Brevet FR3040199A1 — publié le 20170224

Palier à roulement comprenant des rouleaux à contact oblique 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 une rangée 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 une rangée 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. De tels paliers de grand diamètre, chargés à la fois radialement et axialement avec des charges relativement importantes, sont généralement nommés paliers à roulement d'orientation. La demande de brevet WO-A1-2012/126529 décrit un palier à roulement d'orientation comprenant deux rangées de rouleaux à contact oblique disposés entre les bagues intérieure et extérieure. Deux faces de guidage sont ménagées sur chacune desdites bagues pour venir en contact contre les faces d'extrémité des rouleaux de chaque rangée. Avec un tel palier, il peut se produire en fonctionnement une inclinaison ou basculement des rouleaux de chaque rangée par rapport aux chemins de roulement associés des bagues intérieure et extérieure. Ceci engendre une augmentation du couple de friction entre les rouleaux et les bagues. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un palier à roulement facile à fabriquer, économique et présentant en fonctionnement un couple de friction limité. 3040199 2 Dans un mode de réalisation, le palier à roulement comprend une bague intérieure, une bague extérieure et au moins une rangée de rouleaux à contact oblique disposés entre des chemins de roulement des bagues. Chacune desdites bagues comprend une face de guidage en 5 contact avec des faces d'extrémité des rouleaux. Le point d'intersection de l'axe de rotation de chaque rouleau de ladite rangée avec chaque face de guidage desdites bagues est situé à égale distance de bords intérieur et extérieur de ladite face de guidage. La zone de contact de la face d'extrémité de chaque rouleau 10 avec la face de guidage de la bague intérieure peut se présenter sous la forme d'un disque centré sur l'axe de rotation dudit rouleau. La zone de contact de la face d'extrémité de chaque rouleau avec la face de guidage de la bague intérieure peut se présenter sous la forme d'un anneau centré sur l'axe de rotation dudit rouleau. 15 De préférence, les faces d'extrémité des rouleaux sont planes. Dans un mode de réalisation, le diamètre des faces d'extrémité des rouleaux est inférieur à la longueur des faces de guidage des bagues intérieure et extérieure. La longueur des faces de guidage peut être inférieure à la longueur des chemins de roulement des bagues 20 intérieure et extérieure. De préférence le ratio entre le jeu prévu entre les faces de guidage des bagues et les faces d'extrémité des rouleaux, et la longueur desdits rouleaux est compris entre 5% et 6%. Dans un mode de réalisation, les faces de guidage sont formées 25 directement sur les bagues intérieure et extérieure. Le palier peut comprendre au moins deux rangées de rouleaux. 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 : 30 - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un palier à roulement selon un exemple de réalisation, - la figure 2 est une vue de détail de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en coupe partielle selon l'axe de la figure 2. 3040199 3 Sur la figure 1, le palier à roulement, référencé 10 dans son ensemble, peut notamment être utilisé dans des éoliennes ou dans des machines de forage de tunnels. Le palier 10, d'axe 12, comprend une bague intérieure 14, une bague extérieure 16 et deux rangées de 5 rouleaux 18, 20 à contact oblique disposés entre lesdites bagues. Le palier 10 comprend encore des intercalaires (non visibles) disposés chacun entre deux rouleaux 18, 20 successifs pour maintenir un espacement circonférentiel régulier entre les rouleaux de chaque rangée. 10 Les rouleaux 18, 20 sont identiques entre eux. Les rouleaux s'étendent selon un axe 18a, 20a formant axe de rotation. Les rouleaux 18, 20 comprennent chacun une surface de roulement 18b, 20b extérieure et deux faces d'extrémité 18c et 18d, 20c et 20d opposées qui délimitent axialement ladite surface extérieure de roulement, en 15 considérant l'axe de rotation 18a, 20a dudit rouleau. Les faces d'extrémité des rouleaux 18, 20 sont planes. Dans l'exemple de réalisation illustré, les surfaces de roulement 18a, 20a des rouleaux sont cylindriques. Alternativement, les surfaces de roulement peuvent présenter un profil sphérique ou 20 logarithmique. Pour chaque rangée, les axes de rotation 18a, 20a des rouleaux convergent en un unique point situé sur l'axe 12. Les bagues intérieure 14 et extérieure 16 sont concentriques et s'étendent axialement le long de l'axe de rotation 12 du palier. Les bagues intérieure 14 et extérieure 16 sont massives. On entend par 25 « 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. Dans l'exemple de réalisation illustré, la bague intérieure 14 est