WO2002008622A1 - Bague de palier autolubrifiee pour le guidage en rotation d'un arbre - Google Patents

Bague de palier autolubrifiee pour le guidage en rotation d'un arbre Download PDF

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WO2002008622A1
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bearing ring
lubricant
zone
shaft
ring
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PCT/FR2001/002389
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Frédéric Vacca
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Valeo Systemes D'essuyage
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/20—Shaping by sintering pulverised material, e.g. powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a bearing ring of the self-lubricated type.
  • the invention relates more particularly to a self-lubricated bearing ring for guiding a shaft in rotation.
  • Such a type of ring is used in particular for guiding in rotation a free end of an armature support shaft of a rotary electric machine.
  • Self-lubricated type bearing rings generally comprise a metallic annular ring on the inner face of which is deposited a layer of material with a porous structure, by a process such as sintering. It can also be produced in a single piece by compression of a powder of material so as to create a porous structure. In both cases, the porous structure allows the absorption and storage of a lubricant.
  • a lubricant such as oil is absorbed by the porous structure, in particular by the concave inner face of an axial hole into which the free end of the shaft is introduced.
  • the lubricant contained in the layer of material with a porous structure is "sucked" towards the axial hole by the movement of the shaft by a pumping phenomenon and by friction at the interface, and it thus creates a film of lubricant between the concave internal cylindrical surfaces of the ring and the convex external face of the shaft.
  • the lubricant film makes it possible to reduce the friction forces, as well as the wear of these two elements.
  • the centrifugal force resulting from the rotation of the shaft causes axial leakage of lubricant, by spraying outward lubricant which is located on the convex outer surface of the shaft at the axial ends of the ring. landing. The lost lubricant no longer participates in the lubrication of the contact between the ring and the shaft.
  • the quantity of lubricant which is stored in the material with a porous structure and which allows the lubrication of the bearing gradually decreases until it reaches a limit quantity which no longer allows the correct lubrication of the interface between the ring and the 'tree.
  • the wear of the surfaces of the bearing ring and of the shaft facing each other is then accelerated and can cause the free end of the shaft to seize in the bearing ring.
  • the invention provides a self-lubricated type bearing ring for guiding in rotation a shaft which extends axially through a hole in the guide body of the ring which defines a cylindrical section concave for guiding the shaft, the surface of which is lubricated, characterized in that the body has at least two zones among which a first lubricant storage zone has an absorption capacity greater than the absorption capacity of lubricant a second area.
  • the bearing ring therefore makes it possible to increase the quantity of lubricant absorbed by the porous structure so as to maximize its service life.
  • the second zone is adjacent to the surface to be lubricated of the guide section of the shaft, and in that the first storage zone extends from the second zone towards the external surface of the ring;
  • the first storage area is constituted at least partially by a cavity produced in the second area of the guide body of the ring;
  • the first storage area is constituted at least partially in a cavity defined between a radial annular wall of the second area of the guide body and an envelope of the ring;
  • the cavity is at least partially filled with lubricant;
  • the lubricant is a gel;
  • the first storage area includes an absorbent material
  • the second zone extends near the outer face of the ring, and in that the first storage zone extends from the second zone to the surface to be lubricated of the guide section of the shaft;
  • the first storage area is made at least partially in a material with a cellular structure which includes open cells;
  • the first storage area is made at least partially in a material of the sintered type
  • the outer surface of the bearing ring is substantially cylindrical;
  • the outer surface of the bearing ring is spherical convex so as to form a ball joint with a complementary housing;
  • At least one of the two axial ends of the hole of the guide body has an end cavity which surrounds the shaft, which forms a receptacle for channeling the lubricant leaks and which reduces the length of the guide section.
  • FIG. 1 is a schematic view in axial section and in perspective of a bearing ring according to the prior art which is mounted relative to a structural element of an electric motor;
  • FIG. 2 to 4 show schematically in cross section, a shaft which is guided in rotation by a bearing ring of the self-lubricated type
  • - Figure 5 shows schematically, in axial section, a self-lubricated type bearing ring having first and second zones, according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows schematically, in axial section, a bearing ring whose first zone is constituted by a cavity
  • FIG. 7 shows schematically, in axial section, a bearing ring whose cavity is delimited by the second zone and by an envelope of the ring;
  • FIG. 8 shows schematically, in axial section, a bearing ring of the self-lubricated type, according to a second embodiment of the invention;
  • FIG. 9 schematically shows, in axial section, a self-lubricated type bearing ring according to a variant of the invention.
  • FIG. 1 represents a bearing ring 10 produced according to the state of the art, and which is mounted in a structural element, here. a flange 12 of the axial end of a body (not shown) of a rotary electric machine such as an electric motor or an alternator.
  • the longitudinal axis of the rotary electric machine is shown in Figure 1 by the axis A1.
  • the bearing ring 10 consists of a guide body 13 in which is produced a central hole 14 which delimits a concave cylindrical section of guide 1 5 of a free end 16 of a shaft 18, of axis A2, of the rotating electric machine.
  • the shaft 18 carries an indui collector -20 the radial periphery of which is in electrical contact with brushes or coals 21.
