Brevet FR3106171A1 — publié le 20210716

Ensemble de palier ayant un milieu conducteur. L'unité de palier peut être montée sur un arbre et comporte une unité de palier comportant une bague de palier radialement intérieure incluant un chemin de roulement radialement intérieur, la bague de palier radialement intérieure pouvant tourner avec l'arbre. L'unité de palier comporte en outre une bague de palier radialement extérieure comportant un chemin de roulement radialement extérieur, la bague de palier radialement extérieure étant stationnaire par rapport à l'arbre ; et une pluralité d'éléments de roulement supportés de manière à rouler entre le chemin de roulement radialement intérieur de la bague de palier radialement intérieure et le chemin de roulement radialement extérieur de la bague de palier radialement extérieure. Un corps de chambre annulaire est disposé à côté de l'unité de palier. Un milieu conducteur est disposé à l'intérieur du corps de chambre. Figure 1 Palier avec milieu conducteur Domaine technique de l’invention La présente invention concerne généralement la technologie des paliers, et en particulier, mais pas exclusivement, un ensemble de palier comportant un milieu conducteur. Etat de la technique antérieur L'utilisation de paliers à roulement dans des moteurs électriques peut entraîner le passage de courant électrique. Des impulsions provenant d'inverseurs peuvent causer des tensions entre les bagues de palier des paliers à roulement. Les courants peuvent donner lieu à un endommagement de la continuité électrique des éléments de roulement et des chemins de roulement de palier sous l'effet d'étincelle ou d'érosion électrique. L'érosion électrique peut provoquer des dommages, par exemple l'enlèvement de matière, sur des surfaces de contact du fait du passage de courants électriques. Ceci peut entraîner la défaillance majeure prématurée du palier et la défaillance de toute la machine. Ceci donne lieu à des coûts de réparation et des coûts dus à la défaillance. Des solutions connues incluent des paliers hybrides, un palier revêtu et une douille isolée. De plus, des bagues séparées de mise à la terre sont souvent utilisées, par exemple des systèmes de mise à la terre d'ondes telles qu'un balai en graphite chargé par ressort et des bagues en fibres de carbone. Les bagues de mise à la terre sont utilisées pour protéger les paliers à roulements contre les endommagements. Il s'agit de composants séparés qui sont souvent attachés par sertissage ou vissage sur le boîtier. Ils fonctionnent avec des balais et sont seulement partiellement conçus pour une durée de vie prolongée, ceci est dû en partie à la contamination dans la machine conduisant à la défaillance. Ces systèmes ont toujours des exigences et des coûts en matière d'espace et d'effort d'installation supplémentaire. Les balais ajoutent des frottements et des contaminations car les balais se dégradent et limitent aussi la vitesse. Brève description des figures est une coupe transversale à travers un ensemble de palier et un arbre selon un exemple de réalisation ; est une coupe transversale à travers un ensemble de palier et un arbre selon un autre exemple de réalisation ; est une coupe transversale à travers un ensemble de palier selon un autre exemple de réalisation ; est une coupe transversale à travers un ensemble de palier selon un autre exemple de réalisation ; est une coupe transversale à travers un ensemble de palier comportant un balai stratifié en forme de disque selon un autre exemple de réalisation. Description détaillée de l’invention Un ensemble de palier selon la présente divulgation est approprié pour des unités de palier, en particulier des paliers à roulement. Les exemples de réalisation divulgués ici sont appropriés en particulier, mais pas exclusivement, pour des unités de paliers de moteurs électriques tels que des moteurs de traction automobile, lesdites unités de paliers étant prévues sur un arbre. Des exemples de modes de réalisation divulgués ici réduisent les particules d'usure et les frottements ce qui prolonge la durée de vie de l'unité de palier. Des exemples de modes de réalisation peuvent également fonctionner à des vitesses plus élevées du fait des frottements réduits. Purement à titre d'exemple non limitatif, des concepts inventifs d'exemples de modes de réalisation vont maintenant être décrits en référence à un ensemble de palier sur un arbre rotatif. Des exemples de modes de réalisation créent une conductivité électrique entre les pièces rotatives et les pièces non rotatives. En référence à la , un