Brevet FR3023881A1 — publié le 20160122

- 1 - Logement radial, notamment pour un arbre à balourd Description La présente invention concerne un logement radial d'une partie extérieure par rapport à une partie intérieure, notamment d'un arbre à balourd dans un carter, selon le préambule de la revendication 1, ainsi qu'un arbre à balourd disposé de façon correspondante. L'état de la technique, par exemple le document EP 2 014 935, expose un logement radial d'une partie extérieure par rapport à une partie intérieure, la partie extérieure et la partie intérieure tournant l'une par rapport à l'autre autour d'un axe longitudinal commun. Un siège de palier est en outre réalisé au niveau du logement radial, au niveau de la partie extérieure ou de la partie intérieure. Une zone de charge est réalisée au niveau dudit siège, ladite zone pouvant être chargée avec une charge radiale pour l'essentiel immobile par rapport au siège de palier. De telles zones de charge se présentent notamment pour les arbres à balourd dans lesquels un arbre à balourd tourne dans un carter avec un centre de gravité de masse réalisé non symétriquement en rotation par rapport à l'axe longitudinal. Une des bagues intérieure ou extérieure doit être dimensionnée de façon adaptée pour recevoir les charges correspondantes de l'arbre à balourd. Dans le palier radial connu dans l'état de la technique, le siège de palier est soumis à l'extérieur de la zone de charge à une charge mécanique significativement réduite et/ou inexistante. On propose donc dans l'état de la technique de doter le siège de palier d'une largeur variable de sa périphérie, le siège de palier étant ainsi réalisé de façon significativement rétrécie à l'extérieur de la zone de charge. Cela signifie pour l'homme du métier que le siège de palier diminue de manière continue à partir d'une première largeur de palier définie dans la zone de palier jusqu'à atteindre une deuxième largeur de palier minimale à l'extérieur de la zone de charge. Cette configuration présente l'avantage que d'une part on atteint une importante économie de poids et d'autre part, la condition de lubrification des corps de rouleau est améliorée, étant donné que les corps de rouleau ressortent à l'extérieur de la zone de - 2 - charge, localement et temporairement, sur la largeur du siège de palier, faisant que le moyen lubrifiant peut être amené directement aux corps de rouleau. Il est en outre connus que dans la mesure où les aiguilles tournant autour de l'axe longitudinal de l'arbre à balourd à l'extérieur de la zone de charge sont seulement soumises à une force centrifuge agissant en direction du carter, il est également possible que le siège de palier ne s'étende pas entièrement sur la périphérie de 360°, pour l'entrecouper à l'extérieur de la zone de charge en vue d'en réduire le poids. Cette interruption est comprise de façon connue par l'homme du métier pour que le siège de palier se termine, non pas par un rétrécissement habituel partant d'une région de plus grande largeur, par formation d'un rétrécissement régulier dans une région de moindre largeur, mais par un rétrécissement progressif se poursuivant jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de matière présente. Un inconvénient de cet état de la technique est toutefois qu'il n'y a plus de maintien des corps de rouleau, notamment à l'arrêt, dans la région de l'interruption. Si les corps de rouleau ne sont plus soumis à une force centrifuge suffisante, ils peuvent bouger librement dans le carter et/ou dans la cage de palier dans la région d'interruption et peuvent changer de position de façon non autorisée dans le palier à rouleau. Chaque nouveau processus de démarrage présuppose toutefois que les corps de rouleau prennent la position correcte déjà avant d'atteindre un effet de force centrifuge suffisant. Si les corps de rouleau ne sont pas positionnés suffisamment précisément, notamment s'ils ont quitté leur position pendant l'arrêt du fait du manque de soutien, cela peut entraîner un endommagement du logement. L'objectif de la présente invention est donc de mettre à disposition un logement radial, notamment pour un arbre à balourd prévu dans un carter, - 3 - dont le poids est réduit et la lubrification améliorée, tout en empêchant que les corps de rouleau puissent quitter leur position prédéterminée. Cet objectif est atteint du fait d'un logement radial selon la revendication 1 ainsi que d'un arbre à balourd selon la revendication 9. La présente invention met à disposition un logement radial d'une partie extérieure par rapport à une partie intérieure, notamment un arbre à balourd dans un carter, la partie extérieure et la partie intérieure étant réalisées de façon à pouvoir tourner l'une par rapport à l'autre autour d'un axe longitudinal commun. Le logement