Brevet FR3020101A1 — publié le 20151023

- 1 - Palier à roulement et système de lubrification pour un tel palier La présente invention concerne les paliers à roulement, en particulier 5 les paliers à roulement comportant une bague Interne et une bague externe avec une rangée d'éléments roulants maintenus par une cage entre des chemins de roulement prévus sur les deux bagues. Les éléments roulants peuvent être par exemple des billes. Ce peut être par exemple le cas des paliers à roulement utilisés dans les moteurs électriques industriels. Dans de 10 telles applications, les roulements sont principalement chargés radialement, souvent avec une charge relativement faible par rapport à la capacité des roulements utilisés. Les vitesses de rotation dans des applications de ce type sont de l'ordre de 3000 tours/minute. Dans ce type d'applications, la durée de vie du palier à roulement est 15 essentiellement liée à la lubrification du roulement. Un défaut de lubrification du roulement aboutit généralement à une dégradation rapide et à la défaillance du roulement. Les paliers à roulement à simple rangée de billes à gorge profonde comportent habituellement des joints ou flasques d'étanchéité qui peuvent être lubrifiés à vie par de la graisse disposée 20 Initialement à l'intérieur du roulement, circonférentiellement entre les billes et radlalement entre les chemins de roulement. Toutefois, à la longue, le malaxage de la graisse, associé à son vieillissement et aux cycles d'échauffement subis par le roulement, provoquent une dégradation de la graisse. Il est possible d'envisager des opérations périodiques de re- 25 graissage de ce type de paliers à roulement. Toutefois, ces opérations sont onéreuses. On connaît par la demande de brevet français FR 2 923 277 un palier à roulement comportant une bague interne et une bague externe réalisée en deux parties avec une rangée d'éléments roulants maintenus par une cage et 30 une enveloppe annulaire venant enserrer les dites bagues externes. La dite bague externe forme avec l'enveloppe deux espaces fermés ou réservoirs à l'intérieur desquels est disposé un produit lubrifiant. Or la capacité de lubrification est limitée par les volumes des réservoirs. - 2 - De plus, il est parfois nécessaire de remplir le réservoir pour éliminer certaines particules polluantes. Une solution actuelle est donc de faire un re-graissage manuel avec, par exemple une pompe à graisse. Autrement, pour augmenter la capacité de lubrification ou enlever des particules polluantes, il est actuellement nécessaire soit de démonter le roulement pour avoir accès au réservoir soit de remplacer directement le roulement et ses réservoirs associés. Mais cette opération peut se révéler difficile, longue et couteuse. Une autre solution est d'utiliser des réservoirs à l'extérieur des paliers combinés avec des dispositifs de distribution. Mais l'espace nécessaire pour ces réservoirs extérieurs est important. La présente invention se propose de résoudre les problèmes de lubrification et d'élimination de particules polluantes rencontrés dans ce type de paliers à roulement, et ce, d'une manière à la fois efficace et économique. Dans un mode de réalisation, un palier à roulement comporte une bague interne et une bague externe avec une rangée d'éléments roulants entre des chemins de roulement prévus sur les deux bagues. Une enveloppe annulaire venant enserrer au moins une des deux bagues forme avec 20 l'enveloppe au moins un espace fermé. Cet espace joue le rôle de réservoir à ['intérieur duquel se trouve un produit lubrifiant. Conformément à l'invention, l'enveloppe annulaire comporte au moins une ouverture rebouchable de façon à servir de point de remplissage du réservoir de lubrifiant tout en gardant l'étanchéité du réservoir. 25 Ainsi la capacité de lubrification du palier, déjà accru par l'utilisation de réservoirs, est rendue infinie par la possibilité de remplir les réservoirs ponctuellement ou à intervalle de temps régulier. L'encombrement est minimum car il n'est pas nécessaire d'avoir de grands réservoirs. 30 Dans un mode de réalisation, la bague comportant l'espace fermé comprend deux demi-bagues et une enveloppe annulaire venant enserrer les deux demi-bagues de la bague. Avantageusement, chaque espace fermé est formé par une des demi-bagues et l'enveloppe. - 3 - Avantageusement, un composant électronique est placé dans l'un des espaces fermés permettant de déterminer le niveau de remplissage du réservoir de lubrifiant Ce composant électronique est par exemple un thermomètre ou capteur de température. Ainsi le niveau de lubrifiant restant ou introduit est repéré, contrôlé et ajusté au besoin. Dans un mode de réalisation l'ouverture se trouve uniquement sur la face du palier accessible pour le remplissage. La manutention est simplifiée et les couts réduits car II n'est pas 10 nécessaire de démonter le palier pour remplacer ou remplir les réservoirs de lubrifiant. Ainsi il n'est pas nécessaire de créer des ouvertures de réservoir sur plusieurs faces si une seule des faces est accessible à une manutention de remplissage. 