FR2734744A1 - Broche de palier a air comprime en continu pour des machines de forage, des machines-outils de precision ou analogues - Google Patents

Abstract

Broche de palier à air comprimé en continu, comportant un carter (2) muni directement d'une surface de palier (2a) opposée à la surface extérieure d'un arbre principal (1), avec un léger jeu de palier défini entre les deux; un certain nombre de buses (2c, 2d, 2e) disposées sur la même circonférence et s'ouvrant vers la surface de palier; et un passage polygonal d'alimentation d'air en continu mettant la pluralité de buses (2c) en communication circonférentielle les unes avec les autres, caractérisée en ce qu'on laisse de l'air comprimé pénétrer dans le jeu de palier par la pluralité de buses (2c, 2d, 2e) pour supporter l'arbre de palier (2a) principal (1) dans un état sans contact avec la surface de palier du carter.

Description

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

La présente invention concerne une broche de palier

à air comprimé en continu, comportant un carter muni directe-

ment d'une surface de palier opposée à la surface extérieure d'un arbre principal, avec un léger jeu de palier défini entre les deux; un certain nombre de buses disposées sur la même circonférence et s'ouvrant vers la surface de palier; et un passage polygonal d'alimentation d'air en continu mettant la pluralité de buses en communication circonférentielle les unes

avec les autres.

Le dispositif de broche de palier à air comprimé en continu selon l'invention est destiné à supporter sans contact un arbre principal par des paliers à air comprimé en continu,

qu'on peut utiliser comme dispositif de broche pour des machi-

nes de forage, des machines-outils de précision, des machines de revêtement électrostatique, etc.

Le palier à air comprimé en continu, qui peut sup-

porter un arbre principal dans un état sans contact, est carac-

térisé par une faible perte de frottement et une précision élevée du guide de mouvement. Pour cette raison, il est utilisé

comme palier d'arbre principal pour les broches à grande vi-

tesse ou les broches de précision de machines de forage, de ma-

chines-outils précises, de machines de revêtement électrosta-

tique, etc. Les figures 6 à 8 représentent, à titre d'exemple, une broche de palier à air comprimé en continu conventionnel utilisant un palier à air comprimé en continu. Cette broche de palier à air comprimé en continu est du type à entraînement par turbine pneumatique comprenant un certain nombre de cavités 21al formées autour de la périphérie extérieure d'une plaque de butée 21a de l'arbre principal 21, et des buses de turbine 22 qui débouchent tangentiellement dans des positions opposées aux cavités 21al, la disposition étant telle que l'air comprimé fourni par un orifice d'alimentation d'air 22a de la turbine soit soufflé tangentiellement des buses 22 de la turbine contre les cavités 21al de la plaque de butée 21a, de manière à faire

tourner l'arbre principal 21. De plus, l'arbre principal 21 en-

traîné pour tourner de cette manière, est supporté dans un état sans contact par une première partie de palier X et une seconde

partie de palier Y qui seront décrites ci-après.

La première partie de palier X comprend un carter cylindrique 23 formant une paroi extérieure de celle-ci, et un manchon de palier 24 fixé dans le carter 23 par des moyens con- venables tels qu'un emboîtement par contraction, un emboîtement à la presse ou un collage. La surface extérieure du manchon de palier 24 est munie d'une surface de palier de roulement 24a opposée à la surface extérieure de l'arbre principal 21, avec

un léger jeu de palier de roulement défini entre les deux, tan-

dis que l'extrémité arrière du manchon de palier 24 est munie d'une surface de palier de butée 24b opposée à la surface

d'extrémité avant de la plaque de butée 21a de l'arbre princi-

pal 21, avec un léger jeu de butée défini entre les deux. De plus, le manchon de palier 24 est muni d'un certain nombre de petites buses 24c, 24d débouchant dans la surface de la boîte

d'essieu à roulement 24a, et d'un certain nombre de petites bu-

ses 24e débouchant dans la surface de palier de butée 24b. Les buses 24c, 24d, 24e sont disposées sur les mêmes circonférences

respectives de la surface de palier du manchon de palier 24.

La seconde partie de palier Y comprend un carter cylindrique 25 assemblé coaxialement à l'extrémité arrière du carter 23, et un manchon, de palier 26 fixé dans le carter 25

par des moyens convenables tels qu'un emboîtement en contrac-

tion, un emboîtement à la presse ou un collage. De plus, la surface d'extrémité avant du manchon de palier 26 est munie

d'une surface de palier de butée 26b opposée à la surface d'ex-

trémité arrière de la plaque de butée 21a de l'arbre principal

21, avec un léger jeu de palier de butée défini entre les deux.

En outre, le manchon de palier 26 est muni d'un certain nombre de petites buses 26c débouchant dans la surface de palier de

butée 26b et qui sont disposées sur la même circonférence.

