Brevet FR3092151A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Palier de précision de type crapaudine pour platine tourne-disques. [0001] La présente invention concerne une crapaudine pour le maintien en rotation du plateau d'un tourne disques, ou tout autre machine à plateau tournant dans un plan ho- rizontal (charge axiale) requérant régularité et précision dans le mouvement de rotation, et ce sans bruit perceptible. Le terme de crapaudine est rarement employé pour désigner ce sous ensemble mécanique d'un tourne-disques, le terme couramment utilisé est « palier ». [0002] Les platines tourne disques, désignées également platines vinyles, ou table de lecture, disponibles sur le marché utilisent pour la plus grande majorité und crapaudine à paliers lisses pour le guidage en rotation de l'arbre ; lequel avec un contre grain de forme sphérique est en appui sur un grain en bronze, ou en matériau équivalent présentant un bon coefficient de frottement. La qualité de restitution de la musique par une platine tourne disque est directement liée à la précision de ces élément mécaniques, à leur mise en oeuvre, et à leur durabilité. [0003] Dans ce domaine d'application, la précision de l'ajustage est déterminante, mais est en conflit technique avec la nécessité de conserver radialement un jeu fonctionnel pour garantir une certaine liberté de mouvement de rotation. Ce jeu souvent mal maitrisé est responsable d'une restitution médiocre du son par le fait que la position du plateau en rotation n'est pas précise en regard de la pointe de lecture excitée par les élongations du sillon. Dc plus un lubrifiant est indispensable pour favoriser le glissement de l'arbre dans les paliers, et maintenir un jeu minimum. [0004] D'autre part, par suite du mode d'usinage industrialisé pour obtenir ces éléments mé- caniques, les paliers ne sont jamais parfaitement alignés, et le contre grain de l'arbre jamais parfaitement centré. [0005] D'où les inconvénients majeurs suivants : [0006] -1 la zone de contact du pivot sur le grain au lieu d'être réduite à un point comme prévu, est en fait un arc de cercle parcouru par le contre grain. Ceci génère un frottement qui se traduit par des vibrations -donc du bruit- se répercutant par voie solidienne au plateau, et par conséquent au disque lui-même entachant le signal musical par un bruit de fond audible appelé rumble. [0007] -2 cet inconvénient est majeur dans le cas de tourne-disques de haut de gamme [0008] qui utilisent des plateaux lourds constituant une énergie cinétique utile et favorable à la régularité de la vitesse de rotation. Du fait de l'accroissement de la charge axiale sur le grain, les conséquences décrites ci-dessus en sont décuplées. 2 [0009] -3 la lubrification des paliers constitue également un risque de dégradation dans le temps et avec les conditions d'utilisation. Principalement l'assèchement du lubrifiant lui-même conduisant au gommage, donc à l'augmentation du couple résistant et au freinage du mouvement. [0010] -4 durant la période d'utilisation, du fait du vieillissement du lubrifiant et avant le constat de gommage, le glissement de l'arbre dans les paliers est irrégulier conduisant à une variation du couple résistant, donc une fluctuation de la vitesse de rotation. Le tourne-disque n'est pas en panne du point de vue de l'utilisateur qui n'en a pas conscience, mais sa capacité à restituer fidèlement la musique est compromise durablement. [0011] La crapaudine de précision selon l'invention élimine ces inconvénients. Elle propose un fonctionnement sans bruit avec un guidage en rotation précontraint donc sans jeu radial, tout en conservant un couple résistant extrêmement faible et constant. Il n'y a qu'une seule zone de guidage en rotation le long du diamètre de l'arbre. L'alignement de l'arbre est obtenu par le guidage du contre grain dans le grain lui-même pour une rotation sur un point. De plus, le montage s'affranchit des tolérances d'usinage serrées obligatoires dans la fabrication des tourne-disques de haut de gamme, permettant ainsi une amélioration de la qualité tout en réduisant le coût de fabrication. [0012] D'une façon plus précise, le mécanisme à recours à un roulement à billes sous pré charge axiale pour le guidage en rotation de la partie haute de l'arbre, la partie basse emprisonnant le contre grain logé dans un cône comme illustré [figure 4] [0013] La [figure 1] représente le grain (1) en coupe. Il est conçu comme une cage avec un orifice parfaitement circulaire calibré (2) dont le fond (3) et en carbure de tungstène traité thermiquement pour atteindre une extrême dureté. L'intérieur de cette cage est destiné à recevoir de la graisse. (4). [0014] La figure 2 représente ce grain en vue de dessus. [0015] Le diamètre extérieur de ce grain est pourvu d'un filetage male (24) [0016] Le contre grain (5) est une bille d'acier au carbone rectifiée et calibrée, elle passe par l'orifice (2) avec lequel elle est ajustée glissant juste et prend appui sur le fond sur lequel elle pivote sur elle-même(3) Le contact au point de pivotement est baigné dans une graisse synthétique spéciale (4). [0017] Les dimensions respectives de l'orifice et de la bille en position sont déterminées pour que la paroi de l'orifice enserre la bille à son diamètre (6) et un peu au-delà. [0018] Selon l'invention la bille en pivotant sur elle-même, guidée par la paroi de l'orifice, tourne sur un point fixe. [0019] L'arbre cylindrique (11) représenté en coupe figure 3 comporte à son extrémité in- férieure un usinage en cône femelle (7) concentrique au diamètre destiné à emprisonner la bille. 