Brevet FR3020102A1 — publié le 20151023

Roulement, notamment pour turbocompresseur La présente invention concerne le domaine des roulements comprenant au moins une bague intérieure, au moins une bague extérieure et au moins deux rangées d'éléments roulants disposés entre lesdites bagues. Les roulements peuvent par exemple être ceux utilisés dans un turbocompresseur de véhicule automobile. Dans une telle application, le turbocompresseur est utilisé pour améliorer les performances du moteur à combustion du véhicule en augmentant la pression des gaz admis à l'intérieur des cylindres du moteur. Un turbocompresseur comprend généralement un carter, un arbre s'étendant à travers une ouverture formée sur le carter, une roue de turbine montée sur une première extrémité de l'arbre et située dans un passage traversé par les gaz d'échappement du moteur, une roue de compresseur montée sur une deuxième extrémité dudit arbre et située dans un passage traversé par les gaz admis dans le moteur, et au moins un roulement disposé entre l'arbre et le carter. Lorsque la roue de turbine est entraînée en rotation par les gaz d'échappement, la roue de compresseur est également mise en rotation, ce qui entraîne une compression des gaz admis dans les cylindres du moteur à combustion. Généralement, la lubrification du ou des roulements est réalisée par une circulation d'huile, par exemple l'huile du moteur à combustion. On connait, par le document JP-A-2013-124679 (JTEKT Corp), un turbocompresseur équipé d'un boîtier intermédiaire interposé radialement entre les roulements et le carter et comprenant deux orifices traversants pour assurer l'alimentation en lubrifiant de chacun des roulements. Une entretoise séparant axialement les bagues intérieures des roulements est également prévue et délimite conjointement avec le boîtier un canal de circulation du lubrifiant. Un orifice de sortie du lubrifiant qui est ménagé dans l'épaisseur du boîtier débouche dans le canal de circulation. En fonctionnement, la rotation à grande vitesse des billes et de la cage associée de chaque roulement empêche la sortie du lubrifiant vers l'extérieur à travers les roulements. Le lubrifiant a tendance à se diriger à l'intérieur du canal de circulation défini entre l'entretoise et le boîtier. Dans ce document antérieur, la surface extérieure de l'entretoise comprend deux parties d'extrémité tronconiques s'évasant vers l'extérieur en direction de l'orifice de sortie. Ainsi, la section radiale du canal de circulation délimitée entre l'entretoise et le boîtier décroit en direction de l'orifice de sortie. Cette réduction de section ralentit l'évacuation du lubrifiant hors du boîtier. La température du lubrifiant résiduel situé entre le boîtier et l'entretoise à proximité des roulements a donc tendance à augmenter, ce qui est néfaste pour le refroidissement desdits roulements. En outre, avec le lubrifiant résiduel présent entre l'entretoise et le boîtier, le couple de friction est augmenté lors de la rotation de l'arbre. Par ailleurs, cette solution nécessite de prévoir un nombre important de composants à fabriquer, manipuler et à assembler. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Dans un mode de réalisation, un roulement, notamment pour turbocompresseur, comprend au moins une bague intérieure, au moins une bague extérieure, et au moins deux rangées d'éléments roulants disposés chacune entre lesdites bagues. Un canal annulaire est délimité radialement entre lesdites bagues intérieure et extérieure et est situé axialement entre les rangées d'éléments roulants. Au moins un orifice de sortie d'un lubrifiant est ménagé dans l'épaisseur de l'une des bagues et débouche dans le canal. Le canal présente entre chaque extrémité axiale dudit canal et ledit orifice de sortie une section radiale croissante en direction dudit orifice. De préférence, le canal comprend une portion centrale dans laquelle débouche au moins en partie ledit orifice de sortie et présentant une section radiale maximale. Le canal comprend également deux portions latérales situées axialement de part et d'autre de la portion centrale et présentant chacune une section radiale