Brevet FR3075876A1 — publié le 20190628

Palier à roulement pour une turbomachine comprenant des moyens de lubrification et procédé de réalisation dudit palier à roulement Domaine technique La présente invention concerne un palier à roulement pour une turbomachine d'aéronef comprenant des moyens de lubrification, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel palier à roulement. Etat de la technique De manière classique, un palier à roulement de turbomachine est monté entre une pièce interne et une pièce externe, le palier comportant des éléments roulants montés entre une bague externe solidaire de la pièce externe, et une bague interne solidaire de la pièce interne. En particulier, la bague interne et la bague externe sont coaxiales. L'une desdites bagues est destinée à être fixe et l'autre à être mobile en rotation en fonctionnement. En variante, les deux bagues pourraient être mobiles. Un palier de turbomachine est en général lubrifié au moyen d'au moins un gicleur qui pulvérise de l'huile sur le palier ou au voisinage du palier. Dans une technique actuelle, le palier et le ou les gicleurs sont en général situés dans une chambre de lubrification dans laquelle règne un brouillard d'huile, cette enceinte faisant partie d'un module, c'est-à-dire d'un sous-ensemble, de la turbomachine. Comme décrit dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR-A1-3 036 753, un palier à roulement comprend une cage annulaire comprenant un corps annulaire comportant des logements de réception des éléments roulants et des orifices et/ou des encoches de passage d'huile s'étendant entre une face périphérique interne et une face périphérique externe du corps annulaire, ces orifices et/ou encoches permettant de laisser passer de l'huile en direction radiale. Selon une autre technique actuelle, décrite dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR-A1-3 047 284, un palier de satellite comprend un circuit de lubrification agencé pour amener un flux d'huile entre des bagues, le circuit de lubrification étant agencé entre les bagues et comprenant une canalisation comportant 2 une perte de charge singulière permettant de régler les débits de lubrifiant envoyés dans le palier. Dans une technique actuelle, la lubrification du palier est effectuée à travers une pluralité d'orifices réalisés dans la bague interne et équirépartis autour de l'axe du 5 palier. En référence à la figure 1, un exemple de palier à roulement 1 comporte trois orifices 2 équirépartis autour de l'axe de rotation et traversant sensiblement radialement la bague interne 3. Le flux d'huile est amené par les orifices 2 vers une zone radialement interne du palier par rapport à l'axe de rotation, le flux d'huile étant 10 représentée par les flèches A. La bague externe 4 est mobile en rotation, le sens de la rotation étant représenté par la flèche B. En référence à la figure 2, un exemple de palier à roulement 1 comporte trois orifices 2 équirépartis autour de l'axe de rotation et traversant sensiblement radialement la bague externe 4. C'est ici la bague interne 3 qui est mobile en rotation, le sens de la 15 rotation étant représenté par la flèche B. Cependant, sous l'application d'un effort radial, représenté par la flèche C, sur le palier, et par exemple sur la bague interne 3 sur la figure 1 et sur la bague externe 4 sur la figure 2, le passage des éléments roulants 5 au niveau des arrivées de lubrification génère un « coin d'huile » 6, c'est-à-dire une accumulation d'huile, au niveau des 20 éléments roulants, ce qui perturbe, voire freine, la rotation des éléments roulants. La présente invention propose une solution simple, efficace et économique à ces problèmes. Exposé de l'invention 25 A cet effet, l'invention concerne un palier à roulement pour une turbomachine d'aéronef, comprenant deux bagues coaxiales, respectivement interne et externe, entre lesquelles sont montées des éléments roulants, l'une desdites bagues étant destinée à être fixe et l'autre à être mobile en fonctionnement, ladite bague fixe comportant des moyens de lubrification qui traversent sensiblement radialement ladite bague et 30 configurés pour amener un flux d'huile entre les bagues, caractérisé en ce que lesdits moyens de lubrification sont uniquement situés dans un troisième secteur angulaire de 3 ladite bague fixe, et en ce que ladite bague fixe comprend des premier et deuxième secteurs angulaires, respectivement de concentration de charges et de libération de charges, lesdits premier, deuxième et troisième secteurs étant disposés par ordre croissant selon le sens de rotation de ladite bague mobile. 