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SUPPORT OSCILLANT A GLISSEMENT POUR-ARBRES'D'ORGUES ROTATIFS ET EN
GENERAL POUR PARTIES ROTATIVES DE MACHINES.
Il est bien connu que les'coussinets à billes et en général les coussinets à roulement ont presque¯supplanté, dans toutes les applications courantes,les coussinets normaux à glissement; et cela, malgré le coût plus élevé de ces coussinets à billes, grâce aux avantages particuliers qu'ils offrent en ce qui concerne l'économie d'emploi se caractérisant par une faible nécessité de lubrifiant, leur facilité de montage et leur interchan- geabilité. De plus les coussinets à billes permettent, particulièrement dans les types oscillants et aussi, bien qu'en plus petite mesure, dans les types normaux, des'oscillations de l'axe de l'arbre par rapport à l'axe du siège dans lequel le coussinet est logé.
A part leur coût élevé, les coussinets à billes ont toutefois l'inconvénient d'être'beaucoup plus bruyants, spécialement après une certai- ne période d'emploi, que les coussinets normaux à glissement, cet inconvé- nient n'ayant pas pu être éliminé, malgré la perfection âtteinte dans leur construction.
La présente invention a pour but la réalisation d'un type parti- culier de support avec coussinet à glissement qui,' tout en présentant les qualités des coussinets normaux à glissement en ce qui concerne le prix mi- nime et le fonctionnement silencieux, unit en.soi aussi les avantages sus- mentionnés des coussinets à roulement, spécialement pour ce qui se réfère à l'économie d'emploi, à la lubrification, à la facilité de montage, à l'in- terchangeabilité et à la capacité d'oscillations de l'arbre, de façon à don- ner, analoguement aux coussinets ' billes, une possibilité de construction en grandes séries et par cela de plus vaste emploi, saris requérir la créa- tion de réservoirs pour le lubrifiant dans le bâti de la machine ou dans l' organe portant, où il doit être logé,
ou bien un travail particulier de ré-
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glage du logement.
Le support, objet de la présente invention, comprend au moins un coussinet avec des surfaces d'appui sphériques et il est caractérisé en ce que le siège de ces surfaces est formé d'un corps séparé du bâti de la machine, ou de l'organe portant, ce corps servant comme enveloppe du cous- sinet et présentant au dehors une forme'propre à permettre son introduction aisée dans un logement de forme correspondante du bâti portant, le coussi- net et l'enveloppe étant formés de façon à renfermer entre eux la réserve de lubrifiant nécessaire pour le fonctionnement normal du support et à per- mettre, s'il le faut, le changement rapide du coussinet.
Suivant une variante d'exécution,la surface sphérique du cous- sinet est limitée à des couronnes sphériques de contact avec le siège d'ap- pui, comprises entre des plans perpendiculaires à l'axe de rotation, de fa- çon à former entre elles des espaces destinés à la réserve de lubrifiant, sans qu'il soit nécessaire d'augmenter le diamètre de l'enveloppe au dessus de celui du corps sphérique du coussinet de plus que ce qu'il est requis par l'épaisseur de l'enveloppe.
Pour limiter en ce cas les dimensions extérieures du support, les différentes couronnes sphériques, tout en maintenant toutes le même centre afin de laisser au coussinet la caractéristique d'oscillation et d'auto-alignement, peuvent être dérivées de sphères de diamètre diffé- rent.
Pour supporter d'éventuelles charges radiales élevées auxquelles le coussinet peut être soumis, une de ces couronnes qui pourra s'appuyer par sa surface entière sur une couronne correspondante de l'enveloppe ou bien suivant une ou plusieurs circonférences sur une surface conique de l'enveloppe même, est en tout cas disposée de façon que les rayons sortant du centre de la sphère et passant par son parallèle de contact le plus pro- che au plan du cercle maximum perpendiculaire à l'axe de rotation, forment avec ce plan un angle non supérieur à l'angle de friction entre les maté- riaux constituant le coussinet et le siège correspondant, en empêchant ainsi dans tous les cas, le désaxement du coussinet sous l'action des ef- forts radiaux susmentionnés.
La forme et la surface extérieure de l'enveloppe sont de plus réalisées de façon à tenir compte de la nécessité de dissiper la chaleur qui se produit pendant le fonctionnement du coussinet.
