Brevet FR2619877A1 — publié le 19890303

L'invention est relative à un palier de roulement à grande vitesse pour moteurs d'avion, dont les bagues sont pourvues de collerettes de fixation. Les paliers de roulement pour avions doivent être, comme toutes les autres parties, aussi légers que possible, c'est-à-dire qu'ils doivent avoir une faible section trans- versale. De plus on impose encore la condition qu'ils con- viennent pour des vitesses de rotation aussi élevées que possible. Jusqu'à présent ces propriétés ont été obtenues, avec des paliers dont le cercle primitif était relativement petit, par exemple d'au plus 250 mm.De cette façon, on a obtenu des vitesses de rotation d'environ 8000 min 1 Ces vitesses de rotation très élevées nécessitent en premier lieu une fabrication très précise des différentes parties du palier. En outre les bagues de roulement possèdent, rap- portées au cercle primitif, une section transversale relati- vement grande de façon qu'aussi bien lors de la fabrication que lors du montage il n'apparaisse pas de distorsion ou d'ondulation des chemins de roulement, qui entraînerait à nouveau l'abaissement de la vitesse limite de rotation. Des paliers correspondants sont définis dans les documents DE-A-1 425 094 et GB-A-2 109 481. Ceux-ci possèdent, pour leur fixation et leur graissage, des brides intégrées avec les bagues de roulement. Ces brides procurent, certes, un effet de raidissement des bagues, mais il n'est pas signi- ficatif à cause de la grande section transversale de ces bagues de paliers. Avec les développements les plus récents des moteurs, les paliers doivent maintenant accroître sensiblement leur diamètre, mais leur section transversale doit être maintenue aussi petite que possible pour économiser du poids. De tels paliers dits à bagues minces ne peuvent être fabriqués que -- 2 -- difficilement avec la précision nécessaire. Lors de l'usi- nage (par exemple tournage, trempe et rectification) on a induit notamment des tensions qui entraînent des défauts de précision, en dépit de la fixation dans le carter, en particulier si l'on tient compte encore de ce que le carter ne possède pas non plus par lui-même une grande rigidité, pour des raisons d'économie du poids. Il est certes évident d'augmenter la vitesse de rota- tion de tels paliers en observant une précision plus poussée des parties. Une fabrication plus précise des bagues de roulement à un niveau économiquement acceptable amène alors il est vrai, une élévation de la vitesse limite de rotation, mais celle-ci sera au plus deux fois plus grande que pour les paliers à bagues minces habituels de même grandeur. Ces vitesses sont cependant encore trop basses de plus de la moitié par rapport à ce qui est souhaitable pour ies moteurs d'avions. Cet état de choses est décrit dans la revue Aviation Week & Space Technology du 13 Avril 1987 à la pagne 74, ou l'on indique qu'il n'existe pas encore de gros paliers appropriés. C'est pourquoi l'invention a pour ambition d'améliorer les parties du palier de façon qu'en dépit d'une section transversale à paroi mince on obtienne, aussi bien lors de la fabrication qu'à l'état monté, une stabilité de forme très élevée et que de ce fait on puisse admettre sans pro- blême des vitesses de rotation sensiblement plus élevées. La solution de ce problème est fournie par le fait que des prolongements axiaux sont formés sur les bagues de rou- lement à parois minces au moins d'un c8té, ces prolongements étant constitués, dans une coupe transversale partielle, par une partie cylindrique et par une partie coudée à 45 en- viron. On trouvera par la suite également des réalisations per- ticulières de l'invention. Du fait que les bagues de roulement possèdent des pro- longement axiaux, la stabilité de leur forme est sensiblement accrue. Aussi bien lors de la fabrication qu'après le montage ce qui est encore bien plus important, les ondulations ou - 3 - distorsions du chemin de roulement sont sensiblement réduites Les parties cylindriques, qui agissent positivement essen- tiellement dans la direction axiale, contribuent en premier à ce résultat. Les parties d'extrémité coudées à environ 45 sont également importantes; elles augmentent en outre la ri- gidité radiale. Les bagues sont ici tellement stables, en dépit de leur faible poids, qu'également des défauts de précision du carter, mince pour la plus grande part, sont également corrigés. On obtient alors des vitesses de rota- tion qui se montent par exemple, avec un diamètre de cercle primitif d'environ 750 mm, à environ 2000 min.. Ceci re- présente un enrichissement essentiel de l'état de la tech- nique si l'on réfléchit que des paliers à bagues minces de grandeur semblable possedent une limite de vitesse de rota- tion d'environ 300 min 1, et que cette valeur limite pour- rait au mieux être dau/bée par un usinage plus précis. Pour des raisons d'économie de poids il est utile selon une modalité de l'invention, que les prologements axiaux aillent en s'amincissant vers l'extrémité libre. De ce fait notamment la rigidité est à peine réduite, mais le volume des bagues de roulement est encore réduit. Il est avantageux du point de vue de la fabrication que les prolongements axiaux soient librement dirigés dans l'espace. Un usinage exact et spécial de ces parties n'est pas alors nécessaire, sans que de ce fait la capacité de fonctionnement soit réduite par ailleurs; en outre il n'en résulte aucun effet négatif, provoqué par