# Palier lisse

> Un arbre qui tourne sur un film de lubrifiant

- Date: v. 4 700 av. J.-C.
- Époque: Préhistoire
- Domaine: [Mécanique](https://lastcodex.org/fr/domains/mechanics/)
- Palier: II (Sédentarisation)
- Difficulté: 2/5
- URL: https://lastcodex.org/fr/inventions/plain-bearing/

Un palier lisse soutient un arbre qui tourne en le laissant glisser dans un trou bien ajusté, avec de la graisse ou de l’huile entre les surfaces. En marche, l’arbre peut flotter sur un mince film d’huile sans toucher le palier. Les plus anciens témoignages viennent des potiers de la période d’Obeid en Mésopotamie, dont les tournettes tournaient sur une cheville au Ve millénaire av. J.-C.

![Palier lisse · Un arbre qui tourne sur un film de lubrifiant](https://lastcodex.org/_astro/plate.D9Nd_gX1_Z19lHRP.webp)

## Légende

1. Tourillon de l’arbre
2. Corps en fonte
3. Chapeau et boulon de chapeau
4. Demi-coussinet en bronze
5. Garniture de métal blanc
6. Godet graisseur et trou d’huile

## Ce que c'est

Un palier lisse maintient un arbre en place tout en le laissant tourner. La partie de l’arbre qui tourne dans le palier s’appelle le tourillon. Elle tourne dans un trou à peine plus grand, garni d’une matière qui glisse bien, et de la graisse ou de l’huile remplit l’étroit intervalle. Rien ne roule : les surfaces glissent simplement l’une contre l’autre, ce qui le distingue du [roulement à billes](/fr/inventions/ball-bearing/).

On en trouve partout. Une porte qui pivote sur un tenon posé dans une crapaudine de pierre en a un, tout comme une roue de charrette qui tourne sur son essieu graissé ([roue](/fr/inventions/wheel/)) ou le vilebrequin d’un [moteur](/fr/inventions/combustion-engine/) qui tourne dans ses coussinets de bronze ou de métal blanc.

Dans un palier à chapeau du XIXe siècle, du type qui portait les arbres des machines et des moulins, un corps en fonte est boulonné sur une pierre, et un chapeau y est serré par deux boulons. Entre les deux se logent deux demi-coussinets de bronze garnis d’un métal blanc tendre, et un godet graisseur placé au sommet alimente le tourillon par un trou. Comme le palier s’ouvre au niveau de l’arbre, on peut remplacer les coussinets usés et resserrer le chapeau pour rattraper l’usure.

## Comment ça marche

![Un palier ouvert, son tourillon légèrement décentré dans un coussinet de bronze, avec un croissant d’huile qui se rétrécit en coin mince, et des flèches montrant l’arbre en rotation qui entraîne l’huile dans la partie étroite](https://lastcodex.org/_astro/v1.DxDWCAK9_Z1R89AU.webp)
_Le tourillon en rotation entraîne l’huile dans l’intervalle qui se rétrécit, où la pression monte assez pour soutenir l’arbre._

Le tourillon a besoin d’espace pour tourner et d’un intervalle pour le lubrifiant. Pour les paliers garnis de métal blanc, un guide de conception donne un jeu diamétral d’un demi à un millième du diamètre, et une règle d’atelier courante retient un millième : un arbre de 50 mm tourne dans un trou plus grand d’environ 0,05 mm. Avec trop peu de jeu, le palier chauffe. Avec trop, la charge que l’huile peut porter diminue et l’arbre se met à vibrer.

À l’arrêt, l’arbre repose au fond du palier, séparé de lui seulement par une mince couche de lubrifiant accrochée aux deux surfaces. Au démarrage, les surfaces frottent l’une sur l’autre à travers cette couche. Quand la vitesse augmente, le tourillon entraîne l’huile dans la partie de l’intervalle qui se rétrécit vers le côté chargé. L’huile ne s’échappe pas assez vite, sa pression monte et soulève le tourillon, qui flotte alors un peu décentré sur un mince film d’huile. Dès lors, le seul frottement qui reste est la résistance de l’huile au cisaillement.

La garniture est volontairement plus tendre que l’arbre. Le guide d’un fabricant de paliers décrit le métal blanc, un alliage tendre d’étain avec un peu d’antimoine et de cuivre, comme celui qui encaisse les dommages à la place de l’arbre, plus coûteux : les petits grains de saleté s’y enfoncent au lieu de rayer le tourillon. Le bronze supporte des températures plus élevées mais accepte moins bien la saleté.

