Brevet FR2778957A1 — publié le 19991126

La présente invention concerne une chaîne mécanique destinée notamment à l'entraînement d'escaliers mécaniques ou de trottoirs roulants situés aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur. On connaît une chaîne mécanique comprenant une succession de maillons intérieurs et de maillons extérieurs reliés entre eux par des articulations formées chacune d'un axe solidaire de deux plaques latérales extérieures tournant dans une pièce creuse en forme de douille solidaire de deux plaques latérales intérieures et sur laquelle est monté fou un rouleau. Cette chaîne comprend en outre deux garnitures de frottement disposées respectivement entre la pièce creuse et le rouleau et l'axe d'articulation et la pièce creuse. En fonctionnement, une telle chaîne à rouleaux est soumise à des contraintes de frottement localisées entre (a) la pièce creuse en forme de douille et le rouleau, (b) l'axe d'articulation et la pièce creuse en forme de douille, (c) le rouleau et le maillon intérieur et (d) le maillon intérieur et le maillon extérieur. Actuellement, chaque garniture de frottement de la chaîne à rouleaux est réalisée en une matière appartenant à la famille des matériaux plastiques. Cependant, en ce qui concerne notamment la garniture de frottement disposée entre la pièce creuse en forme de douille et le rouleau, la matière plastique de cette garniture se déforme et s'use rapidement sous l'action simultanée de la vitesse de rotation relativement élevée du rouleau et d'une contrainte de compression relativement élevée exercée sur le rouleau pendant le déplacement de la chaîne. De plus, cette chaîne connue nécessite, pour son bon fonctionnement, l'utilisation de lubrifiant liquide additionnel en particulier entre chaque garniture et l'axe d'articulation ou la pièce creuse en forme de douille. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus en proposant une chaîne mécanique à rouleaux pouvant tourner à des vitesses de rotation élevées sous l'action de contraintes de compression également élevées. A cet effet, la chaine mécanique de l'invention, comprenant une succession de maillons intérieurs et de maillons extérieurs reliés entre eux par des articulations formées chacune d'un axe solidaire de deux plaques latérales extérieures tournant dans une pièce creuse en forme de douille solidaire de deux plaques latérales intérieures et sur laquelle est monté fou un rouleau, deux garnitures de frottement étant disposées respectivement entre la pièce creuse et le rouleau et l'axe d'articulation et la pièce creuse, est caractérisée en ce que la garniture de frottement entre la pièce creuse et le rouleau est en un matériau céramique lubrifiant permettant à chaque rouleau de tourner à une vitesse élevée sous l'action d'un effort de compression également élevé. Avantageusement, la garniture de frottement entre l'axe d'articulation et la pièce creuse est également en un matériau céramique lubrifiant. Selon une variante de réalisation, le matériau céramique est sous forme massive. Selon une autre variante de réalisation, le matériau céramique est sous forme pulvérulente. Le matériau céramique de chaque garniture de frottement peut être du carbone graphite ou du nitrure de bore. La chaine comprend en outre deux garnitures d'étanchéité axialement espacées en matériau céramique massif, chacune en forme de disque monté coaxialement sur la pièce creuse entre la garniture de frottement et le rouleau et la plaque latérale intérieure correspondante et d'un diamètre sensiblement égal à celui du rouleau de façon à assurer l'étanchéité entre la pièce creuse et le rouleau. La chaîne comprend également deux autres garnitures d'étanchéité axialement espacées, en matériau céramique massif, chacune en forme de disque monté coaxialement sur l'axe d'articulation entre la garniture de frottement et la pièce creuse et la plaque latérale extérieure correspondante et d'un diamètre sensiblement égal à celui de la pièce creuse de façon à assurer l'étanchéité entre l'axe d'articulation et la pièce creuse. Selon un autre mode de réalisation, chaque garniture de frottement est constituée de deux corps tubulaires identiques munis chacun à l'une de ses extrémités d'une collerette en un matériau céramique massif, les collerettes de l'une des garnitures de frottement étant disposées entre le rouleau et les plaques latérales intérieures pour assurer une étanchéité et le frottement entre la pièce creuse et le rouleau et les collerettes de l'autre garniture de frottement étant disposées entre la pièce creuse et les plaques latérales extérieures pour assurer une étanchéité et le frottement entre l'axe d'articulation et la pièce creuse. Avantageusement, les plaques latérales intérieures et extérieures, les axes d'articulation et les pièces creuses en forme de douille et de rouleau sont réalisés en acier inoxydable. