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PERFECTIONNEMENTS AUX PALIERS ET A LEUR PROCEDE DE FABRICATION.
La présente invention est relative aux paliers et à leur procédé de fabrication.
Des paliers de ce type général ont été, et sont utilisés,à une grande échelle, dans l'aviation,de même que dans d'autres branches d'industrie et dans des conditions de fonctionnement très différentes. Par suite, il est important que de tels paliers se prêtent à une grande variété d'applications, sans qu'il y ait lieu de modifier, en quoi que ce soit, leurs carac= téristiques structurales ou fonctionnelles, en vue de les adapter à chaque usage particulier. En outre, il est important que ces paliers présentent des caractéristiques structurales telles qu'elles se prêtent à une fabrication de haute précision, tout en répondant aux exigences d'une production intensive.
Bien entendu, les paliers doivent présenter des caractéristiques de simplicité et de durée, en service prolongé et sans de grandes fatigues, quelles que soient les conditions de fonctionnement, et, en même temps, ils doivent être'd'une fabrication robuste et d'un prix de revient peu élevé.
En conséquence, parmi ses divers objets, la présente invention envisage, d'une part, un palier présentant les caractéristiques précitées et, d'autre part, un procédé de fabrication économique d'un tel palier, ce procédé répondant, en pratique, aux exigences d'une production en grande série et à grand rendement, de paliers de haute précision. D'autres objets apparaitront au cours de la description suivante.
Sur le dessin qui représente un mode de réalisation de la présente invention : - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un palier à queue fixé à l'extrémité d'une tige' ou organe analogue; - la figure 2 est une vue partielle éclatée en perspective des divers éléments constituant le palier;
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- la figure 3 est une vue en coupe verticale à grande échelle, faite par 3-3 de la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe partielle, à grande échelle, analogue à la figure 3, mais représentant une des rondelles de retenue dans sa position de préassemblage; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, mais représen- tant une variante du palier, l'une des rondelles de retenue étant également représentée en position de préassemblage;
- la figure 6 est une vue en coupe verticale, à grande échelle, d'une rondelle de retenue, cette rondelle étant représentée dans sa forme initiale préalablement à son assemblage dans le palier; - la figure 7 enfin, représente une variante de la rondelle de retenue, dans laquelle une rondelle de retenue fait corps avec une rondelle d'étanchéité, ces deux rondelles étant représentées dans leur position en forme de préassemblage.
Les mêmes chiffres de référence désignent des pièces similaires sur toutes les figures du dessin.
Conformément à un mode de réalisation de l'invention, le palier comprend d'une manière générale un organe en forme d'anneau, en oeil, se pro- longeant, dans le cas d'un palier à queue, par une queue percée et taraudée destinée à recevoir l'extrémité filetée d une tige à laquelle le palier doit être fixé. A l'intérieur de l'oeil du palier est logée de manière à pouvoir tourner une rotule alésée, susceptible d'un mouvement universel limité. En- tre cette rotule et l'oeil ou anneau, sont disposées deux bagues, à l'inté- rieur desquelles la rotule peut tourner et osciller, ces bagues ayant été refoulées sur la rotule en position opérante, par emmanchement à force.
Pour rendre le palier étanche à l'introduction de matières étrangères et aux fui- tes de lubrifiant, une rondelle d'étanchéité et une rondelle de retenue sont disposées à chaque extrémité de l'oeil, ces rondelles d'étanchéité et de re- tenue étant maintenues en position opérante de la manière qui sera décrite en détail ci-après; dans certains cas, une seule bague sera suffisante pour assurer ?'étanchéité,
En se référant maintenant à la figure 1 du dessin, on voit que le palier comprend un corps ou oeil indiqué d'une manière générale en 10, constitué par une queue 11 et une tête ou organe extérieur 12.
A l'intérieur de la tête est logée et retenue de manière à pouvoir y tourner, une rotule 13 percée d'un alésage, rotule qui est susceptible d'un mouvement universel limité par rapport à la tête, lorsqu'elle est assujettie à une partie ou mé- canisme quelconque (non représenté) qui imprime un mouvement à la rotule ou organe extérieur. La queue 11 peut être percée et taraudée de manière à re- cevoir une tige 15 ou organe analogue, qui peut lui être fixé par vissage ou par tout autre moyen. Si on le désire, la tige peut être fixée à l'intérieur de la queue par exemple au moyen d'une goupille 15a traversant la queue et la tige.