Ces caractéristiques de l'invention et d'autres encore ressor- tiront plus clairement de la description ci-après qui se réfère à des formes différentes de réalisation de l'invention adaptées à leur destination spéci- fique, ces formes de réalisation étant illustrées à titre d'exemple mais non limitatif, dans les dessins annexés dans lesquels
Fig. 1 est une coupe axiale d'une forme de réalisation de l'in- vention, appliquée à un support d'un moteur électrique;
Fig. 2 est une vue de front d'un détail de la forme de réali- sation de la Fig. 1;
Fig. 3 est une coupe axiale d'une application du support suivant l'invention, au pivotage d'un tourillon de piston dans la tête de bielle re- lative ;
Fig. 4 est une coupe axiale d'une autre forme d'exécution de l' invention, appliquée à un support de moteur électrique ;
Fig. 5 est une coupe axiale d'une seconde forme d'exécution ap-
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pliquée à un support d'axe de wagonnet Decauville.
Les parties correspondantes sont indiquées dans les différentes ,figures par les'mêmes chiffres de référence. -
Dans sa forme la plus générale, le support suivant l'invention comprend un coussinet 1 avec surface extérieure sphérique à un ou plusieurs rayons, inséré dans une enveloppe 2, dont une partie de,la surface inté- rieure constitue le siège d'appui des surfaces sphériques du coussinet, tan- dis que sa surface extérieure est formée de façon à en permettre une inser- tion aisée en un logement 3 de forme correspondante présenté par le bâti 4 ou par l'organe de soutien respectif. Dans ce but l'enveloppe 2 a de pré- férence une forme cylindrique ou prismatique.
Entre les surfaces sphériques du coussinet et la surface inté- rieure de l'enveloppe 2 se forment ainsi des cavités destinées à renfermer la , réserve de lubrifiante ce lubrifiant étant tenu dans ces cavités, suivant des systèmes connus, par une masse 5 de feutre ou similaire.
L'enveloppe 2 est de préférence constituée par deux ou plusieurs parties distinctes accouplées entre elles de façon à permettre, s'il le faut, de les séparer pour le remplacement du coussinet.
Suivant la forme d'exécution représentée dans la Fig. 1, dans laquelle est prévue une capacité considérable de la chambre destinée à la réserve du lubrifiant et la surface intérieure de l'enveloppe 2 a ainsi un diamètre plus grand que le diamètre maximum du coussinet 1, l'enveloppe 2 comprend une paroi élastique 2a montée entre la surface sphérique du cous- sinet 1 et un bord rabattu 2'a de l'enveloppe 2; l'élasticité de la paroi 2a est assurée, en plus de la nature de la matière dont cette paroi est constituée, par des coupures radiales 2"a (Figo 2); le coussinet'est ap- puyé sur l'enveloppe, considérée dans son ensemble, seulement suivant deux couronnes sphériques latérales;
il peut ainsi supporter seulement des charges radiales limitées, car un excès de charge radiale peut facilement vaincre l'élasticité de la paroi 2a, en provoquant le'désaxement du cous- sinet .
Suivant l'exemple de la Fig. 3, l'enveloppe est constituée par un élément cylindrique 2b et par deux éléments discoidaux 2'b formant les parois latérales, qui sont agrafé entre eux en correspondance des arêtes 6. Un anneau 6', enfilé dans l'élément cylindrique 2b avant l'agrafage, est destiné en ce cas à supporter la charge radiale exercée sur le coussinet.
Il est évident que l'anneau 6' pourra pour la commodité du travail ou du mon- tage, être formé par une ou plusieurs parties reliées entre elles. Cette for- me de réalisation présente un prolongement de l'enveloppe hors des limites du coussinet, propre à réaliser un agrandissement de la réserve de lubri- fiant.
Dans le cas des Figs. 4 et 5 les deux parois latérales de l'en- veloppe sont rigides et la possibilité de mouvements élastiques du coussi- net est due à un ressort discordai 11 inséré entre la partie cylindrique de l'élément 2c de l'enveloppe et un'couvercle 12 fixé sur cet élément par agrafage (Fig. 4) ou par vissage (Fig.5), ce couvercle formant une des pa- rois de l'enveloppe. La disposition de la Fig. 5 permet de pourvoir très fa- cilement au démontage du support et au remplacement du coussinet intérieur, à surfaces sphériques, en enlevant le couvercle 12 et le ressort à disque 11.
