FR2676260A1

FR2676260A1 - Bearings of the self-aligning type, particularly for rudder blade mainpiece

Info

Publication number: FR2676260A1
Application number: FR9105526A
Authority: FR
Inventors: Zolli Jean-Pol
Original assignee: JP3
Current assignee: JP3
Priority date: 1991-05-06
Filing date: 1991-05-06
Publication date: 1992-11-13
Anticipated expiration: 2011-05-06
Also published as: FR2676260B1

Abstract

- Bearing of the self-aligning type made up: on the one hand, of a ring (7) internally including a cylindrical bore for receiving the rotating shaft (2) and the outer perimeter of this ring being shaped into the form of a ring or sphere and, on the other hand, of a fixed housing (6) mounted secured to a supporting structure and internally including a housing, the walls of which follow the configuration of a spherical ring corresponding, with slight clearance, to the spherical ring of the said ring, the housing opening up via two diametrically opposite openings allowing the passage of the shaft, the first opening (9) forming a continuous circle, the diameter of the circle not allowing the passage of the ring, whereas the second opening (10) includes two diametrically opposite notches (13a, 13b) on its circular edge, the outer edges of which notches, in the shape of segments of a circle, lie within a circle of diameter corresponding to the equatorial diameter of the spherical ring-shaped ring.

Description

La présente invention concerne les paliers du type autoalignant.The present invention relates to bearings of the self-aligning type.

L'invention est également applicable à la réalisation de paliers à auto-alignement utilisables pour le guidage d'arbres de commande de pièces ou organes rotatifs susceptibles de subir des contraintes risquant d'entraîner des déformations notamment un flambement de l'arbre dont l'axe réel au niveau des paliers s'écarte de l'axe théorique.The invention is also applicable to the production of self-aligning bearings which can be used for guiding shafts for controlling parts or rotary members capable of being subjected to stresses liable to cause deformations, in particular buckling of the shaft, the actual axis at the bearings deviates from the theoretical axis.

Et plus particulièrement, l'invention sera applicable au guidage d'arbre pour la commande et la manoeuvre d'un gouvernail sur un navire et plus spécialement sur un voilier.And more particularly, the invention will be applicable to tree guidance for the control and maneuvering of a rudder on a ship and more especially on a sailboat.

Les voiliers modernes comportent des gouvernails ou safrans du type suspendu et tels qu'on les représente à titre d'illustration à la Figure 1 ; on voit dans cette Figure que le gouvernail est disposé verticalement sous un prolongement arrière de la coque, l'ensemble de la surface du gouvernail (ou safran) étant ainsi suspendu par son axe de commande ou "mèche de safran".Modern sailboats have rudders or rudders of the suspended type and as shown by way of illustration in Figure 1; we see in this Figure that the rudder is arranged vertically under a rear extension of the hull, the entire surface of the rudder (or rudder) being thus suspended by its control axis or "rudder wick".

Cet arbre (référence 1 sur la Figure 1) est solidaire à sa base du gouvernail 2 et il est monté à son sommet également solidaire de la barre 3. This shaft (reference 1 in Figure 1) is secured at its base to the rudder 2 and it is mounted at its top also secured to the bar 3.

L'axe du gouvernail (ou mèche de safran dans le langage maritime) est maintenu par deux paliers respectivement supérieur 4 et inférieur 5.The axis of the rudder (or rudder wick in maritime language) is maintained by two bearings respectively upper 4 and lower 5.

I1 a été constaté, notamment sur les bateaux de compétition et plus spécialement sur les multicoques, qu'à grande vitesse le gouvernail a tendance à se bloquer en position ce qui représente évidemment un handicap sérieux pour le barreur et un danger lorsque le voilier vire de bord. It has been observed, in particular on competition boats and more especially on multihulls, that at high speed the rudder tends to lock in position which obviously represents a serious handicap for the coxswain and a danger when the sailboat veers from edge.

