Brevet FR2897127A1 — publié le 20070810

Dispositif de blocage en rotation, palier à roulement et machine tournante. La présente invention concerne le domaine des montages comportant un roulement dans un logement, et plus particulièrement le dispositif utilisé pour éviter une rotation accidentelle de la bague de roulement par rapport à son logement. De tels dispositifs sont déjà utilisés, par exemple dans les montages de roulement dans un alternateur ou un moteur électrique. Le rotor est monté à rotation dans un carter abritant le stator au moyen de deux roulements dont la bague intérieure est montée serrée sur une portée du rotor, la bague extérieure du roulement étant montée dans un logement comportant une portée cylindrique. Au moins un des roulements est ajusté dans le logement par sa bague extérieure avec un ajustement glissant juste afin de permettre un très léger déplacement axial de la bague extérieure dans son logement. Ceci permet éventuellement d'appliquer au moyen de rondelles axialement élastiques un léger effort de précontrainte axiale sur les roulements et permet d'autre part au roulement de suivre les éventuelles variations dimensionnelles axiales de l'arbre ou du logement découlant des variations thermiques sans mise en précontrainte excessive des roulements. Les logements sont souvent réalisés en alliage léger, par exemple à base d'aluminium, alors que les bagues de roulement sont en général en acier. Du fait des dilatations différentielles des deux matériaux, l'ajustement diamétral entre la bague extérieure et le logement peut se modifier et il peut se créer un jeu tel entre ces pièces que le couple de frottement interne du roulement dû par exemple à la viscosité du lubrifiant, au frottement des joints d'étanchéité, etc., peut provoquer un glissement angulaire de la bague extérieure dans son logement et nuire au bon fonctionnement de l'alternateur. Le document US 5 785 433 concerne un dispositif pour prévenir une rotation accidentelle de la bague extérieure dans son logement avec un anneau ouvert comportant des surfaces externe et interne courbes et excentrées l'une par rapport à l'autre. L'anneau coopère avec une rainure circulaire ménagée sur la bague extérieure, le fond de ladite rainure étant excentré par rapport à la périphérie de la bague extérieure. Le roulement muni de son anneau est introduit dans le logement. A ce stade, l'anneau vient radialement en contact par élasticité avec le logement. Une rotation de la bague extérieure par rapport au logement se traduit également par une rotation de la bague extérieure par rapport à l'anneau qui a tendance à rester immobile par rapport au logement par frottement. Il en résulte, du fait des excentricités, un coincement entre la bague extérieure, l'anneau et le logement, coincement qui va en augmentant avec le déplacement angulaire de la bague extérieure et provoque ainsi le blocage de ladite bague dans le sens circonférentiel. L'un des inconvénients de ce dispositif réside dans la présence d'une ou plusieurs zones de déformation élastique sur l'anneau qui, a l'état libre, sont partiellement en saillie par rapport à la surface périphérique de la bague extérieure et que l'on doit forcer à se rétreindre dans la logement lors du montage du roulement dans le logement. Outre le fait que ceci ne facilite pas la mise en place du roulement dans son logement, il peut également se produire, quand l'anneau est en matière plastique, des petits arrachements de matière avec de possibles conséquences néfastes sur le plan de la pollution du système. En outre, l'usinage d'une rainure excentrique dans un processus de fabrication est relativement onéreux car il implique une opération séparée supplémentaire. Enfin, il convient d'effectuer l'usinage de la rainure excentrée dans une plage étroite de tolérances si l'on veut obtenir l'effet de coincement voulu. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs évoqués ci-dessus. La présente invention vise à prévenir le glissement circonférentiel entre une bague et un logement de bague de façon peu onéreuse et facile à monter. Le dispositif de blocage en rotation d'une bague d'un palier à roulement par rapport à un logement pour palier à roulement, comprend un anneau pourvu d'une première saillie axiale capable de coopérer avec des moyens de liaison angulaire de la bague pour assurer la liaison angulaire entre ladite bague et ledit anneau, et d'une deuxième saillie capable de coopérer avec des moyens de liaison angulaire du logement. Le dispositif peut être fabriqué par coupe d'un fil métallique et mise en forme par pliage. Dans un mode de réalisation, la deuxième saillie est dirigée vers l'extérieur. Dans un mode de réalisation, la deuxième saillie est substantiellement radiale. Dans un mode de réalisation, au moins une saillie forme une extrémité dudit dispositif. Dans un autre mode de réalisation, la deuxième saillie est dirigée dans le prolongement de la première saillie. Dans un mode de réalisation, au moins l'une des saillies présente une forme générale de U. