Brevet FR3066562A1 — publié le 20181123

Procédé de détermination de l'usure dans une surface de palier La présente invention concerne la mesure de l'usure dans une surface de travail d'une rotule lisse, afin de déterminer si le palier peut être remis en 5 état ou si un remplacement est nécessaire. Arrière-plan technique Un appareil de mesure de l'usure de paliers d' embout de bielle est divulgué dans le document US 3845735. Une goupille d'indication est 10 installée dans un trou traversant s'étendant radialement dans la bague extérieure, de telle sorte qu'une extrémité de la goupille est en contact avec la surface extérieure sphérique (surface de travail) au niveau d'un emplacement axialement central de la bague intérieure, tandis que l'autre extrémité de la goupille fait saillie à partir du trou traversant dans une 15 mesure connue lorsque le palier est dans un état non usé. Après une certaine période en service, l'usure est mesurée en comprimant le palier et en appuyant manuellement sur la goupille jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la surface de travail de la bague intérieure. Une réduction de la mesure avec laquelle la goupille fait saillie indique l'usure. 20 Cette solution présente l'inconvénient qu'il est nécessaire d'usiner une cavité à travers la bague extérieure, ce qui compromet son intégrité structurelle. De plus, il n'est possible de détecter l'usure qu'à un seul emplacement sur la surface de travail. Selon les charges de l'application, la 25 surface de travail peut ne pas subir un degré d'usure uniforme le long d'un profil axial de la surface. Un exemple d'un palier lisse comportant des éléments d'indication d'usure visuels est divulgué dans le document GB 2421769. Le palier lisse est un 30 coussinet dont la surface extérieure est pourvue d'évidements peu profonds présentant une profondeur radiale, une largeur axiale et une longueur circonférentielle contrôlées étroitement. Au cours d'une inspection d'entretien, après une période en service durant laquelle une usure aura eu 1 201600139 3066562 lieu, l'aspect visuel du motif d'évidements usé est comparé avec un tableau qui interprète le motif et l'étendue de l'usure. Dans des applications dans lesquelles un degré d'usure inacceptable est mesuré à l'échelle des micromètres, une comparaison visuelle par rapport à un tableau peut ne pas fournir une indication fiable de l'étendue de l'usure. Des améliorations peuvent encore être apportées. Résumé de l'invention La présente invention concerne un procédé de détermination d'un degré d'usure dans une surface de travail d'une bague de palier d'une rotule lisse au moyen d'un outil spécialement conçu. Le procédé comprend une étape consistant à former une rainure de référence dans la surface de travail. La rainure de référence et des faces d'extrémité axiales de la bague de palier sont alors utilisées en tant que surfaces de référence pour le centrage et l'alignement de l'outil, qui comporte les éléments suivants : - une première surface conçue pour faire face à la surface de travail de la bague de palier, et une protubérance qui s'étend à partir de la première surface dans la direction radiale et est conçue pour pouvoir se loger dans la rainure de référence ; - des première et seconde sections de fixation par serrage qui viennent en prise avec des faces d'extrémité axiales opposées de la bague de palier ; - au moins deux ouvertures radiales qui s'étendent à partir d'une seconde surface de l'outil et le traversent jusqu'à la première surface, et qui sont espacées axialement de la protubérance ; et - une jauge de profondeur associée à au moins une des au moins deux ouvertures radiales pour mesurer une distance radiale. L'usure est déterminée en utilisant l'outil pour mesurer la distance radiale par rapport à la surface de travail à travers chacune des ouvertures 2 201600139 3066562 radiales et en comparant la valeur mesurée avec une valeur de référence mesurée pour une surface de travail dans un état non usé. Le procédé et l'outil de l'invention permettent ainsi de mesurer l'usure de la 5 surface de travail d'une manière simple au niveau d'une pluralité d'emplacements espacés axialement. Dans un exemple préféré, l'outil de mesure comporte quatre ouvertures radiales supplémentaires. En outre, l'outil peut aisément être déplacé jusqu'à différents emplacements angulaires sur la bague de palier. 