FR2761428A1 - Palier de tourillon hydrodynamique elastique a feuilles, a haute capacite de charge - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un palier hydrodynamique élastique à feuilles, à haute capacité de charge.Ce palier logé dans un boîtier destiné à recevoir un arbre tournant comprend des moyens en forme de lames situés en vis-à-vis de l'arbre, et des moyens de support élastique de la lame, qui comprend au moins un élément en forme de feuille disposé entre la lame et le boîtier et une feuille possédant une forme ondulée définissant des nervures espacées, les moyens en forme de lames comprenant deux lames, dont l'une supporte l'autre.Application notamment aux paliers à film de fluide hydrodynamique élastiques pour moteurs d'avions.

Description

La présente invention concerne d'une manière générale des paliers élastiques à film de fluide hydrodynamique, à feuilles.

Un tel palier comprend une feuille lisse qui est disposée en vis-à-vis d'un arbre de manière qu'ils puissent tourner l'un par rapport à l'autre grâce à la présence d'un film hydrodynamique d'air ou de gaz situé entre l'arbre et la feuille, pendant une telle rotation.

Une lame ondulée est disposée entre la feuille lisse et un manchon ou logement de palier de manière à supporter avec compliance ou élastiquement la feuille lisse, c'est-à-dire que les bossages ou nervures situés sur la lame fléchissent sous charge pendant la rotation de l'arbre. Le fléchissement élastique de la lame fournit la géométrie de jeu requise pour produire le film hydrodynamique supportant la charge.

Des exemples de paliers hydrodynamiques élastiques à feuilles sont décrits dans les brevets US antérieurs nO 4 262 975, 4 465 384 et 4 300 806 du même inventeur que celui de la présente demande, et dans les brevets US nO 3 809 443, 4 229 054 et 4 274 683. Ces brevets décrivent des caractéristiques et des enseignements qui peuvent être incorporés dans les paliers décrits dans la présente demande.

Des exemples additionnels de paliers hydrodynamiques élastiques à feuilles sont indiqués dans les brevets US nO 4 295 689, 4 415 281, 4 435 839, 4 451 163, 4 475 824, 4 552 466, 4 950 089, 5 116 143, 5 228 785, 5 498 083 et 5 584 582.

Une autre technique, qui peut être intéressante, est indiquée dans les brevets US nO 3 809 443, 4 277 113, 4 699 523, 5 110 220, 5 248 205, 5 318 366 et 5 547 286.

Dans des paliers à feuilles la géométrie de jeu nécessaire pour produire des films hydrodynamiques supportant une charge est fournie par le fléchissement ou la déviation élastique des feuilles. Lorsque la vitesse augmente, la feuille ou lame supérieure lisse et des feuilles de support ondulées sont repoussées automatiquement radialement vers l'extérieur en formant un coin convergent. Par conséquent, la forme optimale pour une action hydrodynamique est obtenue sans avoir à mettre en oeuvre un usinage compliqué et coûteux.

En outre, les effets de convergence sont plus prononcés en fonction de la vitesse et de la charge, ce qui a pour effet d'augmenter.la capacité de charge du palier. La surface élastique s'adapte aisément à la croissance centrifuge de l'arbre avec une perte minimale de la capacité de charge et sans complexité accrue.

Les ondulations du support à feuilles élastiques peuvent être adaptées spécialement à la rigidité et à l'amortissement désirés du palier pour satisfaire à des exigences dynamiques spécifiques du système. Par exemple, on se référera à l'article nO AIAA-91-2102 de
H. Heshmat intitulé "Analysis of Compliant Foil Bearings with Spatially Variable Stiffness" qui a été présenté à la conférence AIAA/SAE/ASME/ASEE 27th Joint Propulsion
Conference, Sacramento, CA, 24-26 juin 1991, et au brevet US antérieur nO 4 300 806 indiqué précédemment.

Cet article décrit l'ob-tention d'une rigidité variable grâce à la mise en place de la feuille à bossages sur une autre feuille à bossages ou bien par modification de la hauteur des bossages, utilisation de feuilles supérieures lisses à couches multiples, ou modification de l'épaisseur, du pas de répartition, etc. des feuilles.

Des paliers à feuilles sont utilisés dans une variété de machines tournantes. Plus particulièrement, les paliers à feuilles sont appropriés pour des machines fonctionnant à grande vitesse telles que des turborotors cryogéniques, dans lesquels les rotors à la fois du dispositif d'expansion de volume et du compresseur fonctionnent à des dizaines de milliers de tours par minute et beaucoup plus. Ces paliers peuvent également être utilisés en présence d'un liquide ou de cryogènes, ou d'une lubrification à phase mixte. Dans ces applications, la compliance du palier et le faible coût potentiel sont avantageux. L'utilisation du palier à feuilles dans des moteurs d'avions à cycle d'air (ACM) pour la pressurisation et le refroidissement de la cabine est considérée comme étant l'application la plus importante et réussie depuis la fin des années 70. Dans cette application on a obtenu pour les paliers à feuilles une longue durée de vie utile sans aucune maintenance programmée, et ce tout en évitant une pollution de la cabine, par élimination du système de lubrification à huile qui est requis pour des roulements à billes classiques. La supériorité du palier à feuilles par rapport au palier à éléments roulants, résidant dans une réduction de l'endommagement des composants aérodynamiques dans le cas d'un défaut de fonctionnement du système a également été démontré. Par exemple, un moteur ACM à trois rotors, qui utilise des paliers hydrodynamiques à feuilles est habituellement utilisé dans l'avion connu sous la désignation commerciale "Boeing 747" sur le service transatlantique. Les paliers à feuilles contenus dans ce moteur ACM ont accumulé plus d'un million d'heures de vol, et il a été établi que le temps moyen de bon fonctionnement dépasse 100 000 heures.

Des paliers présents dans un certain type d'avions militaires, tels que des avions de combat doivent satisfaire aux exigences supplémentaires imposant une vitesse très élevée et des mouvements gyroscopiques sévères, et ce pour une construction compacte (c'est-à-dire faible poids, rotor plus petit et températures ambiantes élevées). En outre, la puissance optimale et le rendement optimum de moteurs/générateurs électriques sans balai sont obtenus pour des vitesses plus élevées, dans la gamme au-delà de 60 000 tr/mn. On considère que des paliers classiques sont incapables de fournir ces vitesses et conditions de fonctionnement. I1 en résulte que l'on considère comme souhaitable d'utiliser des paliers à feuilles avec ces moteurs.

Cependant le système de compression entraîné par un moteur et les turbo-alternateurs imposent des exigences sévères à l'utilisation de ces paliers. Les paliers à feuilles utilisés dans ces systèmes doivent être à même de s'accommoder d'un défaut d'alignement, de vibrations du rotor, d'une charge de choc, d'une dilatation centrifuge et de déformations élastiques et thermiques.

L'intégration de paliers élastiques à gaz et à feuilles dans des turbocompresseurs est également activement étudiée depuis que l'on peut traiter et supprimer de nombreux problèmes associés aux turbocompresseurs actuels, comme par exemple la calcination de l'huile pendant le fonctionnement à haute température et le reflux de chaleur, la nécessité d'utiliser des chemises de refroidissement à eau auxiliaires, des limitations de la vitesse de fonctionnement et la pollution de l'environnement.

Cependant, pour intégrer avec succès des paliers à feuilles dans des turbocompresseurs fonctionnant sans huile et des machines similaires, on considère qu'il est nécessaire que les paliers à feuilles puissent fonctionner à des températures élevées et à des vitesses élevées, c'est-à-dire environ 6490C à des vitesses supérieures à environ 100 000 tr/mn avec une capacité supérieure d'amortissement.

La capacité de charge maximale de paliers à feuilles dans l'air à 21,1"C et sous 101,43 . 103 Pa était d'environ 345 . 103 Pa à une vitesse de 60 000 tr/mn. On se référera à l'article de H. Heshmat, W.

