Brevet FR3112826A1 — publié le 20220128

L’invention propose un palier (100) de roulement comprenant : - une bague interne (12) et une bague externe coaxiales selon un axe de rotation (X) et entre lesquelles sont disposés des éléments roulants (16), - une cage annulaire (102) de roulement centrée autour de l’axe de rotation et agencée entre la bague interne et la bague externe, la cage annulaire présentant une face annulaire externe en regard de la bague externe et une face annulaire interne en regard de la bague interne, dans lequel la cage annulaire comprend une pluralité de logements (108) débouchant au niveau de la face interne et au niveau de la face externe et agencés entre un premier bord annulaire latéral (106 1 ) de la cage annulaire et un second bord annulaire latéral (106 2 ), lesdits logements logeant les éléments roulants, et dans lequel au moins l’une de la face externe et de la face interne comprend une pluralité de premières rainures (104 1 ) s’étendant depuis lesdits logements jusqu’au premier bord annulaire latéral et une pluralité de secondes rainures (104 2 ) s’étendant depuis lesdits logements jusqu’au second bord annulaire latéral, de sorte que les rainures sont aptes à faire circuler un fluide de lubrification dans le palier de roulement. Figure à publier avec l’abrégé : figure 1 Cage de roulement à gorges de drainage Domaine technique de l’invention L’invention concerne le domaine des paliers de roulements, en particulier les paliers pour turbomachine. Etat de la technique antérieure On connait les roulements pour assurer la mise en position axiale et radiale des arbres de turbomachines ou autres machines tournantes et assurer la transmission d’efforts entre des parties fixes et tournantes ou des parties tournant à des vitesses différentes. Un exemple de palier de roulement 10 est représenté sur les figures 1, 2 et 3. Le palier de roulement 10 comprend une bague interne 12 et une bague externe 14 coaxiales selon un axe X et s’étendant annulairement, la bague interne étant destinée à être montée autour d’un arbre. Le palier de roulement 10 comprend des éléments roulants 16 distribués circonférentiellement autour de l’axe X entre la bague interne 14 et la bague externe 16. Pour assurer une répartition circonférentielle uniforme des éléments roulants 16, le palier de roulement 10 comprend une cage annulaire 18 dans laquelle sont agencés les éléments roulants 16. La cage annulaire 18 comprend une pluralité de logements 20 recevant les éléments roulants 16. Pour assurer la retenue radiale des éléments roulants 16, la cage annulaire comprend des tenons externes 22 et des tenons internes 24. Les tenons externes 22 sont agencés entre deux logements 20 successifs et en saillie d’une face externe 26 de la cage annulaire 18, en regard de la bague externe 14. La réalisation d’un tel palier de roulement 10 est contrainte par le jeu 28 nécessaire pour le montage et le fonctionnement du palier de roulement 10. Ce jeu de montage correspond à la distance entre l’extrémité des tenons externes du côté de la bague externe 14 et des épaulements prévus sur les côtés latéraux de la bague externe 14. Cependant, dans le cas d’un palier à roulement avec des logements 20 oblongs pour restreindre le déplacement radial des éléments roulants 16 à l’état non-monté, la hauteur des tenons externes 22 dans une direction radiale doit être suffisamment importante ce qui réduit le jeu de montage. De plus, toujours dans le cas d’un palier à roulement avec des logements 20 oblongs, l’épaisseur radiale de la cage annulaire est rehaussée pour limiter la proximité des contacts des éléments roulants 16 avec les arêtes de ces logements 20 oblongs ce qui réduit encore le jeu de montage. Cet agencement des tenons externes 22 rehaussés et des tenons internes 24 dans la portion centrale de la cage annulaire 18 s’oppose à la circulation des fluides de lubrification du palier de roulement 10, ce qui nuit au bon fonctionnement du palier de roulement 10 et accélère son usure. On connait aussi les paliers à roulement comprenant des retenues latérales au lieu des tenons externes 22 pour maintenir les éléments roulants 16 dans leur logement. Ces retenues latérales sont agencées sur un bord latéral de la cage annulaire et présentent une surépaisseur radiale par rapport à l’épaisseur radiale de la cage annulaire, ce qui réduit aussi l’espace pour la circulation des fluides