Brevet FR3115337A1 — publié le 20220422

L'invention concerne un dispositif d'isolation (30) pour un palier (10) pouvant être monté à l'intérieur d'un boîtier (2), le palier (10) ayant une bague intérieure (14) et une bague extérieure (12) avec une surface circonférentielle extérieure (18 ; 24, 26 ; 44 ; 60) et des extrémités axiales opposées (20 ; 22) et une pluralité d'éléments de roulement (16) disposés entre elles, le dispositif d'isolation (30) comprenant : une première partie annulaire (32 ; 34) qui est prévue pour être en contact avec la surface circonférentielle extérieure (18 ; 24 ; 26 ; 44 ; 60) de la bague extérieure (12), et une deuxième partie annulaire (32 ; 34) qui est également prévue pour être en contact avec la surface circonférentielle extérieure (18) de la bague extérieure (12), la première et la deuxième partie (32 ; 34) formant le dispositif d'isolation (30) qui, dans un état assemblé du palier (10) dans le boîtier (2), est prévu pour venir en contact à la fois avec la bague extérieure (12) et avec le boîtier (2), la première partie (32 ; 34) étant thermiquement conductrice et électriquement isolante et la deuxième partie (32 ; 34) étant électriquement isolante. L'invention concerne en outre un palier isolé. Figure 2 Dispositif d'isolation pour un palier Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un dispositif d'isolation pour un palier pouvant être monté à l'intérieur d'un boîtier pour isoler électriquement le palier du boîtier. Etat de la technique antérieur Les ensembles de paliers sont bien connus et comprennent habituellement une bague intérieure et une bague extérieure, une pluralité d'éléments de roulement étant disposés entre elles. Lorsqu'un ensemble de palier fonctionne dans un environnement électrique tel qu'un moteur électrique, les composants du palier peuvent être endommagés lorsqu'un courant passe à travers le palier. Pour éviter une telle circulation de courant, il est connu de munir les bagues de palier d'un revêtement isolant ou d'une enceinte isolante. L'inconvénient est que même si les matériaux d'isolation utilisés pour recouvrir la bague extérieure de paliers métalliques sont rentables, ils sont également thermiquement isolants ce qui donne lieu à une augmentation de la température de fonctionnement des composants du palier et par conséquent à une réduction de la durée de vie utile. En variante, il est également connu d'utiliser des paliers dits hybrides, dans lesquels les éléments de roulement sont fabriqués en céramique pour assurer l'isolation électrique et les bagues sont fabriquées en métal pour fournir un transfert thermique. Toutefois, les paliers à roulements hybrides sont très coûteux. Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à fournir un dispositif d'isolation rentable pour un palier, qui permet également un bon transfert thermique du palier vers l'extérieur. Cet objet est réalisé par un dispositif d'isolation selon la revendication 1 ainsi que par un ensemble de palier isolé selon la revendication 11. Il est décrit ci-dessous un dispositif d'isolation pour un ensemble de palier, l'ensemble de palier pouvant être monté dans un boîtier. L'ensemble de palier présente habituellement une bague intérieure et une bague extérieure avec une surface circonférentielle extérieure et des extrémités axiales opposées, et une pluralité d'éléments de roulement sont disposés entre la bague intérieure et la bague extérieure. Le dispositif d'isolation comprend en outre une première partie annulaire qui est prévue pour être en contact avec la surface circonférentielle extérieure de la bague extérieure, et une deuxième partie annulaire, qui est également prévue pour être en contact avec la surface circonférentielle extérieure de la bague extérieure. La première et la deuxième partie forment le dispositif d'isolation et sont prévues, dans un état assemblé du palier dans le boîtier, pour venir en contact à la fois avec la bague extérieure et avec le boîtier. Pour isoler électriquement le palier du boîtier sans augmenter la température de fonctionnement à l'intérieur du palier, la première partie est thermiquement conductrice mais électriquement isolante, la deuxième partie étant seulement électriquement isolante. Un matériau qui est thermiquement conducteur mais électriquement