croissante en direction de ladite portion centrale. Chaque portion latérale du canal peut se raccorder à la portion centrale. De préférence, la section radiale de chaque portion latérale du canal croît progressivement en direction de la portion centrale. Dans un mode de réalisation, la bague extérieure comprend un alésage pourvu de deux surfaces tronconiques délimitant chacune une des portions latérales du canal radialement du côté extérieur. L'alésage de la bague extérieure peut comprendre une surface cylindrique délimitant la portion centrale du canal radialement du côté extérieur. Avantageusement, la bague intérieure comprend une surface extérieure cylindrique délimitant le canal radialement du côté intérieur. La surface extérieure cylindrique de la bague intérieure peut être radialement en regard de chaque surface tronconique de l'alésage de la bague extérieure. De préférence, le roulement comprend au moins deux orifices d'introduction de lubrifiant ménagés dans l'épaisseur de l'une desdites bagues pour permettre chacun une alimentation en lubrifiant d'une des rangées d'éléments roulants, le canal étant situé axialement entre lesdits orifices d'introduction. Chaque portion latérale du canal peut s'étendre à partir d'un des orifices d'introduction de lubrifiant. Les orifices d'introduction et de sortie du lubrifiant peuvent être ménagés dans l'épaisseur de la même bague. Dans un mode de réalisation, le rapport entre la section radiale maximale du canal et la section radiale minimale de chaque extrémité axiale dudit canal est compris entre 1,25 et 1,75, et de préférence égale à 1,5. Dans un mode de réalisation, au moins l'une des bagues intérieure et extérieure comprend une pluralité de bagues partielles montées axialement en appui les unes contre les autres. L'invention concerne également un turbocompresseur comprenant un arbre, un carter, une roue de turbine et une roue de compresseur montées sur l'arbre, et au moins un roulement tel que défini précédemment disposé entre ledit arbre et le carter. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un roulement selon un exemple de réalisation de l'invention, et - la figure 2 est une vue en perspective du roulement de la figure 1. Sur les figures 1 et 2, le roulement, référencé 10 dans son ensemble, d'axe 10a, est destiné à être utilisé dans un turbocompresseur de véhicule automobile et à être monté radialement entre un arbre portant des roues de turbine et de compresseur et un carter dudit turbocompresseur. Le roulement 10 peut cependant être utilisé dans d'autres applications. Le roulement 10 comprend une bague intérieure 12, une bague extérieure 14, deux rangées d'éléments roulants 16 et 18, ici réalisés sous forme de billes, disposés radialement entre lesdites bagues et deux cages 20, 22 annulaires prévues respectivement pour maintenir l'espacement circonférentiel régulier des éléments roulants 16, 18. Les bagues intérieure 12 et extérieure 14 sont concentriques. Dans l'exemple de réalisation illustré, les bagues sont massives. On entend par « bagues massives », 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/ou roulées. La bague extérieure 14 comprend une surface extérieure 14a axiale cylindrique, un alésage 14b axial, deux surfaces frontales 14c, 14d radiales opposées délimitant axialement ledit alésage et la surface extérieure, et deux chemins de roulement 14e, 14f formés sur l'alésage 14b et présentant en section droite un profil interne concave adapté aux éléments roulants 16, 18, lesdits chemins de roulement étant orientés radialement vers l'intérieur. Les chemins de roulement 14e, 14f sont axialement espacés et symétriques par rapport à un plan radial médian transversal passant par le centre du roulement. La bague extérieure 14 comprend également des orifices 24, 26 traversants ménagés dans l'épaisseur de ladite bague et débouchant dans l'alésage 14b. Les orifices 24, 26 sont prévus respectivement pour permettre une alimentation en lubrifiant des rangées d'éléments roulants 16, 18. Le lubrifiant peut être de l'huile, par exemple l'huile du moteur à combustion interne pour une utilisation du roulement 10 dans un turbocompresseur