Brevet FR3082901A1 — publié le 20191227

Description Titre de l'invention : ENSEMBLE PALIER À ROULEMENT Domaine technique [0001] La présente invention concerne un ensemble palier à roulement destiné à être utilisé dans n'importe quelles applications contenant des pièces rotatives, par exemple des véhicules automobiles, des moteurs thermiques ou électriques, des dispositifs de transmission de couple. Etat de la technique antérieure [0002] Un palier à roulement comprend une première bague et une deuxième bague tournant l'une par rapport à l'autre, au moins une rangée d'éléments dc roulement étant disposée entre lesdites bagues. [0003] Les bagues peuvent être dc type massif. Un type massif signifie ici une bague obtenue par usinage, meulage, à partir d'un matériau tubulaire métallique, d'un matériau en barre, de pièces forgées brutes et/ou d'ébauches de laminage, pour fournir la forme et les dimensions finales de la bague. En variante, les bagues peuvent être estampées et découpées à partir d'une ébauche en tôle métallique. [0004] Il est connu de fournir un ensemble palier dans une unité dc récupération de chaleur perdue pour un véhicule automobile, par exemple des camions. L'ensemble palier comprend un palier à roulement supportant en rotation un arbre rotatif par rapport à un boîtier fixe. L'unité dc récupération de chaleur perdue permet de convertir un gaz chauffé en un mouvement de rotation d'une turbine à vapeur fixée à l'arbre rotatif. L'unité de récupération de chaleur perdue peut utiliser de l'éthanol pur pour sa température d'évaporation relativement basse à environ 60°C. [0005] Toutefois, l'éthanol pur est fortement corrosif pour les éléments dc palier à roulement standard. Dans une telle application, il est connu de fournir des bagues fabriquées en acier inoxydable. De telles bagues résistent à l'éthanol pur ce qui garantit une durée de vie utile plus longue avec un rendement accru du palier à roulement, mais elles sont très coûteuses. Résumé de l'invention 100061 La présente invention a pour objet de surmonter ces inconvénients en proposant un palier à roulement apte à être utilisé avec de l'éthanol, facile à fabriquer et économique. 100071 À cet effet, l'invention concerne un ensemble palier comprenant une chambre pourvue d'un palier à roulement supportant en rotation un arbre rotatif par rapport à un boîtier fixe. Le palier à roulement comprend une première bague et une deuxième bague tournant l'une par rapport à l'autre, au moins une rangée d'éléments de roulement étant disposée entre lesdites bagues. La chambre comprend de l'éthanol à l'état liquide 2 et/ou gazeux. [0008] Selon l'invention, les bagues sont revêtues avec un matériau carboné de type diamant (DLC). [0009] Grâce à l'invention, les bagues du palier à roulement résistent à l'éthanol corrosif prévu dans la chambre. [0010] De plus, le revêtement DLC réduit le frottement entre les éléments de roulement et les bagues, et améliore ainsi les contacts de roulement et réduit la température des pièces du palier à roulement pendant l'utilisation. [0011] Selon d'autres aspects de l'invention qui sont avantageux mais non obligatoires, un tel palier à roulement peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : Les éléments de roulement sont des rouleaux ou des aiguilles. Les éléments de roulement sont des billes. Les bagues sont fabriquées en acier, et plus particulièrement en acier de qualité 100Cr6. Les éléments de roulement sont fabriqués en matériau céramique. Les éléments de roulement sont fabriqués en acier inoxydable. Les éléments de roulement sont maintenus circonférentiellement par une cage. La cage est fabriquée en polyétheréthercétone (PEEK). Brève description des figures [0012] L'invention va maintenant être expliquée cn rapport avec la figure annexée à titre d'exemple illustratif sans limiter l'objet de l'invention. [0013] [fig.1] unique est une vue en coupe d'un roulement à billes à gorge profonde selon un mode de réalisation dc l'invention. Description détaillée de l'invention 10014] La figure divulgue un ensemble palier rotatif 1. Par exemple, l'ensemble 1 peut être utilisé dans une unité de récupération de chaleur perdue d'un véhicule à moteur. 10015] L'ensemble 1 comprend une chambre 5 définissant un volume vide à l'intérieur duquel un palier à roulement 4 supporte en rotation un arbre rotatif 2 par rapport à un boîtier stationnaire 3. L'arbre rotatif 2 présente un axe de rotation longitudinal X2 et passe à travers des ouvertures de ladite chambre 5. Le boîtier stationnaire 3 définit les parois de la chambre 5. 10016] La chambre 5 comprend de l'éthanol, et plus avantageusement, de l'éthanol pur, à l'état liquide et/ou gazeux. 10017] Dans l'exemple illustré, le palier à roulement 4 est du type roulement à billes à gorge profonde et présente un axe de rotation longitudinal X4. Les axes X4 et X2 sont communs. 