Shapiro et S. Gray intitulé "Development of Foil Joural
Bearings for High Load Capacity and High Speed Whirl
Stability", Transmission d'entraînement. ASME, J. Lubr.

Tech, vol. 104, NO 2 (avril 1982), pages 149-156. Cet article décrit un palier à feuilles, dans lequel, pour accroître la capacité de charge, la feuille à bossages de support était fendue circonférentiellement dans le sens de la longueur axiale du palier pour permettre un alignement amélioré et une meilleure compliance axiale du palier.

On considère comme souhaitable de fournir des paliers à feuilles améliorés, ayant une capacité de charge accrue, à savoir 690 103 Pa ou plus, à des vitesses atteignant par exemple 60 000 tr/mn ou plus, tout en étant soumis à des températures élevées égales par exemple à 6500C ou plus. De tels paliers à capacités accrues peuvent avoir des applications dans des pompes, des turbocompresseurs auxiliaires, des perceuses à grande vitesse (de dentisterie, pour circuits imprimés et autres), des systèmes de balayage rotatif à grande vitesse, des compresseurs à réfrigération, des dispositifs de turbo-détente de gaz, des turbocompresseur de grande dimension pour des moteurs diesel, des pompes centrifugeuses pour des gaz, vapeur et des liquides et pour d'autres applications.

La rigidité, qui était requise en ce qui concerne la face lisse supérieure pour empêcher son affaissement entre les bossages des feuilles ondulées, réduit de façon indésirable la capacité de gérer un défaut d'alignement de l'arbre et par conséquent empêche l'obtention de capacité de charge élevées.

L'ancrage d'une feuille ondulée au niveau de l'une de ses extrémités empêche d'obtenir un profil de rigidité axiale, et empêche donc l'accroissement du domaine effectif de support.

Un autre but de la présente invention est de fournir un palier à feuilles ayant une capacité de charge élevée.

Le but de la présente invention est de fournir un palier de ce type destiné à être utilisé pour des vitesses et des températures élevées de fonctionnement.

Pour améliorer la flexibilité de la feuille ou lame supérieure lisse dans toutes les directions de manière à absorber un défaut d'alignement de l'arbre et des excursions, en fournissant ainsi une capacité d'adaptation optimale la surface du palier de manière que l'on puisse obtenir des capacités de charge accrue, conformément à la présente invention, la lame supérieure est agencée de manière à être très mince, et une seconde feuille est prévue de manière à être située au-dessous de la lame supérieure pour empêcher son fléchissement entre les nervures de la feuille ondulée. Une seconde lame est pourvue de fentes permettant une évacuation de chaleur et agit également en tant que barrière thermique pour le passage d'une chaleur dégagée par frottement, produite lorsque les bossages fléchissent, en direction de la lame supérieure lisse. Cette seconde lame, dans laquelle sont formées des fentes, est également prévue de manière à empêcher un fléchissement excessif de la lame supérieure entre les nervures de la feuille ondulée.

Pour que les deux extrémités d'une feuille à bossages soient non ancrées et libres de telle sorte qu'en liaison avec l'indexage des feuilles à bossages et compte tenu du fait qu'elles sont fendues circonférentiellement, on peut obtenir axialement un profil supérieur de rigidité de sorte que la portée effective du palier peut être accrue, conformément à la présente invention les feuilles ondulées sont ancrées sur le manchon en des points situés entre les extrémités du manchon.

Pour obtenir un effet d'obtenir un effet d'ondulation contrôlé à des vitesses de fonctionnement de telle sorte que la capacité accrue peut être obtenue, conformément à la présente invention, des extrémités des éléments en forme de feuilles sont décalées circonférentiellement par rapport à des extrémités d'éléments en forme de feuilles situés dans des rangées adjacentes de tels éléments, symétriquement par rapport au plan central radial de l'ensemble de palier pour obtenir une configuration à chevrons.

Pour obtenir trois niveaux de rigidité pour une capacité accrue, conformément à la présente invention, l'ensemble de palier comporte des feuilles à bossages, radialement extérieure et intérieure, des nervures de la feuille extérieure étant situées au-dessous uniquement de certaines (pas toutes) nervures de la feuille intérieure.

Pour empêcher que les feuilles intérieure et extérieure à bossages se bloquent pendant leur fléchissement et de fait provoquent un accroissement important de la rigidité et peut-être une déformation permanente, conformément à la présente invention, au moins certaines des nervures situées sur au moins l'une des feuilles à bossages comportent des parties sommitales tronquées.

De façon plus précise, selon un premier aspect, l'invention a trait à un palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier destiné à recevoir un arbre de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier comprend des moyens en forme de lame disposés en vis-à-vis de l'arbre de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre ces éléments, et des moyens pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lame, que lesdits moyens de support comprennent au moins un élément en forme de feuille disposé entre lesdits moyens en forme de lames et ledit boîtier et possédant une forme ondulée pour définir une pluralité de nervures, qui sont espacées circonférentiellement dudit ensemble de palier pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, et que lesdits moyens en forme de lames comprennent des premiers moyens en forme de lames lisses et minces destinées à être placées en vis-à-vis de l'arbre et des seconds moyens en forme de lames s'étendant au-dessous desdits premiers moyens en forme de lames de manière à les supporter, et empêcher un affaissement desdits premiers moyens en forme de lames entre les nervures.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits seconds moyens en forme de lames incluent des moyens qui définissent une pluralité de perforations pour dissiper la chaleur.

Selon une deuxième aspect, l'invention a trait à un palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier destiné à recevoir un arbre de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier cylindrique apte à être adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier comprend des moyens en forme de lames positionnées de manière à être situées en vis-à-vis de l'arbre pour qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre ces éléments, et des moyens pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, que lesdits moyens de support comprennent au moins un élément en forme de feuille allongée disposée entre lesdits moyens en forme de lames et ledit boîtier et possédant une forme ondulée de manière à définir une pluralité de nervures qui sont espacées sur la circonférence dudit ensemble de palier pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, et des moyens, qui sont situés entre des extrémités dudit élément en forme de feuille servant à ancrer ledit élément en forme de feuille audit boîtier, ce qui a pour effet que les deux extrémités de l'élément en forme de feuille ne sont pas ancrées.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens en forme de lames comprennent des premiers moyens en forme de lames lisses et minces destinées à être placées en vis-à-vis de l'arbre, et des moyens incluant des seconds moyens en forme de lames s'étendant au-dessous desdits premiers moyens en forme de lames, de manière à les supporter pour empêcher un fléchissement desdits premiers moyens en forme de lame entre les nervures.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit au moins un élément en forme de feuille comprend au moins deux rangées d'éléments dont chacune comporte une pluralité dudit élément en forme de feuille, et que des extrémités desdits éléments en forme de feuilles de l'une desdites rangées sont étagées par rapport à des extrémités desdits éléments en forme de feuilles d'une autre desdites rangées.

Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens d'ancrage sont disposés plus près d'un bord arrière dudit élément en forme de feuille que d'un bord avant de cet élément, pour former un profil parabolique de rigidité.

Selon un autre aspect, l'invention a trait également à un palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier destiné à recevoir un arbre de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier cylindrique adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier comprend des moyens en forme de lames positionnés de manière à être situés en vis-à-vis de l'arbre et à l'entourer, de telle sorte qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre ces éléments, et des moyens pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, que lesdits moyens de support comprennent un élément en forme de feuille radialement extérieure et un élément en forme de feuille radialement intérieure, disposés entre lesdits moyens en forme de lames et ledit boîtier, que ledit élément en forme de feuille intérieure possède une forme ondulée définissant une pluralité de nervures et une pluralité de rainures disposées de façon alternée dans la direction circonférentielle dudit ensemble de palier pour coopérer avec lesdits moyens en forme de lame, et que ledit élément en forme de feuille extérieure possède une forme ondulée définissant une pluralité de nervures et une pluralité de rainures qui sont disposées d'une manière alternée dans la direction circonférentielle dudit ensemble de palier de telle sorte que des nervures de la feuille extérieure sont situées au-dessous de certaines desdites nervures de la feuille intérieure et que des rainures de la feuille extérieure sont située au-dessous desdites nervures de la feuille intérieure.

