Palier amortisseur de chocs pour appareils de précision La présente invention a pour objet un palier amortisseur de chocs pour appareils de précision étrangers au domaine de la technique de la mesure du temps, dans lequel un organe cédant, comprenant une pierre destinée à recevoir un pivot, est mobile axialement et radialement à l'intérieur d'un corps de palier contre l'action d'un ressort à boudin, qui le maintient normalement immobile dans une position de service bien déterminée à l'intérieur du corps de palier.
Des paliers de ce type sont utilisés notamment dans de nombreux appareils de précision susceptibles de subir des chocs ou soumis à des vibrations. La plupart des paliers de ce type, déjà connus, sont toutefois trop peu sensibles. L'organe cédant ne se dé place que sous l'effet d'un choc relativement impor tant, de sorte que les pivots sont tout de même sou mis à des sollicitations relativement grandes, eu égard à leur résistance mécanique. En outre, un grand nombre de ces paliers ne peuvent absorber des chocs radiaux que d'une façon très imparfaite.
Le but de la présente invention est de créer un palier amortisseur de chocs du type mentionné, dans lequel l'organe cédant se déplace déjà sous l'effet de forces très faibles, transmises par le pivot aussi bien en direction axiale qu'en direction radiale. Pour at teindre ce but, on a cherché à éviter, d'une part, tout frottement métal sur métal entre l'organe cédant et le corps de palier, et, d'autre part, tout glissement ou contact entre l'organe cédant et le corps de palier autre que celui de la pierre de cet organe cédant le long d'une surface de centrage du corps de palier.
Dans ce palier, le ressort, qui prend appui sur le corps de palier, au voisinage de l'une de ses extré mités, est en contact direct avec l'organe cédant par son autre extrémité, de façon à travailler, lors d'un choc, comme si l'organe cédant en était solidaire, ce ressort sollicitant l'organe cédant en direction de l'autre extrémité du corps de palier, qui a la forme générale d'une cuvette présentant une partie périphé rique inclinée par rapport à l'axe du palier et un fond au moins approximativement perpendiculaire à cet axe,
la partie périphérique constituant une sur face de centrage avec laquelle la pierre de l'organe cédant peut venir en contact après un choc et être alors guidée et ramenée jusque dans sa position nor male de service, dans laquelle la pierre repose exclusi vement sur le fond de la cuvette, qui constitue une surface d'appui de l'organe cédant, dont le diamètre externe est approximativement égal à celui de la face extrême de la pierre de l'organe cédant.
Cinq formes d'exécution du palier selon l'inven tion sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé dont les fig. 1 à 5 sont respectivement des coupes axiales de chacune desdites formes d'exécution.
Le palier représenté à la fig. 1 comprend un corps 1 usiné sur toutes ses faces. Ce corps peut être par exemple, en laiton dur. Il présente, à sa partie inférieure, une ouverture cylindrique 2, dans laquelle une extrémité d'un arbre destiné à être pivoté par ledit palier peut s'engager librement.
A sa partie supérieure, il présente un taraudage 3 coaxial à ladite ouverture 2, dans lequel est vissé un couvercle 4 pré sentant une ouverture centrale 5 formant un regard et permettant de contrôler le fonctionnement des orga nes placés à l'intérieur du corps 1. Au lieu d'être vissé, le couvercle 4 pourrait aussi être chassé dans une ouverture à paroi lisse que présenterait le corps 1 en lieu et place du taraudage 3.
A l'intérieur, le coups de palier 1 présente une surface d'appui 6 plane, de forme annulaire, entourant l'ouverture 2, et une surface de centrage ou de guidage 7, tronconique, d'ouverture dirigée vers le haut, s'étendant autour de la surface d'appui 6 et formant avec elle une cuvette.
Les deux surfaces 6 et 7 du corps 1, avec les quelles l'organe cédant du palier est destiné à venir en contact d'une façon décrite ci-après en détail, sont de préférence usinées en une seule fois à l'aide d'un burin de forme, en diamant, de sorte que la surface 7 soit raccordée directement à la paroi cylindrique du corps 1.
Un tel outil permet en effet d'obtenir des surfaces polies, entièrement dépourvues de stries telles que celles qu'on produirait en usinant lesdites sur faces à l'aide d'un burin usuel en métal dur.
