Brevet FR3159996A1 — publié le 20250912

[Dispositif de palier à isolation électrique intégrée, notamment pour moteur ou machine électrique] Le dispositif de palier comprend un palier 10 pourvu d’une première bague 12 et d’une deuxième bague 14 aptes à tourner l’une par rapport à l’autre. Le dispositif comprend au moins un manchon d’isolation 22 monté sur la deuxième bague 14 du palier et pourvu d’une douille 24 et d’une garniture d’isolation 26 interposée radialement entre la deuxième bague 14 et la douille 24 et réalisée en matériau isolant électrique. La douille comprend une surface extérieure 24a et une surface intérieure 24b qui délimitent son épaisseur radiale. La garniture d’isolation 26 est surmoulée sur la deuxième bague 14 du palier et au moins sur une des surfaces extérieure et intérieure de la douille 24. Ladite surface de la douille comprend au moins une protubérance 27 qui s’étend en saillie en direction de la deuxième bague et qui est pourvue d’un méplat orienté radialement en direction de la deuxième bague. Référence : Figure 1 Dispositif de palier à isolation électrique intégrée, notamment pour moteur ou machine électrique Domaine technique de l’invention La présente invention concerne le domaine des paliers utilisés en particulier dans les moteurs électriques, les machines électriques et équipements associés. Etat de la technique antérieure Dans un moteur ou une machine électrique, au moins un palier à roulement est monté entre le carter du moteur ou de la machine électrique et l’arbre rotatif afin de supporter cet arbre. En fonctionnement lorsque l’arbre est en rotation, une différence de potentiel électrique peut apparaître entre celui-ci et le carter du moteur ou de la machine électrique, ce qui génère un courant électrique entre la bague intérieure du palier à roulement qui est solidaire de l’arbre, et la bague extérieure solidaire du carter. Le courant électrique traversant les composants du palier à roulement peut endommager ces composants, notamment les éléments roulants et les chemins de roulement ménagés sur les bagues intérieure et extérieure. Les décharges électriques peuvent également générer des vibrations. Pour remédier à ces inconvénients, il est connu de remplacer les éléments roulants du palier réalisés dans le même acier que celui des bagues intérieure et extérieure par des éléments roulants fabriqués en céramique. On parle alors généralement de palier à roulement hybride. Toutefois, un tel palier à roulement hybride est relativement onéreux. Pour remédier aux inconvénients précités, il est également connu d’équiper la bague extérieure du palier à roulement avec un manchon d’isolation pourvu d’une douille et d’une garniture d’isolation réalisée en matériau isolant électrique et interposée radialement entre la bague extérieure et la douille. Afin de réaliser la fixation de la garniture d’isolation sur la bague extérieure et sur la douille sans élément additionnel ou usinage particulier sur la bague extérieure, il est possible de surmouler la garniture d’isolation. Cependant, avec une telle solution, il peut se produire en fonctionnement une désolidarisation relative de la garniture d’isolation et de la douille. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients précités en proposant un dispositif de palier de conception simple et économique. L’invention concerne un dispositif de palier comprenant un palier pourvu d’une première bague et d’une deuxième bague aptes à tourner l’une par rapport à l’autre. Le dispositif comprend en outre au moins un manchon d’isolation monté sur la deuxième bague du palier. Le manchon d’isolation est pourvu d’une douille et d’une garniture d’isolation interposée radialement entre la deuxième bague du palier et la douille. La garniture d’isolation est réalisée en matériau isolant électrique. La douille comprend une surface extérieure et une surface intérieure opposée à la surface extérieure et qui délimitent l’épaisseur radiale de ladite douille. La garniture d’isolation est surmoulée sur la deuxième bague du palier et au moins sur une des surfaces extérieure et intérieure de la douille. Selon une caractéristique générale, ladite surface de la douille comprend au moins une protubérance qui s’étend en saillie en direction de la deuxième bague et qui est pourvue d’un méplat orienté radialement en direction de la deuxième bague. Ainsi, on dispose d’un dispositif de palier à isolation électrique intégrée économique par rapport aux paliers à roulement hybrides conventionnels. En outre, le dispositif est facile à fabriquer et à assembler dans le moteur ou la machine électrique associée. Par ailleurs, la prévision de ladite protubérance avec ledit méplat sur la douille permet d’obtenir une bonne solidarisation avec la garniture d’isolation dans la mesure où un méplat de forme complémentaire est formé sur la garniture lors du surmoulage. Le risque de déplacements relatifs entre la garniture d’isolation et la douille selon la direction circonférentielle est particulièrement limité notamment lors de variations de températures. En outre, la protubérance forme une surface de butée axiale permettant de limiter les déplacements relatifs entre la garniture d’isolation et la douille selon la direction axiale. Par « direction axiale », on entend la direction parallèle à l’axe du dispositif de palier. Par « direction circonférentielle », on