Selon un autre aspect, l'invention a trait à un palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier destiné à recevoir un arbre de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier cylindrique adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier comprend des moyens en forme de lames disposés de manière à être situés en vis-àvis de l'arbre de telle sorte qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre ces éléments, et des moyens pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lame, que lesdits moyens de support comprennent une pluralité de rangées, qui s'étendent circonférentiellement, sont disposées côte-à-côte et possèdent chacune une pluralité d'éléments en forme de feuilles disposées selon une disposition bout-à-bout entre lesdits moyens en forme de lames et ledit boîtier, et que chacun des éléments en forme de feuilles possède une forme ondulée servant à définir une pluralité de nervures, qui sont espacées dans la direction circonférentielle dudit ensemble de palier de manière à supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, les extrémités desdits éléments en forme de feuilles dans l'une desdites rangées étant décalées circonférentiellement par rapport à des extrémités desdits éléments en forme de feuilles dans des rangées adjacentes parmi lesdites rangées, et ce symétriquement par rapport au plan central radial dudit ensemble de palier de manière à obtenir de ce fait un effet de disposition en chevrons.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le palier comporte en outre des moyens qui sont situés entre des extrémités de chacun desdits éléments en forme de feuilles pour l'ancrage de ces derniers audit boîtier, auquel cas les deux extrémités de chacun desdits éléments en forme de feuilles ne sont pas ancrées.

Selon un autre aspect, l'invention a trait à un palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier destiné à recevoir un arbre de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens en forme de lames flexibles disposés de manière à être situés en vis-à-vis de l'arbre et à s'étendre autour de ce dernier, de telle sorte qu'il existe une rotation relative entre ces éléments, des moyens comportant un élément ondulé extérieur et un élément ondulé intérieur disposés entre ledit boîtier et lesdits moyens en forme de lames, chacun desdits éléments ondulés extérieur et intérieur possédant une forme ondulée définissant une pluralité de nervures destinées à supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, et qu'au moins certaines desdites nervures situées sur au moins l'un desdits éléments ondulés intérieur et extérieur comportent respectivement des parties sommitales tronquées.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique considérée dans un plan radial d'un palier à tourillon, qui met en oeuvre la présente invention
- la figure 2 est une vue de bout du palier, l'arbre étant représenté en coupe transversale
- la figure 3 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation d'un élément en forme de feuille prévu pour le palier, représenté à l'état déroulé, c'est-à-dire avant qu'elle soit mise sous forme arquée pour son installation dans l'ensemble formant palier
- la figure 4 est une vue partielle en élévation latérale, représentée à l'état déroulé, d'une autre forme de réalisation d'un élément en forme de feuille pour le palier ;
- la figure 5 est une vue partielle en élévation latérale, et illustrée à l'état déroulé, d'une autre forme de réalisation d'un ensemble de palier prévu à cet effet
- la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 4 d'une autre forme de réalisation d'un élément en forme de feuille pour le palier
- la figure 7 similaire à celle de la figure 4, d'une autre forme de réalisation d'un élément en forme de feuille pour le palier ;
- la figure 8 est un schéma d'un bossage de l'élément en forme de feuille servant à illustrer des relations géométriques ;
- la figure 9 est une vue en plan, représentée à l'état déroulé, d'une feuille formant barrière thermique pour l'ensemble formant palier des figures 2 et 5
- la figure 10 est une vue en perspective d'une forme de réalisation d'un ensemble d'une pluralité d'éléments en forme de feuille, à l'état roulé
- la figure 11 est une vue en plan schématique, déroulée, de l'ensemble de la figure 10
- la figure 12 est une illustration graphique d'une portée effective accrue de palier résultant de l'utilisation de l'application des principes selon la présente invention
- la figure 13 est une vue en plan schématique, à l'état déroulé, d'une autre forme de réalisation de l'ensemble à feuilles ; et
- la figure 14 est une vue similaire à celle de la figure 1 d'une autre forme de réalisation de la présente invention.

En référence à la figure 1, on y voit représenté d'une manière générale par la référence 10 un palier à tourillon, qui comprend un boîtier ou manchon cylindrique 2 servant à loger un rotor ou arbre allongé 14 de manière que ces éléments tournent l'un par rapport à l'autre. Bien que l'arbre 14 et le boîtier 12 soient représentés comme étant cylindriques, on comprendra qu'ils peuvent avoir n'importe quelle autre forme, comme par exemple conique, et les autres composants du palier sont conformés de façon appropriée de manière à être compatibles avec de telles formes modifiées qui sont considérées comme entrant dans le cadre de la présente invention. Bien que de façon typique l'arbre 14 tourne à l'intérieur du palier fixe 12, la présente invention est censée inclure des formes de réalisation, dans lesquelles le manchon 12 tourne par rapport à l'arbre 14 ou dans lesquelles il existe une rotation à la fois de l'arbre 14 et du manchon 12. Un ensemble de palier à feuilles, désigné d'une manière générale par la référence 16, est monté de façon appropriée sur le boîtier 12 sans possibilité de rotation et en étant disposé dans l'espace annulaire présent entre le boîtier 12 et l'arbre 14. L'ensemble de palier 16 comprend une lame compliante uniforme 18 qui est située en vis-à-vis de l'arbre 14, c'est-à-dire que sa surface 19 intérieure du point de vue radial, sert de surface de support pour supporter l'arbre rotatif 14. Tels qu'ils sont utilisés ici et sauf indication contraire spécifiée, les termes "radial" et "radialement" sont censés désigner la distance ou la position relative à partir de l'arbre 14. Un ensemble de feuilles 20, qui sera décrit plus loin et est illustré schématiquement sur la figure 1 sous la forme de ressorts espacés circonférentiellement autour du palier, est disposé entre la feuille élastique 18 et le manchon 12 de manière à permettre un fléchissement de la feuille élastique 18, lorsqu'elle est chargée, en produisant (comme dans un palier élasto-hydrodynamique classique) une épaisseur de film supérieure à celle d'une surface rigide équivalente.

Pendant le fonctionnement, la surface de palier de support 19 et l'arbre sont séparés par un film gazeux, c'est-à-dire que l'arbre circule sur un coussin d'air souple ou sur un fluide approprié qui est introduit de telle sorte que, dans les conditions normales de fonctionnement, il n'y a aucune usure des surfaces du palier.

Lors du démarrage et à de faibles vitesses, l'arbre 14 circule et frotte directement sur la feuille élastique 18. Pour réduire de façon appropriée le traitement pendant ces moments, on a applique un revêtement formé d'un film sec à haute température, illustré au moyen de la référence 15 sur la figure 2, sur la surface radialement intérieure, contre laquelle s'applique l'arbre, de la feuille élastique 18. Pour la plupart des applications à l'air ambiant et à la température ambiante et dans un environnement cryogénique, des revêtements, que l'on considère comme souhaitables pour constituer le revêtement 15, comprennent des revêtements souples comme par exemple de la polyamideimide, du polytétrafluoroéthylène PTFE ou du bisulfure de molybdène ou du bisulfure de tungstène. On applique ces revêtements, dont ont considère qu'ils fournissent une bonne protection vis-à-vis de l'usure lors d'un démarrage, d'un arrêt, et de frottements à grande vitesse, d'une manière générale au moyen d'une brosse pneumatique ou d'un système de pulvérisation d'air sur les surfaces devant être enduites, et on les fait durcir de façon appropriée et on les polit en utilisant des papiers abrasifs pour l'obtention d'un fini lisse. L'arbre 14 (surface de patin) peut être recouvert de façon similaire ou peut être recouvert d'un revêtement dur comme par exemple un placage de nickel ou un revêtement formé de carbure. Pour des paliers fonctionnant à des températures élevées atteignant jusqu'à environ 815"C, on peut utiliser des revêtements résistants à l'usure projetés sur la base d'un plasma. Pour obtenir des surfaces lisses pour des revêtements déposés par projection de plasma, on colle et on polit de façon appropriée ces revêtements après leur application. Il peut être souhaitable d'appliquer des revêtements déposés par pulvérisation sur la feuille élastique lisse 18 et des revêtements obtenus par projection de plasma sur l'arbre 14. Dans certaines applications, on peut considérer qu'un tel revêtement n'est pas nécessaire.