En utilisant un burin de forme du type décrit, il n'est toutefois guère possible de former une surface 6 rigoureusement plane.
Pendant l'usinage, le burin en question est en effet avancé parallèlement à l'axe du corps 1 et s'il présentait une arête frontale per pendiculaire à cet axe, il vibrerait immanquablement pendant son travail et produirait ainsi, au risque de s'ébrécher, une surface plus ou moins irrégulière. Une légère incurvation ou une inclinaison de un à deux degrés de cette arête frontale écarte tout danger de vibration.
Dans ce cas, la surface d'appui 6 est légè rement concave ou de forme tronconique, mais avec un angle d'ouverture de 175 à 1780.
Quant aux organes logés dans le corps 1, ils com prennent tout d'abord un organe cédant formé d'une pierre 8 présentant une face latérale cylindrique 10 et d'une bague annulaire 9 engagée à friction sur la face 10. La pierre 8 présente une face inférieure 12, plane, qui repose sur la surface d'appui 6 et dans la quelle est pratiqué un logement conique 11 à fond arrondi qui se trouve en regard de l'ouverture 2 et qui est destiné à recevoir le pivot d'un arbre sup porté par le palier décrit.
La pierre 8 présente enfin une face supérieure 13, plane et circulaire.
La forme de- cette face 13 ne joue toutefois pas un rôle important. Au lieu d'être plane, la face 13 pourrait aussi être bombée, en forme de calotte sphérique, ou légèrement conique. La face inférieure 12 de cette pierre 8 pourrait aussi avoir les formes de la face 13.
Pour assurer le parallélisme entre l'axe de la pierre 8 et celui du corps 1, il faut toutefois que la forme de la face 12 de la pierre corresponde à celle de la surface d'appui 6 du corps 1, de façon que la pierre ne puisse pas basculer sur sa surface d'appui, mais. y repose de façon stable, en ayant de préférence son bord extérieur en contact avec la sur face 6.
Un ressort à boudin 14, de forme cylindrique, est également logé à l'intérieur du corps 1. Il en toure partiellement la pierre 8. Par l'une de ses extré mités, il est en contact direct avec l'organe cédant, en prenant appui sur la bague 9, et par son autre extrémité, il prend appui sur le couvercle 4, de fa çon à pouvoir travailler axialement à la compression. Ce ressort pourrait être, par exemple, en bronze phosphoreux.
Pour qu'il agisse de façon uniforme tout autour de la pierre, ses deux spires extrêmes sont plates. On voit à la fig. 1 que, sous l'effet d'un choc axial, la pierre 8 peut se déplacer contre l'action du ressort 14 en direction du couvercle 4.
Si le choc a une composante radiale, la pierre 8 peut se déplacer radialement. Après un tel choc, une partie du bord extérieur, arrondi, de sa face 12 vient alors en con tact avec la surface de centrage 7, et une autre partie avec la surface d'appui 6.
Quant au ressort 14, il est non seulement soumis à une compression axiale, mais aussi à une flexion, de sorte qu'il exerce sur la bague 9 non seulement une force axiale dirigée vers le bas, mais encore un couple qui tend à ramener l'organe (8, 9) dans l'axe du palier.
En d'autres termes, le ressort travaille, lors d'un choc, comme si l'organe cédant du palier en était so lidaire. Sous l'action de ce ressort, la .pierre 8 tend à glisser sur les surfaces 7 et 6 pour revenir dans sa position initiale, où elle est exactement centrée. Com me l'arête entre les faces 10 et 12 de la pierre 8 est arrondie, toua risque de rayure de la surface interne du corps de palier est évité.
Même dans le cas où le choc subi est absolument radial, la pierre 8 subit tout de même une force ayant une composante axiale, puisque la face du logement 11 sur laquelle le pivot appuie est oblique, cette forme étant perpendiculaire à la face dudit logement. Dans ces conditions, l'angle d'ouverture du cône défini par la surface de guidage 7 peut être relativement petit.
Du fait que la zone de contact entre le ressort et l'organe cédant, qui est située sur la bague 9, se trouve approximativement au niveau du sommet du cône 11, la force exercée par le pivot sur l'organe cédant, lors d'un choc, passe certainement à l'inté rieur de la zone .de contact entre le ressort et cet organe de sorte que ce dernier ne risque pas de basculer pendant un choc.