3 [0020] Dans sa partie haute, l'arbre est aménagé en épaulement (9) sur lequel est monté un roulement à billes (8).selon des modes particuliers de réalisation, cet épaulement peut être obtenu par une réduction du diamètre de l'arbre, ou par l'implantation d'un anneau élastique extérieur de type circlips (10) comme illustré [figure 3]. [0021] En positon de marche, le cône (7) est emboité sur la bille (5). La forme et dimensions du cône sont conçues pour maintenir un espace (E) entre la base de l'arbre et la face supérieure (18) de la cage suffisant pour éviter le contact.[figure 4] L'extrémité haute de l'arbre (20) concerne la liaison avec le plateau ou tout autre masse mise en rotation, ne concerne pas l'invention et ne sera pas décrite. [0022] Le fourreau de crapaudine (19) représenté [figure 5] en coupe longitudinale est évidé sur toute sa longueur. On distingue 3 zones : [0023] La zone supérieure du fourreau A, la zone médiane B et la zone inférieure du fourreau C [0024] La zone supérieure du fourreau (A) concerne le guidage en rotation de l'arbre. Elle est aménagée en alésage (12). Pour loger le roulement. Cet alésage est réalisé en ajustement glissant juste, permettant ainsi une liberté en translation du roulement lorsqu'une force axiale s'exerce sur sa bague extérieure. [0025] Une gorge (13) est pratiquée dans cet alésage. Elle reçoit un anneau élastique intérieur (14) dont la fonction est de constituer une butée en translation. [0026] La zone médiane du corps (B) n'a pas de fonction mécanique de précision : c'est un fût (15) pour le passage libre de l'arbre (11). [0027] La zone inférieure (C) comprend un chambrage (16) dont la paroi intérieure est pourvue d'un filetage femelle (17). Il est destiné au montage du grain (1) par vissage comme un bouchon femelle. [0028] La figure 6 représente l'ensemble crapaudine de précision constitué en ordre de marche en coupe longitudinale tel qu'il est utilisé dans une platine tourne disques. Dans cette configuration selon l'invention, ce montage mécanique est en précontrainte par l'action d'une butée élastique. [0029] Cette butée élastique(ou butée ressort) est constituée par une rondelle ressort spécifique (15), représenté schématiquement figure 7 (communément appelée rondelle BORRELLY), épaulée clans l'alésage par l'anneau élastique (14) logé dans la gorge (13). [0030] L'invention est caractérisée par l'action de poussée verticale (ou charge axiale) pro- gressive et ajustable de cette rondelle élastique (15) sur la bague extérieure du roulement à bille (21).La bague intérieure (22) étant en appui sur l'épaulement de l'arbre, lui-même en butée par son extrémité sur le grain, la charge a comme effet d'éliminer le jeu des billes (23) dans leur gorge. [0031] La figure 8 illustre ce principe dans une représentation schématique grossie. [0032] Cette butée-ressort selon l'invention, exerce en permanence une faible charge axiale sur le roulement, suffisante pour éliminer le jeu naturel entre les billes et la gorge intérieure des bagues du roulement, sans en altérer la fluidité de rotation, et sans risques d'usure prématurée du roulement. [0033] Selon l'invention, cette faible charge est ajustée aux besoins de l'application. [0034] S'agissant d'une application pour une platine tourne disque, il faut éviter d'appliquer une trop forte charge qui se traduirait par une usure prématurée du roulement, une dé- gradation de ses caractéristiques mais surtout l'apparition d'un bruit de rotation. [0035] Selon l'invention, les caractéristiques de matière, épaisseur et élasticité sont dé- terminées pour atteindre une progressivité de la charge en fonction de la pénétration du grain par emboitemcnt hélicoïdal (vissage dans le fourreau) au cours de l'assemblage. [0036] L'invention est caractérisée par la possibilité de maitriser la charge à la fabrication (au montage manuellement) et d'ajuster la fluidité du mouvement de rotation aux besoins et caractéristiques de l'application en réglant la poussée de la rondelle élastique (15) sur la bague extérieure du roulement à billes (21). [0037] En vissant le grain, celui-ci monte dans le chambrage du fourreau (16), déplace l'arbre vers le haut réduisant progressivement la distance X [figure 6] entre le fond (3) et l'anneau élastique (14). La rondelle élastique (15) est progressivement comprimée : on durcit le système en augmentant progressivement le couple résistant. [0038] En dévissant, on libère de l'espace, la rondelle élastique (15) décharge le roulement et on retrouve une rotation assouplie. [0039] Pour une meilleure précision dans l'obtention du résultat recherché, le filetage du chambrage (17) et du grain (24) (emboitement hélicoïdal) est réalisé à pas fin. [0040] Selon une variante illustré [figure 9] un joint torique (26) en élastomère de type NBR peut être introduit entre la face interne du grain (18) et le fond du corps de crapaudine. Dans l'opération d'assemblage, le grain faisant fonction de bouchon, vient comprimer le joint torique qui fait office de frein au vissage du grain. Ainsi le bloque-t-il dans la position requise pour conserver le résultat, tout en assurant l'étanchéité à une éventuelle migration de la graisse. [0041] Selon des modes particuliers de réalisation, illustrée figure (9), le grain peut être constitué de deux, voire trois composants, chacun sélectionné par rapport à la meilleure aptitude à sa fonction. [0042] Par exemple L'orifice (2) est réalisé dans une bague rapportée (25), en matériau présentant un bon coefficient de frottement. Selon des modes particuliers de réalisation, elle peut être en bronze pré-imprégné d'huile ou en polymère fluoré ; ou chargé en graphite, ou en matière thermoplastique type POM (Polyoxyméthylène) [0043] Selon la variante illustrée [figure 9] Le fond (3) est une pastille rapportée en matériau traité thermiquement pour augmenter sa dureté de surface. Cette disposition permet entre autre une meilleure interchangeabilité de ce composant et en cas d'usure de remettre le système opérationnel. 6 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]