Brevet FR3036752A1 — publié le 20161202

Roulement aéronautique pour système pivotant et aéronef équipé d'un tel roulement L'invention concerne un roulement aéronautique pour système pivotant et un aéronef équipé d'un tel roulement. Il est connu d'utiliser des roulements aéronautiques dans des aéronefs comportant des éléments pivotants tel que des surfaces ou éléments de commande réglables, par exemple des gouvernes de direction, des surfaces stabilisatrices réglables, des ailerons ou encore des pieds de pale. Les exigences pour les roulements aéronautiques sont très hautes non seulement pour des raisons de sécurité mais aussi pour les paramètres de leur environnement dans l'application, y compris pour les environnements les plus contaminés avec des fluctuations de température très importantes. De plus, la nécessité de contrôles visuels ou de maintenance minimale doit être prise en compte. Afin de maximiser les intervalles de maintenance, les roulements aéronautiques sont en général équipés de canaux de lubrifiant. Ces canaux de lubrifiant risquent de réduire la stabilité des composants, ce qui doit être compensé par du matériel supplémentaire, requièrent de l'espace et doivent, eux-mêmes, être contrôlés et maintenus. Les pertes de lubrifiant des roulements en contact avec l'environnement sont polluantes et les lubrifiants dans des roulements des gouvernes ou des trains d'atterrissage sont souvent contaminés par des agents de déglaciation. Dans le cas des applications avec des petites oscillations fréquentes avec des amplitudes au-dessous de l'angle critique du roulement, le roulement risque de quitter le régime de re-lubrification de la piste par les éléments roulants adjacents et, en conséquence, montrer une augmentation de son couple de frottement et une usure prématurée au niveau de ses pistes, suite à des contacts secs. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un roulement aéronautique pour un système pivotant, comportant une bague 3036752 201500117 2 extérieure et une bague intérieure entre lesquelles est définie une chambre de roulement pour des éléments roulants, et du lubrifiant pourvu dans la chambre des éléments roulants. 5 Selon un aspect avantageux de l'invention, le lubrifiant est pourvu dans la forme d'une matrice polymérique saturée d'huile qui remplit essentiellement tout l'espace libre dans la chambre de roulement. L'huile peut sortir de la matrice directement au point de contact entre les éléments roulants et les pistes du roulement et peut éviter une usure prématurée au niveau de ses pistes suite à 10 des contacts secs en raison de faibles oscillations, c.à.d. au-dessous de l'angle critique du roulement. L'angle critique du roulement est défini comme l'angle de rotation pour lequel les trajectoires des éléments roulants sur les pistes se touchent mais ne se chevauchent pas. 15 Grâce à l'invention, les cycles de maintenance peuvent être prolongés, des canaux de lubrifiant peuvent être évités et la durabilité du roulement peut être augmentée, en particulier dans des applications de faibles oscillations fréquentes avec des amplitudes au-dessous de l'angle critique du roulement. 20 De préférence, une telle matrice polymérique saturée d'huile remplit tout l'espace libre dans le roulement, entourant les éléments roulants et la ou les cages. La structure poreuse du polymère retient l'huile de lubrification par ses millions de micropores. Les pores sont si petits qu'ils retiennent l'huile dans le matériau par sa tension de surface. À mesure que le matériau polymère rempli d'huile est 25 injecté dans le roulement, un espace très réduit se forme autour des éléments roulants et des pistes qui permettent aux composants du roulement de tourner librement. De telles matrices sont connues sous le nom de « Solid Oil ». Quand la matrice 30 glisse contre les éléments roulants ou les pistes d'un roulement, le métal est recouvert d'un film d'huile uniforme et consistant. Une légère augmentation de la température de fonctionnement fait alors remonter l'huile vers la surface de la matrice polymère. Ce débit d'huile à l'intérieur de la matrice polymérique se produit car le coefficient de dilatation thermique de l'huile est supérieur à celui de 35 la matrice et car la viscosité de l'huile diminue à mesure que la température 3036752 201500117 3 augmente. Lorsque le roulement cesse de tourner, la matrice polymère absorbe l'excès d'huile. Un roulement avec Solid Oil peut contenir deux à quatre fois plus d'huile que les 5 roulements classiques lubrifiés à la graisse car le roulement est entièrement rempli de Solid Oil, tandis qu'un roulement graissé fonctionne normalement avec environ un tiers de son espace libre rempli de graisse. L'huile standard utilisée pour Solid Oil est une huile synthétique de haute qualité 10 qui répond aux besoins de la plupart des applications. Des huiles présentant d'autres viscosités et caractéristiques sont également disponibles. 15 Étant donné que la matrice polymère remplit tout le roulement, il est difficile pour les polluants solides ou liquides d'atteindre les surfaces internes du roulement, même en l'absence de joints. Cependant, dans des environnements hautement contaminés, il est possible d'utiliser des joints à frottement en combinaison avec la matrice polymère remplie de l'huile. 