Dans ces deux cas, il y a.une couronne sphérique moyenne de contact entre les surfaces glissantes dont le diamètre le plus grand ne coincide pas avec le diamètre maximum de la sphère; dans la Fig. 4 l'angle entre le rayon de la sphère passant par la circonférence de diamètre maximum de la couronne et le rayon de cette sphère,contenu en un plan perpendiculaire à l'axe de
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rotation est égal à l'angle de friction entre les matériaux constituant le coussinet 1 et l'enveloppe 2c dans les conditions particulières de lubri- fication de deux surfaces permises par le support; dans la Fig. 5 au contrai- re à cet angle est donnée une valeur ss < [alpha] afin d'avoir une plus gran- de sûreté contre le danger de désaxement.
Dans le cas de la Fig. 4, d'autre part, les différentes couronnes sphériques constituant les surfaces de glis- sement ont, pour des raisons constructives, des rayons R', R", R''' diffé- rents, bien qu'elles admettent un centre commun.
Les coussinets des supports décrits ci-dessus sont générale- ment constitués en métal synthétisé poreux afin que le lubrifiant contenu dans la réserve passe spontanément au travers du coussinet pour rejoindre la surface de contact avec l'arbre, dans la mesure requise par les nécessi- tés de la lubrification. Si au contraire les coussinets sont construits en matière compacte, on prévoit en eux des trous pour le passage du lubrifiant.
En tout cas il peut se vérifier que le lubrifiant., dans des conditions par- ticulières de fonctionnement,.arrive à l'arbre en quantité supérieure à celle nécessaire; pour éviter des pertes de lubrifiant on prévoit des moyens propres à reconduire dans la chambre de réserve le lubrifiant échappant la- téralement de la surface de contact entre arbre et coussinet. Ces moyens peuvent consister ou en des rondelles 13 de centrifugation (Fig. 4 et 5), suivant des systèmes connus, ou en des mèches, non représentées, qui sont introduites dans des trous 14 de l'enveloppe 2c et dont une extrémité est mise en contact de glissement avec l'arbre, tandis que l'autre plonge dans la chambre de réserve du lubrifiant.
Pour faciliter la circulation du lubri- fiant il est plus opportun de prévoir, en correspondance avec la couronne moyenne, des passages 15 dans ladite couronne et 16 dans l'enveloppe.
Quelle que soit la façon dans laquelle les coussinets sont constitués,ils sont montés à contact direct avec l'arbre qu9ils doivent sup- porter. Cela peut présenter quelques difficultés de montage pour l'adapta- tion de l'arbre au coussinet, la surface de l'arbre devant être travaillée, pour assurer un bon fonctionnement et une longue durée du coussinet, suivant des tolérances déterminées et avec un degré déterminé de finissage. Pour éviter cet inconvénient, le support peut être pourvu, suivant la présente invention, d'une douille spéciale 17, Figs. 3 et 5, dont la surface extérieu- re est déjà travaillée suivant les exigences de l'accouplement avec le cous- sinet, tandis que la surface intérieure peut être facilement adaptée sur l'arbre à supporter, sur lequel cette douille est fixée.
Comme il résulte des exemples décrits, qui sont naturellement susceptibles de beaucoup de variantes d'exécution sans sortir du cadre de l'invention, les supports suivant cette invention présentent, en tout cas, une grande facilité de montage et donnent une possibilité de remplacer quelques unes de leurs parties, en égalant ou mieux en surpassant en cela les coussinets communs à billes, à l'égard desquels ils sont beaucoup plus économiques et surtout silencieux.
REVENDICATIONS.
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OSCILLATING SLIDING SUPPORT FOR ROTARY AND ROTARY ORGAN SHAFTS
GENERAL FOR ROTARY PARTS OF MACHINES.