  • the other free end, not shown, of the shaft 18 is received in another rotation guide bearing ring.
  • the bearing ring 10 is spherical and it is mounted articulated in an interior cavity delimited by retaining means 22, forming a ball-type joint.
  • the means 22 consist essentially of two metal cups 26 and 28, which cooperate with the convex spherical outer surface 24 of the guide body 13.
  • the bearing ring 10 can also, as a variant, be cylindrical.
  • the articulated bearing ring 10 can be oriented angularly with respect to the longitudinal axis A1 of the rotary electric machine so as to be perfectly aligned with the axis A2 of the shaft 18, and it thus makes it possible to overcome d 'A possible misalignment between the bearing ring 10 and the other bearing.
  • the bearing ring 10 is of the self-lubricated type, that is to say that it operates without adding lubricant.
  • the guide body 13 is made of a material which allows the absorption and storage of a lubricant.
  • FIGS. 2 to 4 diagrammatically represent cross sections, along the median transverse plane, of the bearing ring 10 and of the free end 16 of the shaft 18.
  • Figure 2 shows the position called “rest” in which the free end 1 6 of the shaft 18 is stationary relative to the bearing ring 10.
  • the guide body 13 is then loaded with lubricant.
  • the shaft 18 is rotated, for example in the direction of arrow 46.
  • the rotation of the free end 16 causes a suction effect of the lubricant located inside the guide body 13 , according to the arrows 50, so as to create a layer of lubricant.
  • the friction and the wear of the surfaces of the guide sections 15 and of the free 0 end 16 facing each other are reduced.
  • such a bearing ring 10 has axial and radial leaks of lubricant which cause a reduction in the quantity of lubricant stored in the guide body 13, which reduces the service life of the bearing ring 10 0 and which may cause the free end 16 of the shaft 18 to seize in the guide section 15 of the bearing ring 10.
  • the axial leaks are the consequence of the projection towards the outside of the bearing ring 10 by centrifugal force, 5 of the lubricant which is located on the shaft 18 in line with the axial ends of the bearing ring 10.
  • the radial leaks result as for them from phenomena such as the evaporation or the seepage of the lubricant from the spherical external surface 24 due to the pressure of the bearing towards the external pressure.
  • the invention provides a bearing ring 10, the body 13 of which comprises at least two zones among which there is a first zone 60 of lubricant storage which has a capacity absorption and storage capacity greater than the capacity of a second zone 62.
  • the absorption capacity of a material is defined as the quantity of lubricant stored in a determined volume of the material.
  • the second zone 62 is adjacent to the surface to be lubricated of the guide section 15 of the shaft 18, and the first storage zone 60 extends radially outwards of the ring 10 from the second zone 62 towards the outer surface 24 of the ring 10.
  • the guide body 13 is for example made in one piece by compacting a material such as copper, bronze or iron, and for example a metal powder such as copper powder, in a mold whose shape corresponds to the shape of the spherical outer surface 24 the bearing ring 10 and which comprises a central core whose outer shape corresponds substantially to that of the guide section 15.
  • the structure of the material is cellular and includes open cells.
  • the porosity of the material allows the circulation of the lubricant, in particular of the surfaces 64 and 66 delimiting the cavities 60 towards the guide section 15.
  • the difference in absorption capacity can result from a difference in porosity, that is to say different dimensions and / or the number of pores or cells of the material.
  • the difference in absorption capacity can be obtained by applying the compression pressure only on the area before presented with the lowest capacity. absorption or by using two different materials.
  • the difference in absorption capacity can also be obtained by applying pressures of different values to different zones of the bearing ring 10. Depending on the method used, it is possible to obtain a progressive variation in the absorption capacity between the guide section 15 and the spherical outer surface 24, or to obtain delimited zones which each have an absorption capacity determined in accordance with to the bearing ring 10 shown in FIG. 5.
  • the second zone 62 which is located at the inner periphery of the guide body 13 of the bearing ring 10 has a lower absorption capacity of the lubricant than that of the first zone 60. That is to say that during the molding of the bearing ring 10, the compression pressure is applied to the cylindrical inner surface of the bearing ring 1 0.
  • the guide body 13 can be composed of two different materials each corresponding to a zone.
  • the first zone 60 can for example be molded onto the second zone 62.
  • the first storage area 60 may comprise an absorbent material, in particular impregnated felt. Such a material tool has a high capacity for absorbing lubricant.
  • the ring 10 generally comprises a greater quantity of lubricant than a ring produced according to the state of the art.
  • the lubricant contained in the first storage zone 60 passes through the second zone 62 to ensure effective lubrication of the interface between the bearing ring 10 and the shaft 18.
  • the first storage area 60 may consist of a cavity 64 which is formed in the second area 62 of the body 13 for guiding the bearing ring 10, in accordance with FIG. 6.
  • the cavity 64 can be filled with lubricant.
  • the absorption capacity of the cavity 64 is therefore maximum.
  • the lubricant may be in liquid form, in the form of a gel or may be contained in an absorbent material such as felt or a material with a cellular structure.
