CA1125826A

CA1125826A - Palier a roulement a jeu axial pratiquement nul

Info

Publication number: CA1125826A
Application number: CA348,038A
Authority: CA
Inventors: Jean-Francois Beau
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1980-03-20
Publication date: 1982-06-15
Also published as: DE3011078A1; JPS641682B2; GB2056579B; JPS55129613A; GB2056579A; US4346949A; DE3011078C2; FR2452025B1; FR2452025A1

Abstract

Selon l'invention, ce palier est caractérise en ce qu'au moins une bague dudit roulement est solidaire d'un moyen magnétique et en ce que ledit moyen magnétique est agencé de façon à communiquer aux bagues du roulement un écartement relatif dans la direction axiale du palier pour pratiquement éliminer le jeu axial dudit roulement.

Description

I.a pr~;se~te inv~ntioil concer-n~ palier '3 rou~emen~ ,I je~ axi~l ~ra~iquement nul. Elle sera expli(.iuee ci-après plus particuliere-ment à propos de son application aux volants d'inertie cinetiques, mais il va de soi qu'elle n'es-t pas.limitée à cette application et qu'elle peut être mi.se en oeuvre à chaque fois qulil est néces-saire de réduire le plus possible le jeu axial d'un palier à
roulement.

On connaî-t déja des machines électriques tournantes, susceptibles de fonctionner soit en moteur, soi.t en ~énéra-teu~ et comportal-)t un rotor formant ~olant d'inertie cinétique.De telles machines sont couramment appelées "roues cinetiques" et, ~ cause de leurs fai~les poids et encombrement, elles sont souvent utilisees à bord de satellites arti.ficiels. .:

Un tel rotor est génc:ralement mon-té fou autour dc-~ son axe de rotation et s~ positi.on axi.ale sur cet axe est ma:intenue .grâce a une suspension à pa].i.ers ma~nétiques qui entretlennent des entre--f.ers entre le rotor et des pieces fixes solidaires cluclit axe, les-; dits entrefers se trouvant dans des plans orthoyonaux a celui-ci.
Le rotor se trouve ainsi suspendu entre ses entrefers . De tels entrefers présentent une lar~eur voisine de 0,6 a 0,7 ~n et, etant : donné leur nature insta~le i]. est nécessai.re de re-voi.r, dans lesdits paliers magnétiques, des électro-aimants dont le courant d'alimentation est régulé pour que la largeur desdits entrefers soi.t maintenue la plus constante possihle. De plus, pour éviter qu'à cause d'une défaillance desdits paliers magnétiques ou de conditions de fonct.ionnement imprévues, le rotor puisse se déplacer axialement d'une longueur suEfisante pour qu'il vienne heurterl alors qu'il est en rotation, des parties fixes de la roue cinétique correspondante, ce qui risquerait d'entraîner des deteriorations et eventuéllement la destruction de celle-ci, on prevoit des butées de secours. Chacune de ces butées comporte un roulement à billes, a rouleaux ou à aiguilles, concentrique a l'axe du rotor. Une bague dudit roulement, par exemple la bague ~ extérieure, est directement solidaire du rotor, tandis que l'autre bague dudit roulement, par exemple l.a bague interieure, est 501i-daire d'une piece de butee, susceptible de coopérer avec une piece de bu-tee complémentaire solidaire de l'axe, lors d'un coulis-: sement axial. im~ortant du rotor. En fonctionnement normal, lorsque .
;~' '' ' ' ~ ' ... . _ . ~ . . . _ . _ _ _ . _ _ _ . . .. . . .. _, .... ...... . ... . . . .. ., . . . . .. .. ~

"~ 2~ , le rotor esL en i~osi.ti~n axiale correct.e et t~urlle aut~ur deson axe, les dellx bac~ues du roulement tournel-t avcc le rotor et pratiquement aucun glissement n'apparait entre lesdi.tes bayues, les deux pièces de butée coopé~antes étant alors écart~es l'une de l'autre. En revanche, si un déplacement axial impor-tant du rotor intervient, I.es deux pièces de butée viennent au contact l'une de l'autre pour en limiter l'amplitude. A ce moment, la bague intérieure du roulement est empêchee de tourner et le rotor tourne autour de son axe grâcé au fait que la ba~ue e~-tërieure se met à tourner par rapport à la bague interieure.