de lubrification dans le palier. L’invention a pour but résoudre les inconvénients précités. L’invention a encore pour but de proposer un palier de roulement permettant une meilleure circulation des fluides de lubrification. L’invention a encore pour but de proposer un palier de roulement plus efficace et plus robuste à l’usure. Pour cela le présent document propose un palier de roulement comprenant : - une bague interne et une bague externe coaxiales selon un axe de rotation et entre lesquelles sont disposés des éléments roulants, - une cage annulaire de roulement centrée autour de l’axe de rotation et agencée entre la bague interne et la bague externe, la cage annulaire présentant une face annulaire externe en regard de la bague externe et une face annulaire interne en regard de la bague interne, dans lequel la cage annulaire comprend une pluralité de logements débouchant au niveau de la face interne et au niveau de la face externe et agencés entre un premier bord annulaire latéral de la cage annulaire et un second bord annulaire latéral, lesdits logements logeant les éléments roulants, et dans lequel au moins l’une de la face externe et de la face interne comprend une pluralité de premières rainures s’étendant depuis lesdits logements jusqu’au premier bord annulaire latéral et une pluralité de secondes rainures s’étendant depuis lesdits logements jusqu’au second bord annulaire latéral, de sorte que les rainures sont aptes à faire circuler un fluide de lubrification dans le palier de roulement. Ainsi, les premières rainures et les secondes rainures forment des gorges de drainage permettant la circulation du fluide de lubrification même si l’espace entre la face comprenant lesdites premières et secondes rainures est réduit ou si la cage annulaire comprend des retenues des éléments roulants en saillie de ladite face. La circulation du fluide dans le palier est donc améliorée. Ceci a pour effet d’améliorer la lubrification du palier en particulier des éléments roulants et de la cage annulaire ce qui limite les usures du palier dues aux frottements entre la cage annulaire et les éléments roulant et les bagues interne et externe. L’amélioration de la lubrification dans le palier réduit les frottements lors de la rotation du palier ce qui assure un meilleur rendement du palier. L’amélioration de la circulation des fluides, tels que du lubrifiant ou autre, dans le palier permet aussi une meilleure gestion de la température du palier et ainsi de son bon fonctionnement, en particulier elle permet la gestion des jeux internes entre les bagues et les éléments roulants, et le non dépassement des températures limites des matériaux constituants le palier de roulement. L’amélioration de la circulation des fluides, tels que du lubrifiant ou autre, au travers du palier permet aussi une meilleure gestion de la circulation des fluides au sein du système dans lequel est implanté le roulement. Les premières rainures peuvent déboucher sur une première face latérale de la cage annulaire située du côté du premier bord annulaire latéral. De même, les secondes rainures peuvent déboucher sur une seconde face latérale de la cage annulaire située du côté du second bord annulaire latéral. Les premières rainures peuvent déboucher dans un premier épaulement agencé dans le premier bord annulaire latéral. De même, les secondes rainures peuvent déboucher dans un second épaulement agencé dans le second bord annulaire latéral. Chacune des premières rainures et des secondes rainures peut présenter une forme arrondie. Chacune des premières rainures et des secondes rainures peut être formée dans l’épaisseur radiale de la cage annulaire. En particulier, la profondeur de chacune des premières rainures et des secondes rainures peut être comprise entre 0.5% à 1.5% de l’épaisseur radiale de la cage annulaire. Selon un mode de réalisation, chaque première rainure comprend une première extrémité débouchant dans le premier bord annulaire latéral et chaque seconde rainure peut comprendre une première extrémité débouchant dans le second bord annulaire latéral, ladite première extrémité de chaque première rainure étant agencée circonférentiellement au même niveau que ladite première extrémité d’une seconde rainure. Dans ce cas, le fluide de lubrification peut circuler depuis les bords annulaires latéraux vers les logements lorsque le palier tourne dans un premier sens de rotation et le fluide