Brevet FR3003615A1 — publié le 20140926

Palier à roulement comprenant au moins une bague en plusieurs parties, notamment pour éolienne, et procédé de montage associé La présente invention concerne le domaine des paliers à roulement, en particulier les paliers à roulements comprenant une bague extérieure, une bague intérieure et au moins deux rangées d'éléments roulants, tels que des rouleaux, disposés entre lesdites bagues. Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine des paliers à roulement de large diamètre, notamment ceux utilisés dans les éoliennes ou encore dans les machines de forage de tunnels, tels que des tunneliers ou des excavatrices. Un tel palier à roulement comprend généralement deux bagues intérieure et extérieure et au moins deux rangées de rouleaux à contact oblique disposés entre des chemins de roulement desdites bagues pour supporter à la fois des efforts axiaux et radiaux. Un tel palier peut également supporter des moments de renversement élevés. Pour permettre le montage des rangées de rouleaux radialement entres les bagues, il est généralement prévu des orifices de montage qui traversent radialement l'épaisseur d'une des bagues et débouchent au niveau des chemins de roulement ménagés sur ladite bague. Des bouchons d'obturation sont montés à l'intérieur de ces orifices et forment localement des chemins de roulement pour les rouleaux. La présence de tels bouchons dans les zones chargées du palier à roulement est problématique dans la mesure où les efforts axiaux et radiaux autorisés sont réduits. Par ailleurs, cette solution présente l'inconvénient de nécessiter un grand nombre d'opérations pour l'introduction des rangées de rouleaux et la fixation des bouchons d'obturation. En outre, les orifices de montage favorisent une déformation dimensionnelle de la bague lors du traitement thermique de celle-ci, notamment pour les paliers de large diamètre. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un palier à roulement facile fabriquer, à monter et permettant de supporter des efforts axiaux et/ou radiaux élevés. Dans un mode de réalisation, le palier à roulement comprend une bague intérieure, une bague extérieure et une pluralité de rangées d'éléments roulants disposés chacune entre des chemins de roulement ménagés sur lesdites bagues, le nombre de rangées d'éléments roulants Nrangées étant supérieur au égal à deux. Au moins l'une des bagues intérieure et extérieure comprend une pluralité de bagues partielles montées axialement en appui les unes contre les autres. Le nombre de bagues partielles Nbagues de ladite bague est défini par Nbagues > Nrangées + 1. Avantageusement, chaque bague partielle de ladite bague comprend au moins une surface radiale de montage en appui axial contre une surface radiale de montage correspondante d'une des autres bagues partielles. De préférence, les éléments roulants de chaque rangée s'étendent axialement de part et d'autre de la surface radiale de montage de la bague partielle associée. Au moins l'une des bagues partielles de ladite bague peut comprendre deux chemins de roulement pour deux rangées d'éléments roulants adjacentes. Dans ces conditions, ladite bague partielle peut avantageusement présenter une résistance mécanique supérieure à celles des autres bagues partielles de ladite bague. Dans un mode de réalisation, les éléments roulants de chaque rangée sont en contact direct avec les chemins de roulement associés des bagues intérieure et extérieure. Avantageusement, au moins les chemins de roulement de ladite bague sont continus dans le sens circonférentiel. De préférence, le palier comprend des moyens d'assemblage des bagues partielles de ladite bague pouvant par exemple comprendre au moins une vis de fixation s'étendant axialement dans l'épaisseur de ladite bague. Dans un mode de réalisation, les éléments roulants sont des rouleaux à contact oblique aptes à supporter à la fois des efforts radiaux et axiaux. Au moins deux des bagues partielles de ladite bague peut comprendre chacune une face de guidage formant appui pour une face d'extrémité de chaque rouleau. Dans un mode de réalisation, chacune des bagues intérieure et extérieure comprend une pluralité de bagues partielles montées axialement en appui les unes contre les autres, le nombre de bagues partielles de chaque bague étant défini par Nbagues > Nrangées + 1. L'invention concerne également un procédé de montage d'un palier à roulement tel que défini précédemment dans lequel on monte une première rangée d'éléments roulants entre une première bague partielle de ladite bague et l'autre bague, on monte une deuxième bague partielle de ladite bague axialement en appui contre la première bague partielle du côté de la première rangée d'éléments roulants, on monte une deuxième rangée d'éléments roulants entre la deuxième bague partielle et l'autre bague axialement du côté opposé à la première rangée d'éléments roulants, puis on monte une troisième bague partielle de ladite bague axialement en appui contre la deuxième bague partielle du côté de la deuxième rangée d'éléments roulants. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une demi-vue en coupe axiale d'un palier à roulement selon un premier exemple de réalisation de l'invention, et - la figure 2 est une demi-vue en coupe axiale d'un palier à roulement selon un second exemple de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, le palier 10 à roulement de large diamètre peut notamment être utilisé dans des éoliennes ou dans des machines de forage de tunnels. Le palier 10 à roulement, d'axe 12, comprend une bague intérieure 14, une bague extérieure 16 et deux rangées de rouleaux 18, 20 à contact oblique disposés entre lesdites bagues. Les bagues intérieure 14 et extérieure 16 sont concentriques et s'étendent axialement le long de l'axe de rotation 12 du palier. La bague intérieure 14 est massive. On entend par « bague massive », une bague dont la forme est obtenue par usinage avec enlèvement de copeaux (tournage, rectification) à partir de tubes, de barres, d'ébauches forgées et/roulées. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, la bague extérieure 16 est notamment conçue pour faciliter le montage des rouleaux 18, 20 dans l'espace annulaire délimité radialement entre les bagues. Les rouleaux 18, 20 du palier sont identiques entre eux et comprennent chacun une surface de roulement 18a, 20a extérieure et deux faces d'extrémité 18b et 18c, 20b et 20c opposées qui délimitent axialement ladite surface extérieure de roulement, en considérant l'axe de rotation 18d, 20d dudit rouleau. Dans l'exemple de réalisation illustré, les surfaces de roulement 18a, 20a sont cylindriques. Alternativement, les surfaces de roulement peuvent présenter un profil sphérique ou logarithmique. Dans l'exemple de réalisation illustré, l'angle formé entre les axes de rotation 18d, 20d des rouleaux est égal à 90°. L'angle formé entre chaque axe de rotation 18d, 20d et l'axe 12 du palier est sensiblement égal à 45°. Alternativement, cet angle pourrait être compris entre 20° et 70°. La bague intérieure 14 est réalisée en une seule pièce ou partie et comprend un alésage 14a destiné à être monté sur un châssis ou une structure d'une machine (non représentée) et délimité axialement par deux surfaces radiales 14b, 14c latérales opposées. La bague intérieure 14 comprend également une surface extérieure 14d étagée sur laquelle sont formés des premier et second chemins de roulement 22, 24 intérieurs annulaires. Les chemins de roulement 22, 24 sont symétriques entre eux par rapport à un plan radial transversal passant entre les rangées de rouleaux 18, 20. Les chemins de roulement 22, 24 sont continus dans le sens circonférentiel. Chaque chemin de roulement 22, 24 s'étend obliquement vers l'intérieur à partir de la surface extérieure 14d cylindrique et présente une forme tronconique. Chaque chemin de roulement 22, 24 présente en section droite un profil interne droit en contact linéaire avec la surface de roulement 18a, 20a de chacun des rouleaux 18, 20. La bague intérieure 14 comprend encore des faces de guidage 26, 28 annulaires formées sur la surface extérieure 14d et pouvant venir en appui axial avec les faces d'extrémité 18b, 20b des rouleaux, en considérant les axes de rotation 18d, 20d. Les faces de guidage 26, 28 sont symétriques entre elles par rapport au plan radial transversal passant entre les rangées de rouleaux 18, 20. Chaque face de guidage 26, 28 est rectiligne et disposée perpendiculairement au chemin de roulement 22, 24 associé en étant reliée au bord de petit diamètre dudit chemin de roulement par un congé concave. Chaque face de guidage 26, 28 s'étend obliquement vers l'extérieur à partir dudit congé et est reliée à la surface extérieure 14d de la bague intérieure. Les faces de guidage 26, 28 s'étendent radialement par rapport aux axes de rotation 18d, 20d des rouleaux. Chaque face de guidage 26, 28 et le chemin de roulement 22, 24 associé délimitent une rainure en forme de V orientée radialement vers l'extérieur. La bague extérieure 16 est formée par l'assemblage de trois bagues partielles 30, 32, 34 montées axialement en appui les unes contre les autres. La bague extérieure 16 est subdivisée dans le sens axial par les trois bagues 30 à 34 partielles. La bague partielle 30 forme une bague médiane intermédiaire et les deux bagues partielles 32, 34 forment des bagues d'extrémité venant en appui contre ladite bague médiane axialement de part et d'autre. Les bagues partielles 30 à 34 sont du type massive. Chaque bague partielle 