Comme représenté à la figure 6(b), l'assemblage en-

tre le carter 23 de la première partie de palier X et le carter 25 de la seconde partie de palier Y, est effectué en réunissant ensemble les surfaces correspondantes des parties de fixation 23a, 25a, en introduisant des boulons d'assemblage 27 à travers

celles-ci, depuis le côté de la partie de fixation 25a, de fa-

çon qu'ils se vissent dans des filetages internes 23al débou-

chant dans la partie de fixation 23a, pour permettre le ser-

rage. Les déplacements dans la direction radiale et dans la direction de butée sont supprimés par l'air comprimé péné- trant dans les jeux de paliers par les buses 24c, 24d, 24e, 26c des manchons de paliers 24 et 26. Cet air comprimé destiné aux paliers est fourni par un orifice d'alimentation d'air 28 et s'écoule par les passages radiaux 29, 30 d'alimentation d'air et par les passages axiaux 31, 32 d'alimentation d'air, ainsi qu'à travers ces passages axiaux 31, 32 d'alimentation d'air, en s'écoulant dans les passages circonférentiels 33, 34, 35 d'alimentation d'air (voir les figures 7 et 8) qui mettent les buses 24c, 24d, 24e, 26c en communication circonférentielle les

unes avec les autres, et en s'écoulant dans les jeux ou dépla-

cements de paliers par les buses 24c, 24d, 24e, 26c. L'air com-

primé qui s'est écoulé dans les jeux de paliers s'écoule de ces jeux de paliers dans l'extrémité des paliers et, de là, se trouve déchargé à l'extérieur de la broche soit directement

soit à travers des passages d'échappement 36, 37. La réparti-

tion de pression de l'air comprimé produit dans les jeux de pa-

liers sert à supporter l'arbre principal 21 dans un état sans contact avec la surface de la boîte d'essieu à roulement 24a et

les surfaces de paliers de butée 24b, 26b.

Comme décrit ci-dessus, dans la broche de palier à

air comprimé en continu conventionnel, la première et la se-

conde partie de paliers Y et Y pour le support sans contact de l'arbre principal 21, sont constituées des carters 23, 25 et

des manchons de paliers 24, 26 emboîtés ensemble d'un seul te-

nant; la raison principale est que si les parties de paliers X, Y présentaient chacune une construction cylindrique unique, il serait impossible de former les passages circonférentiels 33, 34, 35 d'alimentation d'air qui mettent les buses 24c, 24d, 24e, 26c en communication circonférentielle les unes avec les

autres.

Dans le domaine des machines-outils décrites ci-

dessus, on a eu tendance récemment à rendre multidimensionnel-

lement ou à accélérer le positionnement de ce type de broche pour améliorer la productivité, et la réduction de poids de la

broche, qui est un facteur associé, est devenue un problème im-

portant. Par exemple, dans le cas d'une machine de revêtement électrostatique, il a été souhaitable d'attacher la broche, ayant déjà été monté sur une table en va-et-vient, à un robot

articulé de manière à obtenir une opération de revêtement con-

trôlé plus souple. Une réduction supplémentaire du poids de la broche constitue ainsi un avantage important si l'on considère

la capacité de charge limitée du robot.

D'autre part, dans ce type de broche, comme la

taille, la forme et le matériau de l'arbre principal sont sou-

vent déterminés par le besoin fonctionnel de capacité de

charge, de rigidité, d'allongement dû à la déformation thermi-

que, de résistance à l'usure, etc, la réduction de poids de la

broche doit être focalisée sur la réduction de poids des par-

ties de palier (carter et manchon de palier). Comme moyen, on

peut envisager de réaliser la partie de palier, et en particu-

lier aussi le carter, dans un matériau à faible poids spécifi-

que, comme par exemple un matériau non métallique tel qu'une céramique, une résine synthétique, du graphite, ou un matériau métallique tel qu'un alliage d'aluminium (en général le carter est réalisé en acier inoxydable et le manchon de palier est réalisé en alliage de type bronze), ou encore de réaliser le

carter et le manchon de palier avec une paroi mince.

Cependant, dans la broche conventionnel tel que dé-

crit ci-dessus, la partie de palier présente la construction dans laquelle le carter et le manchon de palier sont adaptés

l'un à l'autre d'un seul tenant et, comparativement à la cons-

truction cylindrique unique de la même épaisseur, présente une

rigidité structurellement faible. Par suite, l'application di-

recte de ces divers moyens de réduction du poids, peut conduire

à la vibration de tout la broche sous l'action de l'augmenta-

tion de tourbillonnement de l'arbre principal pendant le fonc-

tionnement, sous l'action de la force d'excitation due au déséquilibrage de l'arbre principal provoqué par la rigidité réduite de la partie de palier (car les matériaux à faible

poids spécifique ont une moins grande rigidité que l'acier in-

oxydable et analogue, et du fait que la réalisation du carter

avec une paroi mince réduit la rigidité), ce qui a pour résul-

tat qu'on ne peut obtenir une précision de rotation suffisante.