En référence à la figure 2, l'ensemble formant palier 16 comprend, en plus de la feuille élastique 18, une feuille radialement extérieure formant cartouche 22, qui est soudée par pointage ou par points ou fixée fermement d'une autre manière appropriée au manchon 12. Le bord arrière 26 de la feuille élastique 18 est fixé par soudage par points ou soudage par pointage, comme indiqué en 23, ou fixé d'une autre manière appropriée à un bloc-entretoise 24, qui est fixé de façon appropriée au manchon 12, par exemple par soudage par pointage ou par soudage par points.

Le sens de rotation de l'arbre 14 est indiqué en 28. Pour que la feuille 18 puisse être élastique vis-à-vis d'une rotation de l'arbre, elle n'est pas fixée par ailleurs, mais peut flotter librement. L'ensemble à feuilles 20 est représenté comme comportant une ou plusieurs feuilles, comme par exemple un couple de feuilles ondulées côte-àcôte 30 et 32, qui s'étendent circonférentiellement dans la direction circonférentielle de l'ensemble de palier 16 et sont ancrées sur la tôle formant cartouche 22 comme par exemple au moyen de soudures, réalisées par soudage par points ou soudage par pointage et illustrées en 34, qui sont espacées circonférentiellement sur l'ensemble de palier 16.

Bien que l'ensemble de palier 16 soit représenté comme comportant une seule lame élastique 18 et des feuilles individuelles ondulées 30 et 32, dont chacune s'étend essentiellement sur toute la circonférence du palier, on comprendra que la présente invention est censé inclure, à titre de variante, des ensembles multiples de lames élastiques et de feuilles ondulées, chaque ensemble s'étendent sur un arc prédéterminé de la circonférence du palier, de sorte que des ensembles multiples forment conjointement la surface de palier 19. Ainsi sur la figure 14 on a représenté d'une manière générale en 200 un autre palier de tourillon, dans lequel la présente invention peut être mise en oeuvre. Sur le boîtier ou le manchon 202 sont montés trois ensembles formant b été indiqué pour le palier 10. Conjointement, les lames élastiques 206 forment la surface de support nécessaire autour de l'arbre 14. Un ensemble de feuilles 210, similaires à l'ensemble de feuilles 20, est prévu de façon appropriée de manière à être situé au-dessous de chaque feuille élastique 206. Naturellement on comprendra qu'un palier selon la présente invention peut contenir n'importe quel nombre approprié de tels ensembles de segments 204.

Chacune des feuilles ondulées 30 et 32 possède une série de bossages ou de nervures 36, qui sont espacées circonférentiellement et sur lesquelles la lame élastique 18 est supportée élastiquement (comme cela sera décrit plus loin d'une manière plus particulière), et une série de rainures 38 situées entre les nervures. On comprendra que des formes de réalisation, dans lesquelles les nervures sont dirigées radialement vers l'extérieur, en direction de la feuille formant cartouche 22 ainsi que radialement vers l'intérieur en direction de la lame élastique 18 sont censées entrer dans le cadre de la présente invention.

Comme cela est visible sur la figure 2, les rainures 38 peuvent comporter des parties essentiellement plates, qui s'appliquent contre la feuille formant cartouche 22. Les bossages 36 sont semi-circulaires ou ont une autre forme courbe appropriée (par exemple sinusoïdale), de sorte qu'ils fléchissent sous charge pour réaliser un support élastique (ayant la caractéristique d'un ressort, comme représenté sur la figure 1) sur la feuille élastique lisse 18.

Il est souhaitable que les feuilles ondulées 30 et 32 ainsi que les lames élastiques 18 soient constituées d'un métal ou, dans certaines applications, d'une matière thermoplastique, lequel matériau est résistant à la fatigue, possède de bonnes propriétés d'élasticité et a une grande résistance mécanique. Par exemple, les feuilles et lames ondulées peuvent être constituées d'un acier à base de nickel ou d'un alliage béryllium-cuivre ou bérylliumbronze. Dans un autre exemple, la feuille 18 peut être constituée de couches contraintes (matériau composite à couches multiples) fournissant un bon amortissement (c'est- à-dire un amortissement interne).

Les spécialistes ordinaires de la technique, dans laquelle se situe la présente invention, connaissent de nombreux moyens pour choisir les tailles et les formes des bossages 36 et pour positionner ces derniers par rapport des bossages situés sur d'autres feuilles afin de conférer au palier la rigidité et l'amortissement nécessaires pour satisfaire à des exigences dynamiques spécifiques du système. Ainsi, la figure 2 représente un décalage circonférentiel des bossages 36 de la feuille 30 par rapport aux bossages 36 de la figure 32. Etant donné que les principes d'agencement de feuilles 30 et 32 entrent dans le cadre de la connaissance de spécialistes ordinaires de la technique, dans laquelle se situe la présente invention, on ne donnera pas une description plus détaillée de l'agencement de ces feuilles particulières 30 et 32.

Pour régler la hauteur d'empilage du palier de manière à obtenir le jeu de palier nominal final désiré, illustré en 52, entre la tôle élastique 18 et l'arbre 14, qui peut se situer, comme cela est souhaitable dans la gamme comprise entre 0,000254 cm et 0,000508 cm, on enroule une ou plusieurs cales en forme de feuilles minces 42 comme cela est nécessaire, et on les dispose entre le manchon 12 et la feuille formant cartouche 22 juste avant l'ancrage de l'ensemble de palier sur le manchon 12, soit mécaniquement, soit par l'intermédiaire de soudures par pointage.

Pour améliorer la flexibilité de la lame élastique lisse 18 dans toutes les directions de manière à absorber un défaut d'alignement et une excursion de l'arbre et obtenir de ce fait une adaptation optimale à la surface de palier, on choisit la lame élastique 18 sous la forme d'une feuille très mince. Cependant, une telle feuille très mince peut posséder une tendance indésirable à s'affaisser entre les bossages 36. Pour empêcher une telle tendance à l'affaissement, conformément à la présente invention, la lame élastique très mince 18 est supportée par une lame sous-jacente 40 de manière à obtenir l'intégrité structurelle et la précontrainte pour empêcher une ondulation des surfaces élastiques des ou ridage de ces dernières. La combinaison de la lame élastique 18 et de la feuille de la lame de support 40 est également prévue de manière à amener la lame élastique 18 à être rigide dans la direction circonférentielle, tout en étant très élastique dans la direction axiale.

Par exemple, pour un palier classique de fraise dentaire, la lame élastique peut posséder une épaisseur égale par exemple à environ 6,35 . 10 cm. Moyennant l'addition d'une lame de support telle que représentée en 46 sur la figure 2 et possédant une épaisseur par exemple de 0,508 10-3 cm conformément à la présente invention, l'épaisseur de la lame élastique illustrée en 44 sur la figure 2 doit être réduite par exemple à 0,762 . 10-3 cm.

