Brevet FR3022312A1 — publié le 20151218

AGENCEMENT DE PALIER A ROULEMENT A SYSTÈME LIMITEUR DE COUPLE DESCRIPTION Le sujet de l'invention présente est un agencement de palier à roulements à système limiteur de couple. Il incorpore un palier comprenant une bague intérieure, des éléments roulants et une bague extérieure à colonnettes ou cage d'écureuil, c'est-à-dire associée à une fonction de souplesse en direction radiale. Cette bague extérieure comprend, outre la piste de roulement, une bride de fixation, et, entre les deux, des colonnettes qui les joignent. La bague extérieure est montée, au niveau de la zone de roulement, dans un support de palier avec un jeu radial, généralement rempli d'huile afin d'assurer une fonction d'amortissement lorsque la bague se déplace sous l'effet d'une charge de balourd tournant. En fonction de l'effort radial et de la souplesse des colonnettes, le jeu radial peut être consommé en fonctionnement sous des efforts exceptionnels fixes ou tournants, mais la mise en butée de la bague extérieure dans le jeu du palier amorti ne plafonne pas tous les efforts qui s'exercent sur les colonnettes. Lorsqu'un balourd important apparaît sur l'arbre comme dans le cas d'une rupture d'aube de soufflante, la force radiale au niveau du contact avec frottement entre la bague extérieure et le support est associée à une composante tangentielle. Cette force tangentielle génère une reptation de la piste de roulement en direction tangentielle, c'est-à-dire une torsion de la bague extérieure et des déformations excessives, pouvant conduire à une rupture de la bague extérieure dans sa zone la plus sensible, à savoir les colonnettes. Pour limiter le couple s'exerçant sur la cage, il a été envisagé et breveté différents systèmes anti-rotation à crans de butée dont celui du brevet US 4.451.110, qui constituent des systèmes limiteurs de couple. L'analyse des efforts montre cependant que la pérennité d'un tel système pose problème car hors phénomènes de plastification aux contacts, l'effort est imposé sur un seul cran à la fois. La plastification locale augmente rapidement l'angle de rotation imposé à la cage et peut mener à un matage des crans. En final, le système devient inefficace et les colonnettes ne sont plus protégées. Selon l'invention proposée, la reptation est arrêtée par le contact mutuel de crans saillant sur la bague extérieure et le support, et disposés sur un cercle commun autour d'un axe longitudinal de roulement de la bague extérieure, de manière à créer une butée, qui arrête la reptation à une déformation de torsion jugée admissible de la bague extérieure. Ces crans sont choisis avec une souplesse supérieure à celle des crans connus et telle que la butée est répartie sur plusieurs interfaces de crans, de sorte que l'effort unitaire sur chacun des crans est réduit et reste en dessous du seuil de plastification. Cette conception générale est compatible avec de nombreuses dispositions des crans, aussi bien en ce qui concerne leur nombre que leur forme, leur position, ou leur souplesse relative. Certains modes de réalisation de l'invention seront maintenant décrits en détail, en liaison aux figures suivantes : -la figure 1 représente en perspective une bague extérieure à colonnettes sans dispositif de limitation de couple ; -la figure 2 représente en demi-coupe axiale l'agencement auquel appartient cette bague ; -la figure 3 représente en perspective une bague extérieure avec dispositif de limitation de couple ; -la figure 4 représente en demi-coupe axiale l'agencement d'une bague extérieure avec dispositif de limitation de couple ; -la figure 5 représente en perspective l'imbrication des crans ; -la figure 6 représente une forme détaillée et agrandie de réalisation de crans souples selon l'invention ; -la figure 7 illustre une variante de réalisation, permettant de limiter la plastification des crans. La figure 1 représente une bague extérieure 101 à colonnettes de roulement, d'un genre connu, s'étendant sur un axe longitudinal de roulement YY, mais sur laquelle l'invention peut être implantée. Elle comprend une bride 2 circulaire et plate à une extrémité, par laquelle elle peut être boulonnée à un support, une zone de roulement 103 à une extrémité opposée, dont la face interne 4 subit le contact des éléments roulants et la face externe 5 délimite un jeu avec une face circulaire en regard, appartenant à un support 7 (figure 2) et des colonnettes 6 joignant la bride 2 à la zone de roulement 3 et disposées en cage d'écureuil. La figure 2 représente l'agencement du roulement comprenant la bague extérieure 101. Le support 7 de la bague extérieure 101 comprend une bride 8 boulonnée à la bride 2, une portée circulaire 109 de support de la bague extérieure 101, entourant la zone de roulement 103, et, usuellement, un anneau 10 fixé à la portée circulaire 109, comprenant une face interne 11 en regard de la face externe 5 de la zone de roulement 103, dont elle est séparée par un jeu, généralement rempli d'huile. Un rotor 13 tourne dans le support 7 autour d'un axe XX sensiblement coaxial à l'axe longitudinal YY de la bague 101 dans au moins une configuration telle qu'a l'arrêt et le roulement comporte encore, outre la bague extérieure 101, une bague intérieure 14 disposée sur le rotor 13, et des éléments roulants 15, disposés entre la bague extérieure 101 et la bague intérieure 14. Les figures 3 et 4 montrent une bague extérieure, désormais 1, qui est complétée par un dispositif de limitation de couple à crans 17, les crans 17 étant ici de forme à peu près parallélépipédique, régulièrement répartis en couronne en saillie axiale extérieure sur une portion d'extrémité libre 16 de la face externe 