  • the second area 62 of storage can be achieved by:, -two portions 66 and 68 in accordance with Figures 6.
  • the cavity 64 is delimited by the shape of the outer walls and inner portions 66 and 68 respectively.
  • the two parts 66 and 68 are assembled by a tight assembly.
  • the cavity 64 can be filled before the parts 66 and 68 are assembled.
  • the lubricant when it is liquid, it is advantageous for it to be contained in an envelope, not shown, of permeable material, of annular shape, the external dimensions correspond to the dimensions of the cavity 64.
  • the envelope makes it easier to assemble the bearing ring 10, retaining the lubricant, and it allows the transfer of the lubricant from the cavity 64 constituting the first zone 60 of storage, towards the interface to be lubricated between the ring 10 and the shaft 18, during the rotation of the shaft 18.
  • the second zone 62 can also be molded around the first storage zone 60. It may also include means connecting the first storage zone 60 outside of the bearing ring 10, so as to allow the cavity 64 to be filled.
  • the bearing ring 10 consists of the body 13 and a peripheral envelope 70.
  • the cavity 64 constituting the first storage area 60 is then defined between the outer annular radial wall of the second zone 62 of the guide body 13 and the envelope 70.
  • the casing 70 is made of a material which is preferably leaktight to the lubricant, that is to say that it has zero absorption capacity. According to this configuration, the body 13 ensures optimal lubrication of the interface between the bearing ring 10 and the shaft 18.
  • the materials constituting the first zone 60 and / or the second zone 62 are chosen so that, d on the one hand, the first storage zone 60 allows the body 13 to have a high overall absorption capacity and so that, on the other hand, the second zone 62 allows good distribution of the lubricant at the interface between the ring 10 and the shaft 18.
  • the sealed envelope 70 makes it possible to eliminate radial leaks of lubricant.
  • the envelope 70 also makes it possible to prevent the air from penetrating inside the guide body 13 and from mixing with the lubricant, which limits the degradation of the lubricant and in particular its oxidation.
  • the material constituting the envelope 70 is chosen so as to minimize the coefficient of friction with the metal cups 26 and 28 of the retaining means 22 to optimize the efficiency of the ring 10.
  • a bearing ring produced according to the state of the art in absorbent material with a volume equal to 2091 mm 3 contains 456 mm 3 of lubricant.
  • a bearing ring 10 of the same size, comprising a first zone 60 for storing a volume of 326 mm 3 , and a second zone 62 of a volume, of 692 mm 3 which is made of the same absorbent material as that of the bearing ring produced according to the state of the art, contains 477 mm 3 of lubricant.
  • the bearing ring 10 makes it possible to store a quantity of lubricant greater than that stored by a ring produced according to the prior art for a smaller volume of absorbent material.
  • the invention makes it possible to increase the service life of the bearing and to reduce its production cost, in particular the cost of absorbent material.
  • the second zone 62 extends near the external surface 24 of the ring 10
  • the first storage zone 60 extends from the second zone 62 towards the inside of the ring 10 as far as the surface to be lubricated of the guide stub 15 of the shaft 18.
  • the second zone 62 makes it possible on the one hand to reduce the radial leaks of the lubricant, and on the other hand to prevent the air from penetrating inside the guide body 13 and from mixing with the lubricant, which limits degradation of the lubricant and in particular its oxidation.
  • the lubrication between the free end 16 of the shaft 18 and the guide section 15 is thus improved and the service life of the bearing ring 10 is increased.
  • the axial ends of the hole of the guide body 13 comprise an axial end cavity 72 which surrounds the free end 16 of the shaft 18 and which forms a receptacle for channeling the axial leaks of lubricant.
  • FIG. 9 illustrates a bearing ring 10 according to the second embodiment of the invention comprising two end cavities 72.
  • Each end cavity 72 has a concave cylindrical surface 74 of larger diameter than that of the cylindrical guide section 15, and is delimited axially towards the inside of the guide body 13 by an annular radial bottom surface 76.
  • the lubricant thus sprayed is received, in the cavities 72, on the cylindrical surfaces 74 and / or the radial surfaces 76. It is then absorbed by the first zone 60 and / or the second zone 62 f of the guide body 13 and it can be sucked in again by the movement of rotation of the free end 16 of the axis 18 in the cylindrical section. guide 15 of the bearing ring 10. This creates a circulation of the lubricant inside the guide body 13 of the bearing ring 10.
  • the bearing ring 10 according to the invention thus makes it possible to
  • the production of the cavities 72 reduces the length of the guide section 15, and consequently the contact surface and the friction forces between the internal concave cylindrical surface of the hole 14 and the external convex cylindrical surface of the end 16 of shaft 18. The efficiency of the electric machine is thus increased.
  • the cavities 72 can for example be cylindrical, in accordance with FIG. 9, or frustoconical.
  • connection chamfer 78 is produced between the guide section 15 and each of the radial surfaces 76 of the cavities 72. It facilitates the introduction of the free end 16 into the hole 14 of the bearing ring 10.
  • the cavities 72 can be filled at least partially with a material, such as a plastic composite, allowing the absorption of lubricant.