Dans un autre exemple, pour un palier classique possédant une longueur de 5,08 cm et un diamètre de 5,04 cm il est lubrifié par un liquide ayant une viscosité de 10 centipoises, la lame élastique peut posséder une épaisseur, par exemple à environ 0,51 cm. En ajoutant une lame de support 40 ayant une épaisseur 46 égale par exemple à environ 0,02 cm, l'épaisseur 44 de la lame élastique 18 peut être réduite par exemple à environ 0,06 cm. Ces exemples et d'autres exemples indiqués ici sont donnés uniquement à titre d'illustration et n'ont aucun caractère limitatif.

La face 45 tournée vers la lame de support 40 peut être recouverte par exemple d'or, d'argent, de cuivre ou d'autres matériaux thermoconducteurs appropriés, pour distribuer efficacement une chaleur localisé, sur l'ensemble de sa surface et établir une conduction thermique. Sinon, on peut utiliser un métal ou des oxydes métalliques ayant des coefficients de frottement élevés en tant que revêtement pour augmenter les caractéristiques d'amortissement par friction du palier (pertes par friction) dues à l'action de frottement entre la feuille supérieure 18 et la lame de support 40.

Conformément à la présente invention, en référence à la figure 9, la lame de support 40 est percée par une pluralité de fentes, illustrées en 48, qui permettent un écoulement de refroidissement de l'air ambiant d'atteindre et de supporter la lame élastique 18. L'écoulement axial de refroidissement sous la forme d'un gaz ou d'un liquide ou d'un fluide de traitement peut être également transmis par ces fentes 48 de manière à éliminer même encore plus efficacement la chaleur de la lame élastique 18. De façon plus spécifique, des sources de production de chaleur dans le palier 10 incluent le cisaillement du revêtement sec formé d'un film mince solide 15 par l'arbre 14 lors du démarrage et de l'arrêt, le cisaillement du film de fluide pendant un fonctionnement normal à grande vitesse et le frottement entre les sommets des bossages 36 situés sur des feuilles ou lames adjacentes. Outre le fait d'agir en tant qu'échangeur de chaleur pour la lame élastique 18, la lame formant barrière thermique 40 est également prévue de manière à agir en tant que barrière thermique à l'encontre d'une chaleur de frottement qui est produite entre les bossages 36, la lame élastique 18 et elle-même. La lame formant barrière thermique 40 est constituée de préférence d'un matériau présentant une bonne conductibilité thermique et qui peut être similaire au matériau dont est constituée la lame élastique 18, et peut comporter sur ses surfaces radialement intérieure et extérieure, un revêtement de surface mince formé par exemple d'or, d'argent, de cuivre ou d'un autre matériau approprié pour améliorer son efficacité en tant que puits de chaleur et amplificateur d'amortissement. Une fois que la lame formant barrière thermique 40 est roulée, on accroche son extrémité arrière au voisinage du bloc-entretoise 24 sur la feuille formant cartouche 22 au moyen de soudures par points, illustrées en 52, et son autre extrémité est libre. Les fentes 48 fournissent une flexibilité additionnelle pour contribuer à faciliter la compensation d'un défaut d'alignement et d'une excursion de l'arc.

En référence aux figures 4 à 6, comme décrit précédemment, les dimensions et les formes des bossages 36 peuvent être adaptées spécialement et diversifiées (par modification des dimensions et des formes sur la circonférence de la feuille) afin d'obtenir la rigidité et l'amortissement désiré du palier pour satisfaire à des exigences dynamiques spécifiques du système. En outre, on a utilisé des feuilles ondulées supérieure et inférieure comportant des bossages ayant des pas de répartition plus importants, au-dessous de bossages ayant des pas de répartition plus courts. Comme cela est visible sur la figure 4, une seule bande en forme de feuille 60 à bossages comporte des bossages 62 ayant une hauteur supérieure, représentée en 64, et une longueur supérieure alternant avec des bossages 66, qui possèdent une hauteur et une longueur plus faibles. Dans le cas d'une faible charge, les bossages les plus grands 62 sont en contact avec la ou les lames élastiques lisses 18. Lorsque la charge appliquée augmente, les bossages les plus grands 62 fléchissent en amenant les bossages plus petits 66 à venir également en contact avec la ou les feuilles élastiques 18 de manière à fournir ainsi une rigidité supérieure désire pour des charges plus élevées.

La figure 6 représente une partie de feuilles 70 à bossages, qui comporte des bossages 71, 72, 73 et 74 ayant des hauteurs et longueurs successivement croissantes de manière à modifier le gradient de rigidité dans la direction circonférentielle le long de la bande à bossages.

La figure 7 représente une feuille à bossages 80 comportant des parties 81 pourvues de bossages 82 ayant des hauteur, longueur et pas de répartition plus grands, comme représentés en S2, et qui alternent avec des parties 83 pourvues de bossages ayant des hauteur, longueur et pas de répartition plus petits, illustrés en S1.

En référence à la figure 8, on peut obtenir la rigidité d'une bande de feuilles à bossages comme suit
cos a = lo/RB a = arccos (lo/RB)
sin a = (RB - h)/RD hB = -RB sin a + Rn
bB = Rn - Rn sin (arccos (lo/R))
lo = Rn cos [arcsin ((Rn - h)/R)]
Kna = [6Et3/12(l-v2)/l03S Kna étant la rigidité de la bande de la feuille de bossage,
E et v étant des propriétés de matériau (respectivement le module d'élasticité et le module de Poisson), t étant l'épaisseur de la feuille à bossages, lo la moitié de la longueur des bossages et S le pas de répartition des bossages. On notera que 1o est étroitement associée au rayon des bossages et faiblement associée à la hauteur hb des bossages.

La rigidité d'une bande à bossages est étroitement proportionnelle à t3/103 et inversement proportionnelle au pas S de répartition des bossages. Cependant, c'est une fonction faible de h. C'est pourquoi, il peut être souhaitable de combiner un nombre de bossages plus petits ayant un pas de répartition S avec des bossages plus grands ayant un pas de répartition différent de S1, à savoir S2 (figure 7).

En outre, il peut être souhaitable d'utiliser la variable 1o pour obtenir une variation de rigidité, comme représenté sur la figure 6.

En référence à la figure 5, on y voit représenté un ensemble de palier 80 qui possède respectivement des feuilles ondulées intérieure et extérieure 80 et 82. La feuille intérieure 80 possède une pluralité de bossages ayant une hauteur et une longueur relativement plus importantes. La feuille extérieure 82 possède une pluralité de bossages 83 ayant une hauteur et une longueur moins importante de manière à se situer au-dessous des bossages de la feuille intérieure, avec un pas S relativement étendu. Pour obtenir trois niveaux ou plus de renforcement de manière à obtenir une caractéristique d'isolation de ensemble formant palier 80, ce qui augmente sa capacité de charge par un choc, contrairement à la présente invention, des bossages ou nervures 83 de la feuille extérieure sont situées au-dessous de certains 84 des bossages ou nervures de la feuille intérieure, tandis que des segments relativement longs de parties plates ou de rainures 85 sont situés au-dessous d'autres bossages 86 parmi les bossages de la feuille intérieure. Sous une charge modérée, il existe un jeu entre les sommets des bossages 83 de la feuille extérieure et les bossages correspondants 84 de la feuille intérieure, ce qui a pour effet que la charge est supportée avec une rigidité minimale uniquement par les bossages 84 et 86 de la feuille intérieure. Lorsqu'une charge est appliquée de façon supplémentaire, elle provoque uniquement initialement une déviation de la feuille intérieure 81 à bossages jusqu'à ce que la charge soit suffisante pour amener les deux feuilles 81 et 82 à bossages en contact. Un accroissement continu de la charge amène les deux feuilles 81 et 82 à bossages à fléchir, en augmentant la rigidité au-dessus des bossages 84, mais il existe encore une rigidité minimale au-dessus des bossages 86.