D'après la fig. 1, la pierre 8 repose sans jeu ra dial sur la .surface 6 du corps 1. En pratique, il est toutefois impossible d'assurer un tel ajustement entre la pierre et le corps de palier. Les tolérances de fa brication de ce dernier peuvent toutefois fort bien être choisies par rapport à la pierre 8 de façon que celle-ci repose en tout cas sur la surface 6 et non sur la surface 7, quand elle est en position centrée. Des essais pratiques ont montré que le jeu radial de la pierre 8 qu'il fallait tolérer pour cela sur la surface 6,
à l'intérieur de la petite base de la surface tron conique 7, pouvait être maintenu inférieur à deux centièmes de millimètre.
Cette disposition a l'avantage qu'un ressort très faible suffit déjà à ramener la pierre et par consé quent l'organe cédant dans sa position normale de service, alors que le même ressort n'y parviendrait pas si la pierre reposait par son arête inférieure ex terne dans un siège conique du corps de palier.
Dans la deuxième forme d'exécution, représentée à la fig. 2, l'organe cédant est formé exclusivement par une pierre 15. Celle-ci est taillée de façon à pré senter une partie supérieure et une partie inférieure, la partie supérieure étant de diamètre plus petit que la partie inférieure. Un épaulement annulaire plat 16 en toure la base de ladite partie supérieure.
Cet épau lement 16 sert de surface d'appui à un ressort à bou din 24, qui, ainsi que toutes les autres parties du palier de la fig. 2, jouent des rôles identiques à ceux des parties correspondantes du palier de la fig. 1 et peuvent être constitués de façon similaire.
La troisième forme d'exécution, représentée à la fig. 3, diffère des deux premières principalement par l'organe cédant. Ce dernier est constitué par une pierre 17 de forme cylindrique, présentant aussi un logement conique dans sa face inférieure 21, et par une .seconde pierre 19 en forme de bague, chassée sur la pierre 17, et dont la face inférieure 22 s'étend dans le prolongement de la face inférieure 21 de la pierre 17.
L'organe cédant (17, 19) repose donc sur la surface d'appui 6 du corps de palier 1 non seu lement par la face inférieure 21 de la pierre 17, mais encore par la face inférieure 22 de la bague 19.
En comparant les fig. 1, 2 et 3, on remarque que les faces inférieure 12 et supérieure 13 de la pierre 8 de la fig. 1 sont de même diamètre, alors que les faces inférieures (fig. 2) et 21, 22 (fig. 3) des organes cédant des deux dernières formes d'exécution pré sentent un diamètre plus grand que les faces supé rieures des pierres 15 et 17. Par ailleurs, le cou vercle 4a de cette troisième forme d'exécution pré sente un bord externe lisse ; il est engagé dans un logement correspondant du corps 1 et un rebord serti 18 de ce corps le retient définitivement en place.
A part ces différences, les autres éléments du palier de la fig. 3 sont analogues aux éléments cor respondants des paliers des deux premières formes d'exécution.
La largeur de la surface du corps 1 sur laquelle s'appuie l'organe cédant du palier doit toujours être supérieure au déplacement maximum que cet organe peut subir en direction radiale, sinon le bord exté rieur de ce dernier pourrait s'introduire dans l'ouver ture 2 lors d'un déplacement radial de l'organe cé- dant, ce qui bloquerait la pierre.
Comme le jeu entre l'arbre du mobile pivoté par le palier et la paroi de l'ouverture 2 .est en général imposé, les formes d'exé cution 2 et 3 permettent en cas de nécessité d'aug menter la surface d'appui de l'organe cédant.
Il faut naturellement aussi éviter que la pierre ne se coince en entrant en contact avec le couvercle du palier. Pour cela, il faut et il suffit que le diamètre de la pierre soit assez grand. En vue d'une réduction des dimensions d'encombrement du corps de palier, ainsi qu'en vue de la réalisation d'une caractéristique du ressort donnée, on doit cependant donner à la pierre un diamètre aussi petit que possible.