  • a material such as a plastic composite, allowing the absorption of lubricant.
  • the material can form a reserve of lubricant and / or allow the recovery and recycling of the axial leaks of lubricant caused by the rotation of the free end 16 of the shaft 18. The life of the bearing ring 10 is then further increased and its risks of seizure are reduced.
  • the spherical outer surface 24 may of the bearing ring 10 be covered with a sealed envelope, such as a layer of a metallic or plastic material so as to eliminate radial leaks, the penetration of the air inside the guide body 13 as well as its contact with the lubricant.
  • a sealed envelope such as a layer of a metallic or plastic material

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Abstract

L'invention propose une bague de palier (10) du type autolubrifiée pour le guidage en rotation d'un arbre (18) qui s'étend axialement à travers un trou (14) du corps de guidage (13) de la bague qui délimite un tronçon (15) cylindrique concave de guidage de l'arbre (18) dont la surface est lubrifiée, caractérisée en ce que le corps (13) comporte au moins deux zones parmi lesquelles une première zone (60) de stockage du lubrifiant a une capacité d'absorption supérieure à la capacité d'absorption de lubrifiant d'une seconde zone (60).

Description

"Bague de palier autolubrifiée pour le guidage en rotation d'un arbre"
L'invention concerne une bague de palier du type autolubrifiée. L'invention concerne plus particulièrement une bague de palier du type autolubrifiée pour le guidage en rotation d'un arbre. Un tel type de bague est notamment utilisé pour le guidage en rotation d'une extrémité libre d'un arbre de support d'induit d'une machine électrique tournante. Les bagues de palier du type autolubrifiée comportent généralement une bague annulaire métallique sur la face intérieure de laquelle est déposée une couche de matériau à structure poreuse, par un procédé tel que le frittage. Elle peut aussi être réalisée en une seule pièce par compression d'une poudre de matériau de façon à créer une structure poreuse. Dans les deux cas, la structure poreuse permet l'absorption et le stockage d'un lubrifiant.
Ainsi lors de l'assemblage, un lubrifiant tel que de l'huile est absorbé par la structure poreuse, notamment par la face intérieure concave d'un trou axial dans lequel est introduite l'extrémité libre de l'arbre.
Lorsque l'arbre est mis en rotation, le lubrifiant contenu dans la couche de matériau à structure poreuse est "aspiré" vers le trou axial par le mouvement de l'arbre par un phénomène de pompage et par les frottements à l'interface, et il crée ainsi un film de lubrifiant entre les surfaces cylindriques interne concave de la bague et externe convexe de l'arbre en vis-à-vis. Le film de lubrifiant permet de diminuer les efforts de frottement, ainsi que l'usure de ces deux éléments. Cependant, la force centrifuge résultant de la rotation de l'arbre provoque des fuites axiales de lubrifiant, par projection vers l'extérieur de lubrifiant qui est situé sur la surface extérieure convexe de l'arbre au niveau des extrémités axiales de la bague de palier. Le lubrifiant perdu ne participe plus à la lubrification du contact entre la bague et l'arbre.
Il se produit aussi des fuites radiales de lubrifiant, notamment par évaporation ou suintement de lubrifiant à partir de la surface extérieure de la bague.
Ainsi, la quantité de lubrifiant qui est stockée dans le matériau à structure poreuse et qui permet la lubrification du palier, diminue peu à peu jusqu'à atteindre une quantité limite qui ne permet plus la lubrification correcte de l'interface entre la bague et l'arbre. L'usure des surfaces de la bague de palier et de l'arbre en vis-à-vis est alors accélérée et peut provoquer un grippage de l'extrémité libre de l'arbre dans la bague de palier.
Il est donc important d'augmenter la quantité de lubrifiant stockée par la bague de palier et de limiter les fuites axiales et radiales de lubrifiant de façon à maximiser la durée de vie de la bague de palier.
Dans le but de remédier à ces inconvénients, l'invention propose une bague de palier du type autolubrifiée pour le guidage en rotation d'un arbre qui s'étend axialement à travers un trou du corps de guidage de la bague qui délimite un tronçon cylindrique concave de guidage de l'arbre dont la surface est lubrifiée, caractérisée en ce que le corps comporte au moins deux zones parmi lesquelles une première zone de stockage du lubrifiant a une capacité d'absorption supérieure à la capacité d'absorption de lubrifiant d'une seconde zone.