10 Dans un premier mode de réalisation, la bague de palier est une bague intérieure d'une rotule lisse, qui comporte une surface de travail sphériquement convexe. De manière appropriée, la première surface de l'outil comporte alors une courbure concave de forme complémentaire. 15 Dans un deuxième mode de réalisation, la bague de palier est une bague extérieure d'une rotule lisse, qui comporte une surface de travail sphériquement concave. De manière appropriée, la première surface de l'outil comporte alors une courbure convexe de forme complémentaire. 20 L'outil peut comprendre n'importe quel type de jauge qui soit adapté à la mesure de la profondeur d'un trou borgne. Dans un exemple, la jauge associée à chaque ouverture radiale est une jauge à vis micrométrique avec une tige qui est insérée à travers chaque ouverture radiale et ajustée jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la surface de travail. Dans 25 d'autres exemples, une jauge à cadran ou une jauge de profondeur à laser est employée. L'outil peut comprendre une jauge de profondeur pour chacune des ouvertures radiales, ou peut comprendre une seule jauge de profondeur qui peut être déplacée axialement. Dans un mode de réalisation, le corps de l'outil comprend un trou oblong dans lequel est 30 disposée une jauge de profondeur à laser, dont la position peut être ajustée axialement. Dans un mode de réalisation, la bague de palier est conçue à des fins de 3 201600139 3066562 lubrification par graisse ou huile et comprend une rainure de lubrification annulaire formée au niveau d'un emplacement axialement central sur la surface de travail sphérique. La rainure de lubrification est alors utilisée en tant que rainure de référence pour le centrage et l'alignement de l'outil de 5 mesure. Par conséquent, aucune modification supplémentaire de la bague de palier n'est nécessaire pour la mise en oeuvre de l'invention. De telles rotules lisses avec une rainure de lubrification annulaire sont appelées paliers métal-métal, les bagues étant constituées par ex. d'acier, 10 de titane, de bronze, d'un alliage au cobalt ou d'un alliage nickel chrome et pouvant être pourvues d'un revêtement de surface composé par ex. de nitrure de titane, de nitrure de chrome ou de carbure de tungstène. Dans un autre mode de réalisation, la bague fait partie d'un palier 15 autolubrifiant. Par exemple, la bague extérieure de la rotule lisse peut être pourvue d'une garniture sur sa surface de travail. La garniture peut comprendre des fibres de PTFE liées dans de la résine à un matériau de support. De préférence, la garniture peut être usinée, de telle sorte qu'une rainure de référence puisse être usinée dans la surface de la garniture. 20 De manière appropriée, la rainure de référence présente une profondeur par rapport à la surface sphérique qui est supérieure à un degré d'usure maximal admissible. 25 La rainure de référence peut être une rainure circonférentielle continue. En variante, la surface de travail sphérique peut être pourvue d'une pluralité de rainures de référence espacées sur le plan circonférentiel. De manière appropriée, les rainures espacées sur le plan circonférentiel sont formées au niveau d'un emplacement axialement central. 30 Dans des paliers dans lesquels la ou les rainures de référence et la surface de travail sphérique sont fabriquées avec des tolérances strictes, l'outil de mesure peut être étalonné par rapport à une bague de palier de référence 4 201600139 3066562 et utilisé ensuite pour déterminer un degré d'usure sur une bague de palier du même type. En variante, l'outil peut être étalonné par rapport à une rainure de référence formée dans une section de la surface de travail qui, au cours de l'utilisation du palier, est située à l'extérieur d'une zone de 5 palier soumise à des charges et n'est donc pas susceptible de s'user. On obtient ainsi un procédé et un outil simples pour mesurer l'usure des bagues intérieure et extérieure d'une rotule lisse. D'autres avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée qui suit et des 10 dessins joints. Description succincte des dessins Les figures 1 a, lb représentent respectivement une vue en perspective et 15 une vue en coupe transversale d'une bague intérieure d'une rotule lisse et d'un outil pour mesurer l'usure de la surface de travail de la bague intérieure ; les figures 2a, 2b représentent respectivement une vue en perspective et une vue en coupe transversale d'une manille à deux 20 points comprenant des premier et second orifices, chacun d'entre eux servant de bague extérieure d'une rotule lisse, et d'un outil pour mesurer l'usure de la surface de travail de la bague extérieure. 