5 Avantageusement, les moyens de lubrification du palier à roulement selon l'invention permettent une lubrification optimisée des éléments roulants. En particulier, le débit d'huile nécessaire pour la lubrification des éléments roulants est limité. De plus, la lubrification des éléments roulants à un unique endroit permet de réduire les pertes mécaniques, notamment en supprimant les pertes par coin d'huile 10 telles que décrites selon l'art antérieur. En outre, la répartition de l'huile dans le palier et sa lubrification sont améliorées. De façon avantageuse, les risques de rupture du film d'huile sont réduits, ce qui permet d'éviter certains modes de dégradation, et donc permet d'améliorer la durée de vie du palier à roulement. 15 De préférence, les moyens de lubrification comprennent un unique orifice traversant. De façon avantageuse, la lubrification des éléments roulants à travers un unique orifice traversant permet de minimiser les pertes mécaniques. Selon un mode de réalisation de l'invention, la bague interne est fixe. Alternativement, la bague interne est mobile. 20 L'invention concerne également une turbomachine d'aéronef, comprenant au moins un palier à roulement selon l'invention. Selon un mode de réalisation de l'invention, la turbomachine comprend un réducteur du type planétaire ou épicycloïdal, le réducteur comprenant ledit palier à roulement dans lequel la bague interne est fixe. 25 Selon un mode de réalisation de l'invention, la turbomachine comprend un boiter d'accessoires à pignons droits, coniques ou spiro-coniques, le réducteur comprenant ledit palier à roulement dans lequel la bague interne est mobile. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un palier à roulement selon l'invention, comprenant les étapes consistant à : 30 a) réaliser un palier comprenant deux bagues coaxiales, respectivement interne et externe, entre lesquelles sont montées des éléments 4 roulants, l'une desdites bagues étant destinée à être fixe et l'autre à être mobile en fonctionnement, b) déterminer par des calculs les positions respectives de premier et deuxième secteurs angulaires de ladite bague fixe, respectivement de 5 concentration de charges et de libération de charges, c) déduire de ce qui précède la position d'un troisième secteur angulaire de ladite bague fixe, lesdits premier, deuxième et troisième secteurs angulaires étant disposés par ordre croissant selon le sens de rotation de ladite bague mobile, et 10 d) réaliser au moins un orifice traversant de lubrification dans le troisième secteur angulaire de ladite bague fixe au voisinage direct du deuxième secteur angulaire. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape b) comprend une sous-étape consistant à : 15 e) modéliser les positions respectives de premier et deuxième secteurs angulaires de ladite bague fixe. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape b) comprend une sous-étape consistant à : f) déterminer une variation des positions respectives des premier et 20 deuxième secteurs angulaires de ladite bague fixe en fonction de la position des éléments roulants et de l'orientation de la charge. Description des figures L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages 25 de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 et 2 sont des vues schématiques en coupe d'un palier à roulement selon l'art antérieur décrit précédemment, - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en coupe d'un palier à roulement selon 30 deux modes de réalisation de l'invention, et 5 - la figure 5 représente un organigramme d'un procédé de réalisation d'un palier à roulement selon l'invention. Description détaillée 5 Une turbomachine d'aéronef, tel qu'un turbopropulseur ou un turboréacteur, comprend classiquement un générateur de gaz, comportant d'amont en aval, dans le sens d'écoulement des gaz dans le moteur, au moins un compresseur, une chambre annulaire de combustion, et au moins une turbine. Le rotor du compresseur est relié au rotor de la turbine pour former un corps tournant. 10 Dans le cas où le turboréacteur est à double corps, respectivement haute et basse pression, le corps haute pression comprend un arbre haute pression qui relie le rotor du compresseur haute pression au rotor de la turbine haute pression, et le corps basse pression comprend un arbre basse pression qui relie le rotor du compresseur basse pression au rotor de la turbine basse pression. 