20 Selon un autre aspect avantageux mais non obligatoire de l'invention, ni la bague extérieure ni la bague intérieure ne comporte un canal de lubrification. On peut ainsi obtenir la stabilité requise tout en réduisant le poids. 25 De préférence, la matrice polymérique assure la séparation des éléments roulants et a donc la fonction d'une cage. La souplesse de la matrice polymérique entraîne une atténuation dans des environnements vibrants. Dans des modes de réalisation préférés, les éléments roulants sont des rouleaux 30 ou des aiguilles. Un autre aspect de l'invention concerne une poulie aéronautique comportant un roulement aéronautique comme décrit ci-dessus. 35 D'autres aspects avantageux de l'invention concernent un système comportant un élément pivotant supporté par un roulement aéronautique comme décrit ci- 3036752 201500117 4 dessus ou par une poulie comme décrit ci-dessus ou un aéronef comportant un tel système. De préférence, l'élément pivotant est un aileron ou une gouverne de direction. 5 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description ci-dessous faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexes dans lesquels : La figure 1 est une vue éclatée d'un roulement aéronautique selon l'invention ; 10 La figure 2 est un rouleau équipé d'un roulement selon l'invention dans une vue éclatée ; La figure 3 est une vue en coupe d'un roulement aéronautique selon un autre mode de réalisation de l'invention ; La figure 4 est un graphique schématique de l'angle de rotation d'un 15 aileron d'un avion pour un cycle de vol intercontinental ; et La figure 5 est un graphique d'un couple sous charge pour plusieurs roulements testés. La figure 1 est une vue éclatée d'un roulement aéronautique 10 selon l'invention. 20 Le roulement aéronautique 10 est adapté pour l'utilisation dans un rouleau de guidage pour des gouvernes ou des volets d'une aile d'un avion. La figure 2 est une poulie 12 équipé d'un roulement 10 selon une autre forme de réalisation de l'invention dans une vue éclatée. 25 Le roulement 10 comporte une bague extérieure 14 et une bague intérieure 16 entre lesquelles est définie une chambre de roulement 22 pour des éléments roulants 18 réalisés sous la forme d'aiguilles. Un lubrifiant 20 est pourvu dans la forme d'une matrice polymérique saturée 30 d'huile qui remplit tout l'espace libre dans la chambre de roulement 22. Comme une lubrification externe pendant le temps de vie du roulement n'est plus nécessaire, ni la bague extérieure 14 ni la bague intérieure 16 ne comporte un canal de lubrification. De plus, le roulement 16 ne comporte aucune cage 3036752 201500117 5 métallique puisque la matrice polymérique assure la séparation des éléments roulants 18. La figure 3 est une vue en coupe d'un roulement aéronautique 10 selon un autre 5 mode de réalisation de l'invention. Le roulement 10 est un roulement pour l'utilisation dans un actionneur d'un aileron dans lequel les éléments roulants 18 sont des rouleaux toroïdaux. La figure 4 est un graphique schématique de l'angle de rotation du roulement 12 10 selon la figure 3 pour un cycle de vol intercontinental. L'aileron est pivoté quelques fois avec des angles de rotation de l'ordre de 25° pendant le décollage et l'atterrissage et des centaines de fois avec des angles de rotation de l'ordre de 3° pendant le reste du vol. 15 La figure 5 est un graphique schématique d'un couple sous charge pour plusieurs roulements testés. La ligne solide représente le couple de démarrage d'un roulement selon l'invention en fonction du nombre des cycles de vol. La ligne mixte représente le couple de démarrage d'un roulement standard graissé selon l'art antérieur en fonction du nombre des cycles de vol. Le roulement standard 20 graissé a été regraissé après 2400 et 4800 cycles de vol. Il se trouve que le roulement selon l'invention a une durée de vie comparable à celle du roulement standard même sans re-lubrification. Dans les exemples décrits précédemment les éléments roulants sont des 25 rouleaux ou des aiguilles. Cependant, il pourrait également s'agir de billes. REVENDICATIONS1. Roulement aéronautique comportant une bague extérieure (14) et une bague intérieure (16) entre lesquelles est définie une chambre de roule- ment (22) pour des éléments roulants (18), et du lubrifiant (20) pourvu dans la chambre de roulement (22), caractérisé en ce que le lubrifiant (20) est pourvu dans la forme d'une matrice polymérique saturée d'huile qui remplit tout l'espace libre dans la chambre de roulement (22). 2. Roulement aéronautique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ni la bague extérieure (14) ni la bague intérieure (16) ne comporte un canal de lubrification. 3. Roulement aéronautique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice polymérique assure la séparation des éléments roulants (18). 4. Roulement aéronautique selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments roulants (18) sont des rouleaux. 5. Roulement aéronautique selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments roulants (18) sont des aiguilles. 6. Poulie aéronautique comportant un roulement aéronautique selon une des revendications précédentes. 7 Système comportant un élément pivotant supporté par un roulement aéronautique selon une des revendications 1 à 5 ou par une poulie selon la revendication 6. 8. Aéronef comportant un système selon la revendication7.