Ce défaut se rencontre et se multiplie d'autant que les vitesses, notamment sur les bateaux de compétition et spécialement les multicoques, atteignent des niveaux de plus en plus élevés, le gouvernail étant soumis à des contraintes de plus en plus fortes, de sorte que la pression de l'eau s'exerçant sur le gouvernail se répercute nécessairement sur l'arbre et entraîne le cintrage ou le flambement de ce dernier dont l'axe se départit de la position géométrique théorique en entraînant le coincement des paliers.This defect is encountered and multiplies all the more as the speeds, especially on competition boats and especially multihulls, reach increasingly higher levels, the rudder being subjected to increasingly strong constraints, so that the pressure of the water acting on the rudder necessarily affects the shaft and causes the latter to bend or buckle, the axis of which departs from the theoretical geometric position, causing the bearings to jam.

En outre, la structure du bateau sous la traction du gréement tend à se déformer, cette sollicitation au niveau de la coque étant accrue avec les vitesses plus élevées, d'autant que le souci d'allègement du bâtiment peut conduire à des solutions techniques sacrifiant la rigidité et l'homogénéité de la structure au gain de poids.In addition, the structure of the boat under the traction of the rigging tends to deform, this stress on the hull being increased with higher speeds, all the more so as the concern of lightening the building can lead to technical solutions sacrificing the rigidity and homogeneity of the structure in terms of weight gain.

Le défaut ci-dessus évoqué peut également être lié à une insuffisance de précision dans le positionnement de l'axe aligné avec des tolérances excessives par rapport à la structure générale du bateau.The above-mentioned defect may also be linked to a lack of precision in the positioning of the aligned axis with excessive tolerances in relation to the general structure of the boat.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et permet de mettre en place, dans les voiliers possédant un gouvernail du type suspendu, un arbre de commande et de manoeuvre répondant sans risque de coincement aux manoeuvres du barreur répercutées sans inertie et sans risque de blocage au gouvernail.The present invention aims to remedy these drawbacks and makes it possible to set up, in sailboats having a rudder of the suspended type, a control and operating shaft responding without risk of jamming to the maneuvers of the coxswain transmitted without inertia and without risk of blocking. at the helm.

L'invention fait appel à un nouveau type de palier notamment à auto-alignement simple et peu coûteux, évitant tous les inconvénients de montage et de réglage délicats, ne nécessitant aucun entretien et utilisable sur tous les chantiers sans recourir à une main-d'oeuvre particulièrement qualifiée.The invention uses a new type of bearing, in particular simple and inexpensive self-alignment, avoiding all the drawbacks of assembly and delicate adjustment, requiring no maintenance and usable on all sites without resorting to labor. particularly qualified work.

A cet effet, l'invention concerne un palier du type à autoalignement constitué d'une part, d'une bague comportant intérieurement un alésage cylindrique pour recevoir l'arbre tournant et le pourtour extérieur de cette bague étant conformé sous la forme d'une couronne ou de sphère, et d'autre part, d'un boitier fixe monté solidaire d'une structure d'appui et comportant intérieurement un logement dont les parois suivent la configuration d'une couronne de sphère correspondant, avec un faible jeu, à la couronne de sphère de ladite bague ainsi apte à être engagée dans ledit logement, le logement ouvrant par deux ouvertures diamétralement opposées permettant le passage de l'arbre soit une première et une seconde ouverture, la première formant un cercle continu, le diamètre du cercle ne permettant pas le passage de la bague, tandis que la seconde ouverture comporte sur son bord circulaire deux encoches diamétralement opposées dont les bords extérieurs en segment de cercle sont inscrits dans un cercle de diamètre correspondant au diamètre équatorial de la bague en couronne sphérique, cette bague étant ainsi apte à pénétrer par engagement libre dans les deux encoches à l'intérieur de son logement récepteur, ladite bague étant présentée dans une position dans laquelle son plan équatorial est sensiblement perpendiculaire au plan de ladite ouverture circulaire, le basculement ultérieur de la bague amenant son plan équatorial dans un plan sensiblement parallèle au plan des ouvertures permettant l'immobilisation de ladite bague dans son logement récepteur, la bague étant alors bloquée du côté de l'ouverture d'entrée par les portions en segment de cercle comprises entre les deux encoches opposées, ces portions en segment de cercle formant butées et s'opposant à l'échappement de la bague depuis son logement.To this end, the invention relates to a bearing of the self-aligning type consisting on the one hand, of a ring internally comprising a cylindrical bore to receive the rotating shaft and the outer periphery of this ring being shaped in the form of a crown or sphere, and on the other hand, a fixed box mounted integral with a support structure and internally comprising a housing whose walls follow the configuration of a corresponding sphere crown, with little play, the sphere crown of said ring thus able to be engaged in said housing, the housing opening by two diametrically opposite openings allowing the passage of the shaft is a first and a second opening, the first forming a continuous circle, the diameter of the circle not allowing the passage of the ring, while the second opening has on its circular edge two diametrically opposite notches whose outer edges in hoop segment are inscribed in a circle of diameter corresponding to the equatorial diameter of the ring in a spherical crown, this ring thus being able to penetrate by free engagement in the two notches inside its receiving housing, said ring being presented in a position in which its equatorial plane is substantially perpendicular to the plane of said circular opening, the subsequent tilting of the ring bringing its equatorial plane into a plane substantially parallel to the plane of the openings allowing the immobilization of said ring in its receiving housing, the ring then being blocked on the side of the inlet opening by the portions in a circle segment lying between the two opposite notches, these portions in a circle segment forming stops and opposing the escape of the ring from its housing.