radial comprend un siège de palier réalisé au niveau de la partie extérieure ou de la partie intérieure pour l'essentiel supportant une charge radiale chargeant le siège de palier dans une zone de charge et présentant une largeur variable sur sa périphérie. Le logement radial prend en outre la forme d'un palier à rouleau avec contact linéaire comprenant au moins un corps de rouleau touchant le siège de palier le long d'une ligne. De tels paliers à rouleau avec contact linéaire sont par exemple des paliers à aiguille radiaux, des paliers cylindriques, des paliers coniques ou tout autre palier toroïdal. La lubrification des corps de rouleau est problématique pour ces paliers à rouleau avec contact linéaire étant donné que le moyen lubrifiant ne peut atteindre tous les endroits du corps de rouleau oblong. Le siège de palier placé à l'extérieur de la zone de charge est certes doté d'une largeur plus réduite qu'à l'intérieur de la zone de charge, de sorte que le moyen lubrifiant puisse au moins pénétrer les zones d'extrémité des corps de rouleau, en vue de mettre à disposition une lubrification suffisante, mais la présente invention se base en outre sur l'idée de prévoir au moins une interruption au niveau du siège de palier réalisée de façon à permettre un guidage de moyen lubrifiant au niveau des corps de rouleau tout en maintenant l'au moins un corps de rouleau par rapport au siège de palier au moins le long d'une partie du contact linéaire sur l'ensemble de la périphérie du logement radial. Ceci permet d'amener le moyen lubrifiant, tel qu'évoqué ci-dessus, à toutes les zones du corps de rouleau. Les corps de rouleau selon la présente invention sont en outre maintenus par le siège de palier sur toute la périphérie du logement radial, - 4 - de sorte qu'une chute ou un déplacement des corps de rouleau sont également empêchés à l'arrêt et au démarrage. Selon un autre exemple de réalisation avantageux, l'interruption présente une longueur formant un angle dans la direction longitudinale par rapport au contact linéaire des corps de rouleau. Cette orientation en angle permet de garantir que les corps de rouleau soient maintenus par le siège de palier sur l'ensemble de leur périphérie. Il est notamment avantageux que l'interruption prenne la forme d'un canal de moyen lubrifiant. Le moyen lubrifiant peut ainsi être amené aux corps de rouleau via l'interruption, de sorte que le moyen lubrifiant peut être amené dans la région centrale du contact linéaire des corps de rouleau. Ceci permet de mettre à disposition une lubrification particulièrement bonne sur l'ensemble de la longueur des corps de rouleau, notamment du fait que la région centrale des corps de rouleau correspond à la région avec la charge de sollicitation la plus élevée. Selon un autre exemple de réalisation avantageux, le siège de palier à l'extérieur de la zone de charge présente une première largeur axiale définie parallèlement à l'axe longitudinal et, dans la zone de charge, une deuxième largeur axiale définie parallèlement à l'axe longitudinal, la première largeur axiale étant inférieure à la deuxième largeur axiale. La transition de la première largeur axiale à la deuxième largeur axiale peut se produire progressivement de façon avantageuse mais une transition graduelle est toutefois également possible. Ceci permet d'économiser de la matière, de sorte que le logement radial à l'extérieur de la zone de charge ne soit pas surdimensionné. Ceci réduit à son tour les coûts et le poids total d'un véhicule. Il est avantageux que le siège de palier à l'extérieur de la zone de charge s'étende de façon oblique par rapport à une direction de roulement de l'au moins un corps de rouleau et, à l'intérieur de la zone de charge, pour l'essentiel parallèlement à la direction de roulement de l'au moins un corps - 5 - de rouleau. Ceci permet d'obtenir un maintien particulièrement staisfaisant des corps de rouleau également à l'extérieur de la zone de charge. Simultanément, la configuration oblique permet d'amener le moyen lubrifiant à toutes les zones des corps de rouleau. De façon avantageuse, le siège de palier à l'extérieur de la zone de charge peut présenter dans la direction axiale un gondolage et/ou un crantage prenant de façon avantageuse une forme de Z et une forme de M. Ces formes présentent l'avantage qu'elles sont d'une part faciles à fabriquer et offrent d'autre part un bon maintien des corps de rouleau sur la périphérie du palier. Selon un autre exemple de réalisation avantageux, la partie extérieure prend la forme d'un carter et la partie intérieure prend la forme d'un arbre disposé dans le carter. Le siège de palier peut être réalisé avec une largeur variable au niveau de l'arbre ou dans le carter, sachant que dans le premier cas, la charge radiale tourne avec l'arbre