isolant est par exemple de la céramique, comme de l'oxyde d'aluminium. En variante, on peut utiliser du métal avec un revêtement isolant, par exemple de l'aluminium anodisé. En raison de la conductibilité thermique du matériau de la première partie, la chaleur qui s'accumule pendant le fonctionnement du palier peut être transférée du palier au boîtier. En principe, il serait aussi possible d'utiliser le matériau thermiquement conducteur et électriquement isolant à la fois pour la première et la deuxième partie du dispositif d'isolation. Toutefois, un tel matériau est très coûteux et difficile à fixer à la bague extérieure. Par conséquent, la deuxième partie est fabriquée en un matériau moins coûteux mais néanmoins électriquement isolant. De préférence, la deuxième partie est fabriquée en une matière plastique qui est thermiquement isolante et très rentable. La matière plastique présente l'avantage supplémentaire de pouvoir être fabriquée en différentes formes, par exemple par moulage par injection. En outre, il est possible de surmouler la bague avec la matière plastique. Ceci offre de nouvelles possibilités de fixation du dispositif d'isolation, qui seront expliquées plus en détail ci-dessous. Selon un mode de réalisation préféré supplémentaire, la première et la deuxième partie butent l'une contre l'autre et/ou se chevauchent. Ainsi, on peut obtenir un dispositif d'isolation continu qui couvre toute la surface circonférentielle extérieure de la bague extérieure. Ceci garantit une isolation électrique continue entre le palier et le boîtier. Selon le mode de réalisation préféré supplémentaire, la première et/ou la deuxième partie comprennent une portion s'étendant axialement ayant une surface cylindrique intérieure qui est prévue pour venir en contact au moins en partie avec, et/ou pour couvrir au moins en partie, la surface circonférentielle extérieure de la bague extérieure, et une portion de bride s'étendant radialement qui est prévue pour venir en contact au moins en partie avec, et/ou pour couvrir au moins en partie les extrémités axiales de la bague extérieure. Cette conception permet au dispositif d'isolation de s'ajuster étroitement sur la bague extérieure du palier de telle sorte que la bague extérieure soit isolée électriquement sur tous les côtés. En outre, la portion de bride radiale peut être utilisée pour attacher le dispositif d'isolation à la bague extérieure. Il est en outre avantageux que la portion s'étendant axialement de la première partie présente une plus grande longueur axiale que la portion s'étendant axialement de la deuxième partie. Ainsi, on peut disposer d'une surface de contact thermique large et efficace, qui offre à son tour une conductivité thermique suffisante de telle sorte que la chaleur ne s'accumule pas dans le palier mais est transférée vers le boîtier. Selon un mode de réalisation préféré supplémentaire, la première partie présente une première structure de fixation et la deuxième partie présente une deuxième structure de fixation qui est complémentaire de la première structure de fixation, la première et la deuxième structure de fixation étant conçues pour fixer la première et la deuxième partie par ajustement par correspondance de formes. Un tel engagement par correspondance de formes est possible dans la mesure où le matériau de la deuxième partie est choisi pour être moins rigide que le matériau de la première partie, par exemple de la céramique. Ainsi, la première et la deuxième partie peuvent être fixées l'une à l'autre par ajustement par correspondance de formes même si une partie est fabriquée en céramique, qui est habituellement trop rigide pour être utilisée dans un engagement par correspondance de formes. Les structures de fixation complémentaires de la première et de la deuxième partie, qui fournissent l'ajustement par correspondance de formes, permettent un assemblage aisé et rapide du dispositif d'isolation à l'ensemble de palier. Ainsi, on préfère en particulier que les structures de fixation de la première et de la deuxième partie soient des renfoncements et des saillies conçus de manière complémentaire qui s'engagent, par exemple par encliquetage, les uns dans les autres. Selon un mode de réalisation préféré supplémentaire, la première et/ou la deuxième partie comprennent en