Toutefois, pour que le fonctionnement de telles butees de secours soit correct, il est indispensable que le jeu axial entre les deux ~ :~
bagues des roulements soit pratiquemen-t nul, car sinon les bagues extérieures, et donc le rotor pourrait continuer leur deplacement axial, alors que les cages intérieures SOIIt déja bJ.oquées, ce qui renclrait .L].lusoire La protection de.s butées de secou:rs.

Pour tenter de remedier à cet inconvénient, en tenant compte du fait que les tolérances de fabrication des roulements du commerce . ne permettaient pas l'obtention d'un jeu axial su.fisar.~unent faible, on ~ déjà proposé de monter, dans chaque butee de secours, deux roulements concentr.iques, accoles et identiques e-t de disposer une cale entre les bagues i.ntérieures cles roul.emen-ts de chaque pai.re ainsi constituée permettant d'écarter ces bagues int~rieures l'une de l'autre d'une quantité suffisante pour que le jeu axial de ladite paire de rou].ements soit pratiquement nu.l.

Une telle solution présente des inconvenients. On ~-doit prevoir deux roulements par but~e de secours, ce qui accroit le cout de l'ensemble, tout en in-trodui-sant une masse supplémen-taire et un encombrement plus grand, alo.rs 30 qu'en ce qui concerne les efforts à supporter un seul roulemen-t serait suffisantPe vlus~cette solution connue est compliquée dans sa realisation, car il est necessaire d'apparier les roulements, ainsi que d'usiner et de mettre en place une cale dont l'épaisseur est bien souvent de l'ordre de quelques centièmes de rnillimè-tres.

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~25ii3~:~

I..a ~risente invention a pour objet d'apporter unc so]ution tcc~lrliq au probleme de la réalisation d'un palier à rou].ement: sans jeu ax.ial, tout en évitant les inconvenients de la soluti.on connue mentionnés ci-dessus, du fait qu'elle ne necessite qu'un seul S roulemen~.

A cette fin, selon l'invention, le palier pourvu d'un roulement est remarquable en ce que au m~ins une ka~ue dudi.t roul.~l~nt es-L soli-daire d'un moyen magnet;q~e et en ce que le(:li.t moyen magnétique est agencé de ~açon à communiquer aux bagues du rou1.ement un ecartement relatif dans la direction axiale du palier ~our pra-tiquement eliminer le jeu axial dudit roulement. :~

De préférence, I.e ou le~di.ts moyens magnétiques sont chacun constituespar une couronne magné~i.que, lesdites couronnes magnet:i.qlles étant centrées sur l'axe du pal.i.er et etant di.sposees .scnsibl.erllent en lS recJard l'une de l'autre.

Dans le cas où le palier selon l'invention est utilise dans une butee de secours destinée à limiter le deplacement axial d'un rotor :~-qui est monte fou par rapport ~ un arbre et qui est soli.daire de l'une des bagues dudit roulement, l'autre bague de celui-ci etant 20 solidaire d'une pièce annulaire de hutee, traversée avec jeu par ledit arbre et suscepti.ble de cooperer avec une autre pièce de butee solidaire de l'arbre, lorsque le rotor se déplace axialement le long dudit arbre, ce palier est remarcluable en ce que l'une des-dites couronnes ma~néti.~ues sert à la solidarisation de la piece 25 annulaire de butée et de la bague correspondante dudit roul.ement.

De plus, lorsque le rotor est suspendu par rapport à son arbre au moyen d'au moins un palier magnétique de suspension, il est avantageux que l'une desdites couronnes magnetiques fasse partie . dudit palier magnétique.
! . ' .
30 Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'in-vention peut etre reallsée.
: .~
La figure 1 est une vue partielle, en demi-coupe axiale, d'une butée de secours pour volant d'inertie cinétique de type connu~
~ ' , .

.. . . .. . . _ . . _ _ .. . . . _ . .. . . _ _ ... ... ... _ .. . . .. , ......... .. .. . . . _ .. .. _ _ I,a figurc ~ est urle Vlie partielle, également. en derni-cc)upe axiale, d'une butee de secours pour volant d'inertie cineti.que selon l'invention.

Sur ces figures, des réferences identiques désignent des éléments semblables.