Gomme on le voit sur les figures 2 et 3, la tête 12 du corps 10 comporte un logement non cylindrique, indiqué d'une manière générale en 16 et la traversant. De préférence, ce logement comprend deux portées tron- coniques similaires 17 et 18 (voir figure 3), les diamètres des bords exté- rieurs 17a et 18a de ces portées tronconiques étant plus petits que le dia- mètre, au point 19. Le logement 16 présente une double conicité, dans un but qui apparaîtra dans la suite.
En se référant encore aux figures 2 et 3, on peut voir que dans le logement 16 de la tête sont logées deux bagues 20 et 21, dont les surfa- ces intérieures 20a et 2la sont sphériques de manière à former une portée pour la rotule 13, lorsque cette rotule est mise en place avec les bagues dans la tête 12. De préférence, le corps 10 du palier est en acier relati- vement dur, tandis que les bagues 20 et 21 sont en alliage approprié tel que du bronze par exemple, qui est plus tendre que l'acier trempé et suffisamment
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malléable pour être embouti et refoulé dans le logement 16 de l'organe extérieur.
Les bagues 20 @@@@(voir figure 2) sont cylindriques ou sensiblement cylindriques à l'origine, et comportent respectivement des parois latérales 22 et 23, des parois d'extrémité extérieures 24 et 25 et des parois d'extré- mité intérieures 26 et 27,ces dernières parois d'extrémité étant chanfreinées, respectivement, comme indiqué en 20c et 2lc (voir figure 3).
Etant donné que les surfaces portantes de ces bagues 20 et 21 sont sphériques, les parois 22 et 23 des bagues vont en s'évasant vers les parois d'extrémité intérieures 26 et 27, l'épaisseur résultante des parois 22 et 23 facilitant la mise en place des bagues dans la tête 12, ainsi qu'on le comprendra ci-après.
Lorsque les bagues 20 et 21 sont montées à l'intérieur de la tête 12 (voir figure 3), elles sont sensiblement tronconiques, et leurs parois d'extrémité 24 et 25, qui sont en réalité des rebords, recouvrent suffisamment la rotule 13 pour l'empêcher de s'échapper de la tête. Ces ba- gues prennent leur forme tronconique pendant le montage, ainsi qu'on le décrira par la suite et épousent la forme tronconique ou à double inclinai- son du logement 16,de sorte qu'elles se trouvent solidement bloquées dans leur logement, par suite de leur assemblage extrêmement serré, ou refoulement, à l'intérieur de l'organe 12.
De préférence, les bagues ont des dimensions telles qu'après montage, comme indiqué sur la figure 4, leur largeur totale soit inférieure à celle de la tête 12. De cette fagon, on laisse aux extrémités extérieures des bagnes, et à l'intérieur des parois latérales 12a et 12b de la tête 12, un espace libre pour la réception de deux rondelles 28 et 29, la première. de ces rondelles étant une rondelle d'étanchéité, en toute matière appro-priée, telle qu'une matière plastique ou du caoutchouc, la seconde de ces rondelles étant une rondelle de retenue en une matière quelconque présentant des propriétés telles qu'elle se maintienne elle-même en relation coopéran- te correcte avec la rotule et l'organe extérieur.
La rondelle de retenue 29 (voir figure 6), en condition de préassemblage, présente une forme tronconique; toutefois, après assemblage de la manière qui sera décrite ci-après, elle prend la forme aplatie ou pratiquement aplatie permanente, représentée sur les figures 3 et 4. Ainsi la rondelle, dans sa forme tronconique d'origine, présente un bord ou arête extérieur incliné 29a, le diamètre de l'arête 29b étant approximativement le même que celui du bord extérieur de la tête 12, par exemple (voir figure 4), ce qui permet l'introduction de la rondelle 29 dans le logement 16 avec un minimum d'effort.
Le diamètre de l'arête 29b de la rondelle peut être légèrement supérieur à celui de l'arête 18a de la tête et, même dans ce cas, la mise en place n'est pas difficile, étant donné que la rondelle peut être élastiquement mise en place de manière commode après avoir, bien entendu, mis en place la rondelle d'étanchéité 28. Le montage des rondelles d'étanchéité 28 est facile, par suite de la nature même de la matière dont elles sont formées. Après avoir appliqué une pression contre la rondelle de retenue 29, ainsi qu'on le décrira ci-après, cette bague prend la position représentée sur la figure 3 et conserve cette position malgré les forces qui peuvent normalement tendre à la déplacer.