Lorsque les bossages des feuilles intérieure et extérieure se déforment radialement conjointement, il subissent un certain déplacement circonférentiel pour fournir les caractéristiques désirées de rigidité et d'amortissement. Cependant, si les bossages possèdent des formes semi-circulaires parfaites, il existe entre eux un contact linéaire tangentiel, et un tel bossage arqué à l'intérieur d'un autre bossage arqué de ce type ne peut pas se déplacer aisément longitudinalement (circonférentiellement), c'est-à-dire que les bossages peuvent se bloquer, ce qui conduit à un accroissement important de leur rigidité, et ils peuvent se déformer de façon permanente.

Comme cela est visible sur la figure 5, pour empêcher un tel contact linéaire tangentiel, afin d'absorber le glissement des bossages de la feuille intérieure, les bossages 84 de la feuille radialement intérieure 81 possèdent des parties supérieure ou sommitales plates ou tronquées, ce qui est représenté en 75. Sous l'expression "partie sommitale" on désigne, dans le cadre de la présente description, la partie la plus extérieure d'un bossage, c'est-à-dire la partie qui s'applique contre une lame ou une feuille telle qu'une lame de support 40 ou, si le palier ne comporte pas une telle lame de support, une lame élastique 18. Sinon, les bossages 83 de la feuille extérieure peuvent, au lieu de cela, avoir des parties sommitales tronquées, ou bien des bossages des deux feuilles peuvent avoir de telles parties sommitales tronquées.

En référence à la figure 3, on y voit représentée d'une manière générale en 90 une feuille en forme de bande allongée ondulée avec différents bossages, c'est-à-dire alternativement (hormis comme indiqué plus loin) des bossages 91 plus longs et plus élevés et des bossages 92 qui ne sont pas aussi longs ni aussi élevés, et avec des parties plates ou rainures 93 disposées entre ces bossages pour l'engagement de la feuille formant cartouche 22. Pour que ces deux extrémités de la bande en forme de feuille 90 puissent être libres (non ancrées) pour des raisons qui seront décrites plus loin, conformément à la présente invention, la bande en forme de feuille 90 possède une partie 94 située entre ses extrémités et qui est soudée par points, comme représenté en 95, à la feuille formant cartouche 22. Dans une position adjacente à chaque côté de la partie 94 est disposé l'un des bossages plus longs et plus élevés 91 servant à atténuer la rigidité fournie par l'ancrage de la partie 94.

La partie 94 est de préférence disposée environ à un tiers de la longueur totale de la bande formée de la feuille à bossages par rapport à l'extrémité arrière 99 de manière à fournir un gradient de rigidité avec une forme à gradation parabolique au-dessus de la bande de la feuille à bossages (c'est-à-dire que la rigidité augmente graduellement depuis le bord avant 98 de la bande à bossages en se rapprochant de son niveau maximum au-dessus de la partie 94 adjacente aux bossages, puis diminue graduellement en direction de l'extrémité arrière 99). Un tel gradient de forme parabolique est considéré comme souhaitable pour l'obtention optimale d'un interstice, décrit dans le brevet US N 4 227 112 mentionné précédemment, entre la lame élastique 18 et l'arbre qui est en forme de coin, en se rétrécissant dans le sens 28 de rotation de l'arbre. La pression du fluide entraînée dans les interstices en forme de coins tant à augmenter en direction de l'extrémité étroite de l'interstice en créant de ce fait le coussin sous pression de film de fluide qui supporte de façon dynamique l'arbre rotatif. Par conséquent, étant donné que chaque bossage individuel est plus proche de la zone de soudage par points 94 (à partir d'une extrémité de la bande), sa rigidité augmente par rapport aux bossages, qui sont plus éloignés de la zone de soudage par spot. On considère que ceci est dû à une relation de verrouillage avec des bossages adjacents, étant donné que les bossages adjacents de la zone de soudage par spots possèdent la rigidité maximale par rapport aux autres bossages de la bande à bossages.

La feuille 90 possède un couple de fentes longitudinales 96 et 97 qui s'étendent depuis la partie 94 jusqu'aux extrémités avant et arrière respectives 98 et 99 et qui divisent ou sectionnent, de chaque côté de la partie 94, la partie de bande respective en deux segments allongés de forme générale identique de manière à garantir ainsi la variabilité de la rigidité axialement le long de chacun des bossages 91 et 92.

Les éléments en forme de feuilles 81 et 82 sur la figure 5 sont ancrés de façon similaire dans la feuille formant cartouche 22 dans une position située entre leurs extrémités au moyen de soudures par points comme illustrées 87 et peuvent également présenter des formes similaires aux fentes 96 et 97. Un bossage 83 de la feuille extérieure est situé au-dessous de chaque bossage d'un couple bossages 84 de la feuille intérieure, qui sont adjacents à chaque soudure par points 87 de manière à fournir un niveau de rigidité accrue au voisinage des soudures par points 87 de manière à atténuer la rigidité résultant des soudures par points 87.

Comme cela a été décrit précédemment, 1'arbre ne soulève pas les paliers à feuilles lorsqu'il est au repos ou tourne à de faibles vitesses. Au lieu de cela l'arbre frotte contre la surface 19 de la lame élastique. L'usure résultante de la lame élastique et de l'arbre peut être réduite grâce à l'utilisation du revêtement 15 résistant au frottement, par la réalisation de surfaces ayant des formes adaptées et par l'utilisation de paliers plus longs. En prévoyant également une distribution de charge uniforme dans la direction axiale, comme cela est représenté en 100 sur la figure 2, la surface de contact est accrue ce qui permet de réduire la contrainte de contact et ainsi de réduire usure de l'arbre 14 et de la surface de la lame élastique lors du démarrage, lors d'un arrêt et lors d'autres opérations à faible vitesse. Etant donné que le profil de pression axiale est assez uniforme lorsqu'il existe une distribution de charge uniforme dans la direction axiale, la portée entre paliers pour des conditions à faible vitesse est en général égale à la portée géométrique entre paliers (du sens entre les centres de gravité des paliers) illustrée en 102.

A des vitesses élevées, lorsqu'il n'est plus nécessaire d'avoir une telle distribution de charge uniforme pour réduire l'usure, il est au contraire souhaitable d'avoir une portée accrue de palier de sorte que le fonctionnement du système peut être plus stable. La portée entre paliers peut être accrue en prévoyant un palier ou un arbre plus long. Cependant, ceci conduit de façon indésirable à un accroissement de la charge statique (charge au démarrage). En référence aux figures 10 et 11, pour obtenir une distribution de charge uniforme à de faibles vitesses, tout en prévoyant également une portée effective accrue entre paliers à des vitesses élevées, conformément à la présente invention il est prévu un ensemble de feuilles ondulées 110 dans lequel deux rangées (ou plus), c'est-à-dire une rangée intérieure 112 et une rangée extérieure 114 de feuilles ondulées, sont indexées (les extrémités avant sont échelonnées de telle sorte que les feuilles d'une rangée chevauchent les feuilles de l'autre rangée) comme cela sera décrit plus loin de sorte que la partie intérieure de support, illustrée en 118, sur laquelle l'arbre s'appuie en étant au repos et en direction de laquelle l'arbre se déplace sous l'action de la pesanteur à des vitesses élevées, possède une rigidité plus grande dans la rangée extérieure 114 que dans la rangée intérieure 112 des feuilles ondulées.

La rangée extérieure 114 possède trois feuilles ondulées 120, 121 et 122 possédant une même longueur et séparées par des interstices situés à des intervalles de 120 degrés autour de leur circonférence, incluant un interstice 123 situé au niveau d'une partie supérieure de l'ensemble formant palier et défini par les deux extrémités de l'ensemble de palier qui se rejoignent. La rangée intérieure 112 possède deux feuilles ondulées 124 et 125 ayant des longueurs identiques à celles des feuilles 120, 121 et 122 et un couple de feuilles d'extrémité ondulées 126 et 127. Des interstices sont prévus entre ces feuilles, et les longueurs des feuilles 126 et 127 sont choisies de manière à produire un interstice 128, qui est aligné avec l'interstice 123 de sorte que l'ensemble de palier peut être aisément assemblé avec des extrémités planes avant qu'il soit enroulé et installé.