La butee de secours montrée par la figure 1 est destinee à une roue cinétique, dont le rotor l est susceptible de tourner autour de llaxe 2 d'un arbre f;~e 3. I.e rotor 1 est monte fou sur llarbre 3 et il est maintenu en position axiale sur celui-ci par l'inter-médiaire de paliers magnetiques de type connu. Sur la figure 1,seules sont visihles des couronnes aimantées 4 et 5 d'un palier magnétique. Les couronnes ~ et 5 sont concentriq-les à .l.'axe 2~

I,e rotor 1 comporte un manchon 6 qui en est solidai.re et qui est concentri.que à 1.laxe 2. ~ans llespace annulaire compris entre le manchon 6 et llarhre 3 SOIlt montes deux rou:lements à l~.i.l].es 7 e-t 8 identiques et superE~osés. Les cages ex-térieures 7a et 8a des roulements 7 et 8 sont en appui llune sur l'autre et sont au contact de la paroi interne du manchon 6. Elles sont maintenues entre une cale 9 et un écrou annul.aire 10, se vissant dans un file-tage prevu dans la paroi interne du manchon 6. Les cages intérieures :7b et 8b des roul.ements 7 et 8 sont coiffées par un anneau .inté-r.ieur 11 concentrique à l'axe 2 et comportant un rebord 12 venant en appui sur le chant de la ca~e 7b . Par ailleurs, du co-té des couronnes maynétiques 4 et 5, un écrou anrlulaire 13~ se vissant dans un filetage de la paxoi externe de l'anneau 11 perlllet de serrer lesdites cages intérieures 7b et 8b entre lui-même et lé re-bord 12. Une cale 14 est disposee entre les cages intérieures 7b et 8b~ pour éliminer tout jeu axial de la paire de roulements7,8.

~ sa partie adjacente au rebord 1~, l'anneau 11 colnporte un biseau 15 .
en regard d'un biseau complémentaire 16 solidaire de l'arbre 3.
A part les couronnes aimantées 4 et 5, les différents ~léments de la butée de la f.igure :l, sont en une matière arna~nétique.

. .
En fonctionnement normal, grâce ~ l'action des paliers maglletiques, le rotor 1 est maintenu en position axiale ~elative p.-~r :rapport a 1.'arbre 3, de façon qu'il existe une fente d'air l7, d'une part , z~

enlL-- l'anrleall 11 et l'arbre 3, d'autre part ent.re les biSe;-lU~:
~ ~! et 15. Ainsi, le rotor 1 peut tourner libremellt au-tour de ~:~
l'arbre 3. On remarquera que l'anneau 11 est alors solidaire en rotation du rotor 1, par l'intermédiaire des xou].ements 7 et 8, 5 dont les cages intérieures 7b et 8~.tournent, sans glissement :` -par rapport aux cages extérieures 7a et 8a , autollr de l'arbre 3 à la m~me vitesse angulaire que le reste du rotor. Dans ce mode de fonctionnement, les roulements 7 et 8 n'interviennent pas dans la rotation du rotor 1 et ne ~ervent que de l:iaison entre c,elui-ci et l'anneau 11.

Si, oour une raison quel.conque, le rotor 1 se déplace vers le haut de la figure l, il arrive un moment ou le biseau 15 vient au contac-t du biseau 16. L'anneau 11 à cause du frottement qui en résul-te, se désolidarise de la rotation du rotor , ~lui peut toutefois continuer ~ tourner du fait qu'alors les roulements 7 et 8 remplissent l.eur office de pali.er. ruisque la cale 14 disposée entre les cac~es 7b et 8b élimine prat:i.quement tout jeu axial, le déplacement relatif du rotor 1 par rapport à
l'axe 3 s'arrête dès que les biseaux 15 et 16 sont au contact l'un de l'autre. Bien entendu, on prévoit sur ~a roue cinétique une autre butée desecours (non représentée) susceptible de fonctionner de manière semblable lorsque le déplacement du rotor 1 est de sens opposé (de haut en bas sur la figure 1).

Comme mentionne ci dessus, la butée de secours montrée par.la fiyure 1 présente des inconvénients auxquels l'invention remédie.
Un exemple de celle ci est représenté sur la igure 2.