La rondelle étant dans cette position, il est à noter que l'arête extérieure 29a est bloquée dans la conicité tronconique du logement 16 et que, par suite, il se produit, entre l'arête de la rondelle et le logement tronconique, un interverrouillage qui empêche la rondelle de s'échapper accidentellement.
Sur la figure 7, on a représenté une rondelle de retenue 30 et une rondelle d'étanchéité 31 assujettie l'une à l'autre de toute matière appropriée, de sorte que ces deux rondelles peuvent être mises en place simultanément.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, les rondelles 28 et 29 peuvent être intégralement constituées en toute matière appropriée, possédant à la fois les propriétés ou caractéristiques requises des rondelles 28 et 29. On a utilisé certaines matières plastiques présentant
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ces caractéristiques pour réaliser une telle rondelle à double fonction, et en réalité certaines matières imprégnées' donnent satisfaction. Toutefois, si on utilise deux rondelles ou une rondelle formée d'une seule pièce, le facteur de première importance est l'interverrouillage entre la ou les rondelles et la conicité du logement de la tête 12.
Dans la variante représentée sur la figure 5, les bords intérieurs opposés de la tête 12 sont chambrés pour constituer des évidements ou canaux agrandis 32, chacun de ces canaux présentant une surface tronconique 33, dont la conicité est parallèle à celle du logement adjacent de la tête, par exemple le logement 16, Ces canaux reçoivent les rondelles d'étanchéité et de retenue 34 et 35, qui sont analogues aux rondelles 28 et 29, sauf qu'elles ont un diamètre extérieur légèrement plus grand, du fait que l'évidement 32 a un plus grand diamètre. Les rondelles 34 et 35 sont, par ailleurs, les mêmes, et sont montées de la même manière.
Diaprés ce qui précède, il apparaît que le palier constitue un ensemble susceptible d'un fonctionnement long et efficace, par suite de l'utilisation de la ou des bagues d'étanchéité et de retenue, qui empêchent l'admission de matières étrangères sur les portées de paliers, ainsi que les fuites de lubrifiant provenant de l'intérieur du palier, par exemple hors de la gorge formée par les chanfreins 20c et 21c des rondelles.
On ajoutera, à ce sujet, que la queue 11 (figure 3) présente un alésage 36 qui communique avec un conduit 37, relié à son tour à la gorge formée par les chanfreins 20c et 2lc. Lors de la mise en place du palier, cet alésage peut être garni de lubrifiant qui peut se rendre dans la gorge et, de là, aux portées entre la rotule et les bagues.
Bien que le palier ci-dessus puisse être fabriqué de différentes fagons, le procédé suivant peut avantageusement être utilisé :
Après usinage du corps ou oeil 10, de toute manière appropriée, on le place dans un jeu de matrices appropriées, la rotule 33 étant centrée dans 10 logement 16 de la tête 12. On enfonce ensuite à la presse les bagues 20 et 21 dans les extrémités opposées de la tête 12 et, au fur et à mesure que les bagues s'enfoncent dans la tête entre la surface extérieure de la rotule 13 et les portées tronconiques 17 et 18, elles se trouvent refoulées et prennent la forme tronconique représentée sur la figure 3.
Lorsque les bords intérieurs 26 et 27 des bagues butent l'un contre l'autre sous l'effet de la pression continue exercée contre leurs extrémités extérieures, le métal tend à s'épanouir vers l'extérieur par rapport à l'axe de la rotule, grâce aux chanfreins 20c et 2lc, ce qui atténue les pressions exercées vers l'intérieur sur la bague, c'est-à-dire vers son axe. Ceci tend à réduire la pression entre les surfaces de portée des bagues et celles de la rotu- le, approximativement au voisinage de la ligne d'équateur de la rotule, de sorte que, bien qu'il existe un bon assemblage à glissement entre les bagues, dans cette zone,la rotule n'est pas suffisamment serrée pour'empêcher un mouvement relatif raisonnablement libre entre la rotule et les bagues.
Ainsi, les chanfreins 20c et 2lc constituent avantageusement, non seulement un canal pour le lubrifiant, mais aussi une chambre appropriée, pour recevoir le métal des bagues, ce qui réduit la pression excessive sur les organes intérieurs à leur point de jonction, pression qui, autrement, empêcherait le libre mouvement de la rotule et des bagues nécessaire pour assurer le fonctionnement correct du palier.