5 de la bague extérieure 1. La portion d'extrémité libre 16 s'étend au-delà de l'anneau 10 dans cette réalisation de la bague extérieure 1, et la portée circulaire, maintenant 9, est prolongée par une couronne 18 pourvue de crans 19, établis en saillie radiale intérieure de la couronne 18, sur le même cercle que les crans 17, et qui s'imbriquent avec eux par engrènement mutuel pour donner un mécanisme à crabot. La figure 5 illustre aussi ce mécanisme, avec des crans 17' saillant radialement pour la bague extérieure 1, sans que cette différence avec les figures 3 et 4 soit importante. Grâce à cette disposition, la rotation de la bague extérieure 1 par rapport au support 7, en cas de reptation issue d'un balourd important, est arrêtée par les contacts entre les crans 17 ou 17' et 19. On observe toutefois que cette conception peut se trouver mise en échec par une plastification et un matage des crans 17 ou 17' et 19, le contact se faisant en général par une seule paire de crans, à la fois en raison de petites irrégularités inévitables de position angulaire. Un aspect fondamental de l'invention est que les crans d'au moins une des pièces parmi la bague extérieure 1 et la couronne 18, voire les crans de ces deux pièces, sont assouplis par rapport aux conceptions connues. En effet, on observe que des crans trop rigides, typiques des conceptions existantes, produisent la butée à une interface seulement, les autres crans n'entrant d'abord pas en contact. L'effort subi à l'interface en contact peut produire une plastification, suivie d'un matage risquant de mener à la rupture de l'assemblage. L'assouplissement peut être réalisé par un dimensionnement approprié des crans, par exemple de la façon indiquée à la figure 6, où les crans de la couronne 18 sont désormais des crans 26, radiaux, plus allongés et plus minces que les crans 19 représentés dans les figures précédentes et qui ont donc la faculté de fléchir plus quand ils sont au contact des crans 17. Des crans suffisamment souples permettent de distribuer l'effort de la bague extérieure 1 sur plusieurs paires d'interfaces de contact entre crans, les crans 26 d'abord en contact se déformant jusqu'à ce que d'autres entrent en contact avec les crans 17 voisins et jusqu'à ce que le couple subi par la bague extérieure 1 soit absorbé. Les crans 26 déformés sont toutefois soumis à un effort modéré et leurs déformations demeurent dans le domaine élastique. Les crans trop souples doivent toutefois être évités puisqu'ils autoriseraient un déplacement tangentiel plus important de la bague et réduiraient ainsi l'efficacité de l'anti-reptation. On préconise, pour les applications courantes en aéronautique, une souplesse (déplacement de la bague rapporté à la force) comprise entre 1.10-9 m/N et 5.10-8 m/N pour à la fois limiter le phénomène de matage et protéger les colonnettes d'une torsion excessive de la bague. Une souplesse comprise entre 5.1e m/N et 1.10-8 m/N est préférée. Les jeux entre crans susceptibles d'entrer en contact (aux interfaces 27 aux figures 5 et 6, d'un seul côté des crans si la reptation est prévue dans un seul sens, ou des deux côtés sinon) sont avantageusement inférieurs à 0,5 mm environ à l'état libre, et de préférence encore égaux à 0,3 mm environ. Les faces latérales ou flancs des crans peuvent être radiaux ou obliques, c'est-à-dire en pente par rapport à une direction radiale ; ils peuvent être droits ou bombés (22 à la figure 6), et se joindre alors au concours de leur bombement à mi- hauteur environ. Les crans des deux pièces peuvent être en saillie radiale (les crans 17' ou 17" de la bague extérieure 1 saillant vers l'extérieur, cas des figures 5, 6 et 7, et les crans 19, 19' ou 26 de la couronne 18 saillant vers l'intérieur), ou bien les crans de l'une des deux pièces (les crans 17 de la bague extérieure 1, cas des figures 3 et 4) peuvent être en saillie axiale, comme on l'a déjà vu. REVENDICATIONS1) Agencement de palier à roulement, où le palier comprend une bague extérieure (1) s'étendant sur un axe longitudinal de roulement (YY) et comprenant une bride de fixation (2) à une extrémité axiale, une zone de roulement (3) en contact avec des éléments roulants (15) à une extrémité axiale opposée et des colonnettes (6) joignant la zone de roulement à la bride de fixation, et l'agencement comprend encore une portée circulaire (9) de support de palier, entourant la zone de roulement avec un jeu, la zone de roulement (3) et la portée circulaire (9) comprenant chacun une pluralité de crans (17, 17', 17", 19, 19', 26) situés sur un cercle autour de l'axe de roulement et en engrènement mutuel, caractérisé en ce que les crans de la zone de roulement et/ou les crans de la portée circulaire sont dotés d'une souplesse comprise entre 1.10-9 m/N et 5.1e m/N. 2) Agencement de palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la souplesse est comprise entre 5.le m/N et 1.1e m/N. 3) Agencement de palier à roulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les crans sont séparés par des jeux inférieurs à 0,5 mm. 4) Agencement de palier à roulement selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les crans de la zone de roulements sont orientés dans la direction de l'axe de roulement. 5) Agencement de palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les crans ont des flancs obliques. 6) Agencement de palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les crans ont des flancs radiaux. 7) Agencement de palier à roulement selon l'une quelconque des revendications là 6, caractérisé en ce que les crans ont des flancs bombés. 8) Agencement de palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les crans ont des flancs droits.