Chacune des feuilles ondulées 120, 121, 122, 124, 125, 126 et 127 possède, de la même manière que la feuille 90 sur la figure 3, une partie 129 située entre ces extrémités pour un soudage par pointage sur la feuille formant cartouche 22 et comporte des fentes longitudinales 130 qui subdivisent chaque feuille en deux parties, qui fléchissent de façon indépendante, à partir de la partie d'ancrage 129 en direction d'une extrémité, et deux parties, qui fléchissent de façon indépendante, à partir de la partie d'ancrage 129 en direction de l'autre extrémité.

Les feuilles extérieures sont indexées (hormis au niveau des extrémités de l'ensemble de palier comme décrit précédemment) de sorte qu'elles chevauchent les feuilles intérieures et que les interstices entre ces feuilles sont distantes circonférentiellement des interstices présents entre les feuilles intérieures, et ce en étant séparés d'un arc, qui est illustré en 132 et qui s'étend sur environ 60 degrés. Cependant, on comprendra que, conformément à la présente invention, l'arc 132 peut avoir une autre valeur appropriée aux degrés, qui fournit l'effet désiré d'accroissement de la portée effective entre paliers et l'ensemble formant palier peut comprendre plus de deux rangées de feuilles ondulées.

Comme cela est visible sur la figure 10, les parties d'ancrage 129 des feuilles intérieures 124 et 125 sont séparées par une distance circonférentiellement par une distance importante par rapport à la zone inférieure de d'appui 118. D'autre part une partie d'ancrage 129 d'une feuille extérieure 121 est située essentiellement à l'intérieur de la partie d'appui 118. Etant donné que les deux extrémités de chacune des feuilles sont libres (non ancrées), les parties 129 sont relativement plus rigides que les extrémités des feuilles, et les formes des profils de pression hydrodynamique, représentés en 134 sur la figure 12, sont de forme générale parabolique, et plus la surface de support est rigide, plus la variation de pression hydrodynamique est pentue ou plus cette pression est élevée. Par conséquent, avec la rangée extérieure 114 fournissant la rigidité plus grande dans la zone inférieure de support 118, l'arbre 14 "se centre" sur la rangée extérieure 114 pendant le fonctionnement à grande vitesse, comme représenté en 135, de sorte que la portée effective entre paliers, illustrée en 136, est accrue comme cela est souhaitable pour une vitesse de fonctionnement.

Des rainures en chevrons sont aménagées dans des surfaces de support et d'étanchéité de paliers hydrodynamiques classiques, pour améliorer les capacités de charge de ces dispositifs hydrodynamiques. A la fois dans les paliers pour tourillons et dans les paliers de butée comportant des surfaces pourvues de rainures en chevrons, la surface du palier ou la surface du patin est constituée par un réseau de rainures et de nervures. Du point de vue hydrodynamique, le système géométrique comprend essentiellement une série de paliers à échelons, bien que, contrairement à des échelons classiques, les échelons soient disposés en faisant un angle par rapport à la direction de déplacement. L'un des effets d'un tel agencement est que le fluide est écarté des bords du palier, ce qui réduit la fuite latérale et augments la capacité de charge. Grâce à une orientation correcte des rainures, le fluide peut être évacué par pompage à partir de la périphérie intérieure ou extérieure des deux bords.

Alors qutun palier ordinaire sans aucune configuration en chevrons peut présenter de mauvaises caractéristiques de stabilité ou une position d'arbre concentrique, on considère que le palier à configuration en chevrons est supérieur à un palier classique pour de faibles excentricités. On plus du coût élevé de production des paliers ayant des configurations de rainures extrêmement précises et peu profondes (d'une profondeur dans la gamme de 127 à 254 . 10-6 cm) en chevrons sur des surfaces dures, la capacité de maintenance de ces surfaces à tolérances serrés est extrêmement difficile, et leur durée de vie opérationnelle est affectée- par le dépôt de débris et d'autres substances polluantes véhicules par le fluide de traitement.

En référence à la figure 13, pour obtenir un palier à chevrons sans les inconvénients décrits précédemment, conformément à la présente invention, il est prévu un ensemble formant palier qui comprend une lame élastique et une lame formant barrière thermique, similaires à celles représentées respectivement en 18 et 40 et comprend un ensemble, représenté en 150, d'une pluralité de par exemple 6 rangées 151, 152, 153, 154, 155 et 156 de feuilles ondulées, semblables aux feuilles ondulées 90 comportant des parties d'ancrage 93 situées entre leurs extrémités et avec les rainures fendues 96 et 97, qui sont assemblées selon une disposition échelonnée ou indexée, comme cela sera décrit plus loin, afin d'obtenir un effet de disposition en chevrons aux vitesses élevées. Les rangées 151, 153, 154 et 156 sont représentées comme comportant chacune 8 feuilles ondulées 90 ayant des longueurs identiques, et chaque feuille s'étend circonférentiellement sur un arc d'environ 45 degrés. Les rangées 152 et 155 contiennent chacune 7 feuilles ondulées 90 ayant des longueurs identiques à celles des feuilles situées dans la région 151, 153, 154 et 156 et est échelonnée on indexée par rapport à ces dernières de sorte que leurs extrémités libres sont décalées d'environ 22 1/2 degrés à partir des extrémités libres correspondantes de feuilles situées dans des rangés adjacentes. Leurs parties d'ancrage 93 sont décalées de façon similaire d'environ 22 1/2 degrés par rapport aux parties d'ancrage correspondantes 93 de feuilles de rangées adjacentes. Pour que toutes les rangées puissent avoir des extrémités alignées ou communes, les extrémités 152 et 155 possèdent une feuille ondulée, illustrée en 158, à chaque extrémité de l'étendue en longueur de laquelle est disposée la moitié de l'étendue en longueur des autres feuilles. On comprendra que, conformément à la présente invention, le nombre de rangées de feuilles, le nombre de feuilles par rangées, les types de feuilles et le nombre de degrés d'indexation peuvent varier.

Comme cela est représenté sur la figure 13, les interstices 160 entre des feuilles adjacentes dans les deux rangées centrales 153 et 154 sont alignés (non indexées ni échelonnées les unes par rapport aux autres). Dans des rangées respectivement adjacentes 152 et 155, les interstices 160 sont décalées ou indexés d'environ 22 1/2 degrés en amont d'interstic et 155. Par conséquent on obtient une configuration en chevrons d'interstices, illustrés par des flèches 162, qui sont symétriques par rapport au plan central radial, illustré en 164, de l'ensemble de feuilles 150.

Dans des conditions de marche à faible vitesse et de démarrage et d'arrêt, lors desquels le film hydrodynamique est inefficace, seule une déformation globale sous l'effet du poids de l'arbre se produit, et l'arbre glisse essentiellement sur le revêtement formé d'un film sec 15 de la surface de forme adaptée 19. Une fois que la pression hydrodynamique/le film hydrodynamique est entièrement développée, la lame élastique 18 ainsi que la lame formant barrière thermique 40 forment, sous l'action de la pression hydrodynamique, des dépressions le long des lignes 162 des interstices 160, qui sont situées entre les lignes de rigidité des parties d'ancrage 93, ce qui permet d'obtenir une configuration en chevrons ou un effet de nervurage contrôlé.