De plus, si le manchon de palier est réalisé avec une paroi

mince, lorsqu'on usine la surface de la boîte d'essieu de rou-

lement, la surface intérieure se déforme sous l'action de la force de mandrinage, de sorte que la surface de la boîte d'essieu de roulement ne peut recevoir un usinage de finition

de forme circulaire précise, ce qui pose le problème d'une pré-

cision insuffisante du palier.

De plus, les matériaux non métalliques indiqués ci-

dessus sont généralement fragiles ou manquent souvent de rigi-

dité ou de résistance comparativement aux matériaux métalli-

ques, ce qui provoque le risque d'une déformation sous l'action d'une force extérieure ou d'influences de charges répétées. Par suite, si la partie de palier, et particulièrement en partie aussi le carter de la broche conventionnel, sont réalisés dans

de tels matériaux non métalliques, on peut s'attendre aux in-

convénients suivants:

(1) Il est à craindre que les parties filetées in-

térieurement de la partie de fixation dans laquelle les boulons d'assemblage sont vissés, soient endommagées; (2) Comme les boulons d'assemblage ne peuvent être

serrés avec un couple suffisant, la rigidité des parties assem-

blées des deux parties de paliers est réduite, ce qui conduit à

une vibration de l'ensemble de la broche produite par l'augmen-

tation de la rotation rapide de l'arbre principal pendant le fonctionnement, sous l'action de la force d'excitation due au déséquilibrage de l'arbre principal, ce qui a pour résultat qu'on ne peut obtenir une précision de rotation suffisante;

(3) Lorsque la surface de la boîte d'essieu de rou-

lement est usinée, la surface intérieure se déforme sous l'ac-

tion de la force de mandrinage, de sorte que la surface de la

boîte d'essieu de roulement ne peut recevoir un usinage de fi-

nition de forme circulaire précise, ce qui pose le problème de la précision du palier. Cependant, comme la force de mandrinage est appliquée radialement, cette force n'a pas une influence aussi importante sur la précision de la surface du palier de butée.

RESUME DE L'INVENTION

La présente invention a pour but de résoudre les problèmes décrits cidessus et de créer une broche de palier à air comprimé en continu qui soit à la fois léger et compact.5 Selon l'invention, un carter est directement muni d'une surface de palier opposée à la surface extérieure d'un arbre principal, avec un léger jeu de palier défini entre les deux, un certain nombre de buses s'ouvrant vers la surface de palier et disposées sur la même circonférence, et un passage polygonal d'alimentation d'air en continu qui met la pluralité de buses en communication circonférentielle les unes avec les

autres, la disposition étant telle qu'on laisse de l'air com-

primé pénétrer dans le jeu de palier par la pluralité de buses pour supporter l'arbre principal dans un état sans contact avec

la surface de palier du carter.

Grâce à la disposition ci-dessus, la rigidité de la partie de palier est améliorée comparativement au broche con-

ventionnel dans lequel la partie de palier présente la cons- truction dans laquelle le palier et le manchon de palier sont20 ajustés l'un à l'autre d'un seul tenant. Par suite, non seule- ment la précision de rotation de l'arbre principal peut être améliorée, mais encore il devient possible d'appliquer divers moyens de réduction du poids, par exemple en réalisant le car- ter constituant la partie de palier, dans un matériau à faible25 poids spécifique, ou en lui donnant une paroi mince. Par suite, il est possible de créer une broche de palier à air comprimé en continu de très haute précision qui soit à la fois léger et compact. De plus, le carter constituant la partie de palier peut être réalisé sous la forme d'un élément unique, ce qui, comparativement à l'art antérieur, conduit à une réduction du nombre de pièces, à une simplification des étapes de production

et à une réduction des coûts.

Le passage polygonal d'alimentation d'air peut être réalisé sous la forme d'une pluralité de parties de passage droites formées à partir de la surface extérieure du carter

dans la direction prédéterminée. Ainsi, les passages d'alimen-

tation d'air peuvent être formés par forage du carter réalisé

sous la forme d'un élément unique.

En outre, le carter peut être réalisé dans un maté-

riau à faible poids spécifique. Un tel matériau à faible poids

spécifique peut être un matériau présentant une propriété auto-

lubrifiante. De plus, la surface de palier du carter peut être munie d'un film lubrifiant ou résistant à l'usure. L'applica-

tion de tels moyens rend possible d'obtenir une durabilité éle-

vée même dans les conditions de travail dans lesquelles on s'attend à un contact entre l'arbre principal et la surface de palier.