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un fil de section circulaire formé en une portion de cercle d'angle supérieur à rr. Le dispositif se maintient ainsi par ses propres moyens sur la bague. Un palier à roulement peut comprendre une bague pourvue d'une rainure annulaire, et un dispositif de blocage en rotation disposé en partie dans la rainure annulaire. Le dispositif de blocage en rotation peut être disposé en majeure partie dans la rainure. Dans un mode de réalisation, la bague comprenant une surface frontale à proximité de la rainure annulaire, une encoche est ménagée entre la surface frontale et la rainure annulaire, la première saillie étant disposée dans ladite encoche. L'encoche peut être formée par fraisage. Ladite encoche peut s'étendre de la surface frontale à la rainure annulaire, la première saillie étant en retrait par rapport à la surface frontale. La deuxième saillie peut dépasser de ladite rainure annulaire. La rainure annulaire peut présenter un fond concentrique avec une surface extérieure cylindrique de la bague extérieure du roulement. Une machine tournante peut comprendre un logement et un palier disposé dans le logement, une encoche étant ménagée dans le logement et la deuxième saillie étant disposée en partie dans ladite encoche. Grâce à l'invention, la bague d'un palier peut être bloquée par rapport au logement de façon fiable et économique. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'une machine électrique ; -la figure 2 est une vue en perspective du palier à roulement de la machine électrique de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 montrent des variantes de la figure 2 ; - la figure 5 est une variante de la figure 1 ; et -les figures 6 et 7 sont des vues en perspective de deux modes de réalisation d'un palier à roulement. Comme on peut le voir sur la figure 1, une machine électrique 1 dont seulement une partie est visible comprend un arbre 2, un palier à roulement 3 supportant l'arbre 2 et un carter 4 formant un logement pour le palier à roulement 3. Le rotor, non représenté, peut être supporté par l'arbre 2. L'arbre 2 comprend une extrémité 2a pourvue d'une surface extérieure axiale 2b délimitée d'un côté par un épaulement 2c. Le carter 4 comprend une surface radiale d'extrémité 4a sensiblement alignée sur l'extrémité 2a de l'arbre 2, un alésage 4b et un épaulement 4c délimitant l'alésage 4b. Le palier à roulement 3 comprend une bague intérieure 5 pourvue d'un chemin de roulement toroïdal extérieur 5a, une bague extérieure 6 pourvue d'un chemin de roulement toroïdal intérieur 6a, une rangée d'éléments roulants 7, ici des billes, une cage 8 de maintien de l'espacement circonférentiel des éléments roulants 7 et deux joints d'étanchéité 9 et 10 disposés à chaque extrémité axiale du palier à roulement. Les bagues 5 et 6 se présentent sous la forme générale d'un anneau usiné pour l'obtention de chemins de roulement à gorge profonde. Dans le mode de réalisation illustré, les joints d'étanchéité 9 et 10 se présentent sous la forme de flasques formant une étanchéité par passage étroit avec la bague intérieure 5. La bague intérieure 5 est montée par son alésage sur la surface axiale 2b de l'arbre 2 et vient en contact par une surface frontale radiale contre l'épaulement 2c de l'arbre 2. La bague extérieure 6 est disposée dans l'alésage 4b du carter 4 par une surface extérieure axiale cylindrique et est en contact de butée avec l'épaulement 4c du carter 4 par une surface radiale frontale. L'épaulement 2c de l'arbre 2 et l'épaulement 4c du carter 4 peuvent être disposés sensiblement dans le même plan radial. Une rainure circulaire 11 est ménagée dans la surface extérieure de la bague extérieure 6 à une faible distance de la surface frontale 4a du carter 4. Ainsi, la surface axiale extérieure de la bague extérieure 6 est divisée en deux portions inégales constituant une surface cylindrique 6b de faible longueur et une surface cylindrique 6c de longueur plus élevée. En d'autres termes, la rainure 11 est décalée par rapport au plan passant par le centre des éléments roulants 7 et est disposée sensiblement à mi-distance entre ledit plan passant par le centre des éléments roulants 7 et la surface frontale de la bague extérieure 6 sensiblement alignée sur la surface frontale 4a du carter 4. Le fond de la rainure circulaire 11 et la surface extérieure cylindrique de la bague extérieure 6 sont concentriques, ce qui simplifie le procédé d'usinage en comparaison à une rainure à fond excentré. Une encoche 12 est ménagée dans le carter 4 à partir de la surface frontale 4a. L'encoche 12 s'étend axialement au moins jusqu'à la rainure 11 et radialement sur toute l'épaisseur du carter 4. Toutefois, on peut aussi prévoir que l'encoche 12 s'étende sur une partie seulement de l'épaisseur radiale du carter 4 à partir de l'alésage 4b. En d'autres termes, l'encoche 12 constitue une fente s'étendant à partir de l'alésage 4b vers l'extérieur et à partir de la surface frontale 4a sur une partie de la longueur axiale sur l'alésage 4b. La machine électrique 1 comprend en outre un dispositif de blocage en