outre au moins un élément de retenue qui est prévu pour retenir la première et/ou la deuxième partie à la bague extérieure. En plus de la fixation de la première et de la deuxième partie l'une à l'autre, il est également nécessaire de fournir une possibilité de retenue du dispositif d'isolation sur le palier lui-même. Comme la bague extérieure doit être fixée au boîtier de manière non rotative, une pièce agencée de manière intermittente, telle qu'un dispositif d'isolation, doit également être fixée à la bague extérieure et au boîtier de manière non rotative de telle sorte qu'aucun mouvement relatif entre le dispositif d'isolation et la bague extérieure et le boîtier ne puisse se produire. Pour fixer le dispositif d'isolation aux bagues extérieures, le dispositif d'isolation comprend de préférence en outre au moins un élément de retenue qui fait saillie radialement vers l'intérieur et qui est de préférence disposé au niveau de la portion s'étendant axialement. L'élément saillant est en outre prévu pour venir en prise avec un renfoncement prévu au niveau de la surface circonférentielle extérieure de la bague extérieure. Comme expliqué ci-dessus, le dispositif d'isolation est de préférence fixé à la bague extérieure de manière simple mais solide. Dans le mode de réalisation préféré dans lequel la deuxième partie est fabriquée en un matériau légèrement élastique/déformable, c'est-à-dire un matériau moins rigide que le matériau céramique de la première partie (par exemple en plastique), on préfère assembler la bague extérieure et le dispositif d'isolation comme suit : la première partie du dispositif d'isolation est disposée au niveau de la bague extérieure puis la deuxième partie est placée au niveau de la bague extérieure et est encliquetée dans la structure de fixation au niveau de la première partie et, en même temps, est encliquetée dans le renfoncement ou dans la structure de retenue au niveau de la bague extérieure. Ainsi, on peut obtenir un ensemble de palier isolé qui peut ensuite être assemblé au boîtier/à l'arbre. Un aspect supplémentaire de la présente invention concerne un ensemble de palier isolé comprenant un palier qui peut être monté à l'intérieur d'un boîtier et qui présente une bague intérieure et une bague extérieure, et une pluralité d'éléments de roulement disposés entre elles. En outre, la bague extérieure présente une surface circonférentielle extérieure et des extrémités axiales opposées. Au niveau de la surface circonférentielle extérieure de la bague extérieure est agencé et fixé un dispositif d'isolation, comme expliqué ci-dessus. Ainsi, on peut obtenir un ensemble de palier isolé qui permet une fixation aisée du dispositif isolé au palier et un montage non rotatif du palier sur le boîtier. Des modes de réalisation préférés supplémentaires sont définis dans les revendications dépendantes ainsi que dans la description et les figures. Dans ce cas, des éléments décrits ou illustrés en combinaison avec d'autres éléments peuvent être présents à titre individuel ou en combinaison avec d'autres éléments sans sortir du cadre de protection de l'invention. Brève description des figures Ci-dessous, des modes de réalisation préférés de l'invention vont être décrits en rapport avec les dessins, les dessins étant fournis uniquement à titre d'exemple et n'ayant pas pour objet de limiter le cadre de protection de l'invention. Le cadre de protection est défini uniquement par les revendications ci-jointes. Dans les figures : La illustre une vue en coupe axiale d'un agencement de palier comprenant un palier isolé selon un mode de réalisation de la présente invention, lequel est monté entre un arbre et un boîtier ; et la illustre une vue agrandie de la portion supérieure du palier isolé de la . Description détaillée de l’invention Ci-dessous, des éléments identiques ou de fonctionnement identique sont indiqués par des numéros de référence identiques. La illustre un agencement de palier 100 comprenant un palier 10 qui est monté dans un boîtier 2, et autour d'un arbre 4, pour supporter l'arbre 4 de manière rotative dans le boîtier 2. Le boîtier 2, l'arbre 4, et le palier 10 peuvent tourner autour d'un axe de rotation central AC. Le palier présente une bague extérieure 12 et une bague intérieure 14 et une pluralité d'éléments de