De plus, la présente invention crée une broche de palier à air comprimé en continu, comprenant une première par-

tie de palier comportant une surface de palier de roulement op- posée à une surface extérieure d'un arbre principal, avec un léger jeu défini entre les deux, et une surface de palier de15 butée opposée à une surface d'extrémité d'une plaque de butée prévue sur l'arbre principal, avec un léger jeu défini entre

les deux; une seconde partie de palier comportant une surface de palier de butée opposée à l'autre surface d'extrémité de la plaque de butée, avec un léger jeu entre les deux; la première20 partie de palier et la seconde partie de palier étant rassem-

blées par les parois extérieures des parties de palier, et se

trouvant assemblées coaxialement l'une à l'autre par des bou-

lons d'assemblage introduits dans la partie de fixation de l'une des parties de paliers, et se vissant dans des parties filetées intérieurement formées sur la partie de fixation de l'autre, caractérisée en ce qu'au moins l'élément constituant la paroi extérieure de la première partie de palier est réalisé dans un matériau à faible poids spécifique tel qu'un matériau de céramique, une résine synthétique, ou du graphite, tandis que les parties filetées intérieurement sont réalisées dans un

matériau métallique.

L'expression "au moins l'élément constituant la pa-

roi extérieure" se réfère, dans le cas d'une partie de palier dans laquelle un manchon de palier est fixé dans une surface

intérieure d'un carter, à la disposition dans laquelle le car-

ter seul est réalisé dans un matériau non métallique, et à la disposition dans laquelle à la fois le carter et le manchon de palier sont réalisés dans le matériau non métallique. Dans le cas d'une partie de palier (de construction cylindrique unique comportant un carter seul) présentant la disposition dans laquelle le carter est directement muni d'une surface de boîte à essieu de roulement et/ou d'une surface de palier de butée, le carter est réalisé dans le matériau non métallique. La partie de fixation peut comprendre une bride d'une seule pièce formée sur une surface d'extrémité extérieure de l'autre des parties de palier et comportant la surface cor- respondante, ainsi qu'un élément annulaire métallique muni des10 parties filetées intérieurement qui sont opposées à la surface correspondante, avec la partie de bride entre les deux. De plus, un élément annulaire ou circulaire métallique comportant

une surface de siège pour la tête d'un boulon d'assemblage de-

vant venir se loger sur celle-ci, peut être disposé sur la par-

tie de fixation de la partie de palier, du côté qui reçoit le boulon d'assemblage.

En réalisant au moins l'élément constituant la pa-

roi extérieure de la première partie de palier, dans un maté-

riau non métallique à faible poids spécifique tel qu'un matériau de céramique, une résine synthétique ou du graphite, il est possible de réduire le poids des parties de palier et

par conséquent de l'ensemble de la broche. De plus, la forma-

tion des parties filetées intérieurement de la partie de fixa-

tion d'un matériau métallique supprime la crainte d'une

détérioration des parties filetées intérieurement; ainsi, les boulons d'assemblage peuvent être serrés avec un couple suffi-

sant, ce qui assure la rigidité requise pour les parties de pa- lier. De plus, en fixant à l'avance l'élément annulaire métallique sur la surface extérieure de la partie de palier, et en traitant la surface de la boîte d'essieu de roulement tout en mandrinant une surface extérieure de l'élément annulaire, il est possible d'éviter la déformation de la partie de palier sous l'action de la force de mandrinage; ainsi, la surface de

la boîte d'essieu de roulement peut être usinée avec précision.

De plus, l'élément annulaire ou circulaire métalli-

que comportant la surface de siège destinée à recevoir sur celle-ci la tête du boulon d'assemblage, est disposé sur,la partie de fixation de la partie de palier du côté qui reçoit le boulon d'assemblage, de sorte qu'on peut éviter que la partie de surface de siège soit endommagée sous l'action de la force de serrage du boulon d'assemblage. En particulier, la disposi-5 tion d'un tel élément annulaire permet de s'assurer que la

force de serrage du boulon d'assemblage est appliquée uniformé-

ment sur toute la circonférence de cet élément, de sorte que le

boulon d'assemblage peut être serré avec un couple plus puis-

sant et que, par conséquent, on peut encore améliorer la rigi-

dité de la partie de palier.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La présente invention sera décrite ci-après de ma-

nière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représen-

tés sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale

représentant une broche selon une forme de réalisation de l'in-

vention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne B-B de la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale représentant une broche selon une seconde forme de réalisation de l'invention (la figure 4(a) et la figure 4(b) représentent deux coupes différentes); - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon une troisième forme de réalisation de l'invention; - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une broche conventionnelle (la figure 6(a) et la figure 6(b) représentant des coupes différentes); - la figure 7 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 6; et - la figure 8 est une vue en coupe transversale

suivant la ligne B-B de la figure 6.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERENTIELS

La figure 1 représente une coupe longitudinale ef-

fectuée suivant l'axe d'une broche de palier à air comprimé en

continu selon une première forme de réalisation de l'invention.