tandis que dans le deuxième cas, la charge radiale est pour l'essentiel supportée par le carter. Un tel mode de réalisation est notamment indiqué en cas d'arbre prenant la forme d'un arbre à balourd dans lequel un centre de gravité de masse associé à l'arbre est réalisé de façon excentrée par rapport à l'axe longitudinal. Dans de tels arbres, une partie du palier est en principe plus fortement chargée qu'une autre région du palier. Pour garantir un maintien suffisant, le logement radial doit par conséquent être placé sur la région de charge. Ceci signifie que le logement radial est simultanément surdimensionné dans la région non chargée. Avec la configuration selon l'invention, il est possible d'une part de réduire le poids et d'autre part d'améliorer significativement l'alimentation en moyen lubrifiant veillant à un fonctionnement fiable et à frottement réduit et influençant de façon déterminante la durée de vie du logement radial. Le logement radial selon l'invention permet de mettre à disposition une lubrification particulièrement bonne des corps de rouleau sur la totalité de la largeur de la bande de roulement, de façon à accroître significativement la durée de vie du logement radial. - 6 - L'orientation de l'interruption selon la présente invention permet simultanément de garantir que les corps de rouleau soient disposés de façon à être maintenus sur la totalité de la périphérie de l'arbre et ne soient pas maintenus librement que par la force centrifuge compressant la bande de roulement réalisée au niveau du carter. Ceci permet de réduire considérablement les risques de panne ou les dommages. Un autre aspect de la présente invention concerne donc un arbre à balourd disposé dans un carter au moyen d'un logement radial décrit ci-dessus. D'autres avantages et modes de réalisation avantageux sont définis dans les revendications, la description et les dessins. La présente invention va être décrite par la suite plus en détail à l'aide des exemples de réalisation représentés sur les dessins. Les exemples de réalisation visent uniquement à servir d'exemples et ne déterminent pas la portée de l'invention. La portée est définie par les seules revendications annexées. La figure 1 illustre une représentationreprésentationschématique d'une partie d'un premier exemple de réalisation du logement radial selon l'invention ; la figure 2 illustre une représentation schématique d'une autre forme de surface de roulement possible du logement radial selon l'invention ; la figure 3 illustre une représentation schématique d'une autre forme de surface de roulement possible du ItSgement radial selon l'invention ; la figure 4 illustre une représentation schématique d'une partie d'un deuxième exemple de réalisation du logement radial selon l'invention. La figure 1 illustre une représentation schématique pratiquée sur un logement radial 1, d'un arbre 3 au niveau duquel un siège de palier 2 forme de façon avantageuse une surface de roulement 8 pour un corps de rouleau reçu par une cage 6. La figure 1 illustre en outre que l'arbre 3 et ainsi le siège de palier 2 tournent autour d'un axe de rotation A commun, amenant - 7 - les corps de rouleau 4 à se déplacer dans la direction R au niveau du siège de palier 2 dans le sens de la longueur. Une surface de roulement 8 est également réalisée au niveau du siège de palier 2, ladite surface de roulement touchant les corps de rouleau 4 le long d'une ligne 10. Étant donné que les corps de rouleau 4 sont configurés de façon à toucher, le long de la ligne 10, appelée ligne de contact, la surface de roulement 8 du siège de palier 2, un tel palier à rouleau 1 est également appelé palier à rouleau avec contact linéaire. Les corps de rouleau 4 eux-mêmes peuvent en l'occurrence prendre une forme cylindrique, comme dans le palier à aiguille représenté, même s'il est également possible d'utiliser des corps de rouleau toroïdaux ou en forme de cône. Seuls les paliers sphériques pour lesquels un contact ponctuel des corps de rouleau ne se produit pas avec les surfaces de roulement ne sont pas inclus dans les paliers à rouleau avec contact linéaire. La figure 1 illustre en outre que le siège de palier 2 comporte une première zone partielle I et une deuxième zone partielle II, une largeur axiale BI de la surface de roulement 8 prévue dans la première zone partielle I étant inférieure à une largeur axiale Bll de la surface de roulement 8 prévue dans la deuxième zone partielle II. La largeur axiale BI, 13H est définie pour l'essentiel parallèlement à l'axe de rotation A. La figure 1 illustre en outre que dans la première zone partielle I, une interruption 12 est pourvue sous la forme d'un canal de moyen lubrifiant. Le canal de moyen lubrifiant 12 s'étend en l'occurrence sur toute la largeur BI du siège de palier 2, de sorte