La bague de palier permet donc d'augmenter la quantité de lubrifiant absorbée par la structure poreuse de façon à maximiser sa durée de vie.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la seconde zone est adjacente à la surface à lubrifier du tronçon de guidage de l'arbre, et en ce que la première zone de stockage s'étend depuis la seconde zone vers la surface extérieure de la bague ; - la première zone de stockage est constituée au moins partiellement par une cavité réalisée dans la seconde zone du corps de guidage de la bague ;
- la première zone de stockage est constituée au moins partiellement dans une cavité définie entre une paroi annulaire radiale de la seconde zone du corps de guidage et une enveloppe de la bague ;
- que la cavité est remplie au moins partiellement de lubrifiant ; - le lubrifiant est un gel ;
- la première zone de stockage comporte un matériau absorbant ;
- la seconde zone s'étend à proximité de la face extérieure de la bague, et en ce que la première zone de stockage s'étend depuis la seconde zone jusqu'à la surface à lubrifier du tronçon de guidage de l'arbre ;
- le matériau absorbant est du feutre imprégné ;
- la première zone de stockage est réalisée au moins partiellement dans un matériau à structure cellulaire qui comporte des cellules ouvertes ;
- la première zone de stockage est réalisée au moins partiellement dans un matériau du type fritte ;
- la surface extérieure de la Bague de palier est sensiblement cylindrique ; - la surface extérieure de la Bague de palier est sphérique convexe de façon à former une liaison rotule avec un logement complémentaire ;
- l'une au moins des deux extrémités axiales du trou du corps de guidage comporte une cavité d'extrémité qui entoure l'arbre, qui forme un réceptacle pour canaliser les fuites de lubrifiant et qui réduit la longueur du tronçon de guidage.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale et en perspective d'une bague de palier selon l'état de la technique qui est montée par rapport un élément de structure d'un moteur électrique ;
- les figures 2 à 4 représentent schématiquement en section transversale, d'un arbre qui est guidé en rotation par une bague de palier du type autolubrifiée ; - la figure 5 représente schématiquement, en section axiale, une bague de palier du type autolubrifiée comportant une première et une seconde zones, selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 représente schématiquement, en section axiale, une bague de palier dont la première zone est constituée par un cavité ;
- la figure 7 représente schématiquement, en section axiale, une bague palier dont la cavité est délimitée par la seconde zone et par une enveloppe de la bague ; - la figure 8 représente schématiquement, en section axiale, une bague de palier du type autolubrifiée, selon un second mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 9 représente schématiquement, en section axiale, une bague de palier du type autolubrifiée selon une variante de l'invention.
Dans la description les éléments identiques ou similaires seront désignés par les mêmes chiffres de référence.
La figure 1 représente une bague de palier 10 réalisée selon l'état de la technique, et qui est montée dans un élément de structure, ici . un flasque 12 d'extrémité axiale d'un corps (non représenté) d'une machine électrique tournante tel qu'un moteur électrique ou un alternateur. L'axe longitudinal de la machine électrique tournante est représenté sur la figure 1 par l'axe A1 . La bague de palier 10 est constituée d'un corps de guidage 13 dans lequel est réalisé un trou central 14 qui délimite un tronçon cylindrique concave de guidage 1 5 d'une extrémité libre 16 d'un arbre 18, d'axe A2, de la machine électrique tournante. Ici l'arbre 18 porte un collecteur d'indui -20 dont la périphérie radiale est en contact électrique avec des balais ou charbons 21 .
L'autre extrémité libre, non représentée, de l'arbre 18 est reçue dans une autre bague de palier de guidage en rotation.
Avantageusement, la bague de palier 10 est sphérique et elle est montée articulée dans une cavité intérieure délimitée par des moyens 22 de retenue, formant une articulation de type rotule. Les moyens 22 sont constitués pour l'essentiel par deux coupelles métalliques 26 et 28, qui coopèrent avec la surface extérieure 24 sphérique convexe du corps 13 de guidage. La bague de palier 10 peut aussi, à titre de variante, être cylindrique.
La bague de palier 10 articulée peut s'orienter angulairement par rapport à l'axe longitudinal A1 de la machine électrique tournante de façon à être parfaitement alignée avec l'axe A2 de l'arbre 18, et elle permet ainsi de s'affranchir d'un éventuel défaut d'alignement entre la bague de palier 10 et l'autre palier.
La bague de palier 10 est du type autolubrifiée, c'est-à-dire qu'elle fonctionne sans apport de lubrifiant. Pour ce faire, le corps de guidage 13 est constitué d'un matériau qui permet l'absorption et le stockage d'un lubrifiant.
Le fonctionnement d'une bague de palier 10 est représenté aux figures 2 à 4 qui représentent schématiquement des sections transversales, selon le plan transversal médian, de la bague de palier 10 et de l'extrémité libre 16 de l'arbre 18.
La figure 2 représente la position dite "de repos" dans laquelle l'extrémité libre 1 6 de l'arbre 18 est immobile par rapport à la bague de palier 10. Le corps de guidage 13 est alors chargé de lubrifiant. Selon la figure 3, l'arbre 18 est mis en rotation, par exemple selon le sens de la flèche 46. La rotation de l'extrémité libre 16 provoque un effet d'aspiration du lubrifiant situé à l'intérieur du corps de guidage 13, selon les flèches 50, de façon ι5 à créer une couche de lubrifiant .-dans la zone d'interface ou "d'entrefer" 48 située entre le tronçon cylindrique concave de guidage 15 de la bague de palier 10 et la surface cylindrique convexe de l'extrémité libre 16 de l'arbre 18. Les frottements et l'usure des surfaces des tronçons de guidage 15 et de l'extrémité 0 libre 16 en vis-à-vis sont réduits.