Sur cette figure 2, on retrouve, disposés de la même façon, les memes éléments 1 ~ 6, 9 à 12 et 15 à 17, a l'exclusion des roulements 7 et 8, de l'écrou annulaire 13 et de la cale 14. La paire de roulements 7 et 8 est remplacée par un roulement unique 18, la cale 14 est donc supprimée e-t l'écrou annulaire 13 est `~
remplacé par un écrou annulaire 19, en matière magnétique. La cage extérieure 18a du roulement 18 est bloquée entre la cale ~ et l'écrou annulaire 10, tandis que la cage intérieure 18b est pressée entre le rebord 12 et l'écrou magnétique 19~. Par,ailleurs, éventuellement, le rayon de la couronne aimantée 4 (ou 5~ et/ou le rayon de l.'écrou ~agnetique 19 sont choisis pour que cette ~ ' . .
~- . , zs~

COU~ e~ cet icrou se trouvent au moins senslblement en re-~c-lrd.
Dc plus, l'epaisseur 20 dc la matiere du rotor 1 interposee ~ ;~
entre cette couronne et cet écrou est avantageusement reduite par rapport à l'epaisseur correspondante de 1~ butée de la fi.gure 1.
Ainsi, les fuites magnétiques de la couronne 4 peuvent exercer unè attraction permanente, et insensible aux effets de la gravité, sur l'écrou magnétique ~.9. Celui-ci étant solidaire de la bacJue intérieure 18b, il en résulte un decalage axial entre cellc-ci et : la bague extérieure 18a, résorbant le jeu axial du roul.ement 18.
Le foncti.onnernent de secours de la butee de la figure 2 est semblabl.e a celali de la figure 1.

... . . ... . .. . .. . . . . .. .. .. . .... . .. .

~.

Claims

LES REALISATIONS DE L'INVENTION AU SUJET DESQUELLES UN DROIT EXCLUSIF
DE PROPRIETE DU DE PRIVILEGE EST REVENDIQUE, SONT DEFINIES COMME SUIT:

1. Palier qui est pourvu d'un roulement de type connu, comportant deux bagues concentriques entra lesquelles sont prévue des éléments de roulement et dans lequel on met en oeuvre des forces magnétiques de rattrapage de jeu, caractérisé en ce qu'au moins une bague dudit roulement est solidaire d'un moyen magnétique et en ce que ledit moyen magnétique est agencé de façon à communiquer aux bagues du roulement un écartement relatif dans la direction axiale du palier pour pratiquement éliminer le jeu axial dudit roulement.

2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des bagues dudit roulement est solidaire d'un moyen magnétique, lesdits moyens magnétiques coopérant pour procurer ledit écartement relatif des bagues.

3. Palier selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens magnétiques sont chacun constitués par une couronne magnétique, lesdites couronnes magnétiques étant centrées sur l'axe du palier et étant disposées sensiblement en regard l'une de l'autre.

4. Palier selon la revendication 3, incorporé à une butée de secours destinée à limiter le déplacement axial d'un rotor qui est monté
fou par rapport à un arbre et qui est solidaire de l'une des bagues dudit roulement, l'autre bague de celui-ci étant solidaire d'une pièce annulaire de butée, traversée avec jeu par ledit arbre et susceptible de coopérer avec une autre pièce de butés solidaire de l'arbre, lorsque le rotor se déplace axialement le long dudit arbre, caractérisé en ce que l'une desdites couronnes magnétiques sert à la solidarisation de la piece annulaire de butée et de la bague correspondants dudit roulement.

5. Palier selon la revendication 3, incorporé à une butée de secours destinée à limiter le déplacement axial d'un rotor qui est monté fou par rapport à un arbre et qui est solidaire de l'une des bagues dudit roulement, l'autre bague de celui-ci étant solidaire d'une pièce annulaire de butée, traversée avec jeu par ledit arbre et susceptible de coopérer avec une autre pièce de butée solidaire de l'arbre, lorsque le rotor se déplace axialement le long dudit arbre, ledit rotor étant sus-pendu par rapport audit arbre au moyen d'au moins un palier magnétiques de suspension, caractérisé en ce que l'une desdites couronnes magnétiques fait partie du palier magnétique.

6. Volant d'inertie cinétique, caractérisé en ce que son rotor comporte au moins un palier spécifié sous l'une des revendications 1 à 3.

7. Volant d'inertie cinétique, caractérisé en ce que son rotor comporta au moins un palier spécifié sous l'une des revendications 4 ou 5.