de véhicule automobile. L'orifice 24, respectivement 26, s'étend à partir de la surface extérieure 14a et débouche dans l'alésage 14b axialement au voisinage des éléments roulants 16 associés, respectivement 18. Chaque orifice 24, 26 débouche dans l'alésage 14b de la bague extérieure axialement du côté intérieur du roulement 10. Chaque orifice 24, 26 est situé axialement entre les deux rangées d'éléments roulants 16, 18. L'axe de chaque orifice 24, 26 est incliné par rapport à un plan radial transversal en direction des éléments roulants 16, 18 associés. Dans l'exemple de réalisation illustré, un unique orifice 24, 26 d'introduction de lubrifiant est associé à chaque rangée d'éléments roulants 16, 18. En variante, il est possible d'associer à chaque rangée une pluralité d'orifices d'introduction de lubrifiant, par exemple espacés les uns par rapport aux autres dans le sens circonférentiel. La bague extérieure 14 comprend encore un orifice de sortie 28 pour le lubrifiant qui est ménagé dans l'épaisseur de ladite bague et débouche dans l'alésage 14b. L'orifice de sortie 28 traversant s'étend à partir de la surface extérieure 14a et débouche dans l'alésage 14b. L'orifice de sortie 28 s'étend radialement et est situé axialement entre les orifices 24, 26 d'introduction de lubrifiant. L'orifice de sortie 28 présente ici une dimension radiale sensiblement supérieure à celle des orifices 24, 26 d'introduction du lubrifiant. Dans l'exemple de réalisation illustré, l'orifice 28 est disposé sur la bague extérieure 14 radialement à l'opposé des orifices 24, 26. Les orifices 24 à 28 présentent ici une forme générale cylindrique. Dans l'exemple de réalisation illustré, la bague intérieure 12 est réalisée en deux parties identiques, symétriques par rapport au plan radial médian de symétrie du roulement 10 et montées axialement fixement l'une contre l'autre. La bague intérieure 12 est composée de deux demi-bagues partielles identiques. Alternativement, la bague intérieure 12 pourrait être réalisée en une seule partie. La bague intérieure 12 comprend un alésage 12a axial cylindrique, une surface extérieure 12b axiale, deux surfaces frontales 12c, 12d radiales opposées délimitant axialement ledit alésage et ladite surface extérieure, et deux chemins de roulement 12e, 12f formés sur la surface extérieure 12b et présentant en section droite un profil interne concave adapté aux éléments roulants 16, 18, lesdits chemins de roulement étant orientés radialement vers l'extérieur. Des premier et second espaces 32, 34 de roulement sont délimités radialement entre les bagues intérieure 12 et extérieure 14. A l'intérieur du premier espace 32 de roulement sont logées la rangée d'éléments roulants 16 et la cage 20 de maintien associée. La rangée d'éléments roulants 18 et la cage 22 associée sont disposées à l'intérieur du second espace 34 de roulement. L'espace 32, respectivement 34, de roulement est délimité axialement par la surface frontale 14c, respectivement 14d, de la bague extérieure et par un rebord 36, respectivement 38, radial formé sur la bague intérieure. Les orifices 24, 26 sont disposés et orientés sur la bague extérieure 40 de sorte à permettre une introduction de lubrifiant à l'intérieur des espaces 32, 34 de roulement. Chaque orifice 24, 26 débouche dans l'espace 32, 34 de roulement associé. Un canal 40 annulaire est formé radialement entre les bagues intérieure 12 et extérieure 14 et est situé axialement entre les espaces 32, 34 de roulement. Le canal 40 est situé axialement entre les orifices 24, 26 et s'étend axialement entre lesdits orifices. Une extrémité axiale du canal 40 prolonge le premier espace 32 de roulement et l'autre extrémité axiale opposée prolonge le second espace 34 de roulement. Le canal 40 s'étend axialement entre les rebords 36, 38 de la bague intérieure. Le canal 40 comprend une portion centrale 40a à l'intérieur de laquelle débouche l'orifice d'évacuation 28, et deux portions latérales 40b, 40c prolongeant la portion centrale 40a et situées axialement de part et d'autre de ladite portion centrale. La section radiale maximale du canal est formée par la portion centrale 