rotation 13 pourvu d'un corps 14 disposé dans la rainure 11 et formé en arc de cercle, d'une saillie 15 s'étendant radialement vers l'extérieur dans l'encoche 12 et d'une saillie 16 visible sur la figure 2. La saillie 15 forme une extrémité du corps 14 pliée en direction radiale vers l'extérieur. Le dispositif de blocage en rotation est donc maintenu axialement et radialement entre le carter 4 et la bague extérieure 6 grâce à la position du corps 14 dans la rainure 11, et est solidaire en rotation du carter 4 en raison de la saillie 15 disposée dans la rainure 12 et formant ainsi un doigt d'indexation angulaire. Comme on le voit sur la figure 2, une encoche 17 est ménagée dans la bague extérieure 6, plus précisément entre la rainure 11 et la surface frontale la plus proche de la bague extérieure 6. L'encoche 17 est donc formée à partir de la surface extérieure 6b de la bague extérieure 6 et s'étend radialement sensiblement jusqu'au fond de la rainure 11. L'encoche 17 peut être aisément usinée lors de la fabrication de la bague extérieure 6, par exemple par fraisage avant traitement thermique de la bague ou par meulage après traitement thermique de la bague. La saillie 16 est disposée dans l'encoche 17 et s'étend sensiblement axialement. La saillie 16 présente des dimensions radiales inférieures ou au maximum égales à la profondeur radiale de l'encoche 17. La saillie 16 forme une extrémité du corps 14 du dispositif de blocage en rotation 13. Les saillies 15 et 16 sont disposées à une faible distance l'une de l'autre, de telle sorte que le corps 14 forme un arc de cercle d'un angle supérieur à n, par exemple d'un angle de l'ordre de 5n/6 à 11n/12. Le corps 14 se maintient donc sur la bague extérieure 6 dans le sens radial par sa propre forme et dans le sens axial en étant bloqué par les parois radiales parallèles de la rainure 11. La saillie 16 assure le blocage angulaire du dispositif 13 par rapport à la bague extérieure 6 en formant un doigt d'indexation par rapport au bord de l'encoche 17. Ainsi, un palier à roulement disposé dans un logement est rendu solidaire en rotation dudit logement par un dispositif extrêmement simple se présentant sous la forme d'un fil plié en arc de cercle et pourvu d'une saillie assurant la solidarisation angulaire avec le logement et d'une saillie assurant la solidarisation angulaire avec l'une des bagues du palier à roulement. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 3, la saillie 15 présente une longueur radiale supérieure à celle du mode de réalisation précédent. La saillie 16 est disposée à distance de l'extrémité 14a du corps 14 opposée à la saillie 15 et se présente sous la forme d'un U. Le corps 14 est ainsi séparé en deux parties par la saillie 16. Dans les deux modes de réalisation illustrés, la saillie 16 est en retrait par rapport à la surface frontale de la bague extérieure 6 la plus proche, de telle sorte que ladite surface frontale ne présente pas d'aspérités inutiles. La saillie 16 est également radialement en retrait par rapport à la surface cylindrique extérieure 6b de la bague extérieure 6. Le mode de réalisation illustré sur la figure 4 se rapproche du précédent, à ceci près que la saillie radiale 15 est formée par une extrémité du corps 14 à une faible distance angulaire de la saillie 16. Le corps 14 présente une extrémité libre 14b disposée à une faible distance angulaire de la saillie 15. Toutefois, on peut prévoir une extrémité libre 14b disposée à une distance angulaire plus importante pour réduire la quantité de matière utilisée pour former le dispositif de blocage en rotation 13. En d'autres termes, le dispositif de blocage en rotation 13 comprend une saillie radiale 15 qui forme une extrémité, une portion de corps 14c de faible longueur angulaire, la saillie 16, puis une portion du corps 14d de grande longueur angulaire. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5, le carter 4 comprend une encoche 18 axiale formée à partir de l'épaulement 4c et s'étendant à l'opposé du palier à roulement 3. Le palier à roulement 3 est identique à celui des modes de réalisation précédents, à ceci près que l'encoche 17 est disposée du côté de l'épaulement 4c et en regard de l'encoche 18, de telle sorte que lesdites encoches 17 et 18 sont alignées. Le dispositif de blocage en rotation 13 comprend un corps 14 disposé dans la rainure annulaire 11 et pourvu d'une extrémité libre 14a telle qu'on peut la voir sur la figure 6, et une saillie 16 sensiblement axiale s'étendant à partir de l'extrémité du corps 14 opposée à l'extrémité libre 14a, la saillie 16 se prolongeant par une saillie 15 également sensiblement axiale. La saillie 16 est disposée dans l'encoche 17 et la saillie 15 est disposée dans l'encoche 18 du carter 4. La forme du dispositif de blocage en rotation 13 est particulièrement simple. Les saillies 15 et 16 sont situées dans le prolongement l'une de l'autre. En d'autres termes, un doigt unique assure le blocage en rotation de la bague extérieure 6 par rapport au carter 4, ce qui évite de faire passer des efforts par le corps 14 du dispositif de blocage en rotation 13. Les saillies 15 et 16 subissent les efforts de cisaillement. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 7, le corps 14 comprend deux extrémités libres 14a et 14b disposées en regard l'une de l'autre à une certaine distance angulaire dans la rainure 11 et des saillies 16 et 15 disposées respectivement dans l'encoche 17 de la bague extérieure 6 et dans l'encoche 18 du carter 4. Les saillies 16 et 15 présentent, à l'instar du mode de réalisation illustré sur la figure 4, une forme générale de U avec deux branches parallèles axiales s'étendant à partir de deux portions du corps 14 et se rejoignant par un fond en arc de cercle occupant un secteur angulaire très faible. Les saillies 15 et 16 sont disposées dans le prolongement l'une de l'autre et forment ainsi un crochet garantissant la solidarisation angulaire de la bague extérieure 6 par rapport au logement dans lequel ladite bague extérieure 6 est disposée. Le fil du dispositif de blocage présente ici une forme circulaire en section droite mais on pourrait envisager, sans sortir du cadre de l'invention, d'autres formes de section telle qu'une section carrée. Le fil présente en section droite des dimensions radiales inférieures ou au maximum égales à la profondeur de la rainure. A l'état libre, le corps 14 présente un diamètre intérieur sensiblement égal ou inférieur au diamètre du fond de la rainure 11. La fabrication d'un tel dispositif 13 est particulièrement économique et peut se faire facilement à partir de fil d'acier. Le dispositif de blocage en rotation 13 peut coopérer avec des moyens de retenue correspondants ménagés sur le logement de roulement, tels qu'une encoche, une rainure, un trou, etc., ainsi qu'avec des moyens de retenue correspondants ménagés dans la bague à assujettir. La liaison angulaire est ainsi assurée par des moyens mécaniques avec butée positive dans le sens circonférentiel, supprimant pratiquement tout risque de glissement angulaire, même en cas de jeu important entre la bague à assujettir et le logement. On peut donc usiner le logement et les encoches ainsi que la rainure circulaire de la bague extérieure avec des tolérances de fabrication assez larges, ce qui contribue à réduire les coûts de fabrication. La mise en place du dispositif de blocage en rotation 13 sur la bague extérieure 6 est extrêmement facile en raison de l'élasticité du corps 14 et l'ensemble ainsi réalisé est facilement manipulable sans risque de perte de pièces, le corps 14 étant disposé dans la rainure 11 sur un secteur angulaire suffisant. L'introduction du sous-ensemble formé par le palier à roulement et le dispositif de blocage en rotation dans le logement, est particulièrement aisée dans la mesure où le corps 14 ne gène en rien la pénétration du palier à roulement 3 dans son logement. On réalise ainsi un système anti-rotation d'une bague par rapport à son logement particulièrement efficace et économique. REVENDICATIONS 1-Dispositif de blocage en rotation (13) d'une bague (6) d'un palier (3) à roulement par rapport à un logement pour palier à roulement, caractérisé par le fait qu'il comprend un anneau pourvu d'une première saillie axiale (16) capable de coopérer avec des moyens de liaison angulaire de la bague pour assurer la liaison angulaire entre ladite bague et ledit anneau, et d'une deuxième saillie (15) capable de coopérer avec des moyens de liaison angulaire du logement. 2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la deuxième saillie (15) est dirigée vers l'extérieur. 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la deuxième saillie (15) est substantiellement radiale. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites saillies (15, 16) forment les extrémités dudit dispositif. 5-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la deuxième saillie est dirigée dans le prolongement de la première saillie. 6-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel au moins l'une des saillies présente une forme générale de U. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un fil de section circulaire formé en une portion de cercle d'angle supérieur à n. 8-Palier à roulement (3) comprenant une bague (6) pourvue d'une rainure annulaire (11), et un dispositif (13) selon l'une quelconque des revendications précédentes disposé en partie dans la rainure annulaire. 9-Palier selon la revendication 8, dans lequel la bague comprenant une surface frontale à proximité de la rainure annulaire (11), une encoche (17) est ménagée entre la surface frontale et la rainure annulaire, la première saillie (16) étant disposée dans ladite encoche. 10-Palier selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la rainure annulaire (11) présente un fond concentrique avec une surface extérieure cylindrique de la bague extérieure (6) du roulement. 11-Machine tournante (1) comprenant un logement et un palier (3) selon la revendication 8, 9 ou 10 disposé dans le logement, une encoche (12) étant ménagée dans le logement et la deuxième saillie (15) étant disposée en partie dans ladite encoche (12).