## Comment faire

Deux paliers en bois dur fendus en deux, portant une tige d’acier, montrent comment fonctionnent le jeu, la lubrification et le rattrapage d’usure. Tournez la tige à la main seulement.

**Faire les blocs.** Pour chaque palier, coupez deux blocs d’un bois dur à grain fin comme le hêtre ou le chêne, d’environ 8 cm de long, 5 cm de large et 3 cm d’épaisseur, et rabotez les faces qui se toucheront jusqu’à ce qu’elles portent bien à plat. Glissez entre elles une bande de carton mince comme cale, serrez fortement la paire dans un étau et percez de part en part, le long du plan de joint, un trou du diamètre de la tige, par exemple 12 mm. Marquez chaque paire pour la remonter dans le même sens.

**Ménager le graissage.** Dans le bloc du dessus, percez un petit trou depuis le haut jusque dans l’alésage, et creusez à la lime ronde une rainure peu profonde le long du haut de l’alésage. Percez deux trous à travers les deux blocs, un de chaque côté de l’alésage, pour les boulons ou les longues vis qui tiendront le chapeau.

![Vue isométrique d'une planche portant deux paliers faits de blocs de bois dur, chacun avec une bande de carton au joint, deux têtes de vis et un trou de graissage sur le chapeau, une tige d'acier qui les traverse et une manivelle en bois à un bout](https://lastcodex.org/_astro/v3.Tx64oQGJ_ZqpH6v.webp)
_Deux paliers en bois dur fixés sur une planche portent une tige d'acier que l'on tourne avec une manivelle en bois._

**Assembler.** Vissez les deux blocs inférieurs sur une planche, alignés, posez-y une tige d’acier lisse et boulonnez les chapeaux avec les cales de carton en place. Fixez une manivelle en bois à un bout de la tige.

**Faire l’essai.** Tournez la tige à sec et notez l’effort et la chaleur au bout d’une minute. Mettez ensuite quelques gouttes d’huile de machine fluide dans chaque trou de graissage et recommencez : elle tourne plus doucement et reste plus froide. Retirez les cales et serrez les chapeaux peu à peu jusqu’à ce que la tige force, puis desserrez jusqu’à ce qu’elle tourne librement sans cogner. C’est ainsi qu’on rattrape le jeu d’un palier usé.

## Histoire et évolution

Une synthèse d’EBSCO sur la culture d’Obeid, en Mésopotamie, décrit ses poteries comme faites sur une tournette dont le plateau tournait sur une cheville, et Alev Erarslan situe l’arrivée de ce tour lent dans la phase finale de la période, l’Obeid 4, que Luca Volpi date d’environ 4800 à 4400 av. J.-C. en Mésopotamie du Sud. Certaines poteries d’Obeid, faites entre environ 5900 et 4600 av. J.-C., portent des bandes peintes si régulières que Johnny Baldi et Valentine Roux en concluent que le vase tournait sur un pivot sous une main immobile. Ils décrivent aussi un disque d’argile d’environ 26 cm de diamètre, à légère cavité sur sa face inférieure, provenant d’un atelier de potier de l’Obeid final, vers 4700 av. J.-C., à Tell Feres al-Sharqi, dans le nord-est de la Syrie, et proposent qu’il ait tourné sur un pivot, comme une tournette.

![Le bas d’une porte de bois ancienne : son pivot arrondi repose dans un creux poli d’un bloc de pierre encastré dans un seuil de briques crues, à côté d’un jambage de briques](https://lastcodex.org/_astro/v2.D-zbDHgd_Z22IfsK.webp)
_La porte tourne sur un pivot logé dans un creux poli de la pierre._

Les portes tournaient de la même façon. Une porte égyptienne avait un pivot en haut et en bas de son bord de rotation, celui du haut dans un trou du linteau, celui du bas dans une crapaudine au sol ; sur un sol de briques crues, on posait une pierre pour porter le poids et l’usure. Une crapaudine de pierre de 3000–2800 av. J.-C., trouvée en place à l’entrée du temple de Hiérakonpolis, est aujourd’hui au Penn Museum. Enrico Ciulli, résumant l’histoire de la tribologie de Duncan Dowson, note que ces crapaudines étaient lubrifiées au bitume ou à la graisse animale. Les roues sur leurs essieux, à partir du IVe millénaire av. J.-C., tournaient dans le même genre de palier. Un dépôt prélevé sur l’essieu d’un char d’une tombe égyptienne d’environ 1400 av. J.-C. a été analysé au XXe siècle : de la graisse animale mêlée de sable et de composés de chaux.