On comprend que l'on réalise ainsi un palier dans lequel la bague intérieure reçoit dans son alésage le passage de l'arbre tandis que la bague en couronne sphérique est susceptible de pivoter en fonction des déformations éventuelles de l'arbre, l'axe directeur de la bague s'écartant de l'axe directeur du boitier, l'engagement sphérique de la bague dans son logement concentrique permettant cette flexibilité.It is understood that a bearing is thus produced in which the inner ring receives in its bore the passage of the shaft while the ring in a spherical crown is capable of pivoting as a function of possible deformations of the shaft, the steering axis of the ring deviating from the steering axis of the case, the spherical engagement of the ring in its concentric housing allowing this flexibility.

De préférence et selon une forme de réalisation de l'invention, le boitier est réalisé en métal alésé et fraisé notamment en fonte d'aluminium.Preferably and according to one embodiment of the invention, the housing is made of bored and milled metal, in particular cast aluminum.

Et plus spécialement, la bague intérieure est en resine synthétique.And more specifically, the inner ring is made of synthetic resin.

Et plus spécialement encore, la bague intérieure est réalisée en résine synthétique dont la paroi sphérique extérieure est obtenue par tournage.And more especially still, the inner ring is made of synthetic resin, the outer spherical wall of which is obtained by turning.

Et plus spécialement encore, la bague intérieure est en polyester cristallisé (PETP).And more especially, the inner ring is made of crystallized polyester (PETP).

L'invention concerne également l'application d'un palier tel que défini précédemment au guidage et au maintien d'un axe de gouvernail (ou mèche de safran) notamment d'un gouvernail du type suspendu sur le prolongement arrière de la coque d'un voilier.The invention also relates to the application of a bearing as defined above for guiding and maintaining a rudder axis (or rudder bit) in particular of a rudder of the type suspended on the rear extension of the hull. a sailboat.

Et l'invention concerne un ensemble constitué d'un gouvernail solidaire d'un axe supérieur comportant deux paliers conformes aux caractéristiques ci-dessus et positionnés aux deux extrémités de l'arbre, monté lui-même à l'intérieur d'un tube de protection.And the invention relates to an assembly consisting of a rudder secured to an upper axis comprising two bearings conforming to the above characteristics and positioned at the two ends of the shaft, mounted itself inside a tube of protection.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme de réalisation particulière présentée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows and which is given in relation to a particular embodiment presented by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings.

Dans les Figures
La Figure 1 représente une vue schématique en coupe longitudinale de la partie arrière d'un voilier dont la coque supporte en position inférieure le gouvernail.In the Figures
Figure 1 shows a schematic view in longitudinal section of the rear part of a sailboat whose hull supports the rudder in the lower position.

La Figure 2 représente une vue en perspective des deux pièces composant le palier selon l'invention, à savoir le boitier extérieur et la bague intérieure.Figure 2 shows a perspective view of the two parts making up the bearing according to the invention, namely the outer casing and the inner ring.