réalisée en une seule partie. La bague intérieure 14 comprend un 30 alésage 14a destiné à être monté sur un châssis ou une structure d'une machine (non représentée). La bague intérieure 14 comprend également une surface extérieure 14b 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 3040199 4 eux par rapport à un plan radial transversal passant entre les rangées de rouleaux 18, 20. Chaque chemin de roulement 22, 24 se présente sous la forme d'une couronne annulaire. Chaque chemin de roulement 22, 24 s'étend obliquement vers l'intérieur à partir de la surface 5 extérieure 14b cylindrique. Chaque chemin de roulement 22, 24 présente en section droite un profil rectiligne en contact linéaire avec la surface de roulement 18b, 20b de chacun des rouleaux 18, 20. La bague intérieure 14 comprend encore des faces de guidage 26, 28 annulaires formées sur la surface extérieure 14b et prévues pour 10 venir en appui axial avec les faces d'extrémité 18c, 20c des rouleaux, en considérant les axes de rotation 18a, 20a. 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 se présente sous la forme d'une couronne annulaire continue 15 dans le sens circonférentiel. Chaque face de guidage 26, 28 présente en section droite un profil rectiligne. Chaque face de guidage 26, 28 est tronconique et disposée perpendiculairement au chemin de roulement 22, 24 associé en étant reliée au bord de petit diamètre dudit chemin de roulement, ici par un congé concave. Chaque face de 20 guidage 26, 28 s'étend obliquement et est reliée à la surface extérieure 14b de la bague intérieure. Les faces de guidage 26, 28 s'étendent radialement par rapport aux axes de rotation 18a, 20a 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 25 l'extérieur. Dans l'exemple de réalisation illustré, la bague extérieure 16 est réalisée en une seule partie. La bague extérieure 16 comprend un alésage 16a étagé sur lequel sont formés des chemins de roulement 36, 38 extérieurs annulaires. Les chemins de roulement 36, 38 sont 30 symétriques en considérant le plan radial transversal passant entre les rangées de rouleaux 18, 20. Chaque chemin de roulement 36, 38 se présente sous la forme d'une couronne annulaire. Chaque chemin de roulement 36, 38 s'étend obliquement vers l'extérieur à partir de l'alésage 16a de la bague extérieure 16. Chaque chemin de roulement 3040199 5 36, 38 présente en section droite un profil rectiligne en contact linéaire avec les surfaces de roulement 18b, 20b 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, 5 parallèles et symétriques en considérant les axes de rotation 18a, 20a des rouleaux. La totalité de la surface de roulement 18b, 20b des rouleaux est en contact avec les chemins de roulement 22, 24 et 36, 38. La bague extérieure 16 comprend également des faces de guidage 40, 42 annulaires formées sur l'alésage 14a et prévues pour 10 venir en appui axial avec les faces d'extrémité 18d, 20d des rouleaux, en considérant les axes de rotation 18a, 20a. Les faces de guidage 40, 42 sont symétriques entre elles en considérant le plan radial transversal passant entre les rangées de rouleaux 18, 20. Chaque face de guidage 40, 42 se présente sous la forme d'une couronne annulaire 15 continue dans le sens circonférentiel. Chaque face de guidage 26, 28 présente en section droite un profil rectiligne. Chaque face de guidage 40, 42 est tronconique 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 16a et est reliée au 20 bord de petit diamètre du chemin de roulement 36, 38 associé, ici par un congé concave. Chaque face de guidage 40, 42 s'étend radialement par rapport aux axes de rotation 18a, 20a des rouleaux. Chaque face de guidage 40, 42 et le chemin de roulement 36, 38 associé délimitent une rainure en forme de V orientée radialement vers l'intérieur. Les faces 25 de guidage 40, 42 extérieures et les faces de guidage 26, 28 intérieures sont respectivement en regard, parallèles et concentriques. 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 30 l'intérieur duquel est disposée la rangée de rouleaux 18. Chaque rouleau 18 est monté en contact direct avec les chemins de roulement 22, 36 et est maintenu latéralement en position par les faces de guidage 26, 40. 