Lorsque la rotation de l'arbre 18 est arrêtée, l'extrémité libre 16 retourne dans sa position de repos, conformément à la figure 4, et le lubrifiant situé dans la zone d'interface 48 est absorbé à nouveau par capillarité par le corps de guidage 13 de 5 la bague de palier 10.
Cependant, une telle bague de palier 10 présente des fuites axiales et radiales de lubrifiant qui provoquent une diminution de la quantité de lubrifiant stockée dans le corps de guidage 13, ce qui réduit la durée de vie de la bague de palier 10 0 et ce qui peut être la cause d'un grippage de l'extrémité libre 16 de l'arbre 18 dans le tronçon de guidage 15 de la bague de palier 10.
Les fuites axiales sont la conséquence de la projection vers l'extérieur de la bague de palier 10 par la force centrifuge, 5 du lubrifiant qui est situé sur l'arbre 18 au droit des extrémités axiales de la bague de palier 10.
Les fuites radiales résultent quant à elles de phénomènes tels que l'évaporation ou le suintement du lubrifiant à partir de la surface extérieure 24 sphérique due à la pression du palier vers la pression extérieure.
L'invention propose, une bague de palier 10 dont le corps 13 comporte au moins deux zones parmi lesquelles on distingue une première zone 60 de stockage lubrifiant qui a une capacité d'absorption et de stockage supérieure à la capacité d'une seconde zone 62.
On définit la capacité d'absorption d'un matériau comme la quantité de lubrifiant stockée dans un volume déterminé du matériau.
Selon un premier mode de réalisation, conformément à la figure 5, la seconde zone 62 est adjacente à la surface à lubrifier du tronçon de guidage 15 de l'arbre 18, et la première zone 60 de stockage s'étend radialement vers l'extérieur de la bague 10 depuis la seconde zone 62 vers la surface extérieure 24 de la bague 10.
Le corps de guidage 13 est par exemple réalisé en une seule pièce par compactage d'un matériau tel que du cuivre, du bronze ou du fer, et par exemple une poudre métallique telle qu'une poudre de cuivre, dans un moule dont la forme correspond à la forme de la surface extérieure 24 sphérique la bague de palier 10 et qui comporte un noyau central dont la forme extérieure correspond sensiblement à celle du tronçon de guidage 15. La structure du matériau est cellulaire et comporte des cellules ouvertes. Ainsi la porosité du matériau permet la circulation du lubrifiant, notamment des surfaces 64 et 66 délimitant les cavités 60 vers le tronçon de guidage 15.
La différence de capacité d'absorption peut résulter d'une différence de porosité, c'est-à-dire des dimensions différentes et/ou du nombre de pores ou cellules du matériau. Ainsi, lorsque la bague de palier 1 0 est obtenue par compression d'une poudre métallique, la différence de capacité d'absorption peut être obtenue par l'application de la pression de compression uniquement sur la zone devant présentée la plus faible capacité d'absorption ou par la mise en œuvre de deux matériaux différents. La différence de capacité d'absorption peut aussi être obtenue par l'application des pressions de valeurs différentes sur différentes zones de la bague de palier 10. Selon le procédé utilisé, il est possible d'obtenir une variation progressive de la capacité d'absorption entre le tronçon de guidage 15 et la surface extérieure 24 sphérique, ou d'obtenir des zones délimitées qui ont chacune une capacité d'absorption déterminée conformément à la bague de palier 10 représentée à la figure 5.
Ici, la seconde zone 62 qui est située à la périphérie intérieure du corps de guidage 13 de la bague de palier 10 présente une capacité d'absorption du lubrifiant plus faible que celle de la première zone 60. C'est-à-dire que lors du moulage de la bague de palier 10, la pression de compression est appliquée sur la surface intérieure cylindrique de la bague de palier 1 0.
Le corps de guidage 13 peut être composé de deux matériaux différents correspondants chacun à une zone. Ainsi, la première zone 60 peut par exemple être surmoulée sur la seconde zone 62.
La première zone 60 de stockage peut comporter un matériau absorbant, notamment du feutre imprégné. Un tel outil de matériau présente une capacité élevée d'absorption de lubrifiant.
La bague 10 selon l'invention comporte globalement une quantité de lubrifiant plus importante qu'une bague réalisée selon l'état de la technique. Le lubrifiant contenu dans la première zone 60 de stockage traverse la seconde zone 62 pour assurer la lubrification efficace de l'interface entre la bague de palier 10 et l'arbre 18.
La première zone 60 de stockage peut être constituée par une cavité 64 qui est réalisée dans la seconde zone 62 du corps 13 de guidage de la bague de palier 10, conformément à la figure 6.
Ainsi, la cavité 64 peut être remplie de lubrifiant. La capacité d'absorption de la cavité 64 est donc maximale. Le lubrifiant peut se présenter sous forme liquide, sous la forme de gel ou être contenu dans un matériau absorbant tel que du feutre ou un matériau à structure cellulaire.
De façon à former la cavité 64, la seconde zone 62 de stockage peut être réalisée en: ,-deux parties 66 et 68, conformément à la figures 6. Ici, la cavité 64 est délimitée par la forme des parois extérieure et intérieure des parties 66 et 68 respectivement.