15 Les arbres de rotor de la turbomachine sont centrés et guidés en rotation par des paliers à roulements. Les figures 3 et 4 représentent des exemples de réalisation d'un palier à roulement selon l'invention. Le palier à roulement 10 comprend deux bagues coaxiales, respectivement 20 interne 12 et externe 14, entre lesquelles sont montées des éléments roulants 16, par exemple douze éléments roulants 16 sont représentés sur les figures 3 et 4. Les éléments roulants 16 peuvent être des billes, des rouleaux, des rouleaux coniques ou des aiguilles. L'une des bagues est destinée à être fixe et l'autre bague est destinée à être 25 mobile en fonctionnement du palier à roulement. Par exemple, comme représenté sur la figure 3, la bague interne 12 est fixe et la bague externe 14 est mobile en rotation autour de l'axe du palier selon le sens de la flèche B. Sur la figure 4, la bague externe 14 est fixe et la bague interne 12 est mobile en rotation autour de l'axe du palier selon le sens de la flèche B. 30 Le palier à roulement 10 peut être monté entre une pièce de stator et une pièce de rotor. La bague externe peut être fixée, par exemple via un support annulaire de 6 palier, à une paroi du stator. La bague interne peut être fixée, par exemple via un autre support annulaire de palier, à une paroi du rotor ou à une portion d'arbre. La bague fixe comporte des moyens de lubrification 18 qui traversent sensiblement radialement ladite bague et qui débouchent sur la face périphérique de la 5 bague dirigée vers une zone radialement interne du palier à roulement 10 par rapport à l'axe du palier, dite zone interne du palier. Sur la figure 3, les moyens de lubrification 18 sont situés sur la bague interne 12, et sur la figure 4, les moyens de lubrification 18 sont situés sur la bague externe 14. Les moyens de lubrification 18 sont configurés pour amener un flux d'huile entre 10 les bagues interne 12 et externe 14. Autrement dit, les moyens de lubrification 18 sont configurés pour amener un flux d'huile au niveau de la zone interne du palier. La bague fixe présente un premier secteur angulaire 22 autour de l'axe du palier de concentration de charges, également appelé « zone chargée >>. Par exemple, sur la figure 3, la zone chargée correspond à la zone où la charge radiale, représentée par la 15 flèche C, s'applique sur le palier, et plus précisément sur la bague interne 12. Sur la figure 4, la zone chargée correspond à la zone où la charge radiale C s'applique sur la bague externe 14. Le premier secteur angulaire 22 peut s'étendre sur un angle compris entre 20° et 1100 . La bague fixe présente un deuxième secteur angulaire 24 autour de l'axe du 20 palier de libération de charges, également appelé « zone de déchargement >>. La zone de déchargement correspond à l'endroit où la charge sur la bague fixe décroit. L'étendue de la zone de déchargement dépend des géométries des éléments constituant le palier à roulement, ainsi que de la charge appliquée sur le palier. Par exemple, l'étendue de la zone de déchargement dépend du nombre d'éléments roulants 25 qui prennent la charge. Plus le nombre d'éléments roulants qui prennent la charge est élevé, plus la zone de déchargement est étendue. Le deuxième secteur angulaire 24 peut s'étendre sur un angle compris entre 10° et 70°. La bague fixe présente également un troisième secteur angulaire 26 autour de l'axe du palier, dans lequel sont agencés les moyens de lubrification 18 pour un angle 30 de chargement correspondant au cas de fonctionnement le plus opportun. En particulier, 7 les moyens de lubrification 18 sont uniquement situés dans le troisième secteur angulaire 26 de la bague fixe. En particulier, les moyens de lubrification 18 peuvent être agencés dans le troisième secteur angulaire 26 au voisinage direct du deuxième secteur angulaire 24. 5 Autrement dit, les moyens de lubrification 18 peuvent être agencés sur la partie du troisième secteur angulaire 26 adjacente au deuxième secteur angulaire 24, et par conséquent sur une partie du troisième secteur angulaire 26 éloignée du premier secteur angulaire 22. Par exemple, les moyens de lubrification 18 peuvent être agencés à moins de 200 du deuxième secteur angulaire 24, et par conséquent à plus de 160° du 10 premier secteur angulaire 22. Le troisième secteur angulaire 26 peut s'étendre sur un angle compris entre 180° et 330°. Les premier, deuxième et troisième secteurs angulaires sont disposés par ordre croissant selon le sens de rotation de la bague mobile, illustré par la flèche B. Autrement 15 dit, les moyens de lubrification sont agencés sur la bague fixe en fonction de l'orientation de la charge appliquée sur le palier. Plus précisément, les moyens de lubrification sont agencés au voisinage de la zone de déchargement des éléments roulants 16. Il sera toléré que le secteur angulaire 24 de libération de charge déborde sur les moyens de lubrification pour des cas de fonctionnement très chargés et 20 temporaires. De façon avantageuse, la lubrification des éléments roulants réalisée dans le troisième secteur angulaire du palier permet de limiter les pertes par coin d'huile, ce