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'une partie de la chaîne mécanique de l'invention avec une coupe effectuée dans le plan contenant deux axes d'articulation successifs de la chaîne; - la figure 2 est une demi-vue en coupe d'une articulation de la chaîne de la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan d'une partie de la chaîne d'un deuxième mode de réalisation de l'invention avec une coupe effectuée dans le plan contenant deux axes d'articulation successifs de la chaîne; et - la figure 4 est une demi-vue en coupe d'une articulation de la chaîne de la figure 3. En se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, la chaîne mécanique comprend une succession de maillons extérieurs 1 et de maillons intérieurs 2 reliés entre eux par des articulations formées chacune d'un axe 3, plein ou creux, solidaire de deux plaques latérales extérieures 4 et monté tourillonnant dans une pièce creuse 5 en forme de douille, appelée ci-après douille, solidaire, par exemple par sertissage, de deux plaques latérales intérieures 6. Un rouleau 7 est monté fou sur la douille 5 et deux garnitures de frottement 8, 9 sont disposées respectivement entre le rouleau 7 et la douille 5 et l'axe d'articulation 3 et la douille 5. Chaque garniture de frottement 8, 9 est de forme générale tubulaire. Selon l'invention, la garniture de frottement 8 entre le rouleau 7 et la douille 5 est en un matériau solide lubrifiant particulièrement approprié pour permettre au rouleau 7 de tourner à une vitesse élevée sous l'action d'un effort de compression également élevé. Ce matériau est un matériau céramique, c'est-à-dire un composé qui n'est ni organique, ni métallique mais qui est élaboré à haute température. Parmi les matériaux céramiques qui peuvent être utilisés pour la constitution de la garniture de frottement 8, on peut citer le carbone graphite ou le nitrure de bore. Le matériau céramique peut être utilisé sous sa forme monolithique ou comme constituant de matériaux composites. La garniture de frottement 8 utilise de préférence le matériau céramique sous une forme massive, mais l'utilisation de ce matériau sous une forme pulvérulente peut être également envisagée. L'utilisation de la garniture de frottement 8 à base de céramique dans le rouleau 7 permet d'allier d'excellentes propriétés de lubrification avec une résistance à la compression appropriée à l'effort appliqué. Le matériau céramique évite ainsi l'écrasement de la garniture 8 et améliore le comportement au frottement de celle-ci, ce qui conduit à un accroissement de la durée de vie du rouleau 7. De préférence, la garniture de frottement 9 entre l'axe d'articulation 3 et la douille 5 est également en un matériau à base de céramique pour assurer la rotation entre cet axe et la douille en résistant aux contraintes de compression qui peuvent être importantes lors de l'engrènement de la chaîne dans les dents du pignon menant (non représenté). Pour assurer une étanchéité entre la douille 5 et le rouleau 7, on prévoit deux garnitures axialement espacées en forme de disque 10 en un matériau céramique massif disposées entre chaque rouleau 7 et les maillons intérieurs 2. Plus précisément, chaque disque de garniture d'étanchéité 10 est monté coaxialement sur la douille 5 perpendiculairement à celle-ci entre la garniture de frottement 8 et le rouleau 7 et la plaque latérale intérieure correspondante 6 et a un diamètre sensiblement égal à celui du rouleau 7. Deux autres garnitures d'étanchéité 11 axialement espacées en forme de disque en un matériau céramique massif sont également disposées entre chaque plaque intérieure 6 et chaque plaque extérieure 4 des maillons 1, 2 pour assurer une étanchéité entre l'axe d'articulation 3 et la douille 5. Plus précisément, chaque disque de garniture d'étanchéité 11 est disposé entre la garniture de frottement 9 et la douille 5 et la plaque latérale extérieure 4 en étant monté coaxialement sur l'axe d'articulation 3 perpendiculairement à celui- ci. Chaque disque de garniture d'étanchéité 11 a un diamètre sensiblement égal à celui de la douille correspondante 5. Les garnitures d'étanchéité 10, 11 permettent d'une part de supporter les contraintes de frottement entre le rouleau 7 et le maillon intérieur 2 et entre le maillon intérieur 2 et le maillon extérieur 1 et d'autre part de conserver les particules de frottement à l'intérieur des contacts entre la douille 5 et le rouleau 7 et la douille 5 et l'axe d'articulation 3, ce qui a pour conséquence directe de réduire l'usure. En effet, l'usure n'est constituée que des particules de frottement qui sont sorties des zones de contact rouleau 7 - douille 5 et douille 5 - axe d'articulation 3. Ces garnitures d'étanchéité remplissent une fonction supplémentaire d'éviter que des particules extérieures ne pénètrent dans les zones de frottement. Selon l'autre mode de réalisation représenté aux figures 3 et 4 o les mêmes éléments que ceux du mode de réalisation précédent portent les mêmes références, les garnitures de frottement 8, 9 sont également agencées pour assurer l'étanchéité réalisée par les disques de garniture d'étanchéité décrits dans le mode de réalisation précédent. Ainsi, chaque garniture de frottement 8 entre rouleau 7 et douille 5 est constituée de deux corps tubulaires identiques 8a disposés entre le rouleau et la douille 5 avec deux de leurs extrémités en aboutement au voisinage de la zone centrale de la douille 5. Chaque corps tubulaire 8a est muni à son extrémité opposée d'une collerette 8b disposée entre le rouleau 7 et la plaque latérale intérieure correspondante 6 pour assurer l'étanchéité entre la douille 5 et le rouleau 7. De la même manière, chaque garniture de frottement 9 est constituée de deux corps tubulaires identiques 9a disposés entre l'axe d'articulation 3 et la douille 5 en ayant deux de leurs extrémités adjacentes en aboutement