Les Figures 3, 4 et 5 représentent des vues en coupe du boitier selon l'axe longitudinal de ce dernier avec la bague intérieure représentée en perspective dans les trois positions d'introduction, puis de basculement final correspondant à la mise en place de la bague dans son boitier récepteur, la vue en coupe du boitier selon la
Figure 3 correspondant à la coupe selon la ligne III-III de la Figure 9.Figures 3, 4 and 5 show sectional views of the housing along the longitudinal axis of the latter with the inner ring shown in perspective in the three insertion positions, then final tilting corresponding to the establishment of the ring in its receiver box, the sectional view of the box according to the
Figure 3 corresponding to the section along line III-III of Figure 9.

Les Figures 6, 7 et 8 représentent une vue en coupe du boitier et une vue en coupe de la bague intérieure dans trois positions successives d'introduction et de basculement, la Figure 8 représentant la position finale, le boitier étant vu en coupe selon la ligne VI-VI de la
Figure 9, la Figure 8 représentant une vue en coupe transversale selon la ligne VIII-VIII de la Figure 10.Figures 6, 7 and 8 show a sectional view of the housing and a sectional view of the inner ring in three successive insertion and tilting positions, Figure 8 representing the final position, the housing being seen in section along the line VI-VI of the
Figure 9, Figure 8 showing a cross-sectional view along line VIII-VIII of Figure 10.

La Figure 9 représente une vue en élévation frontale du boitier par sa seconde ouverture d'introduction de la bague, la bague étant représentée en coupe transversale.Figure 9 shows a front elevational view of the housing through its second opening for introducing the ring, the ring being shown in cross section.

La Figure 10 représente le boitier selon la vue de la
Figure 9, après basculement de la bague amenée dans sa position finale correspondant aux positions des Figures 5 et 8.Figure 10 represents the case according to the view of the
Figure 9, after tilting of the ring brought into its final position corresponding to the positions of Figures 5 and 8.

Selon l'ensemble des Figures, on voit que l'invention s'applique, dans le cadre de l'exemple retenu ici à titre d'illustration, au maintien d'un gouvernail 1 suspendu par un arbre de manoeuvre 2 lui-même fixé par les deux paliers supérieur 5 et inférieur 4 et manoeuvré par la barre 3.According to all of the Figures, it can be seen that the invention applies, within the framework of the example used here by way of illustration, to the maintenance of a rudder 1 suspended by an operating shaft 2 itself fixed by the two upper 5 and lower 4 bearings and operated by the bar 3.

Chacun des paliers 4 et 5 est constitué selon l'invention respectivement d'un boitier extérieur 6 et d'une bague intérieure 7 représentés notamment en perspective à la
Figure 2.Each of the bearings 4 and 5 is made up according to the invention respectively of an outer casing 6 and an inner ring 7 shown in particular in perspective at the
Figure 2.

Le boitier extérieur 6 est réalisé en métal notamment en aluminium et il est pourvu d'un alésage intérieur de profil sphérique 8 pratiqué dans un corps de forme générale cylindrique et comportant les deux ouvertures de forme générale circulaire et opposées respectivement une première ouverture 9 et une seconde ouverture 10.The outer casing 6 is made of metal, in particular aluminum, and it is provided with an inner bore of spherical profile 8 formed in a body of generally cylindrical shape and comprising the two openings of generally circular shape and opposite respectively a first opening 9 and a second opening 10.

Cette seconde ouverture permettra l'introduction du second élément composant le palier, à savoir la bague 7. This second opening will allow the introduction of the second element making up the bearing, namely the ring 7.

Cette bague est réalisée en résine synthétique d'une dureté appropriée et apte à recevoir un usinage mécanique.This ring is made of synthetic resin of an appropriate hardness and suitable for receiving mechanical machining.

Selon une forme de réalisation particulière, la bague est réalisée à partir d'un bloc moulé en polyester cristallisé (PETP)et plus spécialement à partir d'une résine connue sous la marque commerciale ERTALYTE.According to a particular embodiment, the ring is produced from a molded block of crystallized polyester (PETP) and more especially from a resin known under the trade name ERTALYTE.

Cette bague comporte un pourtour extérieur en forme de couronne sphérique li et un alésage intérieur cylindrique 12 pour l'insertion de l'arbre 2.This ring has an outer periphery in the form of a spherical crown li and a cylindrical inner bore 12 for the insertion of the shaft 2.