15 Dans une variante de l'invention, des ouvertures se trouvent sur au moins deux des faces du palier. Il permet ainsi un remplissage par l'une ou l'autre des faces accessibles et le palier comportant ces multiples ouvertures peut donc être utilisé à divers emplacements sans rendre la manutention de remplissage 20 dépendante d'une certaine face du palier. Dans un mode de réalisation l'ouverture est un trou axial fermé par un élément de fermeture ou par un élément de transfert de lubrifiant. Les trous pratiqués dans l'enveloppe et dans la demi-bague sont alignés ou bien les trous pratiqués dans l'enveloppe et dans la demi-bague 25 ne sont pas alignés et un espace intermédiaire de stockage de lubrifiant est créé. Dans un mode de réalisation l'élément de fermeture est un bouchon. Dans une variante l'élément de fermeture est une tétine de graissage. Dans une variante le trou est taraudé et le bouchon fileté. 30 Dans une variante de l'invention, l'enveloppe ou au moins une partie de l'enveloppe est estampée avec au moins un trou pour former une ouverture nécessaire au remplissage de lubrifiant. L'invention consiste également en un système de lubrification pour palier. Il comprend un palier à roulement et une pompe à lubrifiant pour - 4 - remplir le réservoir par une ouverture. Avantageusement le système de lubrification comprend également une unité de contrôle reçoit des signaux du composant électronique permettant de déterminer le niveau de remplissage du réservoir de lubrifiant et produit un signal d'alarme et/ou démarre une pompe à lubrifiant pour remplir le réservoir par l'ouverture. Ainsi ce système permet l'automatisation du remplissage des réservoirs en lubrifiant 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 demi-coupe axiale du palier à roulement d'un mode de réalisation ; - la figure 2 est une demi-coupe axiale comprenant différents modes de réalisation ; - la figure 3 est une représentation d'un système de lubrification pour palier à roulement. Les figures 1 et 2 illustrent différents modes de réalisation d'un palier à roulement 1 selon l'invention. Il comporte une bague interne 2, une bague externe 3 constituée par deux demi-bagues externes 3a, 3b avec une rangée d'éléments roulants constituée dans l'exemple illustré par des billes 4, maintenue par une cage 6 entre la bague interne 2 et la bague externe 3. Une enveloppe annulaire 7 vient enserrer les deux demi-bagues externes 3a, 3b. La bague interne 2 est, dans cet exemple, destinée à être montée sur un organe en rotation. Elle constitue donc la bague tournante du palier tandis que la bague externe 3 constitue la bague non tournante. Les deux demi-bagues 3a, 3b étant Identiques dans cet exemple, on décrira ici uniquement l'une d'entre elles, portant la référence "a", étant entendu que les éléments identiques de l'autre demi-bague 3b portent sur les figures la référence « b La demi-bague 3a comprend une portion axiale externe 31a, une portion radiale 32a, une portion toroïdale 33a et une portion axiale interne 34a. La portion radiale 32a se raccorde sur la portion axiale externe 31a et sur la portion toroïdale 33a. La portion toroïdale 33a définit une partie d'un chemin de roulement pour les billes 4. Les deux demi-bagues externes 3a, 3b sont disposées avec des portions radiales 32a, 32b 3020101. - 5 - en contact l'une avec l'autre, sensiblement dans le plan de symétrie axiale du palier à roulement et des billes 4. Dans un mode de réalisation, l'enveloppe 7, réalisée avantageusement en tôle métallique emboutie, comporte deux parties 7a, 7b. La première 5 partie 7a présente un flasque radial 72a se raccordant à une portion axiale 71a. La seconde partie 7b présente un flasque radial 72b se raccordant à une portion axiale 71b. La portion axiale 71a de la première partie est sous-jacente à la portion axiale7lb de la seconde partie. L'enveloppe enserre les deux demi-bagues 3a, 3b de façon à les maintenir fermement l'une contre 10 l'autre. Les demi-bagues 3a, 3b sont centrées dans la portion axiale de l'enveloppe 7. Dans un mode de réalisation, les portions axiales des premières et secondes parties sont de longueurs différentes. Dans un mode de réalisation, l'enveloppe comporte une seule partie formée par les deux flasques radiaux se raccordant à une portion axiale. 15 Chacune des demi-bagues externes 3a, 3b définit, avec l'enveloppe 7, un espace fermé annulaire 39a, 39b servant de réservoir de lubrifiant, le lubrifiant contenu dans ces espaces 39a, 39b n'étant pas représenté sur les figures. D'une manière plus précise, l'espace fermé 39a est défini par la portion axiale externe 31a, la portion radiale 32a, la portion toroïdale 33a, et 20 la portion axiale interne 34a, ainsi qu'en regard de ces portions, le flasque radial 72a de l'enveloppe 7. La dimension des portions et flasques de l'enveloppe sont déterminées en fonction des demi-bagues qu'elles maintiennent. La contrainte principale est de former des espaces fermés 39a ,39b. 25 Dans un autre mode de réalisation (non représenté), les demi-bagues ne comportent pas de portion axiale externe 31a mais une portion radiale externe. Elles sont en forme de U avec une ouverture dans la portion axiale externe. Une enveloppe comportant au moins une partie maintient ces bagues. 