Or, pour accorder ces deux conditions opposées l'une à l'au tre, le calcul montre que le diamètre D de l'organe cédant doit approximativement satisfaire à l'équation D>d+2Lh-tga où d est le diamètre de l'ouverture 2, Oh la course possible de la pierre en direction axiale, et a l'angle que fait la génératrice du cône de la surface de gui dage 7 avec l'axe principal du corps de palier. L'an gle a doit lui-même être choisi judicieusement.
Il doit être assez grand pour que la pierre soit en mesure de gravir le cône compte tenu de l'angle de frotte ment, mais d'autre part assez petit pour que la pierre se centre .au fond de ce cône après un choc. Des calculs et des essais correspondants montrent que cet angle doit être de l'ordre de 30 à 45 degrés.
Les quatrième et cinquième formes d'exécution diffèrent de la première principalement par la forme du ressort à boudin.
Dans la quatrième forme d'exécution (fig. 4), le ressort 23 est conique. Sa spire 23a de plus grand diamètre est appuyée contre un épaulement 25 du couvercle 26 du palier, tandis que sa spire 23b de plus petit diamètre est engagée sur la pierre 27 et s'appuie contre une bague 28 chassée autour de la pierre 27.
Comme dans les autres formes d'exécution décrites, les spires 23a et 23b du ressort sont plates, afin de répartir d'une façon aussi uniforme que possi ble l'action de ce dernier tout autour de l'organe cé dant du palier.
Grâce à sa forme conique, le ressort 23 peut se comprimer de telle façon que ses spires entrent par tiellement les unes dans les autres. Ce ressort 23 occupe donc moins de place en hauteur que les, res sorts cylindriques des trois premières formes d'exé cution. Le ressort 23 évite aussi que le bord externe supérieur de la pierre 27 ne s'accroche dans ses spi res, lorsque cette pierre 27 bascule à l'occasion d'un choc.
Enfin, ce ressort conique 23 ne risque pas non plus de glisser latéralement par rapport au corps de palier ou par rapport à la pierre 27, puisque ses spires extrêmes, sont, l'une, calée à l'intérieur de l'épaulement 25 du couvercle 26, et l'autre, engagée autour de la pierre 27.
Dans la cinquième forme d'exécution (fig. 5), le ressort 29 est constitué par un fil de profil rectangu- laire. Lors d'un choc oblique ou radial, les ressorts à boudin décrits ci-dessus subissent non seulement une compression, mais encore une flexion. Or,
on voit aisément que le fait de choisir un fil de ressort ayant un profil non circulaire permet d'obtenir un ressort dont les caractéristiques à la flexion peuvent être choisies indépendamment de ses caractéristiques à la compression.
Dans d'autres formes d'exécution, le ressort de rappel de l'organe cédant pourrait avoir un profil rec- tangulaire couché ou oblique et non debout, comme dans la fig. 5. Ces possibilités permettent de faire varier individuellement les caractéristiques du ressort dans une très. large mesure.
L'avantage principal des paliers décrits réside dans le fait que l'organe cédant n'est en contact avec le corps. de palier que par dès surfaces de la pierre.
Le coefficient de frottement pierre-métal étant faible, l'organe cédant glisse facilement sur la surface de gui dage du corps de palier et revient en place automati quement sous l'action de son ressort de rappel. Il n'est pas nécessaire de donner au ressort une carac téristique telle, qu'une faible compression développe une force relativement grande pour vaincre le frotte ment. Au contraire, le ressort peut être choisi de façon qu'une faible sollicitation sur le pivot provoque déjà un fléchissement sensible de ce dernier.
Le palier absorbe donc déjà des chocs très faibles et protège efficacement des pivots très délicats, dont le couple de frottement est minime.
Des essais ont montré qu'une force de l'ordre de quatre grammes provoque déjà une compression du ressort. Un autre avantage de ces paliers réside dans le fait que le tarage du ressort peut être contrôlé et ajusté facilement. Comme le ressort est un ressort à boudin, il est facile de lui donner une longueur qui lui confère la caractéristique désirée.
Dans les première, quatrième et cinquième formes d'exécution, les bagues 9 (fig. 1) et 28 (fig. 4 et 5) peuvent être .chassées plus ou moins profondément sur la pierre du palier, ce qui permet aussi de varier à volonté la tension initiale du ressort. De plus, en vis sant plus ou moins le couvercle 4 (fig. 1) dans le taraudage 3, on peut encore ajuster cette tension avec précision.