La pénétration et l'engagement de la bague dans son logement 8 au sein du boitier 6 se fait selon les illustrations des Figures 3 et suivantes.The penetration and engagement of the ring in its housing 8 within the housing 6 is done according to the illustrations of Figures 3 and following.

A cet effet, tandis que l'ouverture arrière 9 ne permet pas l'engagement de la bague dans le diamètre équatorial et supérieur au diamètre de l'ouverture cylindrique 9, au contraire l'ouverture avant ou seconde ouverture 10 (Figure 3) est prévue pour permettre l'engagement de la bague.For this purpose, while the rear opening 9 does not allow the engagement of the ring in the equatorial diameter and greater than the diameter of the cylindrical opening 9, on the contrary the front opening or second opening 10 (Figure 3) is provided to allow engagement of the ring.

A cet effet, cette ouverture ou seconde ouverture comporte sur son pourtour circulaire deux encoches respectivement 13a, 13b concentriques entre elles et dont le diamètre correspond avec un léger jeu au diamètre équatorial de la bague 7, de sorte que, comme on le voit aux Figures 3 et 4, la bague 7 peut être engagée à l'intérieur du boitier à la condition d'être disposée de telle façon que son plan équatorial soit sensiblement perpendiculaire au plan de l'ouverture d'entrée 10, la bague étant engagée alors dans l'espace défini par l'écartement entre les deux encoches 13a, 13b (Figure 2). For this purpose, this opening or second opening has on its circular periphery two notches respectively 13a, 13b concentric with each other and whose diameter corresponds with a slight play to the equatorial diameter of the ring 7, so that, as seen in Figures 3 and 4, the ring 7 can be engaged inside the case on the condition of being arranged in such a way that its equatorial plane is substantially perpendicular to the plane of the inlet opening 10, the ring then being engaged in the space defined by the spacing between the two notches 13a, 13b (Figure 2).

La bague peut ainsi être engagée jusque dans le fond du logement, comme on le voit à la Figure 4.The ring can thus be engaged as far as the bottom of the housing, as seen in Figure 4.

Après quoi la bague est basculée, comme on le voit selon la
Figure 7, de telle façon que son plan équatorial (ligne VX des Figures 6, 7 et 8) vienne se situer dans un plan parallèle au plan de l'ouverture d'entrée 10 soit le plan 15, ainsi qu'on le voit sur la Figure 8.After which the ring is tilted, as can be seen according to the
Figure 7, so that its equatorial plane (line VX of Figures 6, 7 and 8) comes to be in a plane parallel to the plane of the inlet opening 10 is the plane 15, as seen on Figure 8.

Dans cette position, l'axe 16 constitue l'axe directeur commun aux deux corps de révolution que constituent la bague intérieure 7 et le boitier extérieur 6.In this position, the axis 16 constitutes the steering axis common to the two bodies of revolution which constitute the inner ring 7 and the outer case 6.

On voit que dans ces conditions, et comme représenté à la
Figure 9, l'arbre 2 peut subir des flections, déformations et flambements sans gêner pour autant sa rotation à l'intérieur du palier que constitue l'ensemble bague 7 et boitier 6, l'axe de l'arbre, confondu avec celui de la bague, pouvant sans dommage se départir de l'axe directeur du boitier grâce à la configuration sphérique concentrique respectivement de la bague et du boitier.We see that under these conditions, and as shown in
Figure 9, the shaft 2 can undergo flections, deformations and buckling without hampering its rotation inside the bearing that constitutes the ring 7 and housing 6 assembly, the axis of the shaft, coincident with that of the ring, which can without damage depart from the steering axis of the case thanks to the concentric spherical configuration of the ring and of the case respectively.

On comprend que l'arbre et le boitier associés étant mis en place, la bague sphérique ne peut plus sortir de son support.It is understood that the shaft and the associated housing being put in place, the spherical ring can no longer come out of its support.