Les bagues 20 et 21 ayant ainsi été placées dans la tête 12, l'assemblage est monté dans un outil ou machine approprié, de manière que la tête et les bagues soient fortement serrées pour empêcher leur déplacement axial, la rotule 13 étant toutefois laissée libre et non supportée, en vue de pouvoir lui appliquer une pression axiale. On exerce alors une telle pression axiale sur la rotule soit dans un seul sens soit, de préférence, dans les deux sens à la fois, de façon à la déplacer par rapport à la tête 12 et aux bagues 20 et 21, d'une légère quantité prédéterminée.
Dans certains cas, ce mouvement relatif peut être de l'ordre de 0,0254 mm. ou, si on le désire, le mouvement relatif peut être considérablement plus grand, suivant le jeu
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final que 1'on désire laisser entre la rotule et les bagues. Ce mouvement relatif entre la rotule et les bagues a pour effet de supprimer ou d'atté- nuer toute pression exercée par les bagues sur la rotule,du fait qu'elles sont refoulées à la presse entre la rotule et la tête, telle que celle qui empêcherait, entre la rotule et les baguesla liberté de mouvement nécessaire au fonctionnement correct du palier. En d'autres termescette pression axiale sur la rotule se traduit par un certain déplacement du métal constituant les bagues, ce qui diminue tout serrage excessif des bagues sur la rotule.
I1 est évident qu'au lieu de fixer la tête 12 et les bagues 20 et 21 de telle sorte que la rotule puisse se déplacer par rapport à elles, il est possible de fixer la rotule et de déplacer les bagues et la tête, pour obtenir le jeu désiré entre la rotule et les bagues. Ainsi, l'assemblage de la rotule et des bagues est parfait et aucune opération supplémen- taire n'est nécessaire pour libérer la rotule.
Toutefois, l'assemblage du palier sera, de préférence, effec- tué de la manière suivante :
On place la bague 21 du palier sur un support ou enclume fai- sant partie d'un jeu de matrices qui peut, d'une manière générale, être ana- logue à celui mentionné ci-dessus; on place ensuite la rotule 13 dans la ba- gue et sur un tenon ou mandrin dont le diamètre correspond à peu près à celui du logement pratiqué dans la rotule. On place alors la tête ou organe extérieur 12 sur la bague 23 aussi loin qu'il peut aller et on insère la bague de palier 20 sur la rotule et entre la rotule et l'intérieur de la par- tie supérieure de l'organe 12.
Bien entendu, ces différents organes sont, dans ces conditions, entièrement libres, mais l'organe extérieur 12 et la rotule 13 sont supportés de manière à .pouvoir se déplacer l'un par.rapport à l'autre. Les organes étant ainsi disposés, on abaisse la partie supérieure du jeu de matrices de telle manière que les deux bagues 20 et 21 du palier soient forcées l'une vers l'autre, entre l'organe extérieur 12 et la rotule 13 et que la matière des bagues se trouve refoulée entre l'organe extérieur et la rotule 13.
Lorsque les bords intérieurs des bagues de palier se rencontrent, la pression continuant à s'exercer, le métal se trouve légèrement refoulé vers l'extérieur par rapport à l'axe de la rotule, grâce aux chanfreins 20c et 2lc, ce qui réduit les pressions exercées vers 1'intérieur sur la rotule, c'est-à-dire vers son axe et, par suite, également la pression entre les surfaces de portée des bagues et celles de la rotule, au voisinage de la ligne d'équateur de la rotule, ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus.
En même temps, on exerce la pression axiale sur la rotule 13, le jeu de matrices étant tel qu'il permet un mouvement relatif entre la rotule et l'organe extérieur 12, de sorte que cette pression exercée sur la rotule déplace celle-ci axialement, par rapport à l'organe extérieur, d'une distance prédéterminée, de l'ordre de 0,0254 mm ou davantage si on le désire. Après cette opération, on sépare les parties supérieure et inférieure du jeu de matrices de façon à permettre l'enlèvement du palier 'qui est alors retourné et remis en place dans le jeu de matrices, l'organe extérieur 12 étant de nouveau supporté par une partie du jeu de matrices, et la rotule 13 étant supportée de manière à permettre le mouvement relatif entre la rotule et l'organe extérieur.
