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 tre 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.

II se produit aussi des fuites radiales de lubrifiant, notamment par évaporation ou suintement de lubrifiant à partir de la surface extérieure de ! a 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, 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 dé 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 fritté -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 ; -I'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 mmes 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 15 d'une extrémité libre 16 d'un arbre 18, d'axe A2, de la machine électrique tournante. Ici I'arbre 18 porte un collecteur d'induiL20 dont la périphérie radiale est en contact électrique avec des bâtais 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, tre 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 tre 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 16 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, I'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 à créer une couche de lubrifiant. ns 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 libre 16 en vis-à-vis sont réduits.

Lorsque la rotation de l'arbre 18 est arrtée, 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 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 et ce qui peut tre 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, 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 ta bague de palier 10 est obtenue par compression d'une poudre métallique, la différence de, capacité d'absorption peut tre obtenue par l'application de la pression de compression uniquement sur la zone devant présentée la plus faible capacité d'absorption ou par ta mise en oeuvre de deux matériaux différents. La différence de capacité d'absorption peut aussi tre 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 10.

Le corps de guidage 13 peut tre composé de deux matériaux différents correspondants chacun à une zone. Ainsi, la première zone 60 peut par exemple tre 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 tre 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 tre 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 tre 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 tre 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 tre 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 t'arbre 18, lors de la rotation de l'arbre 18.

La seconde zone 62 peut aussi tre 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 1"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, I'enveloppe 70 étanche permet de supprimer les fuites radiales de lubrifiant. L'enveloppe 70 permet aussi d'empcher 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 mme 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 mme 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 tronçon 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'empcher 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 t'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

!'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. II est alors absorbé par la première zone0 et/ou la seconde zone 62 du corps de guidage 13 et il peut tre 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 tre 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. II permet de faciliter l'introduction de l'extrémité libre 16 dans le trou 14 de la bague de palier 10.

Les cavités 72 peuvent tre 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 tre recouverte d'une enveloppe étanche, telle qu'une couche d'un jmatériau 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.