It is well known that ball bearings and in general rolling bearings have almost superseded, in all current applications, normal sliding bearings; and this, in spite of the higher cost of these ball bearings, thanks to the particular advantages which they offer with regard to the economy of use characterized by a low need for lubricant, their ease of assembly and their interchangeability. . In addition the ball bearings allow, particularly in the oscillating types and also, although to a smaller extent, in the normal types, of the oscillations of the axis of the shaft with respect to the axis of the seat in which the pad is housed.
Apart from their high cost, however, the ball bearings have the disadvantage of being much noisier, especially after a certain period of use, than the normal sliding bearings, this disadvantage not being able. be eliminated, despite the perfection achieved in their construction.
The object of the present invention is to achieve a special type of support with a sliding pad which, while having the qualities of normal sliding pads with regard to minimum cost and quiet operation, unites in .so also the aforementioned advantages of rolling bearings, especially with regard to economy of use, lubrication, ease of assembly, interchangeability and oscillation capacity of the shaft, so as to give, analogously to the ball bearings, a possibility of construction in large series and therefore of wider use, without requiring the creation of reservoirs for the lubricant in the frame of the machine or in the carrying organ, where it is to be housed,
or a particular work of re-
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housing clearance.
The support, object of the present invention, comprises at least one pad with spherical bearing surfaces and it is characterized in that the seat of these surfaces is formed of a body separate from the frame of the machine, or from the body. bearing member, this body serving as an envelope of the cushion and having on the outside a shape suitable for allowing its easy introduction into a housing of corresponding shape of the supporting frame, the pad and the envelope being formed so as to enclose between They provide the lubricant reserve necessary for the normal operation of the support and to allow, if necessary, the rapid change of the bearing.
According to an alternative embodiment, the spherical surface of the cushion is limited to spherical rings of contact with the support seat, included between planes perpendicular to the axis of rotation, so as to form between they provide spaces for the lubricant reserve, without it being necessary to increase the diameter of the casing above that of the spherical body of the bearing more than what is required by the thickness of the envelope.
In order to limit in this case the external dimensions of the support, the different spherical rings, while all maintaining the same center in order to leave the bearing characteristic of oscillation and self-alignment, can be derived from spheres of different diameter. .
To withstand any high radial loads to which the bearing may be subjected, one of these rings which can rest with its entire surface on a corresponding ring of the casing or else along one or more circumferences on a conical surface of the envelope itself, is in any case so arranged that the rays leaving the center of the sphere and passing through its closest contact parallel to the plane of the maximum circle perpendicular to the axis of rotation, form an angle with this plane not greater than the angle of friction between the materials constituting the bearing and the corresponding seat, thus preventing in all cases the offset of the bearing under the action of the aforementioned radial forces.
The shape and exterior surface of the casing are further made to take into account the need to dissipate heat which occurs during operation of the pad.
These characteristics of the invention and others will emerge more clearly from the description below which refers to different embodiments of the invention adapted to their specific purpose, these embodiments being illustrated in by way of example but not limitation, in the accompanying drawings in which
Fig. 1 is an axial section of an embodiment of the invention, applied to a support of an electric motor;
Fig. 2 is a front view of a detail of the embodiment of FIG. 1;
Fig. 3 is an axial section of an application of the support according to the invention, to the pivoting of a piston journal in the related big end;
Fig. 4 is an axial section of another embodiment of the invention, applied to an electric motor support;
Fig. 5 is an axial section of a second embodiment ap-
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bent to a Decauville wagon axle support.
The corresponding parts are indicated in the different figures by the same reference numerals. -
In its most general form, the support according to the invention comprises a pad 1 with a spherical outer surface with one or more spokes, inserted in a casing 2, a part of which, the inner surface constitutes the bearing seat of the spherical surfaces of the pad, while its outer surface is shaped so as to allow easy insertion thereof into a housing 3 of corresponding shape presented by the frame 4 or by the respective support member. For this purpose the casing 2 preferably has a cylindrical or prismatic shape.
Between the spherical surfaces of the pad and the internal surface of the casing 2, cavities are thus formed intended to contain the reserve of lubricant, this lubricant being held in these cavities, according to known systems, by a mass 5 of felt or similar.
The casing 2 is preferably constituted by two or more distinct parts coupled together so as to allow, if necessary, to separate them for the replacement of the bearing.