La broche de palier à air comprimé en continu de cette forme de réalisation comprend un arbre principal 1 destiné à effectuer un mouvement de rotation, et des carters 2 et 3 constituant la partie de palier destinée à supporter sans contact l'arbre principal 1. Les carters 2 et 3 constituant la partie de pa- lier, sont formés chacun d'un élément unique ne comportant pas le manchon de palier qu'on trouve généralement dans une broche conventionnelle. Le système d'entraînement de l'arbre principal 1 consiste par exemple en un système d'entraînement à turbine pneumatique. Ainsi, la périphérie extérieure d'une plaque de butée la de l'arbre principal 1 est munie d'une pluralité

d'évidements lal, et des buses de turbine 4 débouchant tangen-

tiellement dans des positions opposées aux évidements lal, sont fixées à une surface intérieure du carter 3, de sorte que de l'air comprimé introduit par un orifice d'alimentation d'air de turbine 5 et par un passage d'alimentation d'air de turbine 6

débouchant dans le carter 3, est soufflé tangentiellement con-

tre les évidements lal de la plaque de butée la, de manière à faire tourner l'arbre principal 1. De plus, l'arbre principal 1

ainsi entraîné en rotation est supporté dans un état sans con-

tact par les carters 2 et 3 constituant la partie de palier.

La surface intérieure du carter 2 est munie d'une surface de boîte d'essieu de roulement 2a opposée à la surface extérieure de l'arbre principal 1, avec un léger jeu de boîte d'essieu de roulement défini entre les deux, et son extrémité arrière est munie d'une surface de palier de butée 2b opposée à

la surface d'extrémité avant de la plaque de butée la de l'ar-

bre principal 1, avec un léger jeu de palier de butée. Une plu-

ralité de petites buses 2c, 2d débouchent dans la surface de palier de butée 2a, tandis qu'une pluralité de petites buses 2e

débouchent dans la surface de boîte d'essieu de roulement 2b.

Les buses 2c, 2d, 2e sont en nombre égal (chacun de six buses dans la présente forme de réalisation) et sont respectivement

disposées sur la même circonférence.

De plus, le carter 2 est muni de passages radiaux 2f, 3g d'alimentation d'air, ainsi que de passages axiaux 2h d'alimentation d'air qui mettent les buses 2c, 2d, 2e de la même section transversale, en communication les unes avec les autres, comme représenté à la figure 2 (coupe transversale A-A

de la figure 1), le carter est également muni d'un passage po-

lygonal 2i d'alimentation d'air en continu qui est approxima-

tivement polygonal dans son ensemble et qui met les buses 2c en communication circonférentielle les unes avec les autres. Dans

cette forme de réalisation, le passage polygonal 2i d'alimenta-

tion d'air est approximativement triangulaire, les trois par-

ties de passage droites 2il, 2i2, 2i3 qui forment les côtés respectifs, étant associées chacune à deux buses 2c; ainsi, les six buses 2c (en tout) sont mises dans leur ensemble en communication circonférentielle les unes avec les autres. Ce passage polygonal 21 d'alimentation d'air communique avec un passage axial 2j d'alimentation d'air débouchant à l'extrémité

arrière du carter 2.

Les passages radiaux 2f, 2g d'air et le passage po-

lygonal 2i d'alimentation d'air peuvent être formés chacun en

effectuant une opération de forage à partir de la surface exté-

rieure du carter 2, dans la direction associée à la position prédéterminée. De la même manière, les passages axiaux 2h, 2j

d'alimentation d'air peuvent être formés en effectuant une opé-

ration de forage partant de la surface d'extrémité du carter 2 et allant axialement jusqu'à la position prédéterminée. Ainsi,

les passages individuels d'alimentation d'air peuvent être for-

més en effectuant une opération de forage sur le carter 2 cons-

titué d'un élément unique et, si cela est nécessaire, en

fermant l'ouverture du côté surface extérieure ou du côté sur-

face d'extrémité par des moyens de fermeture étanche 7 tels

qu'un bouchon plongeur ou un moulage de résine.

L'extrémité avant du carter 3 est munie d'une sur-

face de palier de butée 3b opposée à la surface d'extrémité ar-

rière de la plaque de butée la, avec un léger jeu de palier de butée défini entre les deux. Un certain nombre de petites buses 3 débouchent dans la surface de palier de butée 3b. Les buses 3c sont disposées sur la même circonférence. De plus, le carter 3 est muni d'un orifice d'alimentation d'air 3d relié à une source d'air comprimé non représentée, et d'un passage axial 3e d'alimentation d'air communiquant avec le passage axial 2j d'alimentation d'air; en outre, comme représenté à la figure 3

(coupe transversale B-B de la figure 1), le carter 3 est égale-

ment muni d'un passage polygonal 3f d'alimentation d'air en continu qui est approximativement polygonal dans son ensemble et qui met les buses 3c en communication circonférentielle les unes avec les autres.

Dans cette forme de réalisation, le passage polygo-

nal 3f d'alimentation d'air est approximativement triangulaire, les trois parties de passage droites 3fl, 3f2, 3f3 qui forment les côtés respectifs étant associées chacune à deux buses 3c; ainsi, les six buses 3c (en tout) sont mises dans leur ensemble en communication circonférentielle les unes avec les autres. Ce passage polygonal 3f d'alimentation d'air communique avec le passage axial 3d d'alimentation d'air par le passage axial 3g

d'alimentation d'air.