qui permet de diminuer la perturbation induite par l'huile sur les éléments roulants. En effet, la lubrification des éléments roulants est réalisée au déchargement desdits éléments 25 roulants, ce qui permet d'homogénéiser le film d'huile à l'approche du chargement des éléments roulants. En particulier, comme représenté sur les figures 3 et 4, un unique coin d'huile 28 est présent dans la zone interne du palier, à proximité de l'orifice traversant 20 des moyens de lubrification 18, tandis qu'une pluralité de coins d'huile 6 sont présents dans la zone interne du palier dans un palier à roulement selon l'art 30 antérieur, comme représenté en figures 1 et 2. En outre, le film d'huile, représenté sous la forme de gouttes d'huile 30 sur les figures 3 et 4, est homogène, tandis que le film 8 d'huile représenté sous la forme de gouttes d'huile 7 sur les figures 1 et 2, présente des irrégularités. De préférence, les moyens de lubrification 18 comprennent un unique orifice traversant 20. L'orifice traversant 20 peut avoir une forme sensiblement cylindrique ou 5 une forme allongée. En variante, il peut s'agir d'une encoche. Les moyens de lubrification 18 peuvent comprendre une pluralité d'orifices traversants alignés le long de l'axe du palier à roulement. Plus précisément, la pluralité d'orifices traversants peut s'étendre sur un même angle du troisième secteur angulaire 26. 10 Les moyens de lubrification 18 comprennent un réservoir d'huile et une pompe (non représentés) auxquels sont reliés par une canalisation (non représentée) le ou les orifices traversants de sorte que l'huile est injectée, dans le sens de la flèche A, dans la zone interne du palier via le ou les orifices traversants. La pompe et le réservoir d'huile sont destinés à alimenter le palier à roulement 15 avec de l'huile à une pression suffisante pour que, du seul fait de cette pression, l'huile soit acheminée depuis le réservoir jusqu'au palier 10, et en particulier jusqu'aux éléments roulants 16, en passant successivement par la canalisation. Un palier à roulement selon l'invention peut être appliqué sur un boitier d'accessoires, également appelé « Accessory Gear Box » (AGB) en anglais, 20 comprenant des pignons droits, coniques ou spiro-coniques. Dans ce cas, la bague externe 14 est fixe et la bague interne 12 est mobile en fonctionnement du palier. La bague externe 14 comprend les moyens de lubrification 18. Autrement dit, la lubrification du palier est effectuée via la bague externe 14. Les positions respectives des premier et deuxième secteurs angulaires 22, 24 du palier sont mobiles en fonctionnement du palier 25 à roulement. Autrement dit, les positions des zones chargée et de déchargement varient en fonctionnement, puisque la charge appliquée sur le palier est mobile. Un palier à roulement selon l'invention peut être appliqué sur un réducteur du type planétaire ou épicycloïdal. Un réducteur à train épicycloïdal a pour but de transformer la vitesse de rotation dite rapide de l'arbre d'une turbine en une vitesse de 30 rotation plus lente pour un autre arbre, par exemple l'arbre entraînant une soufflante d'une turbomachine. Dans ce cas, la bague interne 12 est fixe et la bague externe 14 9 est mobile en fonctionnement du palier. La bague interne 12 comprend les moyens de lubrification 18. Autrement dit, la lubrification du palier est effectuée via la bague interne 12. Les positions respectives des premier et deuxième secteurs angulaires 22, 24 du palier sont fixes en fonctionnement du palier à roulement. Autrement dit, les positions 5 des zones chargée et de déchargement ne varient pas en fonctionnement, puisque la charge appliquée sur le palier est fixe. Les étapes d'un procédé de réalisation d'un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention sont représentées sur la figure 5. Le procédé comprend une étape a) consistant à réaliser un palier à roulement 10 10 tel que décrit précédemment. Le palier à roulement 10 comprend deux bagues coaxiales, respectivement une bague interne 12 et une bague externe 14, entre lesquelles sont montées des éléments roulants 16. L'une des bagues est destinée à être fixe et l'autre à être mobile en fonctionnement. Le procédé comprend une étape b) consistant à déterminer par des calculs les 15 positions respectives de premier et deuxième secteurs angulaires 22, 24 de la bague fixe. Le premier secteur angulaire 22 correspond à une zone de concentration de charges et le deuxième secteur angulaire 24 correspond à une zone de libération de charges. Le procédé comprend une étape c) consistant à déduire de ce qui précède la 20 position d'un troisième secteur angulaire 26 de la bague fixe. En particulier, les premier, deuxième et troisième secteurs