de lubrification peut circuler depuis les logements vers les bords annulaires latéraux lorsque le palier tourne dans un second sens de rotation opposé au premier sens de rotation. La première extrémité de chaque première rainure et seconde rainure peut être axialement aligné avec un premier logement, chaque première rainure et chaque seconde rainure comprenant une seconde extrémité débouchant dans un second logement adjacent au premier logement. Selon un mode de réalisation, chaque première rainure peut comprendre une première extrémité débouchant dans le premier bord annulaire latéral et une seconde extrémité débouchant dans un premier logement, et chaque seconde rainure peut comprendre une première extrémité débouchant dans un second logement adjacent au premier logement et une seconde extrémité débouchant dans le second bord annulaire latéral, et la première extrémité de chaque première rainure étant circonférentiellement au même niveau qu’une première extrémité d’une seconde rainure. Dans ce cas, le fluide de lubrification peut circuler depuis le premier bord annulaire latéral vers le premier logement et depuis le second logement vers le second bord annulaire latéral. Les premières rainures et les secondes rainures peuvent présenter les mêmes dimensions, par exemple une même longueur, une même profondeur radiale dans la cage annulaire et une même largeur. Selon un mode de réalisation, la face externe peut comprendre les premières rainures et les secondes rainures, la face interne étant en butée contre la bague interne. Ainsi, les premières rainures et les secondes rainures sont agencées sur une face non centrante de la cage annulaire, c’est-à-dire du côté de la face de la cage annulaire présentant un espace avec la bague interne ou externe. Cet espace peut permettre l’admission du fluide de lubrification dans le palier. Selon un mode de réalisation, au moins une bague de la bague interne ou de la bague externe peut comprendre un ou plusieurs perçages traversant radialement ladite bague et configurés pour acheminer le fluide de lubrification vers la cage annulaire. La cage annulaire de roulement peut comprendre des retenues des éléments roulants agencées sur la face externe et/ou la face interne de la cage annulaire de roulement. Les retenues peuvent comprendre des premiers tenons agencés sur la face externe et des seconds tenons agencés sur la face interne. Les premiers tenons peuvent être situés dans des portions centrales de la cage annulaire situées axialement entre le premier bord annulaire latéral et le second bord annulaire latéral et circonférentiellement entre deux logements successifs. De la même façon, les seconds tenons peuvent être situés axialement entre le premier bord annulaire latéral et le second bord annulaire latéral et circonférentiellement entre deux logements successifs. Les retenues peuvent être agencées dans le premier bord annulaire latéral et le second bord annulaire latéral. Les retenues peuvent être formées par des épaulements présentant une épaisseur supérieure à l’épaisseur des portions centrales. Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé une turbomachine comprenant un palier tel que précité. Brève description des figures la figure 1, déjà décrite, représente un palier de roulement connu de l’état de la technique suivant une vue de côté. la figure 2, déjà décrite, représente une partie du palier le de roulement de la figure 1 suivant une vue en perspective. la figure 3, déjà décrite, représente une représentation schématique du palier de roulement de la figure 1 suivant une vue éclatée. la figure 4 représente une vue partielle en perspective d’un premier exemple de palier de roulement. la figure 5 représente une vue partielle en perspective d’un deuxième exemple de palier de roulement. la figure 6 représente une vue partielle en perspective du deuxième exemple de palier de roulement. les figures 7a et 7b représentent chacune une vue partielle d’en haut d’une cage annulaire d’un troisième exemple de palier de roulement. la figure 8 représente une vue partielle d’en haut d’une cage annulaire d’un quatrième exemple de palier de roulement. Description détaillée de l’invention En référence à la figure 4, le palier 100 comprend les mêmes éléments que le palier 10 des figures 1 à 3. A la différence, le palier 100 comprend une cage annulaire 102 comprenant les mêmes éléments que la cage annulaire 18. En