Le passage polygonal 3f d'alimentation d'air peut être formé en effectuant une opération de forage à partir de la surface extérieure du carter 3, dans les directions des parties

de passages 3fl, 3f2, 3f3, jusqu'aux positions prédéterminées.

Ainsi, les passages d'alimentation d'air individuels peuvent être formés en effectuant une opération de forage sur le carter 3 constitué d'un élément unique et, si cela est nécessaire, en fermant l'ouverture du côté surface extérieure par des moyens de fermeture étanche 8 tels qu'un bouchon noyé ou un moulage de

résine.

Comme décrit ci-dessus, les carters 2 et 3 sont as-

semblés coaxialement l'un à l'autre par des moyens d'assemblage

tels que des boulons, leurs surfaces d'extrémité étant mainte-

nues ensemble après l'assemblage de l'arbre principal 1 et de

la buses de turbine 4.

Lorsque de l'air comprimé est introduit par l'ori-

fice 3d du carter 3 d'alimentation d'air, cet air s'écoule par les divers passages et buses d'alimentation d'air pour pénétrer dans les jeux de la boîte d'essieu de roulement et des paliers de butée, puis cet air est déchargé de l'extrémité de palier,

soit directement soit par l'intermédiaire de passages d'échap- pement 9 et 10, vers l'extérieur de la broche. La répartition

de pressions de l'air comprimé produite dans les jeux des pa-

liers sert à supporter l'arbre principal 1 dans un état sans contact avec la surface de la boîte d'essieu de roulement 2a et

les surfaces des paliers de butée 2b et 3b.

Comme cela a déjà été décrit jusqu'ici, la broche de palier à air comprimé en continu de cette forme de réalisa- tion présente la disposition dans laquelle les buses 2c, 2d, 2e, 3c débouchant dans les surfaces de paliers 2a, 2b, 3b, sont

mises en communication circonférentielle les unes avec les au-

tres par les passages polygonaux 2i, 3g d'alimentation d'air; par suite, tous les passages d'alimentation d'air peuvent être ouverts vers les carters 2, 3 constitués chacun d'un élément unique, en effectuant une opération de forage. Par suite, il n'est pas nécessaire que les parties de palier soient de la construction dans laquelle le carter et le manchon de palier sont ajustés d'un seul tenant l'un à l'autre, comme dans la broche conventionnel, (ainsi que décrit ci-dessus), la raison de l'utilisation de la construction dans laquelle le carter et

le manchon de palier sont ajustés d'un seul tenant l'un à l'au-

tre, dans la broche conventionnel, est qu'il est nécessaire de

former la rainure circonférentielle qui met les buses en commu-

nication circonférentielle les unes avec les autres), et la broche peut être constitué des carters 2, 3 comprenant chacun

un élément unique, de sorte que la rigidité des parties de pa-

lier peut être améliorée comparativement au broche convention-

nel. Du fait que la rigidité des parties de palier (carters 2, 3) est améliorée, non seulement on peut améliorer la précision

de rotation de l'arbre principal, mais encore il devient possi-

ble d'appliquer divers moyens de réduction du poids, comme par exemple en réalisant les carters 2, 3 dans un matériau à faible

poids spécifique, ou en leur donnant une paroi mince.

Lorsque les carters 2, 3 doivent être réalisés dans un matériau à faible poids spécifique pour obtenir la réduction du poids, il est recommandé d'utiliser un alliage d'aluminium,

une résine synthétique, du graphite ou analogue, pour ces maté-

riaux à faible poids spécifique. Entre autre choses, lorsqu'on

tient compte de la durabilité qui est associée au cas dans le-

quel l'arbre principal 1 et les surfaces de palier (2a, 2b, 3d)

viennent mutuellement en contact sous une surcharge ou analo-

gue, il est recommandé d'utiliser une résine synthétique ayant une propriété d'autolubrification, du graphite ou analogue. En ce qui concerne les résines ayant une propriété d'autolubrification, on peut mentionner les résines de type fluorine, les résines de type polyamide, les résines de type

polyimide, les résines de type cétone telles que le polyétheré-

* thylcétone (PEEK), et les résines de type polyphénylènesulfure

(PPS). En variante, les surfaces de palier 2a, 2b, 3d des car-

ters 2, 3 peuvent être constituées par des films contenant un

lubrifiant solide tel qu'une résine de type fluorine, du bisul-

fure de molybdène, ou un système hexagonal de nitrure de bore, ou encore un matériau résistant à l'usure tel que Si, SiC, ou TiC, en utilisant un procédé convenable tel qu'un revêtement de

résine, un placage par dispersion ou un dépôt de vapeur.

i5 La figure 4 représente une coupe longitudinale ef-

fectuée suivant l'axe d'une broche de palier à air comprimé en continu selon une seconde forme de réalisation de l'invention

(la figure 4(a) et la figure 4(b) représentent des coupes lon-

gitudinales différentes). De plus, les éléments ou parties qui sont essentiellement les mêmes que ceux représentés aux figures

6 à 8, sont désignés par les mêmes références et leur descrip-

tion n'est pas reprise.