On abaisse alors la partie supérieure du jeu de matrices pour exercer une pression axiale sur la rotule et la déplacer par rapport à l'organe extérieur, d'une distance prédéterminée, encore de l'ordre de 0,0254 mm ou davantage si on le désire. Ainsi, la rotule et l'organe extérieur sont déplacés l'un par rapport à l'autre et dans une direction axiale, d'une distance prédéterminée, ce déplacement réagissant sur le métal des bagues 20 et 21 du palier, en provoquant le refoulement du métal à un degré suffisant pour réduire la pression des bagues contre les surfaces de portée de la rotule, de manière à laisser une tolérance ou jeu suffisant permettant à la rotule de tourner ou de pivoter librement à l'intérieur des bagues.
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Les bagues 20 et 21 ayant ainsi été refoulées dans la tête 12, le palier est prêt à recevoir les rondelles d'étanchéité 28 que l'on peut mettre en place à la main. Ensuite, on met en place les rondelles de retenue 29 comme indiqué sur le côté droit de la figure 4; cette mise en place peut être exécutée à la main ou à l'aide d'un outil approprié; ainsi qu'on l'a dit plus haut, grâce à leur forme tronconique, les rondelles sont facilement mises en place dans la tête 12, après quoi, à l'aide d'un outil approprié appliqué axialement sur le palier, on aplatit et' refoule les rondelles de telle manière qu'elles prennent la forme et la position représentées sur la figure 3. Cet aplatissement a d'abord pour effet de refouler les rondelles 29 et de les bloquer dans la tête 12, comme indiqué sur la figure 4.
Ceci rend effectivement solidaire la rondelle de retenue de la partie adjacente de la tête 12, en empêchant la désolidarisation des deuil: parties.
A ce sujet, il est à noter que les rondelles de retenue 29 sont, de préférence, en une matière appropriée de manière qu'elles conservent la position ou la forme que leur a données l'opération de refoulement. En refoulant les rondelles de retenue dans des parties préalablement assemblées du palier, les rondelles d'étanchéité 28 sont effectivement bloquées en posi- tion d'étanchéité par rapport à la bague adjacente et à la surface de por- tée de la rotule 13, la périphérie intérieure des rondelles d'étanchéité étant maintenue contre la surface sphérique de la rotule et, en réalité, épousant cette surface pour former effectivement un joint.
Ainsi, les surfaces de portée des bagues et de la rotule sont protégées contre l'introduction de matières étrangères qui pourraient les endommager et, en même temps, les fuites du lubrifiant sont empêchées.
Ce qui a été décrit concernant le montage des rondelles de retenue 29 est vrai en ce qui concerne le montage des rondelles représentées sur les figures 5 et 7. En d'autres termes, les rondelles 30 et 31 (figure 7) et les rondelles 34 et 35 sont montées de la même manière, sauf que les rondelles 30 et 31 sont emboîtées simultanément dans leur logement du fait qu'elles sont, au préalable, rendues solidaires l'une de l'autre.
11 est à noter que, par suite de la déformation des rondelles 29, 30 ou 35 résultant de la pression de montage ou d'assemblage exercée sur elles, une pression de retenue extrêmement utile et permanente est exercée dans tous les cas par la rondelle de retenue sur la rondelle d'étanchéité, cette pression maintenant non seulement la rondelle d'étanchéité appliquée contre la face adjacente de sa bague, mais aussi la périphérie intérieure de la rondelle d'étanchéité appliquée d'une manière étanche contre la périphérie de la rotule 13.
11 est clair que, grâce au procédé ci-dessus décrit de fabrication d'un palier étanche, les divers objets susmentionnés ont été réalisés, c'est-à-dire qu'un palier étanche de précision peut être facilement fabriqué en série sans qu'il soit toutefois nécessaire d'observer des tolérances rigoureuses en ce qui concerne les divers éléments du palier. En outre, grâce aux chanfrains 20c et 21c des bagues, et à la suppression de l'assemblage . entre la rotule et les.bagues, par le déplacement relatif de ces pièces l'une par rapport aux autres, le palier est prêt à être mis en service aussitôt après l'opération d'assemblage finale, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à d'autres opérations pour libérer la rotule, en vue de son mouvement de rotation et d'oscillation à l'intérieur des bagues.
REVENDICATIONS.
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