roulement 16 (des billes dans le cas illustré) disposés entre les bagues 12 et 14. La bague extérieure 12 présente en outre une surface circonférentielle extérieure 18 et des extrémités axiales opposées 20, 22 ayant chacune une surface s'étendant radialement 24, 26, respectivement. Comme illustré en outre dans la et plus en détail dans la , un dispositif d'isolation 30 est disposé entre la bague extérieure 12 et le boîtier 2. Le dispositif d'isolation 12 empêche un courant électrique de passer depuis l'arbre 4 à travers le palier 10 jusqu'au boîtier 2. Pour cela, le dispositif d'isolation 12 est fabriqué en un matériau électriquement isolant. Comme on peut le voir en outre, le dispositif d'isolation 30 enveloppe la bague extérieure 12 et s'étend le long de la surface circonférentielle extérieure 18 ainsi que le long des surfaces radiales 24, 26. Le problème de telles enceintes isolantes est que la chaleur qui est générée au cours de l'utilisation du palier ou du fonctionnement d'une machine qui comprend le palier ne peut pas être transférée de l'arbre 4 au boîtier 2 et s'accumule dans le palier 10. Ceci diminue alors la vie utile du palier 10 et également de la machine qui comprend le palier 10. Afin de fournir à la fois une isolation électrique sûre et une bonne conductibilité thermique, il a été suggéré de fournir un dispositif d'isolation 30 qui présente deux parties 32 et 34. La première partie 32 s'étend le long de la surface circonférentielle extérieure 18 de la bague extérieure et est fabriquée à partir d'un matériau thermiquement conducteur et électriquement isolant, par exemple en céramique. La deuxième partie 34 s'étend également le long de la surface circonférentielle extérieure 18 et est fabriquée à partir d'un matériau seulement électriquement isolant, par exemple du plastique. En principe, il serait également possible de fabriquer tout le dispositif d'isolation 30 à partir du matériau thermiquement conducteur et électriquement isolant. Toutefois, ceci est très coûteux et, dans le cas de la céramique, nécessite un processus de fabrication sophistiqué. Comme la céramique est très rigide, un dispositif d'isolation fabriqué uniquement en céramique doit être dimensionné précisément aux dimensions de la bague extérieure. En outre, il est nécessaire de fixer le dispositif d'isolation de manière sûre à la bague extérieure de telle sorte qu'une fixation non rotative de la bague extérieure au boîtier puisse être assurée. Ceci exige de manière correspondante que le dispositif d'isolation soit aussi attaché de manière non rotative à la bague extérieure et/ou au boîtier. Dans le cas où le dispositif d'isolation est fabriqué en céramique, une telle fixation ne peut pas être garantie. Par conséquent, la deuxième partie 34 est fabriquée à partir d'un deuxième matériau qui est électriquement isolant mais peut être moins rigide que la céramique, par exemple une matière plastique qui permet à son tour à la fois une fabrication aisée et une fixation sûre et non rotative du dispositif d'isolation à la bague extérieure. Le deuxième matériau ou le plastique, respectivement, peut être un matériau élastique ou au moins un matériau légèrement déformable de telle sorte que la deuxième partie 34 puisse être attachée à la première partie 32 et/ou à la bague extérieure 12 sans se rompre. Pour fixer la première et la deuxième partie 32, 34, la première et la deuxième partie comprennent des structures de fixation 36, 38. Dans le mode de réalisation illustré, la structure de fixation 36 de la première partie 32 est réalisée sous forme de rainure 40 et d'ergot 42. La rainure 40 s'étend radialement vers l'extérieur depuis une surface circonférentielle intérieure 44 de la première partie 32, qui vient en contact avec la surface circonférentielle extérieure 18 de la bague extérieure 12 et qui est limitée axialement par l'ergot 42. La rainure 40 et l'ergot 42 sont conçus de telle sorte que la structure de fixation 38 de la deuxième partie 34 puisse être encliquetée. Pour cela, la structure de fixation de la deuxième partie 34 comprend une rainure 46 et un ergot 48 conçus de manière correspondante et complémentaire, l'ergot 48 de la deuxième partie 34 pouvant être encliqueté dans la rainure 40 de la première partie 32, et l'ergot 42 de la première partie 32 