25 Description détaillée Les figures 1 a et 1 b illustrent un exemple d'une bague intérieure 10 d'une rotule lisse. Au cours de l'utilisation du palier, une surface sphériquement convexe 12 de la bague intérieure est en contact glissant avec une surface sphériquement concave d'une bague extérieure. Les surfaces de contact 30 sphériques permettent à la bague intérieure de tourner librement avec de multiples degrés de liberté pendant qu'elle est positionnée à l'intérieur de la bague extérieure du palier. Cette capacité de mouvement multiple permet au palier de s'auto-aligner de telle sorte qu'il s'ajuste automatiquement à 5 201600139 3066562 tout désalignement pouvant se produire dans les conditions de l'application. Une application dans laquelle des rotules lisses sont utilisées est la suspension d'un moteur d'aéronef à une structure de mât fixée à une aile d'aéronef. Le moteur peut être installé sur le mâ par le biais d'une 5 ou de plusieurs manilles, telles qu'illustrées sur les figures 2a et 2b, qui vont être décrites de manière plus détaillée par la suite. Dans les applications aérospatiales, dans lesquelles la sécurité est une préoccupation de première importance, les composants essentiels tels que 10 les rotules lisses sont soumis à des inspections d'entretien régulières. Les bagues de palier subissent en général de faibles déplacements angulaires relatifs alternatifs, qui mènent à une usure des surfaces de travail des bagues qui se trouvent en contact glissant l'une avec l'autre. L'usure augmente le jeu fonctionnel au sein du palier, ce qui réduit la durée de vie 15 du palier lorsque le jeu devient excessif. La mesure de l'usure est par conséquent importante et la présente invention propose un procédé et un outil simples pour effectuer la mesure. 20 En revenant aux figures 1 a et 1 b, la surface de travail de la bague intérieure 10 du palier est la surface extérieure sphériquement convexe 12. Dans l'exemple illustré, le palier est conçu à des fins de lubrification par huile ou graisse et la surface de travail 12 de la bague intérieure est pourvue d'une rainure annulaire 15 pour la distribution du lubrifiant. Dans le 25 procédé de l'invention, une surface en renfoncement 15s de la rainure sert de surface de référence pour caractériser un profil de surface de la surface de travail 12 au moyen d'un outil 20, qui comporte une protubérance 22 conçue pour pouvoir se loger dans la rainure. De manière appropriée, la surface en renfoncement 15s présente une profondeur prédéfinie qui est 30 supérieure à un degré d'usure que la bague de palier pourrait subir au cours de sa vie utile. La protubérance 22 s'étend dans une direction allant radialement vers 6 201600139 3066562 l'intérieur, par rapport à un axe 13 de la bague, à partir d'une première surface 23 de l'outil, qui s'adapte sur la surface de travail 12 de la bague intérieure 10. De préférence, la première surface 23 présente une géométrie concave qui est essentiellement complémentaire de la 5 géométrie convexe de la surface de travail 12. La première surface 23 de l'outil est délimitée axialement par des première et seconde sections de fixation par serrage 24, 25 qui sont conçues pour se placer en appui contre des première et seconde faces d'extrémité 16, 17 de la bague intérieure 10. En cours d'utilisation, l'outil 20 est ainsi centré sur la rainure annulaire 10 15 et aligné sur les faces d'extrémité de la bague intérieure du palier. L'outil comprend en outre un certain nombre de trous traversants espacés axialement qui s'étendent dans la direction radiale d'une seconde surface 26 de l'outil jusqu'à la première surface 23. Dans chaque trou traversant 15 est disposée une jauge de profondeur 27a, 27b, 27c, 27d. N'importe quel type de jauge de profondeur analogique ou numérique peut être utilisé. Dans l'exemple des figures 1 a et 1 b, les goupilles de jauge illustrées sont censées représenter la tige filetée d'une jauge à vis micrométrique. Chaque jauge peut être dotée d'une échelle graduée 28, comme illustré 20 pour la jauge 27d sur la figure 1 b, pour mesurer la quantité de déplacement radial de la tige jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la surface de travail 12. L'échelle est étalonnée par rapport à la situation dans laquelle la tige de la jauge se trouve en contact avec la surface de travail non usée d'un palier de référence identique. 