3040199 6 Comme illustré plus visiblement à la figure 2, chaque face de guidage 26, 40, qui forme une surface d'appui pour les faces d'extrémité 18c, 18d de chaque rouleau, est délimitée par un bord latéral 26a, 40a intérieur et par un bord latéral 26b, 40b extérieur. Ces 5 bords sont annulaires. Le point d'intersection Pesa, 18a, 26 de l'axe 18a de rotation de chaque rouleau avec la face de guidage 26 de la bague intérieure est situé à égale distance des bords latéraux 26a et 26b de ladite face. Dans un plan de coupe axial du palier 10 tel qu'illustré sur la figure, 10 la distance d1 radiale, en considérant l'axe 18a, entre le bord latéral 26a intérieur et le point d'intersection Pesa, 18a, 26 est égale à la distance d2 radiale entre ledit point d'intersection et le bord latéral 26b extérieur. La somme de ces deux distances est égale à la longueur de la face de guidage 26. De façon similaire, le point d'intersection Pesa, 18a, 40 de l'axe 15 de rotation 18a de chaque rouleau avec la face de guidage 40 de la bague extérieure est situé à égale distance des bords latéraux 40a et 40b de ladite face. Ainsi, la zone de contact de la face d'extrémité 18c, respectivement 18d, de chaque rouleau avec la face de guidage 26, 20 respectivement 40, est centrée sur ladite face de guidage et sur l'axe 18a de rotation de chaque rouleau. Le basculement des rouleaux 18 par rapport aux chemins de roulement 22, 36 pouvant se produire est limité. La zone de contact de la face d'extrémité 18c de chaque 25 rouleau avec la face de guidage 26 de la bague intérieure se présente sous la forme d'un disque centré sur l'axe 18a de rotation dudit rouleau. La zone de contact de la face d'extrémité 18d de chaque rouleau avec la face de guidage 40 de la bague extérieure se présente sous la forme d'un anneau centré sur l'axe 18a de rotation dudit 30 rouleau. Comme illustré plus visiblement à la figure 3, cette zone de contact en forme d'anneau est localisée sur l'arête reliant la face d'extrémité 18d à la surface de roulement 18b. De sorte à limiter le couple de friction généré par le guidage des rouleaux 18 via les faces 26, 40 des bagues, le ratio entre le jeu 3040199 7 prévu entre ces faces 26, 40 et les faces d'extrémité 18c, 18d des rouleaux par rapport à la longueur desdits rouleaux est de préférence compris 5% et 6%. Dans ce but, le diamètre des faces d'extrémité 18c, 18d des rouleaux est inférieur à la longueur des faces de guidage 26, 5 40 des bagues. 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 10 20 sont en contact direct avec les chemins de roulement 24, 38 et sont maintenus latéralement par les faces de guidage 28, 42. La disposition des rouleaux 20 par rapport aux chemins de roulement 24, 38 et aux faces de guidage 28, 42 des bagues est la même que celle décrite précédemment pour la rangée de rouleaux 18. 15 Dans l'exemple de réalisation illustré, le palier 10 comprend deux rangées de rouleaux 18, 20 à contact oblique disposés en O. Alternativement, les rouleaux peuvent être disposés en X. L'invention a été illustrée sur la base d'un palier à roulement pourvu de deux rangées de rouleaux disposés entre les bagues intérieure et extérieure. 20 En variante, il est possible de prévoir une unique rangée de rouleaux ou un nombre de rangées supérieur ou égal à trois. REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant une bague intérieure (14), une bague extérieure (16) et au moins une rangée de rouleaux (18) à contact oblique disposés entre des chemins de roulement (22, 36) des bagues, chacune desdites bagues comprenant une face de guidage (26, 40) en contact avec des faces d'extrémité (18c, 18d) des rouleaux, caractérisé en ce que le point d'intersection de l'axe de rotation (18a) de chaque rouleau de ladite rangée avec chaque face de guidage (26, 40) desdites bagues est situé à égale distance de bords intérieur (26a, 40a) et extérieur (26b, 40b) de ladite face de guidage. 2. Palier selon la revendication 1, dans lequel la zone de contact de la face d'extrémité (18c) de chaque rouleau avec la face de guidage (26) de la bague intérieure se présente sous la forme d'un disque centré sur l'axe de rotation (18a) dudit rouleau. 3. Palier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la zone de contact de la face d'extrémité (18d) de chaque rouleau avec la face de guidage (40) de la bague intérieure se présente sous la forme d'un anneau centré sur l'axe de rotation (18a) dudit rouleau. 4. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les faces d'extrémité (18c, 18d) des rouleaux sont planes. 5. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le diamètre des faces d'extrémité (18c, 18d) des rouleaux est inférieur à la longueur des faces de guidage (26, 40) des bagues intérieure et extérieure. 6. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la longueur des faces de guidage (26, 40) est inférieure à la longueur des chemins de roulement (22, 36) des bagues intérieure et extérieure. 7. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ratio entre le jeu prévu entre les faces de guidage (26, 40) des bagues et les faces d'extrémité (18c, 18d) des rouleaux, et la longueur desdits rouleaux est compris entre 5% et 6%. 3040199 9 8. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les faces de guidage (26, 40) sont formées directement sur les bagues intérieure et extérieure. 9. Palier selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, comprenant au moins deux rangées de rouleaux (18, 20).