plus, la cage annulaire 102 comprend des premières rainure 104 1 et des secondes rainures 104 2 . Les premières rainures 104 1 s’étendent d’un premier bord annulaire latéral 106 1 de la cage annulaire 102 jusqu’à un des logements 108 comprenant l’élément roulant 16. Une première extrémité 110 1 de chacune des premières rainures 104 1 débouche sur une paroi latérale 114 1 de la cage annulaire 102 et une seconde extrémité 112 1 de ladite première rainure 104 1 débouche dans un des logements 108. Les secondes rainures 104 2 s’étendent d’un second bord annulaire latéral 106 2 de la cage annulaire 102 jusqu’à un des logements 108 comprenant l’élément roulant 16. Une première extrémité 110 2 de chacune des secondes rainures 104 2 débouche sur une paroi latérale 114 2 de la cage annulaire 102 et une seconde extrémité 112 1 de ladite seconde rainure 104 2 débouche dans un des logements 108. Les premières extrémités 110 1 des premières rainures 104 1 et les premières extrémités 110 2 des secondes rainures 104 2 sont avantageusement agencées au même niveau circonférentiellement de la cage annulaire 102. De façon similaire, les secondes extrémités 112 1 des premières rainures 104 1 et les secondes extrémités 112 2 des secondes rainures 104 2 sont avantageusement agencées au même niveau circonférentiellement de la cage annulaire 102. Par exemple, les secondes extrémités 112 1 des premières rainures 104 1 et les secondes extrémités 112 2 des secondes rainures 104 2 sont agencées de part et d’autre des tenons externes 22 prévus pour maintenir les éléments roulants 16 dans leurs logements 108. Les premières rainures 104 1 peuvent avoir des dimensions identiques. Les secondes rainures 104 2 peuvent avoir des dimensions identiques. Les premières rainures 104 1 peuvent avoir des dimensions identiques aux dimensions des secondes rainures 104 2 . Ainsi, chacune des premières rainures 104 1 et des secondes rainures 104 2 forme une gorge de drainage apte à faire circuler un fluide de lubrification dans le palier 100, en particulier depuis ou vers les logements 108. Ce qui améliore la distribution du fluide de lubrification dans le palier et donc réduit l’usure des éléments du palier 100. Les premières rainures 104 1 et les secondes rainures 104 2 peuvent être réalisées par évidement de matière dans la face externe 26 de la cage annulaire 102. En variante, les premières rainures 104 1 et les secondes rainures 104 2 peuvent être réalisées par évidement de matière dans la face interne 118 de la cage annulaire 102. En référence aux figures 5 et 6, le palier 200 comprend les mêmes éléments que le palier 10 ou 100. A la différence, le palier 200 comprend une cage annulaire 202 similaire à la cage annulaire 102 du palier 100 mais dépourvue de tenons externes 22. Pour retenir les éléments roulants 16 dans leurs logements 208, la cage annulaire 202 comprend un premier bord latéral annulaire 206 1 et un second bord latéral annulaire 206 2 bordants les logements 208 de part et d’autre. Le premier bord latéral annulaire 206 1 et le second bord latéral annulaire 206 2 présentent une épaisseur radiale supérieure à une épaisseur d’une pluralité de portions centrales 218 agencées axialement entre le premier bord latéral annulaire 206 1 et le second bord latéral annulaire 206 2 et circonférentiellement entre deux logements 208 successifs. Ainsi, le premier bord latéral annulaire 206 1 forme un premier épaulement 216 1 venant en butée contre les éléments roulants 16 pour les maintenir radialement dans les logements 208. Le second bord latéral annulaire 206 2 forme aussi un second épaulement 216 2 venant en butée contre les éléments roulants 16 pour les maintenir radialement dans les logements 208. De façon semblable à la cage annulaire 102 du palier 100, la cage annulaire 202 comprend des premières rainures 204 1 et des secondes rainures 204 2 . Les premières rainures 204 1 s’étendent d’un premier bord annulaire latéral 206 1 de la cage annulaire 202 jusqu’à un des logements 208, en traversant les portions centrales 218. Une première extrémité 210 1 de chacune des premières rainures 204 1 débouche sur une première face latérale 214 1 de la cage annulaire 202 et une seconde extrémité 212 1 de ladite première rainure 204 1 débouche dans un des logements 208. Les secondes rainures 204 2 s’étendent d’un second bord annulaire latéral 206 2 de la cage annulaire 202 jusqu’à un des logements 