que le moyen lubrifiant peut être amené aux corps de rouleau 4 par les deux côtés axiaux. La figure 1 montre en outre qu'une orientation longitudinale 14 du canal de moyen lubrifiant 12 est réalisée non parallèlement à l'axe de rotation A ou non perpendiculairement à la direction de déplacement R des corps de rouleau 4 mais à l'oblique, selon un angle a, p, de sorte que les corps de rouleau 4 sont toujours maintenus par la surface de roulement 8 du siège de palier 2. La réalisation en angle engendre également une direction de transport préférée du moyen lubrifiant par rapport à la direction de déplacement R des corps de rouleau 4, - 8 - de sorte que le moyen lubrifiant est amené à travers le canal et ainsi à toutes les régions du corps de rouleau 4. Le canal de moyen lubrifiant 12 est réalisé de façon à s'ouvrir en direction de la surface de roulement 8, de sorte que le moyen lubrifiant sortant du canal de moyen lubrifiant 12 peut facilement être amené aux corps de rouleau 4. Étant donné que la surface de roulement 8 située dans la première zone partielle I présente une largeur BI inférieure à la deuxième zone partielle, des évidements 16, 18 prévus dans le siège de palier 2 du palier à rouleau 1 sont réalisés dans le plan axial contre la surface de roulement, dans la première zone partielle I, les corps de rouleau 4 n'étant pas maintenus par le siège de palier 2 dans lesdits évidements. Dans ces évidements 16, 18, le moyen lubrifiant peut arriver directement aux paliers à rouleau 4, par exemple sous forme d'un brouillard de moyen lubrifiant, de sorte que les corps de rouleau 4 puissent entrer en contact avec le moyen lubrifiant aux endroits normalement en contact avec la surface de roulement 8. Pour alimenter dans la mesure du possible tous les endroits des corps de rouleau 4 en moyen lubrifiant, la surface de roulement 8 selon la présente invention située dans la première zone partielle I n'est pas orientée parallèlement, en direction de la direction de roulement R réalisée pour l'essentiel perpendiculairement à l'axe de rotation A, mais de façon oblique par rapport à la direction de roulement R. Ceci permet d'alimenter en moyen lubrifiant les corps de rouleau 4 le long de leur longueur totale L dans la première zone partielle I. Ceci permet d'empêcher que trop peu de moyen lubrifiant ou pas de moyen lubrifiant du tout soit mis à disposition, notamment dans une région centrale 20 du corps de rouleau 4. Comme le montre en outre la figure 1, les niches 16, 18 et/ou le biseau de la surface de roulement 8 peuvent être réalisés de telle sorte que les niches 16, 18 s'étendent, respectivement jusqu'à la région centrale 20 des corps de rouleau et/ou plus loin encore, de façon à permettre une lubrification directe de la région centrale 20 des corps de rouleau 4. La figure 1 illustre une configuration en forme de Z de la surface de roulement, même s'il est également possible d'opter pour une autre configuration oblique axiale des surfaces de roulement. La figure 2 illustre par exemple une configuration de la surface de roulement 8 dans laquelle une double pente prenant la forme d'un crantage est réalisée, de sorte que les surfaces de roulement 8 prennent une configuration en forme de M. Cet exemple de réalisation garantit également un guidage particulièrement bon du moyen lubrifiant au niveau des corps de rouleau 4. Le canal de moyen lubrifiant 18 lui-même peut être réalisé, tel qu'illustré, droit ou arqué. Il est également possible que le canal de moyen lubrifiant s'étende en forme de vagues ou de dents sur la largeur du siège de palier ou, comme l'illustre la figure 3, que non pas un mais plusieurs canaux de moyen lubrifiant soient prévus. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 3, les canaux de moyen lubrifiant 12-1, 12-2 sont réalisés de façon à former un angle les uns par rapport aux autres. Le canal de moyen lubrifiant 12 peut toutefois être réalisé non seulement dans la première zone partielle I mais aussi, en variante ou en sus, également dans la deuxième zone partielle II. Ceci permet d'améliorer significativement, dans cette région aussi, l'alimentation en moyen lubrifiant. Une telle configuration est possible dans la zone de charge du fait que les corps de rouleau sont disposés de façon à toujours être maintenus par le siège de palier, sur la base de la configuration selon l'invention, et ce également dans la région du canal de moyen lubrifiant. La figure 4 illustre une autre configuration avantageuse dans laquelle la disposition en angle a est moins pentue que sur la figure 1. Cet exemple de réalisation montre toutefois de nouveau que les corps de rouleau 4 sont toujours maintenus par la surface de roulement 8 du siège de palier 2 le long d'au moins une grande partie de leur ligne de contact 10. - 10 - Dans l'ensemble, le logement radial 1 selon l'invention permet non seulement d'améliorer l'alimentation en moyen lubrifiant, mais aussi, étant donné que selon la présente invention, les corps de rouleau sont disposés de façon à être maintenus par le siège de palier sur la totalité de la périphérie du logement radial, et ce également dans la région de l'interruption, de contrer de façon fiable une perte ou un glissement des corps de rouleau. De plus, le caractère oblique de la surface de roulement dans une zone partielle I du palier à rouleau 1 permet d'amener le moyen lubrifiant directement aux corps de rouleau 4.10 Liste des références 1 Logement radial 2 Siège de palier 3 Arbre 4 Corps de rouleau 6 Cage 8 Surface Ligne de contact 10 12 Canal de moyen lubrifiant 14 Direction longitudinale du canal de moyen lubrifiant 16, 18 Niches 20 Région centrale des corps de rouleau A Axe de rotation R Direction de roulement des corps de rouleau I Première zone partielle II Deuxième zone partielle Br Largeur de la surface de roulement dans la première zone partielle B11 Largeur de la surface de roulement dans la deuxième zone partielle L Longueur des corps de rouleau a Angle entre direction longitudinale du canal de moyen lubrifiant et direction de roulement R E3 Angle entre direction longitudinale du canal de moyen lubrifiant et axe de rotation A et/ou ligne de contact30 REVENDICATIONS1. Logement radial (1) d'une partie extérieure par rapport à une partie intérieure, notamment d'un arbre à balourd dans un carter, la partie extérieure et la partie intérieure étant réalisées de façon à pouvoir tourner l'une par rapport à l'autre autour d'un axe longitudinal (A) commun et le logement radial (1) comprenant un siège de palier (2) réalisé au niveau de la partie extérieure ou de la partie intérieure et pour l'essentiel supportant une charge radiale sollicitant le siège de palier (2) dans une zone de charge et présentant une largeur (BI ; variable sur sa périphérie et le logement radial (1) prenant la forme d'un palier à rouleau avec contact linéaire, avec au moins un corps de rouleau (4) touchant le siège de palier (2) le long d'une ligne (10), caractérisé en ce qu'au moins une interruption (12) est réalisée au niveau du siège de palier (2) sur la totalité de la périphérie du logement radial (1), de telle sorte que l'au moins un corps de rouleau (4) est réalisé de façon à être maintenu par le siège de palier (2) au moins le long d'une partie du contact linéaire (10). 2. Logement radial (1) selon la revendication 1, l'interruption (12) présentant une longueur dont la direction longitudinale (14) forme un angle par rapport au contact linéaire (10) des corps de rouleau (4). 3. Logement radial (1) selon la revendication 1 ou 2, l'interruption (12) prenant la forme d'un canal de moyen lubrifiant. 4. Logement radial (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le siège de palier (2) à l'extérieur de la zone de charge comportant une première largeur axiale (BI) définie parallèlement à l'axe longitudinal (A) et, dans la zone de charge, une deuxième largeur axiale (BH) définie parallèlement à l'axe longitudinal (A), la première largeur axiale (BI) étant inférieure à la deuxième largeur axiale (BO. 5 6. 10 7. 15 20 8. 25 9. 30- 13 - 5. Logement radial (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le siège de palier (2) à l'extérieur de la zone de charge s'étendant de façon oblique par rapport à une direction de roulement (R) de l'au moins un corps de rouleau (4) et s'étendant à l'intérieur de la zone de charge pour l'essentiel parallèlement à la direction de roulement (R) de l'au moins un corps de rouleau (4). Logement radial (1) selon la revendication 5, le siège de palier (2) à l'extérieur de la zone de charge comportant dans la direction axiale un gondolage et/ou un crantage, le siège de palier à l'extérieur de la zone de charge présentant de préférence une forme de Z ou une forme de M. Logement radial (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, la partie extérieure prenant la forme d'un carter, la partie intérieure prenant la forme d'un arbre (3) disposé dans le carter et le siège de palier à largeur variable (2) étant réalisés au niveau de l'arbre (3), la charge radiale tournant avec l'arbre (3) ou le siège de palier à largeur variable étant réalisé dans le carter, la charge radiale étant pour l'essentiel supportée par le carter. Logement radial (1) selon la revendication 7, l'arbre prenant la forme d'un arbre à balourd comportant un centre de gravité de masse disposé de façon excentrée par rapport à l'axe longitudinal. Arbre à balourd (3) avec un siège de palier (2) servant au logement radial de l'arbre à balourd (3) dans un carter, le logement radial étant réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.