30 Dans un autre mode de réalisation non représentée, la bague interne 2 est composée de deux demi- bagues et chacune des demi-bagues internes définit, avec l'enveloppe entourant les demi-bagues Internes un espace fermé annulaire 39a, 39b. - 6 - Le produit lubrifiant utilisé peut être de la graisse ou de l'huile. Des moyens de passage 38a, 38b, 38c peuvent être prévus pour le passage du lubrifiant entre les espaces fermés 39a, 39b et depuis les espaces fermés 39a, 39b jouant le rôle de réservoirs de lubrifiant jusqu'aux chemins de roulement 5. Dans la figure 1, un trou 10b est formé dans le flasque radiale 72b à hauteur de l'espace fermé annulaire 39b de façon à créer une entrée dans le réservoir de lubrifiant. Un élément de fermeture 11b correspondant à l'ouverture formé par le trou lob permet une fermeture hermétique du réservoir. Ce trou ou graisseur ou tétine de graissage (en anglais grease nipple) sert de point de remplissage de lubrifiant de l'un des réservoirs et peut être utilisé sans démontage du palier. Cependant si la face du palier comportant le flasque trouée n'est pas accessible ou facilement accessible, alors que l'autre face est accessible, le 15 trou est formé dans l'autre flasque de manière symétrique. Donc, par symétrie et non représenté sur la figure 1, un trou 10a est formé dans le flasque radiale 72a à hauteur de l'espace fermé annulaire 39a de façon à créer une entrée dans le réservoir de lubrifiant et un élément de fermeture 11a correspondant à l'ouverture Formé par le trou 10a permet une 20 fermeture hermétique du réservoir. L'élément de fermeture de ce trou peut être par exemple un bouchon vissé ou collé ou ajusté par serrement. Dans un mode de réalisation de l'invention, ce trou est taraudé de façon qu'un élément de fermeture tel un bouchon fileté correspondant 25 permette la fermeture hermétique du réservoir 39b. Le bouchon est par exemple un bouchon verrouillé. Dans un mode de réalisation, l'enveloppe est estampée et contient au moins un trou permettant l'application d'un bouchon. La figure 2 Illustre plusieurs possibilités de réaliser le trou en une 30 seule planche. Le placement et le nombre des trous dans les différents modes de réalisation peuvent être choisis par l'homme du métier selon les circonstances. Il est entendu qu'il est normalement suffisant de prévoir un ou deux trous. Dans le dernier cas, un trou pourrait être associé à chacun - 7 - des espaces fermés 39a, 39b et le moyen de passage 38c reliant les espaces fermés 39a, 39b peut être abandonné. Dans la figure 2, un premier trou 10a, un second trou lob, un troisième trou 10c et un quatrième trou 10d sont formés dans les flasques radiales respectives 72a, 72b et portions axiales 71a, 71b, à hauteur de l'espace fermé annulaire 39a, 39b de façon à créer différentes entrées alternatives dans le réservoir de lubrifiant. Des éléments de fermeture lia, 11b, 11c, lld tels que décrits précédemment, correspondent aux ouvertures formées par les trous 10a, lob, 10c, 10d et permettent une fermeture hermétique du réservoir. Ces trous servent de point de remplissage de chacun des réservoirs et peuvent être utilisés séparément, alternativement ou ensemble sans démontage du palier et selon le positionnement de l'un par rapport à l'autre. Ils sont des exemples d'éléments permettant le transfert de lubrifiant. Ces points sont par exemple percés sur les fiasques radiales à hauteurs différentes par rapport à la bague interne 2 pour permettre une souplesse d'utilisation. Il est à remarquer que les trous peuvent être réalisés dans plusieurs couches de matériaux superposées. Le quatrième trou 10d est réalisé par un ensemble de perforations alignées au travers des portions axiales 71a, 71b 20 et de la portion axiale externe 31e de la demi-bague 3e. Le troisième trou correspond à deux perforations 10c non nécessairement alignées dans la direction circonférentielle. Il est, dans ce cas de non alignement, nécessaire de prévoir un espace intermédiaire 50 pour le stockage intermédiaire de lubrifiant. La réalisation d'un espace 25 intermédiaire 50 a de plus l'avantage de permettre la réalisation de trous non alignés ou l'ajustement de trous percés dans les différentes couches des espaces fermés. Selon une variante non représentée, les trous 10c pourvus au travers des portions 71b et 32b peuvent se faire face radialement, de telle sorte 30 qu'un graisseur, c'est-à-dire un embout tubulaire creux, peut être monté à travers les deux trous 10c et être bouché. Ainsi l'espace