According to the embodiment shown in FIG. 1, in which a considerable capacity is provided for the chamber intended for the lubricant reserve and the inner surface of the casing 2 thus has a diameter greater than the maximum diameter of the bearing 1, the casing 2 comprises an elastic wall 2a mounted between the spherical surface of the cushion 1 and a folded edge 2'a of the casing 2; the elasticity of the wall 2a is ensured, in addition to the nature of the material of which this wall is made, by radial cuts 2 "a (Figo 2); the bearing is supported on the casing, considered in its whole, only following two lateral spherical crowns;
it can thus withstand only limited radial loads, since an excess of radial load can easily overcome the elasticity of the wall 2a, causing the cushion to be offset.
Following the example of FIG. 3, the envelope is constituted by a cylindrical element 2b and by two discoidal elements 2'b forming the side walls, which are stapled together in correspondence of the edges 6. A ring 6 ', threaded into the cylindrical element 2b before the 'stapling, is intended in this case to support the radial load exerted on the pad.
It is obvious that the ring 6 'could, for the convenience of the work or the assembly, be formed by one or more parts connected together. This embodiment presents an extension of the envelope beyond the limits of the bearing, suitable for achieving an enlargement of the lubricant reserve.
In the case of Figs. 4 and 5 the two side walls of the casing are rigid and the possibility of elastic movements of the cushion is due to a discordai spring 11 inserted between the cylindrical part of the element 2c of the casing and a cover 12 fixed to this element by stapling (Fig. 4) or by screwing (Fig.5), this cover forming one of the walls of the envelope. The arrangement of FIG. 5 makes it very easy to disassemble the support and replace the inner pad, with spherical surfaces, by removing the cover 12 and the disc spring 11.
In these two cases, there is an average spherical crown of contact between the sliding surfaces, the largest diameter of which does not coincide with the maximum diameter of the sphere; in Fig. 4 the angle between the radius of the sphere passing through the maximum diameter circumference of the crown and the radius of this sphere, contained in a plane perpendicular to the axis of
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rotation is equal to the angle of friction between the materials constituting the bearing 1 and the casing 2c under the particular lubrication conditions of two surfaces permitted by the support; in Fig. 5 on the contrary at this angle is given a value ss <[alpha] in order to have a greater safety against the danger of misalignment.
In the case of FIG. 4, on the other hand, the different spherical rings constituting the sliding surfaces have, for constructive reasons, different radii R ', R ", R", although they admit a common center.
The bearings of the supports described above are generally made of porous synthesized metal so that the lubricant contained in the reserve passes spontaneously through the bearing to reach the contact surface with the shaft, to the extent required by the necessities. lubrication tees. If, on the contrary, the bearings are made of compact material, holes are provided in them for the passage of the lubricant.
In any case, it can be checked that the lubricant., Under special operating conditions, arrives at the shaft in a quantity greater than that necessary; to avoid losses of lubricant, provision is made for suitable means for returning the lubricant escaping laterally from the contact surface between the shaft and the bearing into the reserve chamber. These means may consist either of centrifugation washers 13 (Fig. 4 and 5), according to known systems, or of wicks, not shown, which are introduced into holes 14 of the casing 2c and one end of which is placed. sliding contact with the shaft, while the other plunges into the lubricant reserve chamber.
To facilitate the circulation of the lubricant, it is more advisable to provide, in correspondence with the middle crown, passages 15 in said crown and 16 in the casing.
Whichever way the bearings are constructed, they are mounted in direct contact with the shaft they are to support. This can present some assembly difficulties for the adaptation of the shaft to the bearing, the surface of the shaft having to be worked, to ensure a good functioning and a long life of the bearing, according to determined tolerances and with a degree determined finishing. To avoid this drawback, the support can be provided, according to the present invention, with a special bush 17, Figs. 3 and 5, the exterior surface of which is already worked according to the requirements of the coupling with the bearing, while the interior surface can be easily adapted to the shaft to be supported, on which this sleeve is fixed.
As results from the examples described, which are naturally susceptible to many variant embodiments without departing from the scope of the invention, the supports according to this invention are, in any case, very easy to assemble and give the possibility of replacing a few. some of their parts, equaling or better surpassing in this the common ball bearings, with respect to which they are much more economical and above all silent.
CLAIMS.
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