défauts éventuels de précision des parties de carter, sur l'exactitude du chemin de roulement du palier. Pour des raisons de montage il peut être avantageux, selon une autre modalité de l'invention, de partager au moins une bague de roulement, ce qui fait qu'en section transversale partielle on obtient deux bagues en double-L. Dans ce cas, la grandeur des épaulements permet d'avoir des paliers à billes susceptibles d'être fortement chargés, ceci nécessi- tant seulement de placer les billes dans le palier avant -4- l'assemblage de la dernière bague double dans le palier. Avec cette forme de réalisation on peut prévoir de façon simple, entre les deux parties de bague en forme de L, une fente circulaire qui est accessible de l'extérieur par au moins un perçage. De ce fait l'amenée d'huile de graissage aux billes est sensiblement améliorée. La réduction de la température du palier qu'on peut ainsi obtenir contribue également à l'accroissement de la vitesse de rotation. De préférence les billes sont --à-- - en un matériau céramique, par exemple en nitrure de silicium. De ce fait, le poids des billes, et par suite la charge résul- tant de la force centrifuge, sont abaissés, ce qui contribue également a l'élévation de la vitesse limite de rotation. L'invention sera décrite plus en détail avec réfé- rence à la figure unique du dessin. Celle-ci représente une section transversale partielle d'un palier de moteur d'avion. Selon la figure, le palier & billes est constitué par'une bague extérieure 1 avec la collerette de fixation 2 habituelle, une cage 3 avec des billes 4 et une bague inté- rieure en deux parties 5, 6 avec des collerettes de fixation 7, 8. Les bagues de roulement 1 et 5, 6 sont grandes par rapport au diamètre du palier et ont par suite des parois minces. C'est pourquoi, pour accroître la stabilité, des prolongements axiaux 9, 10, 11 sont formés sur les bagues de roulement 1 et 5, 6. Les prolongements 9 et 10 sont alors constitués par des parties cylindriques 9' et 10' et des parties terminales 9" et 11" coudées à 45 environ. Le prolongement 11 est légèrement différent, et comporte une partie terminale cylindrique 11'. Grâce à ces prolongements les bagues de roulement sont de forme suffisamment stable non seulement pendant la fabrication, mais aussi après le, montage, et même des défauts éventuels de précision des parties de carter sont corrigés une fois les vis de fixation serrées. Afin de réduire le poids, les prolongements axiaux 9, 10, 11 vont en s'amincissant vers l'extrémité libre. Pour -5 cette raison, la partie cylindrique 9' a par exemple une section transversale plus épaisse que la partie terminale 9", et une transition progressive a été choisie. Comme les pro- larngementsr axiaux 9, 10, 11 rne s'appliquent pas contre le carter, il n'est pas nécessaire de fabriquer ces parties avec une grande précision. Pour la cage 3, comme des problèmes semblables à ceux des bagues de roulement se posent, cette cage possède également, des deux c8tés, des prolongements axiaux 12 com- posés d'une partie cylindrique 12' et d'une partie 12" in- clinée sous un angle aigu. La bague intérieure est en deux parties annulaires et 6, sensiblement en forme de L, dont chacune possède des prolongements 10 et 11. Dans la région du chemin de roulement situé entre les parties annulaires 5, 6 il est prévu une fente circulaire 13 qui est pourvue d'au moins un perçage 14 débouchant en arrière du prolongement 11. Par là, du lubrifiant, recueilli en grande quantité par le prolongement 11, est amené de manière simple à l'in- térieur du palier par ce perçage. De cette façon aussi la circulation du lubrifiant et le refroidissement du palier sont améliorés, ce qui contribue à obtenir une limite plus élevée pour la vitesse de rotation. Naturellement, à la place d'un palier à billes on peut aussi prévoir un palier à rouleaux, ayant les mêmes caractéristiques. On obtient alors également les mêmes avantages. -6- REVENDICATIONS 1. Palier de roulement a grande vitesse pour moteurs d'avion, dont les bagues de roulement sont pourvues de collerettes de fixation, caractérisé en ce que des pro- longements axiaux (9, 10, 11) sont formés sur les bagues de roulement à parois minces (1; 5; 6) au moins d'un côté, ces prolongements étant constitués, en coupe transversale partielle, par une partie cylindrique (9', 10', 11') et par une partie (9", 10", 11") coudée à 45 environ. 2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les prolongements axiaux (9,10, 11) vont en s'amincissant vers l'extrémité libre. 3. Palier selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que les prolongements axiaux (9, 10, 11) font saillie librement dans l'espace. 4. Palier selon la revendication 1, 2 ou 3, carac- térisé en ce qu'au moins une bague de roulement est divisée pour présenter, en section transversale partielle, sensible- ment une forme en double-L (5, 6). 5. Palier selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre les parties de bague (5, 6) dans la région du chemin de roulement, une fente circulaire (13) avec au moins un perçage (14) d'amenée d'huile de graissage. 6. Palier selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que la cage (3) comporte des prolongements axiaux (12) constitués par une partie cylindrique (12') et une partie conique (12"). 7. Palier selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que les billes (4) sont en une matière céramique, de préférence du nitrure de silicium.