30, 32, 34 comprend une surface extérieure cylindrique 30a, 32a, 34a délimitée axialement par deux surfaces radiales 30b et 30c, 32b et 32c, 34b et 34c latérales opposées. La bague partielle 30 est montée axialement en appui contre la bague partielle 32 du côté opposé à la bague partielle 34. La surface radiale 30c de la bague partielle 30 d'extrémité vient axialement en appui directement contre la surface radiale 32b de la bague partielle 32 médiane. La surface radiale 34b de l'autre bague partielle 34 d'extrémité vient en appui directement contre la surface radiale 32c de ladite bague partielle médiane. Les surfaces radiales 30b, 34c forment des surfaces d'extrémité de la bague extérieure 16 décalées axialement par rapport aux surfaces radiales 14b, 14c correspondantes de la bague intérieure 14. Alternativement, les surfaces radiales 30b et 14b, 34c et 14c des bagues extérieure et intérieure pourraient être coplanaires. Les surfaces extérieures 30a à 34a des bagues partielles forment la surface extérieure cylindrique de la bague extérieure 16. La bague extérieure 16 comprend un alésage étagé formé par les alésages des bagues partielles 30 à 34. Des chemins de roulement 36, 38 extérieurs annulaires sont formés dans l'alésage de la bague extérieure 16. Les chemins de roulement 36, 38 sont formés dans l'alésage de la bague partielle 32 médiane. Les chemins de roulement 36, 38 sont symétriques en considérant le plan radial transversal passant entre les rangées de rouleaux 18, 20. Chaque chemin de roulement 36, 38 s'étend obliquement vers l'extérieur à partir de l'alésage de la bague partielle 32 médiane et est relié au bord de petit diamètre de la surface radiale 32b, 32c de montage associée par un congé concave. Chaque chemin de roulement 36, 38 a une forme tronconique et présente en section droite un profil interne droit en contact linéaire avec les surfaces de roulement 18a, 20a des rouleaux. Les chemins de roulement 22, 24 de la bague intérieure et les chemins de roulement 36, 38 de la bague extérieure sont respectivement en regard, parallèles et symétriques en considérant les axes de rotation 18d, 20d des rouleaux. La bague extérieure 16 comprend également des faces de guidage 40, 42 formées dans l'alésage de la bague extérieure 16 et pouvant venir axialement en contact contre les faces d'extrémité 18c, 20c des rouleaux en considérant les axes de rotation 18d, 20d. La face de guidage 40, respectivement 42, est formée dans l'alésage de la bague partielle 30, respectivement 34, d'extrémité. Les faces de guidage 40, 42 sont symétriques en considérant le plan radial transversal passant entre les rangées de rouleaux 18, 20. Chaque face de guidage 40, 42 est rectiligne et disposée perpendiculairement au chemin de roulement 36, 38 associé. Chaque face de guidage 40, 42 s'étend obliquement vers l'extérieur à partir de l'alésage de la bague partielle 30, 34 d'extrémité et est reliée au bord de petit diamètre de la surface radiale 30c, 34b de montage associée par un congé concave. Chaque face de guidage 40, 42 s'étend radialement par rapport aux axes de rotation 18d, 20d des rouleaux. Chaque face de guidage 40, 42 et le chemin de roulement associé 36, 38 délimitent une rainure en forme de V orientée radialement vers l'intérieur. Les faces de guidage 40, 42 extérieures et les faces de guidage 26, 28 intérieures sont respectivement en regard et parallèles. Le chemin de roulement 22 et la face de guidage 26 de la bague intérieure définissent avec le chemin de roulement 36 et la face de guidage 40 de la bague extérieure un premier espace annulaire à l'intérieur duquel est disposée la rangée de rouleaux 18. Chaque rouleau 18 monté en contact direct avec les chemins de roulement 22, 36 et est maintenu latéralement en position par les faces de guidage 26, 40. Chaque face de guidage 26, 40 forme une surface d'appui pour les faces d'extrémité 18b, 18c des rouleaux. Les rouleaux 18 s'étendent axialement de part et d'autre des surfaces radiales 30c, 32b de montage des bagues partielles 30, 32 de la bague extérieure. Chaque surface radiale 30c, 32b est située axialement au niveau ou à l'endroit de la rangée de rouleaux 18. De façon similaire, le chemin de roulement 24 et la face de guidage 28 de la bague intérieure délimitent avec le chemin de roulement 38 et la face de guidage 42 de la bague extérieure un second espace annulaire à l'intérieur duquel est disposée la rangée de rouleaux 20. Les rouleaux 20 sont en contact direct avec les chemins de roulement 24, 38 et sont maintenus latéralement par les faces de guidage 28, 42. Les rouleaux 20 s'étendent axialement de part et d'autre des surfaces radiales 32c, 34b de montage des bagues partielles 32, 34 de la bague extérieure. Le palier 10 comprend encore au moins