entend la direction qui est perpendiculaire à la fois à la direction axiale et à un rayon du dispositif de palier, en d’autres termes, tangente à un cercle dont le centre est sur l’axe du dispositif de palier. La douille peut être pourvue de deux faces frontales délimitant sa longueur axiale. Ladite protubérance peut prolonger radialement une desdites faces frontales. Dans une mode de réalisation, ledit méplat comprend un premier bord circonférentiel qui se raccorde circonférentiellement à une zone d’extrémité d’une portion de cylindre de ladite protubérance. Ledit méplat peut comprendre un deuxième bord circonférentiel opposé qui se raccorde circonférentiellement à une autre zone d’extrémité de ladite portion de cylindre de ladite protubérance, ou à une zone d’extrémité d’une autre portion de cylindre de ladite protubérance. Selon une conception, ladite protubérance est pourvue d’une unique portion de cylindre et dudit méplat qui se raccorde circonférentiellement à la portion de cylindre. Selon une autre conception, ladite protubérance est pourvue d’une pluralité de méplats espacés les uns par rapport aux autres selon la direction circonférentielle, et d’une pluralité de portions de cylindre qui s’étendent chacune entre deux méplats successifs. Selon encore une autre conception, ladite protubérance est pourvue d’une pluralité de méplats, au moins une partie des méplats ou la totalité des méplats se raccordant circonférentiellement entre eux. Dans un mode de réalisation particulier, la douille est réalisée en matériau métallique. La douille peut ainsi être aisément usinée à une tolérance radiale prédéterminée. Dans un mode de réalisation, ladite garniture d’isolation recouvre la totalité de ladite surface de la douille. Dans ce cas, ladite garniture d’isolation recouvre entièrement ladite surface de la douille selon la direction axiale et selon la direction circonférentielle. Selon une première conception, la douille délimite la surface extérieure dudit dispositif. Dans ce cas, la deuxième bague est la bague extérieure du palier. Selon une seconde conception alternative, la douille délimite la surface intérieure dudit dispositif. Dans ce cas, la deuxième bague est la bague intérieure du palier. Si la garniture d’isolation est réalisée en matériau synthétique ou en matériau élastomère, elle permet de rendre le dispositif peu sensible aux variations de températures. Dans un mode de réalisation particulier, le palier comprend au moins une rangée d’éléments roulants disposés entre des chemins de roulement des première et deuxième bagues. Les éléments roulants peuvent être réalisés en matériau métallique. L’invention concerne également un moteur électrique comprenant un carter, un arbre et au moins un dispositif de palier tel que défini précédemment et monté radialement entre le carter et l’arbre. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise à l’étude de la description détaillée d’un mode de réalisation, pris à titre d’exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés sur lequel : FIG. 1 est une demi-vue en coupe axiale d’un dispositif de palier selon un exemple de réalisation de l’invention, FIG. 2 est une vue en perspective d’une douille du dispositif de palier de la FIG. 1 , FIG. 3 est une vue de côté de la douille de la FIG. 2 , et FIG. 4 est une vue en coupe selon l’axe IV-IV de la FIG. 3 . Description détaillée de l’invention Le dispositif de palier illustré à la FIG. 1 comprend un palier 10 pourvu d’une première bague 12 et d’une deuxième bague 14 qui sont aptes à tourner l’une par rapport à l’autre autour de l’axe X-X’ du palier. Dans l’exemple de réalisation illustré, la première bague 12 est la bague intérieure du palier et la deuxième bague 14 est la bague extérieure. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le dispositif de palier est conçu de sorte à ne pas être conducteur de courants électriques. Le dispositif de palier est à isolation électrique intégrée. Les bagues intérieure 12 et extérieure 14 du palier sont concentriques et s’étendent axialement le long de l’axe X-X’ du palier. Les bagues intérieure 12 et extérieure 14 sont réalisées en acier. Les bagues sont du type massive. Dans l’exemple de réalisation illustré, le palier 10 comprend également une rangée d’éléments roulants 16, ici des billes, interposés radialement entre les bagues intérieure 12 et extérieure 14. Les éléments roulants 16 sont réalisés en acier. Le palier 10 comprend également une cage 17 de maintien de l’espacement circonférentiel régulier des rouleaux 16. Le palier 10 peut être équipé en outre de joints ou de flasques d’étanchéité. La bague intérieure 12 comprend un alésage 12a cylindrique, une surface extérieure 12b axiale cylindrique opposée radialement à l’alésage, et deux faces frontales (non référencées) radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. L’alésage 12a et la surface extérieure 12b délimitent l’épaisseur radiale de la bague intérieure 12. L’alésage 12a forme la surface intérieure de la bague intérieure. La bague intérieure 12 comprend encore un chemin de roulement 18 intérieur pour les éléments roulants 16 qui est formé sur la surface extérieure 12b. Le chemin de roulement 18 est dirigé radialement vers l’extérieur. La bague extérieure 14 comprend une surface extérieure 14a axiale cylindrique, un alésage 14b cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 