Les deux parties 66 et 68 sont assemblées par un montage serré.
La cavité 64 peut être remplie avant l'assemblage des parties 66 et 68. Dans ce cas, lorsque le lubrifiant est liquide, il est avantageux qu'il soit contenu dans une enveloppe, non représentée, en matériau perméable, de forme annulaire dont les dimensions extérieures correspondent aux dimensions de la cavité 64. Ainsi, l'enveloppe permet de faciliter l'assemblage de la bague de palier 10, en retenant le lubrifiant, et elle permet le transfert du lubrifiant de la cavité 64 constituant la première zone 60 de stockage, vers l'interface à lubrifier entre la bague 10 et l'arbre 18, lors de la rotation de l'arbre 18.
La seconde zone 62 peut aussi être surmoulée autour de la première zone 60 de stockage. Elle peut encore comporter des moyens reliant la première zone 60 de stockage à l'extérieur de la bague de palier 10, de façon à permettre le remplissage de la cavité 64.
Selon une variante, conformément à la figure 7, la bague de palier 10 est constituée du corps 13 et d'une enveloppe périphérique 70. La cavité 64 constituant la première zone 60 de stockage est alors définie entre la paroi annulaire radiale extérieure de la seconde zone 62 du corps 13 de guidage et l'enveloppe 70.
L'enveloppe 70 est réalisée dans un matériau qui est de préférence étanche au lubrifiant, c'est-à-dire qu'il présente une capacité d'absorption nulle. Selon cette configuration, le corps 13 permet d'assurer une lubrification optimale de l'interface entre la bague de palier 10 et l'arbre 18. Les matériaux constituant la première zone 60 et/ou la seconde zone 62 sont choisis pour que, d'une part la première zone 60 de stockage permette au -corps 13 de présenter une capacité d'absorption globale élevée et pour que, d'autre part, la seconde zone 62 permette d'assurer une bonne répartition du lubrifiant à l'interface entre la bague 10 et l'arbre 18.
De plus, l'enveloppe 70 étanche permet de supprimer les fuites radiales de lubrifiant. L'enveloppe 70 permet aussi d'empêcher l'air de pénétrer à l'intérieur du corps de guidage 13 et de se mélanger avec le lubrifiant, ce qui limite la dégradation du lubrifiant et notamment son oxydation.
Le matériau constituant l'enveloppe 70 est choisie de façon à minimiser le coefficient de frottement avec les coupelles métalliques 26 et 28 des moyens de retenue 22 pour optimiser le rendement de la bague 10.
L'enveloppe 70 et le corps 13 sont avantageusement fixés l'un à l'autre par un montage serré. A titre d'exemple une bague de palier réalisée selon l'état de la technique en matériau absorbant de volume égal à 2091 mm3 contient 456 mm3 de lubrifiant. Une bague de palier 10 de même encombrement, comportant une première zone 60 de stockage d'un volume de 326 mm3, et une seconde zone 62 d'un volume, de 692 mm3 qui est constituée du même matériau absorbant que celui de la bague de palier réalisée selon l'état de la technique, contient 477 mm3 de lubrifiant.
Ainsi, la bague de palier 10 selon l'invention permet de stocker une quantité de lubrifiant supérieure à celle stockée par une bague réalisée selon l'état de technique pour un volume de matériau absorbant plus faible. L'invention permet d'augmenter la durée de vie du palier et de diminuer son coût de revient, notamment le coût de matériau absorbant. Selon un second mode de réalisation, conformément à la figure 8, la seconde zone 62 s'étend à proximité de la surface extérieure 24 de la bague 10, et la première zone 60 de stockage s'étend depuis la seconde zone 62 vers l'intérieur de la bague 10 jusqu'à la surface à lubrifier du trocuçon de guidage 15 de l'arbre 18.
La réalisation de la bague 10 selon le second mode de réalisation ainsi que les matériaux utilisés sont similaires à ceux décrit précédemment pour le premier mode de réalisation de l'invention.
La seconde zone 62 permet d'une part de réduire les fuites radiales du lubrifiant, et d'autre part d'empêcher l'air de pénétrer à l'intérieur du corps de guidage 13 et de se mélanger avec le lubrifiant, ce qui limite la dégradation du lubrifiant et notamment son oxydation. La lubrification entre l'extrémité libre 16 de l'arbre 18 et le tronçon guidage 15 est ainsi améliorée et la durée de vie de la bague de palier 10 est augmentée.
Selon une variante qui peut s'appliquer aussi bien au premier qu'au second mode de réalisation, les extrémités axiales du trou du corps de guide 13 comportent une cavité d'extrémité axiale 72 qui entoure l'extrémité libre 16 de l'arbre 18 et qui forme un réceptacle pour canaliser les fuites axiales de lubrifiant.
La figure 9 illustre une bague de palier 10 selon le second mode de réalisation de l'invention comportant deux cavités d'extrémité 72.