10018] Le palier à roulement 4 comprend une bague interne 8 avec un alésage cylindrique 3 interne 9. Selon un mode de réalisation, la bague interne 8 tourne, l'alésage 9 étant monté sur une surface cylindrique extérieure 7 d'un arbre rotatif 2. Avantageusement, la bague interne 8 est ajustée par pressage sur l'extrémité de l'arbre mais la bague interne 8 peut être fixée de manière sûre à ladite extrémité d'arbre par n'importe quel autre moyen de fixation approprié. La bague interne 8 est solidaire en rotation de l'arbre rotatif 2. La bague interne 8 comprend en outre une surface extérieure pourvue d'une portion concave 10 formant un chemin de roulement interne pour une pluralité d'éléments de roulement 11. [0019] Le palier à roulement 4 comprend une bague externe 12 avec une surface cylindrique extérieure 13 montée dans un alésage cylindrique 14 du boîtier stationnaire 3. Avantageusement, la bague externe 12 est ajustée par pressage dans le boîtier 3, mais la bague interne 12 peut être fixée de manière sûre audit boîtier 3 par n'importe quel autre moyen de fixation approprié. La bague externe 12 est stationnaire. La bague externe 12 comprend en outre un alésage interne pourvu d'une portion concave 15 formant un chemin de roulement extérieur pour une pluralité d'éléments de roulement 11. [0020] En variante, la bague interne 8 peut être une bague stationnaire, la bague externe 12 étant une bague rotative. [0021] Selon l'invention, les bagues 8, 12 sont revêtues d'un matériau carboné de type diamant (DLC). Avantageusement, les bagues 8, 12 sont fabriquées en acier et plus particulièrement en acier de qualité 100Cr6. Les bagues 8, 12 sont protégées contre la corrosion par l'éthanol à l'état liquide et/ou gazeux prévu dans la chambre 5. [0022] Des éléments de roulement 11, ici des billes, sont disposés radialement entre les chemins de roulement 10, 15 des bagues interne et externe 8, 12, respectivement. [0023] Avantageusement, les éléments de roulement 11 sont fabriqués en matériau céramique. En variante, les éléments de roulement 11 sont fabriqués en acier inoxydable. Ces deux matériaux peuvent résister à l'éthanol corrosif [0024] Les éléments de roulement 11 sont maintenus circonférentiellement par une cage 16. La cage 16 comprend un talon annulaire 17 conçu pour être disposé axialement d'un côté des éléments de roulement 11 et radialement entre la surface extérieure de la bague interne et l'alésage interne de la bague externe. La cage 16 comprend en outre une pluralité de portions en saillie 18 qui s'étendent axialement depuis ledit talon annulaire 17. Les portions en saillie 18 sont formées intégralement avec le talon 17 et délimitent entre elles des poches 19 dans lesquelles sont logés les éléments de roulement 11. Les portions en saillie 18 forment des parois de séparation entre deux poches circonférentiellement adjacentes. [0025] Avantageusement, chacune des portions en saillie 18 peut être prolongée axialement à son extrémité libre par une griffe 20 de manière à encliqueter les éléments de roulement 11 dans une poche 19. En variante, les portions en saillie ne comprennent pas de telles griffes ou seulement un nombre limité de portions en saillie de la cage comprennent des griffes. [0026] Avantageusement, la cage 16 est fabriquée en polyétheréthercétone (PEEK). La cage 16 fabriquée en un tel matériau peut résister à l'éthanol corrosif. [0027] La présente invention a été illustrée sur la base d'un palier à roulement à gorge profonde 4 pour un ensemble palier à roulement 1. Il est aussi possible, sans sortir du cadre de l'invention, de fournir un palier à roulement avec plus d'une rangée d'éléments de roulement, avec d'autres types d'éléments de roulement et avec des bagues de n'importe quelle forme. [0028] Des exemples représentatifs et non limitatifs de la présente invention ont été décrits ci-dessus en détail en référence aux dessins annexés. Cette description détaillée est seulement destinée à enseigner à un homme du métier des détails supplémentaires pour mettre en oeuvre des aspects préférés des présents enseignements et n'est pas destinée à limiter le cadre de l'invention. En outre, chacune des caractéristiques supplémentaires et chacun des enseignements supplémentaires divulgués ci-dessus peuvent être utilisés séparément ou conjointement avec d'autres caractéristiques et enseignements pour fournir un palier à roulement amélioré. [0029] De plus, différentes caractéristiques des exemples représentatifs décrits ci-dessus, ainsi que les diverses revendications indépendantes et dépendantes ci-dessous, peuvent être combinées de manières non énumérées spécifiquement et explicitement afin de fournir des modes de réalisation supplémentaires utiles des présents enseignements. 5