En particulier pour des applications telles que des turbines à gaz d'avions, on estime qu'un palier utilisant l'ensemble de feuilles ondulées de la figure 13 servant à obtenir un effet de disposition en chevrons fournit les avantages indiqués ci-après. Par rapport à un palier classique à rainures disposées en chevrons, pour la même capacité de charge, ce palier peut être plus petit, plus léger et peut consommer moins d'énergie et peut être plus économique. La capacité de charge spécifique de ce palier à feuilles peut être supérieure à 9 000 kilogrammes par kilogramme de poids de palier, bien que la capacité de charge de paliers classiques soit, de façon typique, égale à environ 100 kilogrammes par kilogramme de poids de palier. Le rotor peut s'arrêter de façon sûre en roue libre sur ce palier à feuilles sans modifier ni endommager la configuration de rainures lors du démarrage et de l'arrêt.

Cette surface de palier à feuilles peut faire l'objet d'un lissage aux faibles vitesses ou au repos, ce qui empêche la retenue de substances polluantes dans les rainures formées.

En outre, ce palier à feuilles peut résister à une charge statique supérieure aux faibles vitesses et lors du démarrage en raison de sa configuration avec les surfaces appariées. La stabilité en dessous de l'étant synchrone peut être améliorée par la configuration en chevrons, produite de façon automatique, à des vitesses plus élevées. Un amortissement additionnel peut être produit par les parties du palier à feuilles présentant un frottement de Coulomb.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier (12) destiné à recevoir un arbre (14) de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier (16) adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier (16) comprend des moyens en forme de lames (18, 40) disposés en vis-à-vis de l'arbre de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre ces éléments, et des moyens (70) pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames (18, 40), que lesdits moyens de support (20) comprennent au moins un élément en forme de feuille (30, 32) disposé entre lesdits moyens en forme de lames et ledit boîtier et possédant une forme ondulée pour définir une pluralité de nervures (36), qui sont espacées circonférentiellement dudit ensemble de palier (16) pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames (18, 40), et que lesdits moyens en forme de lames (18, 40) comprennent des premiers moyens en forme de lames (18) lisses et minces destinées à être placées en vis-àvis de l'arbre et des seconds moyens en forme de lames (40) s'étendant au-dessous desdits premiers moyens en forme de lames de manière à les supporter, et empêcher un affaissement desdits premiers moyens en forme de lames entre les nervures (36).

2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens en forme de lames (40) incluent des moyens qui définissent une pluralité de perforations (48) pour dissiper la chaleur.

3. Palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier (12) destiné à recevoir un arbre (14) de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier cylindrique (16) apte à être adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier (16) comprend des moyens en forme de lames (18, 40) positionnées de manière à être situées en vis-à-vis de l'arbre pour qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre ces éléments, et des moyens (70) pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames (18, 40), que lesdits moyens de support (110) comprennent au moins un élément en forme de feuille allongée (120, 121, 122, 126, 127) disposée entre lesdits moyens en forme de lames (18, 40) et ledit boîtier et possédant une forme ondulée de manière à définir une pluralité de nervures (36) qui sont espacées sur la circonférence dudit ensemble de palier pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, et des moyens, qui sont situés entre des extrémités dudit élément en forme de feuille servant à ancrer ledit élément en forme de feuille audit boîtier, ce qui a pour effet que les deux extrémités de l'élément en forme de feuille ne sont pas ancrées.

4. Palier selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens en forme de lames comprennent des premiers moyens en forme de lames lisses et minces (18) destinées à être placées en vis-à-vis de l'arbre, et des moyens (40) incluant des seconds moyens en forme de lames s'étendant au-dessous desdits premiers moyens en forme de lames, de manière à les supporter pour empêcher un fléchissement desdits premiers moyens en forme de lame entre les nervures (36).

5. Palier selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit au moins un élément en forme de feuille (120, 121, 122, 126, 127) comprend au moins deux rangées (112, 114) d'éléments dont chacune comporte une pluralité dudit élément en forme de feuille, et que des extrémités desdits éléments en forme de feuilles de l'une desdites rangées (112) sont étagées par rapport à des extrémités desdits éléments en forme de feuilles d'une autre desdites rangées (114).

6. Palier selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ancrage sont disposés plus près d'un bord arrière dudit élément en forme de feuille que d'un bord avant de cet élément, pour former un profil parabolique de rigidité.

7. Palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier (12) destiné à recevoir un arbre (14) de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier cylindrique (80) adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier (80) comprend des moyens en forme de lames positionnés de manière à être situés en vis-à-vis de l'arbre et à l'entourer, de telle sorte qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre ces éléments, et des moyens (81, 82) pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames (18), que lesdits moyens de support comprennent un élément en forme de feuille radialement extérieure (82) et un élément en forme de feuille radialement intérieure (81), disposés entre lesdits moyens en forme de lames (18) et ledit boîtier, que ledit élément en forme de feuille intérieure (81) possède une forme ondulée définissant une pluralité de nervures (83) et une pluralité de rainures (85) disposées de façon alternée dans la direction circonférentielle dudit ensemble de palier pour coopérer avec lesdits moyens en forme de lame, et que ledit élément en forme de feuille extérieure (82) possède une forme ondulée définissant une pluralité de nervures (83) et une pluralité de rainures (85) qui sont disposées d'une manière alternée dans la direction circonférentielle dudit ensemble de palier de telle sorte que des nervures de la feuille extérieure sont situées au-dessous de certaines desdites nervures de la feuille intérieure et que des rainures de la feuille extérieure sont située au-dessous desdites nervures de la feuille intérieure.

8. Palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier (12) destiné à recevoir un arbre (14) de manière qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier cylindrique (80) adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce que ledit ensemble de palier comprend des moyens en forme de lames (18) disposés de manière à être situés en vis-à-vis de l'arbre de telle sorte qu'il existe un mouvement de rotation relatif entre ces éléments, et des moyens (150) pour supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, que lesdits moyens de support (150) comprennent une pluralité de rangées (151-156), qui s étendent circonférentiellement, sont disposées côte-àcôte et possèdent chacune une pluralité d'éléments en forme de feuilles (90) disposées selon une disposition bout-à-bout entre lesdits moyens en forme de lames et ledit boîtier, et que chacun des éléments en forme de feuilles (90) possède une forme ondulée servant à définir une pluralité de nervures, qui sont espacées dans la direction circonférentielle dudit ensemble de palier de manière à supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames (18), les extrémités desdits éléments en forme de feuilles dans l'une desdites rangées (151-156) étant décalées circonférentiellement par rapport à des extrémités desdits éléments en forme de feuilles dans des rangées adjacentes parmi lesdites rangées, et ce symétriquement par rapport au plan central radial dudit ensemble de palier de manière à obtenir de ce fait un effet de disposition en chevrons.

9. Palier selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (93) qui sont situés entre des extrémités de chacun desdits éléments en forme de feuilles pour l'ancrage de ces derniers audit boîtier, auquel cas les deux extrémités de chacun desdits éléments en forme de feuilles ne sont pas ancrées.

10. Palier à film de fluide hydrodynamique élastique comprenant un boîtier (12) destiné à recevoir un arbre (14) de manière quBil existe un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et le boîtier, et un ensemble de palier (16) adapté pour être disposé entre ledit boîtier et l'arbre, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens en forme de lames flexibles (18) disposés de manière à être situés en vis-à-vis de l'arbre et à s'étendre autour de ce dernier, de telle sorte qu'il existe une rotation relative entre ces éléments, des moyens comportant un élément ondulé extérieur (82) et un élément ondulé intérieur (81) disposés entre ledit boîtier et lesdits moyens en forme de lames, chacun desdits éléments ondulés extérieur et intérieur (82, 81) possédant une forme ondulée définissant une pluralité de nervures (84) destinées à supporter élastiquement lesdits moyens en forme de lames, et qu'au moins certaines desdites nervures situées sur au moins l'un desdits éléments ondulés intérieur et extérieur comportent respectivement des parties sommitales tronquées (75).