Chaque cavité d'extrémité 72 comporte une surface cylindrique 74 concave de plus grand diamètre que celui du tronçon cylindrique de guidage 15, et est délimitée axialement vers l'intérieur du corps de guidage 13 par une surface 76 radiale annulaire de fond.
Lorsque l'arbre 18 est mis en rotation, le lubrifiant est aspiré depuis le corps de guidage 13 vers le tronçon de guidage 15. Du lubrifiant situé sur des zones de l'extrémité libre 16 de l'arbre 18 à proximité de l'extrémité axiale de la bague de palier 10 est projeté transversalement vers l'extérieur.
Le lubrifiant ainsi projeté est reçu, dans les cavités 72, sur les surfaces cylindriques 74 et/ou les surfaces 76 radiales. Il est alors absorbé par la première zone._60 et/ou la seconde zone 62 f du corps de guidage 13 et il peut être aspiré à nouveau par le mouvement de rotation de l'extrémité libre 16 de l'axe 18 dans le tronçon cylindrique de guidage 15 de la bague de palier 10. Il se crée ainsi une circulation du lubrifiant à l'intérieur du corps de guidage 13 de la bague de palier 10.
La bague de palier 10 selon l'invention permet ainsi de
"récupérer" les fuites axiales de lubrifiant provoquées par la rotation de l'extrémité libre 16 de l'arbre 18, augmentant sa durée de vie et diminuant les risques de grippage de l'extrémité libre 16 dans le tronçon cylindrique de guidage 15.
De plus, la réalisation des cavités 72 réduit la longueur du tronçon de guidage 15, et par conséquent la surface de contact et les efforts de frottement entre la surface cylindrique concave interne du trou 14 et la surface cylindrique convexe externe de l'extrémité 16 de l'arbre 18. Le rendement de la machine électrique est ainsi augmenté.
Les cavités 72 peuvent par exemple être cylindriques, conformément à la figure 9, ou tronconiques.
Un chanfrein de raccordement 78 est réalisé entre le tronçon de guidage 15 et chacune des surfaces 76 radiales des cavités 72. Il permet de faciliter l'introduction de l'extrémité libre 16 dans le trou 14 de la bague de palier 10.
Les cavités 72 peuvent être comblées au moins partiellement par un matériau, tel qu'un composite plastique, permettant l'absorption de lubrifiant. Ainsi, le matériau peut former une réserve de lubrifiant et/ou permettre la récupération et le recyclage des fuites axiales de lubrifiant provoquées par la rotation de l'extrémité libre 16 de l'arbre 18. La durée de vie de la bague de palier 10 est alors encore augmentée et ses risques de grippage sont diminués.
Avantageusement, la surface extérieure 24 sphérique peut de la bague de palier 10 être recouverte d'une enveloppe étanche, telle qu'une couche d'un, .matériau métallique ou de matière plastique de façon à supprimer les fuites radiales, la pénétration de l'air à l'intérieur du corps de guidage 13 ainsi que son contact avec le lubrifiant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bague de palier (10) du type autolubrifiée pour le guidage en rotation d'un arbre (18) qui s'étend axialement à travers un trou (14) du corps de guidage (13) de la bague qui délimite un tronçon (15) cylindrique concave d≤r'guidage de l'arbre (18) dont la surface est lubrifiée, et qui comporte au moins deux zones parmi lesquelles une première zone (60) de stockage du lubrifiant a une capacité d'absorption supérieure à la capacité d'absorption de lubrifiant d'une seconde zone (62), caractérisée en ce que la seconde zone (62) est adjacente à la surface à lubrifier du tronçon (15) de guidage de l'arbre (1 8), en ce que la première zone (60) de stockage s'étend depuis la seconde zone (62) vers la surface extérieure (24) de la bague (10), et en ce que la première zone (60) de stockage est constituée au moins partiellement par une cavité (64) qui est réalisée dan.s la seconde zone (62) et qui est limitée vers l'extérieur par une enveloppe (70) de la bague (10).
2. Bague de palier (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la cavité (64) est remplie au moins partiellement de lubrifiant.
3. Bague de palier (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le lubrifiant est un gel.
4. Bague de palier (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première zone (60) de stockage comporte un matériau absorbant.
5. Bague de palier (10) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le matériau absorbant est du feutre imprégné.
6. Bague de palier (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première zone (60) de stockage est réalisée au moins partiellement dans un matériau à structure cellulaire qui comporte des cellules ouvertes.
7. Bague de palier (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première zone (60) de stockage est réalisée au moins partiellement dans un matériau du type fritte.
8. Bague de palier (10) splon l'une quelconque des revend ications précédentes, caractérisée en ce que la surface extérieure (24) de la bague de palier (10) est sensiblement cylindrique.
9. Bague de palier (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface extérieure (24) de la bague de palier (10) est sphérique convexe de façon à former une liaison rotule (22) avec un logement complémentaire.
10. Bague de palier (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'une au moins des deux extrémités axiales du trou (14) du corps de guidage (13) comporte une cavité d'extrémité (72) qui entoure l'arbre (1 8), qui forme un réceptacle pour canaliser les fuites de lubrifiant et qui réduit la longueur du tronçon de guidage (15).
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