40a. Les portions latérales 40b, 40c présentent chacune une section radiale croissante en direction de la portion centrale 40a. A titre indicatif, le rapport entre la section radiale maximale de la portion centrale 40a et la section radiale minimale de chaque portion latérale 40b, 40c peut être comprise entre 1,25 et 1,75, et de préférence égal à 1,5. La portion centrale 40a du canal est délimitée radialement par une surface cylindrique 42 axiale annulaire de l'alésage 14b de la bague extérieure et par une portion cylindrique de la surface extérieure 12b de la bague intérieure radialement en regard et située axialement entre les rebords 36, 38. L'orifice de sortie 28 débouche sur la surface cylindrique 42 de l'alésage de la bague extérieure. La portion latérale 40b s'étend à partir de l'orifice 24 et se raccorde à une extrémité axiale de la portion centrale 40a. La portion latérale 40c s'étend à partir de l'orifice 26 et se raccorde à l'extrémité axiale opposée de ladite portion centrale 40a. Les portions latérales 40b, 40c sont symétriques entre elles par rapport au plan radial médian du roulement 10. La section radiale de chaque portion latérale 40b, 40c augmente progressivement en direction de la portion centrale 40a à partir de chaque extrémité axiale de ladite portion formant une des extrémités axiale du canal 40. La portion latérale 40b, respectivement 40c, du canal est délimitée radialement par la portion cylindrique de la surface extérieure 12b de la bague intérieure et par une surface tronconique 44, respectivement 46, de l'alésage de la bague extérieure prolongeant la surface cylindrique 42. La surface tronconique 44, respectivement 46, s'étend à partir de l'orifice 24, respectivement 26, et s'évase radialement vers l'extérieur en direction de la surface cylindrique 42. Avec le roulement 10, l'évacuation vers l'extérieur du lubrifiant présent entre les bagues intérieure 12 et extérieure 14 est facilitée dans la mesure où la section de passage du canal 40 croît à partir de chaque espace de roulement 32, 34 vers l'orifice de sortie 28. L'écoulement du lubrifiant vers l'extérieur du roulement 10 est favorisé. En outre, lors de la rotation de la bague intérieure 12 du roulement, la force centrifuge tend à projeter le lubrifiant vers les surfaces tronconiques 44, 46 de l'alésage de la bague extérieure favorisant un écoulement en direction de l'orifice de sortie 28. Chaque surface tronconique 44, 46 forme une pente inclinée et dirigée en direction de l'orifice de sortie 28. L'évacuation du lubrifiant présent à l'intérieur du roulement 10 est encore facilitée, ce qui permet d'obtenir un bon refroidissement. En outre, le couple de friction du roulement 10 est également réduit dans la mesure où la quantité de lubrifiant résiduel présent à l'intérieur du canal 40 de circulation est limitée. Par ailleurs, le roulement 10 peut être interposé radialement entre l'arbre et le carter du turbocompresseur sans qu'il soit nécessaire de prévoir un boîtier intermédiaire entourant radialement le roulement. Le nombre de composants à fabriquer, à manipuler et à monter est réduit. Dans l'exemple de réalisation illustré, le canal de circulation prévu entre les bagues intérieure 12 et extérieure 14 présente une portion centrale cylindrique et deux portions latérales tronconiques. En variante, il est possible de prévoir un canal présentant en section droite une forme différente. Il pourrait par exemple être possible de prévoir une bague extérieure comprenant un alésage dépourvu, dans la zone du canal, de surface cylindrique et présentant en section droite une forme générale en V inversé, l'orifice de sortie du lubrifiant étant ménagé dans la partie de plus grand diamètre dudit V. Dans une autre variante, il pourrait encore être possible de prévoir pour la zone de l'alésage de la bague extérieure délimitant le canal de circulation une partie présentant en section droite un profil en arc de cercle orienté radialement vers l'intérieur, l'orifice de sortie est disposé de préférence dans la partie de grand diamètre dudit arc. Dans l'exemple de réalisation illustré, la bague intérieure est subdivisée axialement en