Pendant des siècles, les paliers furent de bois, de pierre, de bronze ou de laiton, graissés au suif ou huilés. Les constructeurs de machines de la fin du XVIIIe siècle logeaient les tourillons de leurs arbres dans deux coussinets de laiton ajustés dans une boîte en fonte, fermée par un chapeau tenu par deux vis qu’on resserrait à mesure que les coussinets s’usaient, comme le décrivait John Farey en 1827.

En juillet 1839, Isaac Babbitt, de Boston, fit breveter une manière de garnir les boîtes de paliers d’un métal tendre ; son exemple comptait cinquante parties d’étain pour cinq d’antimoine et une de cuivre. L’idée se répandit, et en Grande-Bretagne ces alliages s’appellent métal blanc. En 1854, John Penn et Francis Pettit Smith firent breveter pour les arbres d’hélice un palier de poupe en bois de gaïac, un bois tropical très dense, lubrifié par l’eau de mer qui l’entoure.

Au début des années 1880, Beauchamp Tower, qui travaillait pour un comité de l’Institution of Mechanical Engineers chargé d’étudier le frottement, fit tourner un tourillon d’essai sous une charge d’environ 100 livres par pouce carré (environ 7 bar). Quand on perça un trou au sommet du palier, l’huile y monta et chassa les bouchons qu’on y mettait, et des manomètres montrèrent à cet endroit une pression bien supérieure à la charge moyenne. En 1886, Osborne Reynolds publia la théorie du film d’huile qui expliquait les résultats de Tower, et le calcul des paliers repose encore sur son équation.

## Repères clés

- Tournettes sur cheville: Potiers de l’Obeid final, Mésopotamie, vers 4700 av. J.-C.
- Graisse sur un essieu de char: Graisse animale mêlée de chaux et de sable, tombe égyptienne, vers 1400 av. J.-C.
- Garniture de métal tendre: Isaac Babbitt, brevet de 1839
- Film d’huile porteur: Observé par Beauchamp Tower (1883–1885), expliqué par Osborne Reynolds (1886)

## Nécessite

- [Outils de pierre](https://lastcodex.org/fr/inventions/stone-tools/): Le premier tranchant (il y a 3,3 millions d'années)
- [Céramique](https://lastcodex.org/fr/inventions/pottery/): L'argile changée en pierre par le feu (il y a 20 000 ans)

## Mène à

- [Perceuse](https://lastcodex.org/fr/inventions/drill/): Faire tourner un foret et l’enfoncer dans la pièce (v. 1430)
- [Moulinet de pêche](https://lastcodex.org/fr/inventions/fishing-reel/): Stocker et enrouler la ligne sur une bobine (v. 870)
- [Gyroscope](https://lastcodex.org/fr/inventions/gyroscope/): Un rotor qui garde sa direction en tournant (1810)
- [Transmission par arbres et courroies](https://lastcodex.org/fr/inventions/line-shaft/): Un seul moteur pour tout un atelier (1167)
- [Fraiseuse](https://lastcodex.org/fr/inventions/milling-machine/): Une fraise qui tourne, une table qui avance (1575)
- [Tour de potier](https://lastcodex.org/fr/inventions/potters-wheel/): Façonner l'argile en la faisant tourner (v. 4 000 av. J.-C.)
- [Laminoir](https://lastcodex.org/fr/inventions/rolling-mill/): Deux cylindres tournant en sens contraires qui rendent le métal plus mince et plus long (v. 1497)
- [Effaroucheur hydraulique](https://lastcodex.org/fr/inventions/water-scarecrow/): Un tube de bambou qui se remplit, bascule et frappe une pierre (1305)
- [Roue hydraulique](https://lastcodex.org/fr/inventions/water-wheel/): Une rivière changée en travail (v. 300 av. J.-C.)
- [Roue & essieu](https://lastcodex.org/fr/inventions/wheel/): Rouler au lieu de traîner (v. 3 500 av. J.-C.)