angulaires 22, 24 ,26 sont disposés par ordre croissant selon le sens de rotation de la bague mobile. Le procédé comprend une étape d) consistant à réaliser au moins un orifice traversant 20 de lubrification dans le troisième secteur angulaire 26 de ladite bague fixe 25 au voisinage direct du deuxième secteur angulaire 24. Au cours de l'étape b), le procédé comprend également une étape e) consistant à modéliser, notamment par une modélisation fine, les positions respectives de premier et deuxième secteurs angulaires 22, 24 de la bague fixe. Autrement dit, le procédé comprend une étape consistant à déterminer par des calculs de modélisation les 30 positions respectives de premier et deuxième secteurs angulaires 22, 24 de la bague fixe. 10 Au cours de l'étape b), le procédé comprend également une étape f) consistant à déterminer une variation des positions respectives des premier et deuxième secteurs angulaires 22, 24 de la bague fixe en fonction de la position des éléments roulants 16, de l'orientation ainsi que de l'intensité de la charge C. Autrement dit, le procédé 5 comprend une étape consistant à déterminer si l'orientation de la charge est fixe ou mobile en fonctionnement, l'orientation REVENDICATIONS1. Palier à roulement (10) pour une turbomachine d'aéronef, comprenant deux bagues coaxiales, respectivement interne (12) et externe (14), entre lesquelles sont montées des éléments roulants (16), l'une desdites bagues étant destinée à être fixe et l'autre à être mobile en fonctionnement, ladite bague fixe comportant des moyens de lubrification (18) qui traversent sensiblement radialement ladite bague et configurés pour amener un flux d'huile entre les bagues (12, 14), caractérisé en ce que lesdits moyens de lubrification (18) sont uniquement situés dans un troisième secteur angulaire (26) de ladite bague fixe, et en ce que ladite bague fixe comprend des premier et deuxième secteurs angulaires (22, 24), respectivement de concentration de charges et de libération de charges, lesdits premier, deuxième et troisième secteurs angulaires (22, 24, 26) étant disposés par ordre croissant selon le sens de rotation de ladite bague mobile. 2. Palier à roulement (10) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de lubrification (18) comprennent un unique orifice traversant (20). 3. Palier à roulement (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite bague interne (12) est fixe. 4. Palier à roulement (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite bague interne (12) est mobile. 5. Turbomachine d'aéronef, comprenant au moins un palier à roulement (10) selon l'une des revendications précédentes. 6. Turbomachine selon la revendication 5 quand elle dépend de la revendication 3, dans laquelle la turbomachine comprend un réducteur du type planétaire ou épicycloïdal, le réducteur comprenant ledit palier à roulement (10). 7. Turbomachine selon la revendication 5 quand elle dépend de la revendication 4, dans laquelle la turbomachine comprend un boitier d'accessoires à pignons droits, coniques ou spiro-coniques, le réducteur comprenant ledit palier à roulement (10). 12 8. Procédé de réalisation d'un palier à roulement (10) selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant les étapes consistant à: a) réaliser un palier comprenant deux bagues coaxiales, respectivement interne (12) et externe (14), entre lesquelles sont montées des 5 éléments roulants (16), l'une desdites bagues étant destinée à être fixe et l'autre à être mobile en fonctionnement, b) déterminer par des calculs les positions respectives de premier et deuxième secteurs angulaires (22, 24) de ladite bague fixe, respectivement de concentration de charges et de libération de 10 charges, c) déduire de ce qui précède la position d'un troisième secteur angulaire (26) de ladite bague fixe, lesdits premier, deuxième et troisième secteurs angulaires (22, 24, 26) étant disposés par ordre croissant selon le sens de rotation de ladite bague mobile, et 15 d) réaliser au moins un orifice traversant (20) de lubrification dans le troisième secteur angulaire (26) de ladite bague fixe au voisinage direct du deuxième secteur angulaire (24). 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'étape b) comprend la sous-étape consistant à : 20 e) modéliser les positions respectives de premier et deuxième secteurs angulaires (22, 24) de ladite bague fixe. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, dans lequel l'étape b) comprend la sous-étape consistant à: f) déterminer une variation des positions respectives des premier et 25 deuxième secteurs angulaires (22, 24) de ladite bague fixe en fonction de la position des éléments roulants (16) et de l'orientation de la charge (C).