intermédiaire 50 reste sans lubrifiant et réduisant les risques de fuite vers l'extérieur. Un gain de place du palier est également envisageable en diminuant la taille des réservoirs car la possibilité de remplir les réservoirs à intervalle de _g temps régulier permet d'augmenter la capacité de lubrification tout en diminuant la taille des réservoirs. La figure 3 représente un exemple d'un système de lubrification pour palier à roulement. Ce système comporte un des paliers à roulement tel que décrit par les figures 1 et 2. Il comporte de plus un composant électronique 60 permettant de déterminer le niveau de remplissage du réservoir de lubrifiant. Ce composant est par exemple un thermomètre ou capteur de température. La température du lubrifiant variant en fonction de la quantité de lubrifiant du palier, il est possible d'en déduire une indication de niveau de lubrifiant dans les espaces fermés en fonction de la température mesurée. Une unité de contrôle 62 reçoit des signaux 61 issus du composant électronique 60 et détermine ainsi le niveau de remplissage de lubrifiant. Dans un mode de réalisation cette unité de contrôle déclenche un signal d'alarme, soit sonore soit visuelle, indiquant un niveau trop faible de lubrifiant pour le fonctionnement du roulement à billes. Dans un autre mode de réalisation, cette unité de contrôle agit directement sur une pompe à lubrifiant 63 et permet le démarrage du remplissage des espaces fermés par un volume de lubrifiant prédéterminé. Une boucle de contre-réaction peut également déterminer automatiquement la quantité de lubrifiant nécessaire. En effet la pompe peut être automatiquement stoppé et démarré en fonction de palier de température du lubrifiant. A cet effet la pompe de lubrification est connectée avec une des 25 ouvertures décrites précédemment par l'intermédiaire d'un tuyau adapté 11e. Grâce à la présente invention, on a la possibilité d'obtenir un palier à roulement économique à fabriquer, léger, de taille plus faible et possédant une grande réserve de lubrifiant lui permettant de fonctionner pendant une 30 durée très importante. REVENDICATIONS1. Palier (1) à roulement comportant une bague interne (2) et une bague externe (3) avec une rangée d'éléments roulants (4) entre des chemins de roulement prévus sur les deux bagues, une des bagues comprenant au moins un espace fermé (39a, 39b), jouant le rôle de réservoir à l'Intérieur duquel se trouve un produit lubrifiant, caractérisé en ce que l'espace fermé comporte au moins une ouverture (10a,10b,10c,10d) créée dans l'épaisseur de l'une des parois de l'espace fermé de façon à servir de point de remplissage du réservoir de lubrifiant tout en gardant l'étanchéité du réservoir. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague (2,3) comportant l'espace fermé comprend deux demi-bagues (3a, 3b) et en ce que une enveloppe annulaire (7) vient enserrer les deux demi-bagues. 3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque espace fermé (39a, 39b) est formé par une des demi-bagues et l'enveloppe annulaire (7). 4. Palier à roulement selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans au moins l'un des espaces fermés est placé un composant électronique (60) permettant de déterminer le niveau de remplissage du réservoir de lubrifiant. 5. Palier à roulement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le composant électronique (60) est un thermomètre ou capteur de température. 6. Palier à roulement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les ouvertures se trouvent sur au moins une des faces du palier.-10- 7. Palier à roulement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ouverture (10a, 10b, 10c,10d) est au moins un trou pratiqué dans l'enveloppe et/ou un trou pratiqué dans une demi-bague fermé par un élément de fermeture (11a, 11b,11c,11d) ou un élément de transfert de lubrifiant (11e). 8. Palier à roulement selon la revendication 7 caractérisé en ce que les trous pratiqués dans l'enveloppe et dans la demi-bague ne sont pas alignés et un espace intermédiaire (50) de stockage de lubrifiant est créé. 9. Palier à roulement selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce l'enveloppe (7) ou au moins une des deux parties de l'enveloppe est estampée avec au moins un trou pour former au moins une ouverture nécessaire au remplissage de lubrifiant. 10. Système de lubrification pour palier caractérisé en ce qu'il comprend un palier à roulement (1) selon l'une des revendications précédentes et une pompe à lubrifiant (63) pour remplir le réservoir par l'ouverture. 11. Système de lubrification pour palier selon les revendications 4 à 10 caractérisé en ce qu'il comprend de plus une unité de contrôle (62) recevant des signaux (61) du composant électronique (60) permettant de déterminer le niveau de remplissage du réservoir de lubrifiant et produit un signal d'alarme et/ou démarre la pompe à lubrifiant (63) pour remplir le réservoir par l'ouverture.