ensemble de palier selon des exemples de modes de réalisation est désigné dans l'ensemble par 10 et comporte une unité de palier 12 montée sur un arbre rotatif 14. Dans toute la présente description et dans les revendications, les termes et expressions indiquant des positions et des orientations, comme par exemple « radial » et « axial » seront compris comme se référant à l'axe de rotation central X de l'unité de palier 12 de l'arbre 14. La figure illustre un détail de la configuration fournie à titre d'exemple. L'unité de palier 12 présente une bague de palier radialement intérieure 16 qui est montée sur l'arbre 14 et peut tourner avec ce dernier. L'unité de palier 12 comprend en outre une bague de palier radialement extérieure 18 qui est stationnaire par rapport à la bague de palier intérieure 16 et à l'arbre 14. La bague de palier radialement intérieure 16 comporte un chemin de roulement radialement intérieur 20 et la bague de palier radialement extérieure 18 comporte un chemin de roulement radialement extérieur 22. Une pluralité d'éléments de roulement 24 sont supportés de manière à rouler entre le chemin de roulement radialement intérieur 20 et le chemin de roulement radialement extérieur 22. Des éléments de roulement 24 peuvent être des billes en acier inoxydable ou similaires. Un premier organe de joint 26 et un deuxième organe de joint 27 sont fixés sur ou sont réalisés d'une seule pièce avec la bague de palier radialement intérieure 16 et s'étendent radialement vers l'extérieur depuis la bague de palier radialement intérieure 16 vers la bague de palier radialement extérieure 18 de chaque côté du chemin de roulement radialement intérieur 20 et du chemin de roulement radialement extérieur 22. En variante, le premier organe de joint 26 et le deuxième organe de joint 27 peuvent être fixés sur ou réalisés d'une seule pièce avec la bague de palier radialement extérieure 18 et s'étendre radialement vers l'intérieur depuis la bague de palier radialement extérieure 18 vers la bague de palier radialement intérieure 16. Le mode de réalisation de la comporte en outre une cassette annulaire 28 qui peut être montée sur l'arbre 14 à côté de l'unité de palier 12. La cassette 28 présente une chambre intérieure ayant un corps de chambre formé par une coque de cassette 30 qui est stationnaire par rapport à l'arbre 14. La coque 30 peut comporter une première portion de corps 32 et une deuxième portion de corps 38 qui sont configurées pour être attachées l'une à l'autre par des éléments de verrouillage 31 pouvant être ouverts, qui permettent à la première portion de corps 32 et à la deuxième portion de corps 38 d'être attachées de manière amovible l'une à l'autre. La première portion de corps 32 présente une première portion de paroi radiale 34 et une première portion de paroi axiale 36, et la deuxième portion de corps 38 présente une deuxième portion de paroi radiale 40 et une deuxième portion de paroi axiale 42. La deuxième portion de paroi radiale 40 peut être configurée pour avoir une portion d'ajustement 44 qui est configurée pour être ajustée par pressage sur la bague de palier radialement intérieure 16 et la bague de palier radialement extérieure 18 de manière à être stationnaire avec la bague de palier radialement extérieure 18. L'ensemble de palier 10 complet comportant l'unité de palier 12 et la cassette 28 peut être pressé sur l'arbre 14 sous forme d'unité après que la coque 30 a été ajustée par pressage sur l'ensemble de palier 10 ou peut être ajusté par pressage séparément sur l'arbre 14. La coque 30 peut être fabriquée à partir d'un matériau approprié quelconque incluant un matériau électriquement conducteur tel que de l'acier inoxydable, de l'acier et de l'aluminium. La cassette 28 comporte en outre une bague de déflecteur annulaire 46 disposée à l'intérieur de la coque 30 et configurée pour avoir une section transversale en forme de L ayant une portion de bague de déflecteur axiale 48 et une portion de bague de déflecteur radiale 50. La portion de bague de déflecteur axiale 48 est configurée pour être ajustée par pressage sur l'arbre 14 de telle sorte que la bague de déflecteur 46 puisse tourner avec l'arbre 14. La bague de déflecteur 46 présente en outre deux lèvres d'étanchéité 52 qui s'étendent suivant un certain angle depuis des côtés opposés de la portion de bague de déflecteur radiale 50. Les lèvres d'étanchéité 52 peuvent être fabriquées à partir d'un matériau approprié quelconque tel que du caoutchouc vulcanisé et peuvent être attachées à la portion de bague de déflecteur radiale 50 par