une vis 44 de fixation pour l'assemblage des bagues partielles 30 à 34 de la bague extérieure. La vis 44 s'étend axialement dans l'épaisseur de chacune desdites bagues partielles. Dans ce but, chaque bague partielle 30 à 34 comprend un trou axial 30d à 34d traversant pour le montage de la vis 44. Le trou 34d présente une forme étagée pour le montage de la tête de la vis axialement à l'intérieur de la bague partielle 34. Le trou 30c comprend un filetage pour le vissage de l'extrémité filetée de la vis 44. La réalisation de la bague extérieure 16 à partir d'au moins trois parties ou bagues partielles 30, 32, 34 distinctes est particulièrement avantageuse dans la mesure où il n'est plus nécessaire de prévoir, dans l'épaisseur de la bague extérieure ou de la bague intérieure, des orifices radiaux pour le montage des rouleaux 18, 20. Ainsi, les chemins de roulement 36, 38 de la bague extérieure et les chemins de roulement 22, 24 de la bague intérieure sont continus dans le sens circonférentiel. Le palier 10 supporte des efforts axiaux et radiaux élevés. Pour réaliser l'assemblage du palier 10, on procède de la manière suivante. Dans une première étape, la première rangée de rouleaux 18 est montée entre la bague intérieure 14 et la bague partielle 30 de la bague extérieure. La rangée de rouleaux 18 est montée contre le chemin de roulement 22 et est maintenue latéralement par les faces de guidage 26, 40. Ensuite, lors d'une deuxième étape, la bague partielle 32 de la bague extérieure est amenée axialement en appui contre la surface radiale 30c de montage de la bague partielle 30 et contre les surfaces de roulement 18a des rouleaux. Le chemin de roulement 36 de la bague partielle 32 est alors en contact avec la rangée de rouleaux 18. Lors d'une troisième étape, la seconde rangée de rouleaux 20 est montée entre la bague partielle 32 et la bague intérieure 14 axialement du côté opposé à la première rangée de rouleaux 18. La rangée de rouleaux 20 est montée entre les chemins de roulements 24 et 38. Lors d'une quatrième étape, la bague partielle 34 est montée contre la surface radiale 32c de montage de la bague partielle 32. Enfin, lors d'une cinquième étape, les bagues partielles 32 à 34 sont assemblées entre elles à l'aide de la vis 44 de fixation. Dans l'exemple de réalisation illustré, uniquement la bague partielle 32 médiane permet la transmission des efforts axiaux et radiaux entre la bague extérieure et les deux rangées de rouleaux 18, 20. Les chemins de roulement 36, 38 extérieurs sont ménagés sur une seule bague partielle de la bague extérieure 16, à savoir la bague partielle 32 médiane. Ainsi, il est possible de réaliser la bague partielle 32 dans un matériau présentant une résistance mécanique supérieure à celles des autres bagues partielles 30, 34 de la bague extérieure et/ou de prévoir spécifiquement des traitements de surface au niveau des chemins de roulement 36, 38 de ladite bague partielle 32. Ainsi, les autres bagues partielles 30, 34 de la bague extérieure peuvent être obtenues à faible coût, ce qui diminue le coût global du palier. En outre, si les chemins de roulement 36, 38 de la bague partielle 32 sont abimés et nécessitent un remplacement, seule la bague partielle 32 comprenant ces chemins est changée. Dans le premier exemple de réalisation illustré, le palier 10 comprend deux rangées de rouleaux 18, 20 dont les contacts sont du type O. Dans le second exemple de réalisation illustré à la figure 2, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, les contacts du palier 10 sont du type en X. La bague extérieure 16 est réalisée ici en une seule partie et la bague intérieure 14 comprend trois bagues partielles 50, 52, 54 montées axialement en appui les unes contre les autres de manière similaire au premier exemple de réalisation. Dans cet exemple de réalisation, les contacts des rangées de rouleaux 18, 20 étant du type en O, la disposition axiale des chemins de roulement et des faces de guidage sur chacune des bagues intérieure 14 et extérieure 16 est inversée par rapport au mode de réalisation précédent. Sur la bague extérieure 16 réalisée en une partie, les faces de guidage 40, 42 sont situées axialement entre les chemins de roulement 36, 38. Les chemins de roulement 22, 24 de la bague intérieure sont formés sur la bague partielle 52 médiane et les faces de guidage 26, 28 sont respectivement formées sur les bagues partielles 50, 54 d'extrémité. Dans les deux exemples de réalisation illustrés, une seule des bagues intérieure et extérieure est subdivisée axialement en plusieurs bagues partielles. En variante, il pourrait être possible de prévoir un palier dans lequel chacune des bagues intérieure et extérieure comprend une pluralité de tronçons ou bagues partielles assemblées entre