25 Supposons que, pour une bague de palier du type illustré sur les figures 1 a et 1 b, un degré d'usure maximal admissible à n'importe quel endroit sur la surface de travail 12 est de 200 pm et que la marque indiquée avec le numéro de référence 29 sur la figure lb représente cette distance radiale à 30 partir de la seconde surface 26 de l'outil. Après une certaine période en service, la bague de palier 10 est démontée et soumise à une inspection d'entretien. L'outil 20 est adapté sur la bague intérieure 10 de telle sorte que la protubérance 22 se trouve sur la surface 15s de la rainure et les 7 201600139 3066562 sections de fixation par serrage 24, 25 soient placées en appui contre les faces d'extrémité 16, 17 de la bague. La tige de chaque jauge micrométrique 27a, 27b, 27c, 27d est insérée dans le trou traversant respectif dans l'outil et ajustée jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la 5 surface de travail 12. En supposant qu'une usure a eu lieu, la tige se vissera plus loin que lorsque la surface de travail 12 était non usée et le degré d'usure peut être lu sur l'échelle 28. Si l'usure mesurée est proche de 200 pm, la bague de palier sera mise au rebut et une nouvelle bague de palier sera installée dans l'application. Si, par ex., 100 pm de déplacement 10 radial supplémentaire sont mesurés par rapport à la situation d'étalonnage, la bague de palier peut être remise en état. L'outil de l'invention permet de mesurer l'usure d'une manière simple au niveau d'un certain nombre d'emplacements espacés axialement. Le 15 procédé peut également être aisément répété au niveau de différentes positions angulaires de la surface de travail. Dans un second mode de réalisation, l'outil est conçu pour mesurer l'usure d'une surface de travail d'une bague extérieure de palier. 20 Les figures 2a et 2b représentent des vues d'une manille 50, comme mentionnée auparavant, qui est utilisée pour raccorder un moteur d'aéronef à une structure de mât sur une aile d'aéronef. La manille 50 comporte des ouvertures supérieure et inférieure 51, 52, comportant 25 chacune un orifice sphériquement concave 51s, 52s qui sert de bague extérieure d'une rotule lisse destinée à recevoir une bague intérieure comportant une surface extérieure sphériquement convexe. Afin de permettre l'installation, la bague intérieure est généralement réalisée sous la forme d'une bague intérieure en deux parties. Habituellement, la bague 30 intérieure associée avec l'ouverture supérieure 51 est installée sur un premier axe de charnière qui est fixé au mât, et la bague intérieure associée à l'ouverture inférieure 52 est installée sur un second axe de charnière qui est fixé au carter du moteur. 8 201600139 3066 562 En cours d'utilisation, chaque palier comporte une zone soumise à des charges qui s'étend sur une plage angulaire de par ex. 120 degrés. Au sein de la zone soumise à des charges, un contact glissant entre les surfaces 5 de travail des bagues de palier génère une usure. Les bagues de palier dans l'application illustrée subissent des oscillations de glissement alternatives sur une plage angulaire limitée. Par conséquent, la surface de travail à la fois de la bague intérieure et de la bague extérieure comporte une section qui n'entre jamais dans la zone du palier soumise à des 10 charges. Habituellement, la bague intérieure en deux parties est installée à l'intérieur de la bague extérieure de telle sorte que les divisions soient situées dans une zone du palier non soumise à des charges. La manille 50 est un composant qui est soumis à des inspections 15 d'entretien, au cours desquelles l'usure des surfaces de travail sphériquement concaves 51s, 52s peut être mesurée au moyen d'un outil 120 selon le second mode de réalisation de l'invention. L'outil 120 comporte une première surface qui fait face à la surface de 20 travail 51s faisant