surmoulage ou collage. Les lèvres d'étanchéité 52 peuvent également être fabriquées à partir de polymères appropriés en fonction des spécifications de performances. Par exemple, les lèvres d'étanchéité 52 peuvent être fabriquées à partir de caoutchouc nitrile (NBR) et de caoutchouc nitrile hydrogéné (HNBR) pour des performances moins élevées (basse vitesse/basse température – 125 °C) ; de fluoroélastomères ou de fluorocarbones (FKM) pour des performances élevées (grande vitesse/haute température – 150 °C) ; et de polytétrafluoroéthylène (PTFE) pour de très hautes performances (très hautes vitesse et température – 175 °C). La cassette 28 est configurée pour contenir un milieu conducteur 58. Le milieu conducteur 58 peut être une pâte conductrice, un fluide, une graisse, des granules, un gel ou un autre milieu. Le milieu conducteur 58 peut en outre être un liquide ionique, de la graisse conductrice ou une matrice à base d'huile. Le matériau conducteur peut agir en tant que mauvais lubrifiant tandis que les bons lubrifiants ont typiquement une faible conductivité. Ainsi, il faut trouver un équilibre en utilisant un matériau non conducteur avec des particules conductrices dispersées dans celui-ci. Le milieu conducteur 58 est maintenu à l'intérieur de la cassette 28 par des lèvres d'étanchéité 52 et est disposé au-dessus des lèvres d'étanchéité 52. Si l'on se réfère à la , il est illustré un autre exemple de mode de réalisation d'un ensemble de palier 110. À des fins de simplicité, des éléments identiques ou similaires dans des modes de réalisation différents seront dotés des mêmes numéros de référence que dans des modes de réalisation antérieurs additionnés de multiples de cent. Une cassette 128 est formée intégralement avec une unité de palier 112. La cassette 128 comporte une coque de cassette 130 qui est stationnaire par rapport à l'arbre 114. La coque 130 peut comporter une première portion de corps 132 et une deuxième portion de corps 138. La première portion de corps 132 a une première portion de paroi radiale 134 et une première portion de paroi axiale 136, et la deuxième portion de corps 138 a une deuxième portion de paroi radiale 140 et une deuxième portion de paroi axiale 142. La première portion de paroi radiale 134 peut être configurée de manière à présenter une portion d'ajustement 145 qui est configurée pour être ajustée par pressage sur une bague de palier radialement extérieure 118 de manière à être stationnaire avec la bague de palier radialement extérieure 118. L'ensemble de palier 110 complet peut être pressé sur l'arbre 114 en tant qu'unité. Un premier organe de joint 126 est fixé à, ou est réalisé d'une seule pièce avec, une bague de palier radialement intérieure 116. Un deuxième organe de joint n'est pas prévu. La cassette 128 comporte en outre une bague de déflecteur annulaire 146, des lèvres d'étanchéité 152 et un milieu conducteur 158, comme précédemment. Si l'on se réfère à la , il est illustré un autre exemple de mode de réalisation d'un ensemble de palier 210 sur un arbre 214. Dans ce mode de réalisation, un ensemble de palier 210 comporte un corps de chambre scellé 228 formé intégralement avec une unité de palier 212, la cassette étant séparée de l'unité de palier 212 par un joint 227. Le corps de chambre scellé 228 est une chambre annulaire remplie au moins en partie avec un milieu conducteur 258. Si l'on se réfère à la , il est illustré un autre exemple de mode de réalisation d'un ensemble de palier 310. L'ensemble de palier 310 comporte un corps de chambre scellé 328 formé intégralement avec une unité de palier 312, 328 étant une chambre annulaire au moins en partie remplie avec un milieu conducteur 358. Le corps de chambre scellé 328 comporte en outre une bague annulaire intérieure 347 qui tourne avec l'arbre 314. Dans les modes de réalisation des figures 3 et 4, aucun espace n'est requis pour des composants supplémentaires de sorte que les ensembles de paliers 210 et 310 peuvent être utilisés dans des espaces restreints. Les chambres scellées 228 et 328 peuvent être scellées pour conserver le milieu conducteur 258, 358. Un joint supplémentaire 229, 329 peut être utilisé pour revêtir les parois intérieures 231, 331 des chambres scellées 228 et 328. Un joint supplémentaire 229, 329 peut également comporter un milieu conducteur tel que du cuivre, de l'aluminium ou du de l'argent pour fournir une conductivité supplémentaire. Si l'on se réfère à la , un autre exemple de mode de réalisation d'un ensemble de palier 410 est illustré. L'ensemble de palier 410 comporte un corps