pouvant être encliqueté dans la rainure 46 de la deuxième partie 34. Ceci garantit une fixation axiale et radiale de la première et de la deuxième partie 32, 34 pour former le dispositif d'isolation 30. Afin de fixer la première et la deuxième partie 32, 34 également dans la direction circonférentielle, la rainure 40 et/ou la rainure 46 de la deuxième partie ne sont pas conçues sous forme de rainures annulaires continues, mais sont réalisées sous forme de renfoncements distincts qui reçoivent des éléments d'ergot saillants distincts. En plus de la fixation de la première et de la deuxième partie 32, 34 l'une à l'autre, il est également nécessaire de fixer le dispositif d'isolation 30 en tant que tel à la bague extérieure 12, de préférence de manière non rotative. Pour cela, à la fois la première et la deuxième partie 32, 34 présentent chacune une portion de bride s'étendant radialement 50, 52, lesquelles s'étendent respectivement le long des extrémités axiales 20, 22 de la bague extérieure 12. À l'état assemblé, c'est-à-dire avec les structures de fixation complémentaires 36, 38 engagées, les portions de brides radiales 50, 52 viennent en contact avec les surfaces 24 et 25 s'étendant radialement de la bague extérieure 12 et butent contre celles-ci, en empêchant ainsi tout mouvement axial du dispositif d'isolation 30. En outre, le dispositif d'isolation 30 peut présenter des moyens de retenue pour retenir le dispositif d'isolation sur la bague extérieure 12. Dans le mode de réalisation illustré des figures 1 et 2, la bague extérieure 12 est équipée d'un renfoncement 54 et la deuxième partie 34 comprend un ergot supplémentaire 56, l'ergot 56 et le renfoncement 54 étant en prise. Ceci permet un accouplement solide entre le dispositif d'isolation 30 et la bague extérieure 12 et garantit une fixation solide du dispositif d'isolation 30 à la bague extérieure 12. Pour éviter tout mouvement circonférentiel du dispositif d'isolation par rapport à la bague extérieure 12, l'ergot 56 et le renfoncement 54 peuvent être conçus sous forme d'éléments distincts. Le mouvement radial est également empêché dans la mesure où le dispositif d'isolation 30 est disposé entre le boîtier 2 et la bague extérieure 12 et vient en contact avec les deux. Comme on peut le voir en outre à partir des modes de réalisation illustrés, la première partie 32 présente une surface circonférentielle extérieure 60 qui est en contact avec une surface circonférentielle intérieure 6 du boîtier 2. Ce contact permet un transfert thermique entre le palier 10 et le boîtier 2. Pour assurer un très bon transfert thermique, une longueur L de la première partie 32 et en particulier de la surface circonférentielle extérieure 60 de la première partie 32 est maximisée. Comme illustré, la surface circonférentielle extérieure 60 s'étend sur presque toute la longueur LB du palier 10, ce qui assure un contact thermique suffisant pour fournir un transfert thermique optimisé du palier 10 au boîtier 2. Pour résumer, en fournissant un dispositif d'isolation qui présente deux parties fabriquées en matériaux différents, où seulement un matériau est thermiquement conducteur, on peut obtenir un ensemble de palier isolé qui permet une bonne gestion thermique, une bonne isolation électrique et qui est rentable et facile à fabriquer. Références numériques 100 Ensemble de palier 2 Boîtier 4 Arbre 6 Surface circonférentielle intérieure du boîtier 10 Palier 12 Bague extérieure 14 Bague intérieure 16 Éléments de roulement 18 Surface circonférentielle extérieure 20, 22 Extrémités axiales 24, 26 Surfaces s'étendant radialement 30 Dispositif d'isolation 32 Première partie 34 Deuxième partie 36, 38 Structures de fixation 40 Rainure 42 Ergot 44 Surface circonférentielle intérieure 46 Rainure 48 Ergot 50, 52 Portions de bride 54 Renfoncement 56 Ergot 60 Surface circonférentielle extérieure L Longueur de la première partie LB Longueur du palier Dispositif d'isolation (30) pour un palier (10) pouvant être monté à l'intérieur d'un boîtier (2), le palier (10) ayant une bague intérieure (14) et une bague extérieure (12) avec une surface circonférentielle extérieure (18) et des extrémités axiales opposées (20 ; 22) et une pluralité d'éléments de roulement (16) disposés entre elles, le dispositif d'isolation (30) comprenant : une première partie annulaire (32) qui est prévue pour être en contact avec la surface circonférentielle extérieure (18) de la bague extérieure (12), et une deuxième partie annulaire (34) qui est également prévue pour être en contact avec la surface circonférentielle extérieure (18) de la bague extérieure (12), la première et la deuxième partie (32) formant le dispositif d'isolation (30) qui, dans un état assemblé du palier (10) dans le boîtier (2), est prévu pour venir en contact à la fois avec la bague extérieure (12) et avec le boîtier (2), caractérisé en ce que la première partie (32) est thermiquement conductrice et électriquement isolante et la deuxième partie (34) est électriquement isolante. Dispositif d'isolation (30) selon la revendication 1, dans lequel un matériau de la première partie (32) est un matériau en céramique, en particulier de l'oxyde d'aluminium, ou la première partie (32) est fabriquée à partir d'un métal avec un revêtement isolant, en particulier en aluminium anodisé. Dispositif d'isolation (30) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel, en outre, le matériau de la deuxième partie (34) est thermiquement isolant, et/ou dans lequel le matériau de la deuxième partie (34) est une matière plastique, la matière plastique étant de préférence moulée par injection ou surmoulée. Dispositif d'isolation (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première et la deuxième partie (32 ; 34) butent l'une contre l'autre et/ou se chevauchent. Dispositif d'isolation (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première et/ou la deuxième partie (32 ; 34) comprennent une portion s'étendant axialement ayant une surface cylindrique intérieure (44) qui est prévue pour venir en contact au moins en partie avec, et/ou pour couvrir au moins en partie, la surface circonférentielle extérieure (18) de la bague extérieure (12), et une portion de bride s'étendant radialement (50 ; 52) qui est prévue pour venir en contact au moins en partie avec, et/ou pour couvrir au moins en partie les extrémités axiales (20 ; 22) de la bague extérieure (12). Dispositif d'isolation (30) selon la revendication 5, dans lequel la portion s'étendant axialement de la première partie (32) présente une plus grande longueur axiale (L) que la portion s'étendant axialement de la deuxième partie (34). Dispositif d'isolation (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première partie (32) présente une première structure de fixation (36 ; 40 ; 42) et la deuxième partie (34) présente une deuxième structure de fixation (38 ; 46 ; 48), qui est complémentaire de la première structure de fixation (36 ; 40 ; 42), la première et la deuxième structure de fixation étant conçues pour fixer la première et la deuxième partie (32 ; 34) par ajustement par correspondance de formes. Dispositif d'isolation (30) selon la revendication 7, dans lequel la première et la deuxième partie (32 ; 34) comprennent des portions de pince (40 ; 42 ; 46 ; 48) pour enclipser la première et la deuxième partie (32 ; 34) l'une à l'autre. Dispositif d'isolation (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première et/ou la deuxième partie (32 ; 34) comprennent en outre au moins un élément de retenue (56) qui est prévu pour retenir la première et/ou la deuxième partie (32 ; 34) à la bague extérieure (12). Dispositif d'isolation (30) selon la revendication 9, dans lequel l'au moins un élément de retenue (56) est un élément saillant qui est disposé au niveau de la portion s'étendant axialement et qui fait saillie radialement vers l'intérieur, et qui est prévu pour être reçu dans un renfoncement (54) prévu au niveau de la surface circonférentielle extérieure (18) de la bague extérieure (12). Ensemble de palier isolé (10) comprenant un palier (10) pouvant être monté à l'intérieur d'un boîtier (2), le palier (10) présentant une bague intérieure (14) et une bague extérieure (12) et une pluralité d'éléments de roulement (16) disposés entre elles, la bague extérieure (12) présentant une surface circonférentielle extérieure (18) et des extrémités axiales opposées (20 ; 22), et un dispositif d'isolation (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes étant disposé au niveau de la surface circonférentielle extérieure (18) de la bague extérieure (12).