deux bagues partielles. En variante, il pourrait être possible de prévoir une bague intérieure réalisée en une seule partie ou comportant un nombre de bagues partielles assemblées égal ou supérieur à trois. En variante, il pourrait également être possible de prévoir une bague extérieure réalisée en au moins deux parties montées axialement en appui. Dans l'exemple de réalisation illustré, le roulement comprend deux rangées d'éléments roulants disposées chacune entre des chemins de roulement ménagés sur les bagues intérieure et extérieure. En variante, il est possible de prévoir un nombre supérieur de rangées d'éléments roulants. Dans ce cas, le canal annulaire tel que décrit précédemment est situé axialement entre deux rangées d'éléments roulants successives. Dans une variante de réalisation, les éléments roulants pourraient être des rouleaux. REVENDICATIONS1. Roulement, notamment pour turbocompresseur, comprenant au moins une bague intérieure (12), au moins une bague extérieure (14), et au moins deux rangées d'éléments roulants (16, 18) disposés chacune entre lesdites bagues, un canal (40) annulaire étant délimité radialement entre lesdites bagues intérieure et extérieure et situé axialement entre les rangées d'éléments roulants (16, 18), au moins un orifice de sortie (28) d'un lubrifiant étant ménagé dans l'épaisseur de l'une des bagues et débouchant dans le canal (40), dans lequel le canal présente, entre chaque extrémité axiale dudit canal et ledit orifice de sortie (28), une section radiale croissante en direction dudit orifice. 2. Roulement selon la revendication 1, dans lequel le canal (40) comprend une portion centrale (40a) dans laquelle débouche au moins en partie ledit orifice de sortie (28) et présentant une section radiale maximale, et deux portions latérales (40b, 40c) situées axialement de part et d'autre de la portion centrale (40a) et présentant chacune une section radiale croissante en direction de ladite portion centrale. 3. Roulement selon la revendication 2, dans lequel chaque portion latérale (40b, 40c) du canal se raccorde à la portion centrale (40a). 4. Roulement selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la section radiale de chaque portion latérale (40b, 40c) du canal croit progressivement en direction de la portion centrale (40a). 5. Roulement selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel la bague extérieure comprend un alésage (14b) pourvu de deux surfaces tronconiques (44, 46) délimitant chacune une des portions latérales (40b, 40c) du canal radialement du côté extérieur. 6. Roulement selon la revendication 5, dans lequel l'alésage (14b) de la bague extérieure comprend une surface cylindrique (42) délimitant la portion centrale (40a) du canal radialement du côté extérieur. 7. Roulement selon l'une quelconque des revendications, dans lequel la bague intérieure comprend une surface extérieure (12b) cylindrique délimitant le canal (40) radialement du côté intérieur. 8. Roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux orifices d'introduction (24, 26) de lubrifiant ménagés dans l'épaisseur de l'une desdites bagues pour permettre chacun une alimentation en lubrifiant d'une des rangées d'éléments roulants (16, 18), le canal (40) étant situé axialement entre lesdits orifices d'introduction (24, 26). 9. Roulement selon la revendication 8, dans lequel les orifices d'introduction (24, 26) et de sortie (28) du lubrifiant sont ménagés dans l'épaisseur de la même bague. 10.Roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le rapport entre la section radiale maximale du canal et la section radiale minimale de chaque extrémité axiale dudit canal est compris entre 1,25 et 1,75, et de préférence égale à 1,5. 11.Roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l'une des bagues intérieure et extérieure (12, 14) comprend une pluralité de bagues partielles montées axialement en appui les unes contre les autres. 12. Turbocompresseur comprenant un arbre, un carter, une roue de turbine et une roue de compresseur montées sur l'arbre, et au moins un roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes disposé entre ledit arbre et le carter.