208, en traversant les portions centrales 218. Une première extrémité 210 2 de chacune des secondes rainures 204 2 débouche sur une seconde face latérale 214 2 de la cage annulaire 202 et une seconde extrémité 212 1 de ladite seconde rainure 204 2 débouche dans un des logements 208. Les profondeurs des premières rainures 204 1 au niveau du premier bord annulaire latéral 206 1 et au niveau des portions centrales 218 sont choisies de sorte que le creux des premières rainures 204 1 est radialement au même niveau dans la cage annulaire 202. En variante, lesdites profondeurs peuvent être choisies de sorte que le creux des premières rainures 204 1 est radialement incliné vers l’axe de rotation de sorte à créer un dénivelé entre la première extrémité 110 1 des premières rainures 204 1 et la seconde extrémité 112 1 des premières rainures 204 1 . Les profondeurs des secondes rainures 204 2 au niveau du second bord annulaire latéral 206 2 et au niveau des portions centrales 218 sont choisies de sorte que le creux des secondes rainures 204 2 est radialement au même niveau dans la cage annulaire 202. En variante, lesdites profondeurs peuvent être choisies de sorte que le creux des secondes rainures 204 2 est radialement incliné vers l’axe de rotation de sorte à créer un dénivelé entre la première extrémité 110 2 des secondes rainures 204 2 et la seconde extrémité 112 2 des secondes rainures 204 2 . La bague interne 12 ou la bague externe 14 peut comprendre des conduits pour la circulation du fluide de lubrification depuis/vers la cage annulaire 202. De tels conduits peuvent être formés par des perçages traversant radialement la bague interne 12 ou la bague externe 14. Le fluide de lubrification peut être acheminé vers ou expulsé de la cage annulaire 202 par l’espace formé entre la cage annulaire 202 et la bague externe 14. En référence aux figures 7a et 7b, la cage annulaire 302 comprend les mêmes éléments que la cage annulaire 202. Dans la cage annulaire 302, chaque première extrémité 210 1 de la première rainure 204 1 est agencé au même niveau circonférentiellement que la première extrémité 210 2 de la seconde rainure 204 2 . De même, chaque seconde extrémité 212 1 de la première rainure 204 1 est agencé au même niveau circonférentiellement que la seconde extrémité 212 2 de la seconde rainure 204 2 . De plus, les premières rainures 204 1 sont symétriques aux secondes rainures 204 2 par rapport à un axe Y-Y passant par les diamètres des logements 208 dans la direction circonférentielle de la cage annulaire 302. La cage annulaire 302 est montrée en rotation dans un premier sens de rotation R dans la figure 7a et dans un second sens de rotation R’ opposé au sens de rotation R. Sur la figure 7a, le fluide de lubrification est dirigé selon la direction A en partant du logement 208 vers le premier bord annulaire latéral 206 1 en débouchant dans la première face latérale 214 1 et vers le second bord annulaire latéral 206 2 en débouchant dans la seconde face latérale 214 1 . Le fluide de lubrification est introduit dans les premières et secondes rainures au niveau des secondes extrémités 212 1 et 212 2 , soit circonférentiellement au même niveau, et est expulsé des premières et secondes rainures au niveau des premières extrémités 212 1 et 212 2 , soit circonférentiellement au même niveau. Cette configuration permet de drainer le fluide de lubrification les logements 208. Sur la figure 7b, le fluide de lubrification est dirigé selon la direction B en partant du premier bord annulaire latéral 206 1 et du second bord annulaire latéral 206 2 vers le logement 208. Le fluide de lubrification est introduit dans les premières et secondes rainures au niveau des premières extrémités 210 1 et 210 2 , soit circonférentiellement au même niveau, et est expulsé des premières et secondes rainures au niveau des secondes extrémités 210 1 et 210 2 , soit circonférentiellement au même niveau. Cette configuration permet d’alimenter les logements 208 en fluide de lubrification pour lubrifier les éléments roulants qui s’y trouvent. En référence à la figure 8, la cage annulaire 402 comprend les mêmes éléments que la cage annulaire 202. Dans la cage annulaire 402, chaque première extrémité 310 1 de la première rainure 204 1 est agencé au même niveau circonférentiellement que la seconde extrémité 312 2 de la seconde rainure 204 2 . Chaque seconde extrémité 312 1 de la première