l'objet de la mesure, et une protubérance 122 qui s'étend à partir de la première surface et est conçue pour pouvoir se loger dans une rainure de lubrification centrale 55 qui est formée dans la surface de travail 51s. À nouveau, l'outil comporte des première et seconde sections de fixation par serrage 124, 125 qui sont placées en appui contre des faces 25 d'extrémité axiales de la biellette (bague extérieure de palier), de telle sorte que l'outil soit centré et aligné. Un corps principal de l'outil comporte des trous traversants qui s'étendent dans une direction radiale d'un seconde surface 126 de l'outil jusqu'à la première surface. Dans l'exemple illustré, deux trous traversants sont situés de chaque côté de la protubérance 122 30 de façon à permettre la mesure de l'usure de la surface de travail 51s au niveau de quatre emplacements. L'outil est en outre équipé de quatre jauges de profondeur 127a, 127b, 9 201600139 3066562 127c, 127d qui sont en prise dans les trous traversants respectifs. Comme auparavant, chaque jauge dans cet exemple comporte une tige et peut être déplacée dans la direction radiale par rapport à un axe 53 de la bague de palier. Une seule jauge de profondeur qui peut être déplacée axialement 5 peut également être utilisée. Dans cet exemple, l'outil n'est pas pré-étalonné à l'aide de la surface de travail non usée d'un palier de référence, mais est étalonné à l'aide d'une section de la surface de travail qui est située dans la zone non soumise à 10 des charges, où aucune usure ne se produit. Au cours de l'inspection d'entretien, l'outil 120 est initialement centré et aligné sur la rainure de lubrification 55 au niveau d'une position angulaire sur la surface de travail 51s qui se trouve dans la zone non soumise à des charges. La tige de chaque goupille de profondeur 127a, 127b, 127c, 127d est déplacée 15 radialement jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la surface de travail 51s. La valeur de la jauge peut alors être mise à zéro. L'outil est ensuite placé sur une section des surfaces de travail qui se trouve dans la zone soumise à des charges et le degré d'usure est mesuré en fonction de la distance supplémentaire de laquelle la jauge à vis peut être déplacée 20 radialement par comparaison avec la situation d'étalonnage à l'état non usé. Un certain nombre d'aspects/de modes de réalisation de l'invention ont été décrits. On comprendra que chaque aspect/mode de réalisation peut être 25 combiné avec n'importe quel autre aspect/mode de réalisation. En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, et peut faire l'objet de variations s'inscrivant dans la portée des revendications de brevet jointes. 10 201600139 REVENDICATIONS1 Procédé de détermination d'un degré d'usure dans une surface de travail sphérique (12, 51s, 52s) d'une bague de palier d'une rotule lisse, le procédé comprend les étapes suivantes : - former une rainure de référence (15, 55) d'une profondeur prédéterminée dans la surface de travail, lorsque la surface de travail est dans un état non usé ; - après une période en service, utiliser la rainure de référence et des faces d'extrémité axiales (16, 17) de la bague de palier en tant que surfaces de référence pour le centrage et l'alignement d'un outil de mesure (20, 120), ledit outil comportant les éléments suivants : - une première surface (23) conçue pour faire face à la surface de travail sphérique de la bague de palier, et une protubérance (22, 122) qui s'étend à partir de la première surface dans la direction radiale et est conçue pour pouvoir se loger dans la rainure de référence (15, 55) ; - des première et seconde sections de fixation par serrage (24, 25 ; 124, 125) qui viennent en prise avec les faces d'extrémité axiales (16, 17) de la bague de palier ; - au moins deux ouvertures radiales qui s'étendent à partir d'une seconde surface (26, 126) de l'outil et le traversent jusqu'à la première surface (23), et qui sont espacées axialement de la protubérance ; et - une jauge de profondeur (27a, 27b, 27c, 27d, 127a, 127b, 127c, 127d) associée à au moins une des au moins deux ouvertures radiales pour mesurer une distance radiale ; - déterminer le degré d'usure en mesurant la distance radiale par rapport à la surface de travail sphérique (12, 51s, 52s) à travers chacune des ouvertures radiales et en comparant la valeur mesurée avec une valeur de référence mesurée à l'aide de 11 201600139 3066562 l'outil pour une surface de travail non usée comprenant une rainure de référence de la même profondeur prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la bague de palier est 5 une bague intérieure (10) d'une rotule lisse comportant une surface de travail sphériquement convexe (12), ou est une bague extérieure (50) d'une rotule lisse comportant une surface de travail sphériquement concave (51s, 52s). 