On réalise ainsi, selon l'invention, un système global susceptible de conformer un ensemble comportant le gouvernail, l'arbre, les deux paliers insérés dans un tube support ou "tube de jaumière" susceptibles d'être mis en place directement à l'arrière de la coque sans autres précautions que de vérifier l'alignement correct de l'axe de commande du gouvernail avec celui du plan de la quille
On peut ainsi réaliser un ensemble susceptible d'être exploité, mis en place et utilisé sans précautions particulières.There is thus produced, according to the invention, a global system capable of conforming an assembly comprising the rudder, the shaft, the two bearings inserted in a support tube or "jaumière tube" capable of being placed directly at the aft of the hull with no other precautions than checking the correct alignment of the rudder control axis with that of the keel plane
It is thus possible to produce an assembly capable of being exploited, set up and used without particular precautions.

L'invention ne met en oeuvre en effet que deux pièces complémentaires simples qui, une fois usinées, permettent une coopération permanente sans réglage, ni visserie, sans ajustement, filetage ou clavette, pièces de petites dimensions qui, lors d'une vérification ou d'un démontage, peuvent se perdre, ou risquent de se détériorer. The invention in fact implements only two simple complementary parts which, once machined, allow permanent cooperation without adjustment, or screws, without adjustment, thread or key, parts of small dimensions which, during a verification or '' disassembly, may be lost, or may deteriorate.

Les pièces mises en oeuvre étant en matériaux échappant à la corrosion, on ne risque pas non plus de perturbation liée à une évolution défavorable des matériaux.The parts used being made of materials escaping corrosion, there is also no risk of disturbance linked to an unfavorable development of the materials.

Le système permet ainsi d'absorber toutes les déformations tant au niveau de l'arbre ou mèche de safran que de la structure.The system thus makes it possible to absorb all the deformations both at the level of the rudder shaft or wick and of the structure.

On évite ainsi tout risque de coincement ou blocage au niveau du gouvernail et on gagne un temps précieux au niveau du montage en chantier en obtenant ainsi un résultat fiable et de qualité constante. This avoids any risk of jamming or blocking at the level of the rudder and it saves precious time in terms of assembly on site, thereby obtaining a reliable result of constant quality.

Claims

1 - Bearing of the self-aligning type consisting on the one hand, of a ring (7) internally comprising a cylindrical bore to receive the rotating shaft (2) and the outer periphery of this ring being shaped in the form of a crown or sphere, and on the other hand, a fixed box (6) mounted integral with a support structure and internally comprising a housing whose walls follow the configuration of a corresponding sphere crown, with a low clearance, at the sphere crown of said ring thus able to be engaged in said housing, the housing opening by two diametrically opposite openings allowing the passage of the shaft either a first and a second opening, the first (9) forming a continuous circle, the diameter of the circle not allowing the passage of the ring, while the second opening (10) has on its circular edge two diametrically opposite notches (3a, 13b) whose-outer edges in a circle segment e are inscribed in a circle of diameter corresponding to the equatorial diameter of the ring in a spherical crown, this ring thus being able to penetrate by free engagement in the two notches inside its receiving housing, said ring being presented in a position in which its equatorial plane is substantially perpendicular to the plane of said circular opening (10), the subsequent tilting of the ring bringing its equatorial plane into a plane substantially parallel to the plane of the openings (9, 10) allowing the immobilization of said ring in its receiver housing, the ring then being blocked on the side of the inlet opening by the portions in a circle segment included between the two opposite notches, these portions in a circle segment forming stops and opposing the exhaust of the ring from its housing.

2 - Bearing according to claim 1, characterized in that the housing (6) is made of bored and milled metal, in particular cast aluminum.

3 - Bearing according to claim 1, characterized in that the inner ring (7) is made of synthetic resin.

4 - Bearing according to claim 3, characterized in that the inner ring (7) is made of synthetic resin whose outer spherical wall is obtained by turning 5 - Bearing according to one of claims 3 or 4, characterized in that the inner ring is in crystallized polyester (PETP).

6 - Application of a bearing, according to one of claims 1 to 5, for guiding and maintaining a rudder axis (or rudder bit) in particular of a rudder of the type suspended on the rear extension of the hull of a sailboat.

7 - assembly consisting of a rudder secured to an upper axis comprising two bearings according to the characteristics, according to one of claims 1 to 5 above, and positioned at both ends of the shaft, mounted itself at inside a protective tube.