rainure 204 1 est agencé au même niveau circonférentiellement que la première extrémité 310 2 de la seconde rainure 204 2 . Lorsque la cage annulaire 402 tourne selon le sens de rotation R, le fluide de lubrification est déplacé simultanément du premier bord annulaire latéral 2061 vers les logements 208 et des logements vers le second bord annulaire latéral 2062. Cette configuration permet donc d’une part d’introduire du fluide de lubrification de l’extérieur de la cage annulaire 402 vers les logements et d’autre part de drainer le fluide de lubrification déjà présent dans les logements 208. Palier (100,200) de roulement comprenant : - une bague interne (12) et une bague externe (14) coaxiales selon un axe de rotation (X) et entre lesquelles sont disposés des éléments roulants (16), - une cage annulaire (102,202,302,402) de roulement centrée autour de l’axe de rotation et agencée entre la bague interne et la bague externe, la cage annulaire présentant une face annulaire externe en regard de la bague externe et une face annulaire interne en regard de la bague interne, dans lequel la cage annulaire comprend une pluralité de logements (108,208) débouchant au niveau de la face interne et au niveau de la face externe et agencés entre un premier bord annulaire latéral (106 1 ,206 1 ) de la cage annulaire et un second bord annulaire latéral (106 2 ,206 2 ), lesdits logements logeant les éléments roulants, et dans lequel au moins l’une de la face externe et de la face interne comprend une pluralité de premières rainures (104 1 ,204 1 ) s’étendant depuis lesdits logements jusqu’au premier bord annulaire latéral et une pluralité de secondes rainures (104 2 ,204 2 ) s’étendant depuis lesdits logements jusqu’au second bord annulaire latéral, de sorte que les rainures sont aptes à faire circuler un fluide de lubrification dans le palier de roulement. Palier (100,200) selon la revendication 1, dans lequel chaque première rainure (104 1 ,204 1 ) comprend une première extrémité (110 1 ,210 1 ) débouchant dans le premier bord annulaire latéral (106 1 ,206 1 ) et chaque seconde rainure (104 2 ,204 2 ) comprend une première extrémité (110 2 ,210 2 ) débouchant dans le second bord annulaire latéral (106 2 ,206 2 ), ladite première extrémité de chaque première rainure étant agencée circonférentiellement au même niveau que ladite première extrémité d’une seconde rainure . Palier selon la revendication 2, dans lequel la première extrémité (110,210) de chaque première rainure et seconde rainure est axialement aligné avec un premier logement (108,208), chaque première rainure (104 1 ,204 1 ) et chaque seconde rainure (104 2 ,204 2 ) comprenant une seconde extrémité (112,212) débouchant dans un second logement adjacent au premier logement. Palier selon la revendication 1, dans lequel chaque première rainure (204 1 ) comprend une première extrémité (310 1 ) débouchant dans le premier bord annulaire latéral et une seconde extrémité (312 1 ) débouchant dans un premier logement, et chaque seconde rainure (204 2 ) comprend une première extrémité (312 2 ) débouchant dans un second logement adjacent au premier logement et une seconde extrémité (310 2 ) débouchant dans le second bord annulaire latéral, et la première extrémité de chaque première rainure étant circonférentiellement au même niveau qu’une première extrémité d’une seconde rainure. Palier (100,200) selon l’une des revendications 2 à 4, dans lequel les premières rainures (104 1 ,204 1 ) et les secondes rainures (104 2 ,204 2 ) présentent les mêmes dimensions. Palier (100,200) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel la face externe (26) comprend les premières rainures (104 1 ,204 1 ) et les secondes rainures (104 2 ,204 2 ), la face interne (118) étant en butée contre la bague interne (12). Palier (100,200) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la cage annulaire de roulement (102) comprend des retenues des éléments roulants agencées sur la face externe et/ou la face interne de la cage annulaire de roulement. Palier (100,200) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel au moins une bague de la bague interne (12) ou de la bague externe (14) comprend un ou plusieurs perçages traversant radialement ladite bague et configurés pour acheminer le fluide de lubrification vers la cage annulaire. Turbomachine comprenant un palier (100,200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.