Les points selon lesquels la broche de palier à air comprimé en continu selon la présente forme de réalisation,

diffère de la disposition conventionnelle représentée aux figu-

res 6 à 8, sont qu'un carter 23' constituant une paroi exté-

rieure d'une première partie de palier X, et un carter 25' constituant une paroi extérieure d'une seconde partie de palier Y, sont réalisés dans un matériau non métallique à faible poids

spécifique tel qu'un matériau de céramique, une résine synthé-

tique, ou du graphite, et qu'un élément annulaire métallique 41 comportant un filetage intérieur 41a, est fixé sur une surface extérieure du carter 23'. Les manchons de palier 24 et 26 sont réalisés dans un matériau métallique tel qu'un alliage de type

bronze, mais peuvent être réalisés dans un matériau non métal-

lique comme indiqué ci-dessus.

La surface d'extrémité extérieure de l'extrémité du carter 23' est formée d'un seul tenant avec une collerette 42

comportant une surface correspondante 42a, et l'élément annu-

laire 41 est fixé du côté opposé à la surface correspondante 42a de la collerette 42, par des moyens convenables tels qu'un emboîtement en force ou un collage. L'élément annulaire 41 est réalisé dans un matériau métallique tel que de l'acier, de l'acier inoxydable ou un alliage d'aluminium, et cet élément est muni d'un filetage intérieur 41a correspondant aux boulons

d'assemblage 27. De plus, la collerette 42 est munie d'une plu-

ralité de trous de boulons 42b passant à travers celle-ci et se

trouvant en phase avec les filetages intérieurs 41a de l'élé- ment annulaire 41. La partie de fixation 43 de la première par-

tie de palier X est constituée de cette collerette 42 et de l'élément annulaire 41. La partie de fixation 45 de la seconde partie de

palier Y comprend, comme dans la disposition conventionnelle, une surface de raccordement 45a s'adaptant à la surface de rac-

cordement 42a de la partie de fixation 43 de la première partie de palier X, un certain nombre de trous de boulons 45b passant à travers celle-ci et se trouvant en phase avec les trous de

boulons 42b de la partie de fixation 43 et des filetages inté-

rieurs 41a, et des contre-trous 45c destinés à recevoir les tê-

tes 27a des boulons d'assemblage 27. Dans cette forme de réalisation, une rondelle plate circulaire 45d est disposée sur

le fond de chaque contre-trou 45c.

L'assemblage entre le carter 23' de la première partie de palier X et le carter 25' de la seconde partie de pa-

lier Y, est effectué en réunissant les surfaces de raccordement 42a, 45a des parties de fixation 43, 45, en introduisant les boulons d'assemblage 27 dans les trous de boulons 45b, 42b à partir du côté de la partie de fixation 45, de façon qu'ils se

vissent dans les filetages internes 41a pour effectuer le ser-

rage. Comme les filetages internes 41a de la partie de fixation 43 sont prévus dans l'élément annulaire métallique 41, il n'y a

pas à craindre que les filetages internes 41a soient endomma-

gés, même si les carters 23' et 25' sont réalisés dans un maté-

riau non métallique, comme indiqué ci-dessus, pour réduire le

poids. Par suite, les boulons d'assemblage 27 peuvent être ser-

rés avec un couple suffisant, ce qui assure la rigidité requise

pour la partie de palier principale.

De plus, comme des rondelles plates 45d sont dispo-

sées dans les contre-trous 45c, il est possible d'éviter que les têtes 27a des boulons d'assemblage 27 endommagent les con-

tre-trous 45c. De plus, on peut éviter une déformation du car-

ter 23' sous l'action de la force de mandrinage, en fixant à

l'avance l'élément annulaire métallique 41 à la surface exté-

rieure du carter 23' (avant que la surface de la boîte d'essieu à roulement 24a soit traitée), et en usinant la surface de la boîte d'essieu à roulement 24a tout en mandrinant la surface extérieure de l'élément annulaire 41; par suite, la surface de la boîte d'essieu à roulement 24a peut être usinée avec préci- sion.15 Dans une troisième forme de réalisation représentée à la figure 5, un élément annulaire métallique 46 comportant une surface de siège pour la tête 27a d'un boulon d'assemblage

27 devant venir se loger sur celle-ci, est disposé dans la par-

tie de fixation de la seconde partie de palier Y. L'élément an-

nulaire 46 est réalisé dans un matériau métallique tel que de l'acier, de l'acier inoxydable, ou un alliage d'aluminium, et cet élément est muni de trous de boulons 46a correspondant aux boulons d'assemblage 27. L'élément annulaire 46 est disposé sur une marche 45e formée sur la surface d'extrémité extérieure de

l'extrémité de la partie de fixation 45.