elles, le nombre de bagues partielles de chaque bague étant strictement supérieur au nombre de rangées de rouleaux qui est lui-même au moins égal à deux. Pour chaque bague du palier, le nombre de bagues partielles Nbagues est donc défini par Nbagues > Nrangées + 1 avec Nrangées étant le nombre de rangées de rouleaux et Nrangées > 2. Dans les exemples de réalisation illustrés, le palier à roulement comprend deux rangées d'éléments roulants prévus entre les bagues. En variante, il est possible de prévoir un nombre supérieur de rangées de rouleaux en conservant toutefois, pour la ou les bagues réalisées en plusieurs parties, un nombre de parties strictement supérieur au nombre de rangées de rouleaux. Par ailleurs, dans les exemples de réalisation illustrés, les éléments roulants sont des rouleaux à contact oblique pour supporter à la fois des efforts radiaux et axiaux. En variante, il pourrait également être possible sans sortir du cadre de l'invention d'utiliser d'autres types d'éléments roulants pour supporter de tels efforts combinés, par exemple des billes. Dans ce cas, le palier à roulement est un palier à billes à contact oblique. Dans une autre variante, il pourrait encore être possible de prévoir un palier destiné à supporter des charges purement axiales ou radiales. REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant une bague intérieure (14), une bague extérieure (16) et une pluralité de rangées d'éléments roulants (18, 20) disposés chacune entre des chemins de roulement ménagés sur lesdites bagues, le nombre de rangées d'éléments roulants (Nrangées) étant supérieur au égal à deux, caractérisé en ce qu'au moins l'une des bagues intérieure et extérieure (14, 16) comprend une pluralité de bagues partielles (30, 32, 34) montées axialement en appui les unes contre les autres, le nombre de bagues partielles (Nbagues) étant défini par Nbagues > Nrangées + 1. 2. Palier selon la revendication 1, dans lequel chaque bague partielle (30, 32, 34) de ladite bague comprend au moins une surface radiale (30c, 32b, 32c, 34b) de montage en appui axial contre une surface radiale de montage correspondante d'une des autres bagues partielles. 3. Palier selon la revendication 2, dans lequel les éléments roulants de chaque rangée s'étendent axialement de part et d'autre de la surface radiale (30c, 32b, 32c, 34b) de montage de la bague partielle associée. 4. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l'une des bagues partielles (32) de ladite bague comprend deux chemins de roulement (36, 38) pour deux rangées d'éléments roulants adjacentes. 5. Palier selon la revendication 4, dans lequel ladite bague partielle présente une résistance mécanique supérieure à celles des autres bagues partielles de ladite bague. 6. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins les chemins de roulement de ladite bague sont continus dans le sens circonférentiel. 7. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments roulants (18, 20) de chaque rangée sont en contact direct avec les chemins de roulement associés des bagues intérieure et extérieure. 8. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens d'assemblage des bagues partielles de ladite bague. 9. Palier selon la revendication 8, dans lequel les moyens d'assemblage comprennent au moins une vis (44) de fixation s'étendant axialement dans l'épaisseur de ladite bague. 10. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les éléments roulants sont des rouleaux à contact oblique aptes à supporter à la fois des efforts radiaux et axiaux. 11. Palier selon la revendication 10, dans lequel au moins deux des bagues partielles (30, 34) de ladite bague comprend chacune une face de guidage (40, 42) formant appui pour une face d'extrémité de chaque rouleau. 12. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chacune des bagues intérieure et extérieure (14, 16) comprend une pluralité de bagues partielles montées axialement en appui les unes contre les autres, le nombre de bagues partielles de chaque bague intérieure et extérieure étant défini par Nbagues Nrangées + 1. 13. Procédé de montage d'un palier à roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on monte une première rangée d'éléments roulants entre une première bague partielle de ladite bague et l'autre bague, on monte une deuxième bague partielle de ladite bague axialement en appui contre la première bague partielle du côté de la première rangée d'éléments roulants, on monte une deuxième rangée d'éléments roulants entre la deuxième bague partielle et l'autre bague axialement du côté opposé à la première rangée d'éléments roulants, puis on monte une troisième bague partielle de ladite bague axialement en appui contre la deuxième bague partielle du côté de la deuxième rangée d'éléments roulants.