de chambre scellé 428 formé intégralement avec une unité de palier 412, le corps de chambre scellé 428 étant séparé de l'unité de palier 412 par un joint 427 et pouvant comporter un joint supplémentaire tel que celui décrit en référence aux figures 3 et 4. Un dispositif en forme de disque, tel qu'un balai de mise à la terre stratifié en forme de disque 460, similaire à une bague de mise à la terre, est prévu à l'intérieur du corps de chambre scellé 428 et peut tourner avec l'arbre 414. Le balai de mise à la terre 460 peut comporter des filaments de balai conducteurs 462 pris en sandwich entre des bagues conductrices 464 et peut être du type divulgué dans le brevet américain n° 9 790 995 intitulé Bearing Seal with Integrated Grounding Brush, dont la divulgation est incorporée par référence dans la présente. En variante, le corps de chambre scellé 428 peut être rempli avec un type de laine métallique en métal conducteur tel que de la laine de cuivre ou de la laine d'argent qui garantit une connexion électriquement conductrice entre les pièces rotatives et stationnaires de l'unité de palier 412. Pour augmenter la conductivité de l'unité de palier, les pièces rotatives et stationnaires de l'unité de palier peuvent encore être revêtues avec un matériau conducteur, par exemple de l'argent. Des exemples de modes de réalisation préférés et/ou particulièrement avantageux supplémentaires des concepts de l'invention sont décrits conformément aux caractéristiques indiquées dans les revendications dépendantes ci-jointes. Ensemble de palier (10) pouvant être monté sur un arbre (14), comprenant une unité de palier (12) avec : - une bague de palier radialement intérieure (16) comportant un chemin de roulement radialement intérieur (20), la bague de palier radialement intérieure (16) pouvant tourner avec l'arbre (14) ; - une bague de palier radialement extérieure (18) comportant un chemin de roulement radialement extérieur (22), la bague de palier radialement extérieure (22) étant stationnaire par rapport à l'arbre (14) ; et - une pluralité d'éléments de roulement (24) supportés de manière à rouler entre le chemin de roulement radialement intérieur (20) de la bague de palier radialement intérieure (16) et le chemin de roulement radialement extérieur (22) de la bague de palier radialement extérieure (18) ; caractérisé en ce qu’il comprend également : - un corps de chambre annulaire (28) disposé à côté de l'unité de palier (12) ; et - un milieu conducteur (58) disposé à l'intérieur du corps de chambre (28). Ensemble de palier selon la revendication 1, dans lequel le corps de chambre est formé par une coque (30) d'une cassette annulaire (28), la coque (30) étant stationnaire par rapport à l'arbre (14). Ensemble de palier selon la revendication 2, dans lequel la cassette annulaire (28) comprend une première portion de corps (32) et une deuxième portion de corps (38) configurée pour être attachée à la première portion de corps (32). Ensemble de palier selon la revendication 3, dans lequel la première portion de corps (32) présente une première portion de paroi radiale (34) et une première portion de paroi axiale (36), et la deuxième portion de corps (38) présente une deuxième portion de paroi radiale (40) et une deuxième portion de paroi axiale (42). Ensemble de palier selon la revendication 4, dans lequel : - l'une parmi la première portion de paroi radiale (34) et la deuxième portion de paroi radiale (36) est configurée pour être ajustée par pressage avec l'unité de palier (12) ; ou - l'une parmi la première portion de paroi axiale (40) et la deuxième portion de paroi axiale (42) est configurée pour être ajustée par pressage avec l'unité de palier (12). Ensemble de palier selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un déflecteur (46) disposé à l'intérieur de la coque (30) et configuré pour tourner avec l'arbre (14). Ensemble de palier selon la revendication 6, dans lequel le déflecteur (46) comprend une portion de bague de déflecteur axiale (48) et une portion de bague de déflecteur radiale (50), la portion de bague de déflecteur axiale (48) étant configurée pour être ajustée par pressage sur l'arbre (14). Ensemble de palier selon la revendication 7 comprenant en outre au moins une lèvre d'étanchéité (52) disposée sur la portion de bague de déflecteur radiale (50). Ensemble de palier selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le milieu conducteur (58) est choisi parmi une pâte conductrice, un fluide, une graisse, des granules, un liquide ionique, de la graisse et une matrice à base d'huile.