Lorsque les boulons d'assemblage 27 sont serrés avec les parties à parois minces des carters 23' et 25' prises en sandwich entre les éléments annulaires métalliques 41 et 46,

la force de serrage est circonférentiellement appliquée unifor-

mément aux carters 23' et 25' par l'intermédiaire des éléments annulaires 41 et 46, ce qui rend possible de serrer les boulons

d'assemblage 27 avec un couple plus élevé. Ainsi, on peut en-

core améliorer la rigidité des parties de paliers.

Les dispositions de la seconde et troisième forme de réalisation décrites ci-dessus ne sont pas limitées à une broche de palier à air comprimé en continu du type dans lequel chaque partie de palier est construite en emboîtant d'un seul tenant ensemble le carter et le manchon de palier, mais sont également applicables à une broche de palier à air comprimé en continu du type dans lequel chaque partie de palier est d'une construction cylindrique unique, comme dans la première forme

de réalisation, auquel cas les mêmes effets peuvent être obte-

nus.

De plus, la présente invention n'est pas limitée à une broche de palier à air comprimé en continu du type à en-

traînement par turbine pneumatique, mais peut également s'ap- pliquer à une broche de palier à air comprimé en continu du10 type entraîné par un moteur électrique tel qu'un moteur à in- duction ou n'importe lequel de divers moteurs d'asservissement.

Claims (6)

R E V E N D I C A T IONS

1 ) Broche de palier à air comprimé en continu, comportant un

carter (2) muni directement d'une surface de palier (2a) oppo-

sée à la surface extérieure d'un arbre principal (1), avec un léger jeu de palier défini entre les deux; un certain nombre de buses (2c, 2d, 2e) disposées sur la même circonférence et s'ouvrant vers la surface de palier; et un passage polygonal (2i) d'alimentation d'air en continu mettant la pluralité de buses (2c) en communication circonférentielle les unes avec les autres, caractérisée en ce qu' on laisse de l'air comprimé pénétrer dans le jeu de palier par la pluralité de buses (2c, 2d, 2e) pour supporter l'arbre de palier (2a) principal (1) dans un état sans contact avec la

surface de palier du carter.

2 ) Broche de palier à air comprimé en continu selon la reven-

dication 1, caractérisée en ce que le passage polygonal d'alimentation d'air est constitué d'un certain nombre de parties de passage droites (2il, 2i2, 2i3) formées à partir d'une surface extérieure du carter dans des

directions prédéterminées.

30) Broche de palier à air comprimé en continu selon la reven-

dication 1 ou 2, caractérisée en ce que

le carter (2) est réalisé dans un matériau à faible poids spé-

cifique tel qu'un matériau de céramique, une résine synthéti-

que, du graphite ou un alliage d'aluminium.

4 ) Broche de palier à air comprimé en continu selon la reven-

dication 3, caractérisée en ce que le matériau de faible poids spécifique est un matériau ayant

une propriété d'autolubrification.

) Broche de palier à air comprimé en continu selon la reven- dication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la surface de palier du carter est munie d'un film lubrifiant ou d'un film résistant à l'usure. 6 ) Broche de palier à air comprimé en continu, comportant, une première partie de palier (X) comportant une surface de

boîte d'essieu de roulement (24a) opposée à une surface exté-

rieure d'un arbre principal (1), avec un léger jeu défini entre les deux, et une surface de palier de butée (26b) opposée à une surface d'extrémité d'une plaque de butée prévue sur l'arbre principal (1), avec un léger jeu défini entre les deux;

une seconde partie de palier (Y) comportant une surface de pa-

lier de butée opposée à l'autre surface d'extrémité de la pla-

que de butée, avec un léger jeu entre les deux; la première partie de palier et la seconde partie de palier

étant rassemblées par les parois extérieures des parties de pa-

lier, et se trouvant assemblées coaxialement l'une à l'autre par des boulons d'assemblage (27) introduits dans la partie de fixation (43) de l'une des parties de paliers, et se vissant dans des parties filetées intérieurement formées sur la partie de fixation de l'autre, caractérisée en ce qu' au moins l'élément constituant la paroi extérieure de la première partie de palier est réalisé dans un matériau à faible poids spécifique tel qu'un matériau de céramique, une résine synthétique, ou du graphite, tandis que les parties filetées intérieurement sont réalisées dans un matériau métallique.30

7 ) Broche de palier à air comprimé en continu selon la reven-

dication 6, caractérisée en ce que l'autre partie de fixation est formée d'une seule pièce sur la surface extérieure de l'autre extrémité, avec une collerette comportant une surface de raccordement, et comporte un élément

annulaire avec la collerette disposée entre eux, l'élément an-

nulaire comportant les filetages intérieurs.

8 ) Broche de palier à air comprimé en continu selon la reven- dication 6, ou 7,

caractérisée en ce qu'5 un élément annulaire ou circulaire métallique comporte une sur- face de siège pour la tête du boulon d'assemblage devant s'ap-

puyer sur celle-ci.