'effet d'aspiration cesse. Grince aux capillarités des pores du matériau aggloméré, le lubrifiant est réabsorbé dans le corps du palier. L'arbre 24 revient en appui sur une partie de la surface de guidage 32. REVENDICATIONS 1. Tambour d'un lecteur et / ou enregistreur d'une bande magnétique, le tambour comportant un tambour rotatif (25) portant au moins une tête magnétique (26), un tambour fixe (22), les tambours fixe (22) et rotatif (25) étant rotationnellement liés l'un à l'autre au moyen d'un arbre (24 tenu par un palier, d'axe AA', tambour caractérisé en ce que le palier est un palier lisse (33). 2. Tambour selon la revendication 1, caractérisé en ce que le palier (33) est réalisé dans une matière poreuse agglomérée. 3. Tambour selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière poreuse agglomérée est un métal fritté. 4. Tambour selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière poreuse est imbibée d'un lubrifiant. 5. Tambour selon la revendication 3, caractérisé en ce que le métal fritté est imbibé d'un lubrifiant. 6. Tambour selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tambour rotatif (25) est serré sur l'arbre (24), L'arbre (24) étant rotatif dans le palier lisse (33). 7. Tambour selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tambour rotatif (25) est fixé au palier lisse (33), le palier étant rotatif autour de l'arbre (24).