## Sources

- [The innovation of the potter's wheel: a comparative perspective between Mesopotamia and the southern Levant (Levant 48(3), 2016, pp. 236–253)](https://doi.org/10.1080/00758914.2016.1230379), Johnny Baldi and Valentine Roux, Council for British Research in the Levant
- [Ubaid Culture in Mesopotamia](https://www.ebsco.com/research-starters/history/ubaid-culture-mesopotamia/), Rene M. Descartes, EBSCO Research Starters (2022)
- [The Ubaid Period in the Urbanisation Process: The Birth of Urbanism in the Near East (5500–3800 B.C.) (Belleten 72(264), 2008, pp. 395–412)](https://belleten.gov.tr/tam-metin/61/eng), Alev Erarslan, Türk Tarih Kurumu
- [Revisiting the South: a Typochronological Approach to the Analysis of the Ubaid Pottery based on the New Data from Tell Zurghul (Paléorient 48(1), 2022, pp. 175–199)](https://journals.openedition.org/paleorient/1765), Luca Volpi, Paléorient
- [Tribology and Industry: From the Origins to 4.0](https://doi.org/10.3389/fmech.2019.00055), Enrico Ciulli, Frontiers in Mechanical Engineering 5 (2019)
- [Door Socket, Hierakonpolis, E3959](https://collections.penn.museum/collections/object/77193), Penn Museum
- [An Early Egyptian Door-Socket (University Museum Bulletin 5(1), 1934, pp. 9–13)](https://penn.museum/documents/publications/bulletin/05-1/early_egyptian_door-socket.pdf), Battiscombe Gunn, Penn Museum
- [Lubrication and Lubrication Methods (1940)](https://onemine.org/documents/lubrication-and-lubrication-methods), F. L. Thompson, Canadian Institute of Mining and Metallurgy
- [TT No. 154: Palm-Based Grease](https://tot.mpob.gov.my/2020/02/17/tt-no-154-palm-based-grease/), Malaysian Palm Oil Board
- [Isaac Babbitt](https://www.gracesguide.co.uk/Isaac_Babbitt), Grace's Guide to British Industrial History
- [Babbitt metal](https://cameo.mfa.org/wiki/Babbitt_metal), CAMEO, Museum of Fine Arts, Boston
- [A Treatise on the Steam Engine, Historical, Practical, and Descriptive (1827)](https://archive.org/details/treatiseonsteame01fareuoft), John Farey, Longman, Rees, Orme, Brown and Green
- [Babbitt Metal](https://www.farmcollector.com/steam-traction/babbitt-metal/), Farm Collector
- [Beauchamp Tower](https://www.gracesguide.co.uk/Beauchamp_Tower), Grace's Guide to British Industrial History
- [Hydrodynamic Lubrication Redux (Tribology & Lubrication Technology, November 2012)](https://www.stle.org/files/TLTArchives/2012/11_November/From_the_Editor.aspx), Evan Zabawski, Society of Tribologists and Lubrication Engineers
- [Referee's report by Lord Rayleigh on Osborne Reynolds's paper On the Theory of Lubrication (1886)](https://makingscience.royalsociety.org/items/rr_9_394/referees-report-by-john-william-strutt-lord-rayleigh-on-a-paper-on-the-theory-of-lubrication-and-its-application-to-mr-beauchamp-towers-experiments-including-an-experimental-determination-of-the-viscosity-of-olive-oil-by-osborne-reynolds), The Royal Society
- [John Penn 1805–1878](https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/people/ap24653/penn-john), Science Museum Group
- [John Penn](https://www.gracesguide.co.uk/John_Penn), Grace's Guide to British Industrial History
- [Back to the future for prop shaft bearings](https://drydockmagazine.com/guest-editorial-back-to-the-future-for-prop-shaft-bearings/), George Morrison (Thordon Bearings), Drydock Magazine
- [Design of Diametral Clearance for Plain Bearings](https://help.autodesk.com/cloudhelp/2026/ENU/Inventor-Help/files/GUID-7DD9619C-CC98-473B-9844-8E2BA3259357.htm), Autodesk Inventor Help
- [Sleeve bearing clearance depends on many factors](https://www.plantengineering.com/?p=20366), Plant Engineering
- [An Introduction to Fluid Film Bearing Materials (white paper)](https://prod.waukbearing.com/content/dam/dpc/waukbearing/wb_downloads/white-papers/WB-231S11-ENUS-MY19-Bearing-Materials-White-Paper.pdf), Sriram Venkatesan, Waukesha Bearings Corporation

Faits vérifiés le 2026-10-18.

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