au voisinage de la zone centrale de l'axe d'articulation 3. Chaque corps tubulaire 9a de la garniture 9 est muni à son extrémité opposée d'une collerette 9b disposée entre la douille 5 et la plaque latérale externe 4 pour assurer l'étanchéité entre l'axe d'articulation 3 et cette douille. Bien entendu, les corps tubulaires 8a et 9a et les collerettes 8b et 9b des garnitures 8, 9 sont en un matériau à base de céramique de préférence massif. Les fonctions assurées par les garnitures 8, 9 de ce deuxième mode de réalisation sont identiques à celles assurées par les garnitures de frottement 8, 9 et les garnitures d'étanchéité 10, 11 du premier mode de réalisation. De préférence, les maillons extérieurs 1, les maillons intérieurs 2, les axes d'articulation 3, les douilles 5 et les rouleaux 7 sont réalisés en acier inoxydable. La chaîne mécanique à rouleaux ci-dessus décrite est sans entretien et peut fonctionner sans l'utilisation de lubrifiant liquide additionnel contrairement aux chaînes mécaniques connues jusqu'à maintenant. De plus, la chaîne à rouleaux de l'invention peut fonctionner dans une atmosphère humide et poussiéreuse et peut être également soumise à l'action d'agents détergeants lors de son nettoyage. Dans cette optique, l'ensemble des pièces constitutives de la chaîne de l'invention sont en des matériaux particulièrement adaptés à un tel milieu environnant agressif. Ainsi, les matériaux céramiques ont également été choisis pour leur excellente inertie chimique qui les rend insensibles à l'atmosphère environnante pour les températures d'utilisation considérées. Les pièces métalliques en acier inoxydable ont des performances mécaniques élevées. Cette famille de matériaux permet donc de répondre aux critères atmosphériques précédemment décrits sans avoir recours à des techniques de traitement de surface des pièces de la chaîne comme cela était le cas pour les chaînes antérieurement connues. REVEND LCAT I QNS 1. Chaîne mécanique comprenant une succession de maillons intérieurs (2) et de maillons extérieurs (1) reliés entre eux par des articulations formées chacune d'un axe (3) solidaire de deux plaques latérales extérieures (4) tournant dans une pièce creuse en forme de douille (5) solidaire de deux plaques latérales intérieures (6) et sur laquelle est monté fou un rouleau (7), deux garnitures de frottement (8; 9) étant disposées respectivement entre la pièce creuse (5) et le rouleau (7) et l'axe d'articulation (3) et la pièce creuse (5), caractérisée en ce que la garniture de frottement (8) entre la pièce creuse (5) et le rouleau (7) est en matériau céramique lubrifiant permettant à chaque rouleau (7) de tourner à une vitesse élevée sous l'action d'un effort de compression également élevé. 2. Chaîne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la garniture de frottement (9) entre l'axe d'articulation (3) et la pièce creuse (5) est en un matériau céramique lubrifiant. 3. Chaîne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau céramique est sous forme massive. 4. Chaîne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau céramique est sous forme pulvérulente. 5. Chaîne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau céramique est du carbone graphite. 6. Chaîne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le matériau céramique est du nitrure de bore. 7. Chaîne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre deux garnitures d'étanchéité axialement espacées (10) en matériau céramique massif, chacune en forme de disque monté coaxialement sur la pièce creuse (5) entre la garniture de frottement (8) et le rouleau (7) et la plaque latérale intérieure correspondante (6) et d'un diamètre sensiblement égal à celui du rouleau (7) de façon à assurer l'étanchéité entre la pièce creuse (5) et le rouleau (7). 8. Chaîne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre deux garnitures d'étanchéité axialement espacées (11) en matériau céramique massif, chacune en forme de disque monté coaxialement sur l'axe d'articulation (3) entre la garniture de frottement (9) et la pièce creuse (5) et la plaque latérale extérieure correspondante (4) et d'un diamètre sensiblement égal à celui de la pièce creuse (5) de façon à assurer l'étanchéité entre l'axe d'articulation (3) et la pièce creuse (5). 9. Chaîne selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que chaque garniture de frottement (8; 9) est constituée de deux corps tubulaires identiques (8a; 9a) munis chacun à l'une de ses extrémités d'une collerette (8b; 9b) en un matériau céramique massif, les collerettes (8a) de l'une (8) des garnitures de frottement étant disposées entre le rouleau (7) et les plaques latérales intérieures (6) pour assurer une étanchéité entre la pièce creuse (5) et le rouleau (7) et les collerettes (9b) de l'autre garniture (9) étant disposées entre la pièce creuse (5) et les plaques latérales extérieures (4) pour assurer une étanchéité entre l'axe d'articulation (3) et la pièce creuse (5). 10. Chaîne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les plaques latérales intérieures (6) et extérieures (4), les axes d'articulation (3) et les pièces creuses en forme de douille (5) et de rouleau sont réalisés en acier inoxydable. 11. Chaîne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est utilisée notamment pour l'entraînement d'escaliers mécaniques ou de trottoirs roulants.