10 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la valeur de référence utilisée dans l'étape de détermination est la distance radiale mesurée à travers chaque ouverture radiale lorsque l'outil (20, 120) est centré et aligné sur une bague de palier de référence non usée du même type comportant une rainure de référence (15, 15 55) de la même profondeur prédéterminée. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la rainure de référence (15, 55) est formée dans une première section de la surface de travail (12, 51s, 52s) qui, au cours de l'utilisation du 20 palier, est située dans une zone du palier soumise à des charges, et est formée dans une seconde section de la surface de travail qui, au cours de l'utilisation du palier, est située dans une zone du palier non soumise à des charges, et dans lequel la valeur de référence utilisée dans l'étape de détermination est la distance radiale 25 mesurée à travers chaque ouverture radiale lorsque l'outil (20, 120) est centré et aligné au niveau d'un emplacement au sein de la seconde section de la surface de travail. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 30 dans lequel la rainure de référence (15, 55) présente une profondeur qui est supérieure à un degré d'usure maximal admissible de la surface de travail (12, 51s, 52s). 12 201600139 3066562 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape consistant à former une rainure de référence (15, 55) comprend le fait de former un certain nombre de rainures de référence espacées sur le plan circonférentiel dans la surface de 5 travail sphérique au niveau d'un emplacement axialement central. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape consistant à former une rainure de référence (15, 55) comprend le fait de former une rainure annulaire continue dans la 10 surface de travail sphérique au niveau d'un emplacement axialement central. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la rainure de référence sert en outre de canal de lubrification. 15 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la surface de travail de la bague de palier est pourvue d'une garniture usinable en matériau autolubrifiant. 20 10. Outil (20, 120) pour mesurer un degré d'usure d'une surface de travail (12, 51s, 52s) d'une bague (10, 50) d'une rotule lisse, l'outil comprenant : - une première surface (23) conçue pour faire face à la surface de travail de la bague de palier ; 25 - une protubérance (22, 122) qui s'étend dans la direction radiale à partir de la première surface, ladite protubérance étant conçue pour pouvoir se loger dans une rainure de référence (15, 55) d'une profondeur prédéterminée dans la surface de travail ; - des première et seconde sections de fixation par serrage (24, 24 ; 30 124, 125) qui délimitent axialement la première surface de l'outil et qui sont conçues pour se placer en appui contre des faces d'extrémité axiales (16, 17) opposées de la bague de palier ; - au moins deux trous traversants qui s'étendent à partir d'une 13 201600139 3066562 seconde surface (26, 126) de l'outil dans la direction radiale jusqu'à la première surface (23), lesdits trous traversants étant espacés axialement de la protubérance (22, 122) ; - une jauge de profondeur (27a, 27b, 27c, 27d, 127a, 127b, 127c, 5 127d) associée à au moins un des trous traversants, pour mesurer une distance radiale par rapport à la surface de travail de la bague de palier, la jauge étant étalonnée par rapport à une valeur de référence mesurée pour une surface de travail dans un état non usé comprenant une rainure de référence de la même profondeur 10 prédéterminée. 11. Outil selon la revendication 10, dans lequel la première surface (23) présente une courbure concave. 15 12. Outil selon la revendication 10, dans lequel la première surface présente une courbure convexe. 14