14a, et deux faces frontales 14c, 14d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. La surface extérieure 14a et l’alésage 14b délimitent l’épaisseur radiale de la bague extérieure 14. La bague extérieure 14 comprend encore un chemin de roulement 20 extérieur pour les éléments roulants 16 qui est formé sur l’alésage 14b. Le chemin de roulement 20 est dirigé radialement vers l’intérieur. Le dispositif de palier comprend également un manchon d’isolation 22 électrique monté sur la bague extérieure 14. Le manchon d’isolation 22 est monté sur la surface extérieure 14a de la bague extérieure 14. Le manchon d’isolation 22 est solidaire de la bague extérieure 14. Le manchon d’isolation 22 comprend une douille 24 et une garniture d’isolation 26 interposée radialement entre la bague extérieure 14 et la douille 24. La garniture d’isolation 26 est surmoulée sur la bague extérieure 14 et sur la douille 24. La douille 24 est de forme annulaire. La douille 24 s’étend axialement. La douille 24 est réalisée ici en une seule pièce. La douille 24 comprend une surface extérieure 24a axiale cylindrique, et un alésage 24b cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 24a et dont l’axe 25 est coaxial avec l’axe X-X’. L’alésage 24b forme la surface intérieure de la douille 24. La douille 24 comprend également deux faces frontales 24c, 24d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. Les faces frontales 24c, 24d délimitent la longueur axiale de la douille. La surface extérieure 24a et l’alésage 24b délimitent l’épaisseur radiale de la douille 24. La surface extérieure 24a de la douille délimite la surface extérieure du dispositif de palier 10. Autrement dit, la surface extérieure 24a définit le diamètre extérieur du dispositif de palier 10. Comme cela est visible sur les figures 2 à 4, l’alésage 24b de la douille comprend une première protubérance 27 qui s’étend en saillie vers l’intérieur, i.e. en saillie direction de la bague extérieure 14. La protubérance 27 s’étend en saillie par rapport à l’alésage 24b. La protubérance 27 s’étend radialement. La protubérance 27 est située à une extrémité axiale de l’alésage 24b de la douille. La protubérance 27 prolonge radialement vers l’intérieur la face frontale 24c de la douille. La face extérieure de la protubérance 27 est coplanaire avec la face frontale 24c. L’alésage de la protubérance 27 est pourvue d’une portion de cylindre 28 d’axe 25, et d’un méplat 30 qui se raccorde circonférentiellement à la portion de cylindre 28. Le méplat 30 est orienté radialement en direction de la bague extérieure 14, i.e. orienté radialement vers l’intérieur. Autrement dit, le méplat 30 est situé radialement du côté de la bague extérieure 14. Le méplat 30 s’étend en saillie par rapport à la portion de cylindre 28. Le méplat 30 présente une forme plane. Le méplat 30 comprend un premier bord circonférentiel 30a qui se raccorde circonférentiellement à une zone d’extrémité de la portion de cylindre 28, et un deuxième bord circonférentiel 30b opposé selon la direction circonférentielle qui se raccorde circonférentiellement à une zone d’extrémité opposée de la portion de cylindre 28. Le méplat 30 forme une rupture de pente par rapport à la portion de cylindre 28 dans ses zones de raccordement avec ladite portion de cylindre. Le méplat 30 s’étend ici sur toute la longueur axiale de la protubérance 27. Dans l’exemple de réalisation illustré, le méplat 30 s’étend selon la direction axiale. Alternativement, le méplat 30 pourrait être incliné par rapport à la direction axiale de sorte à remplir aussi une fonction de retenue axiale de la garniture d’isolation. Alternativement, le méplat 30 pourrait être incliné suivant deux angles de forme convexe du type diamant ou de forme dont les pentes sont alternées ou non. Dans l’exemple de réalisation illustré, l’alésage 24b de la douille comprend, à son autre extrémité axiale, une deuxième protubérance 31 qui s’étend en saillie vers l’intérieur i.e. en saillie en direction de la bague extérieure 14. La protubérance 31 s’étend en saillie par rapport à l’alésage 24b. La protubérance 31 s’étend radialement. La protubérance 31 prolonge radialement vers l’intérieur la face frontale 24d de la douille. La face extérieure de la protubérance 31 est coplanaire avec la face frontale 24d. Dans l’exemple de réalisation illustré, la protubérance 31 présente une dimension radiale réduite par rapport à celle de la protubérance 27. Alternativement, la protubérance 31 pourrait présenter une dimension radiale égale ou supérieure à celle de la protubérance 27. Alternativement, il pourrait être possible de ne pas prévoir de protubérance 31. Dans l’exemple de réalisation illustré, la protubérance 31 présente un alésage de forme cylindrique. Alternativement, de façon similaire à la protubérance 27, la protubérance 31 pourrait présenter au moins un méplat. La douille 24 est avantageusement réalisée en matériau métallique. Ainsi, la surface extérieure 24a de la douille peut être aisément usinée si besoin à une tolérance prédéterminée. De préférence, la douille 24 est réalisée en acier. La douille 24 peut être obtenue à partir d’un flanc de tôle par découpe, emboutissage et roulage. Alternativement, la douille 24 peut être obtenue à partir d’un tube ou à partir d’ébauches forgées et/roulées, ou encore à partir de frittage et d’estampage. La garniture d’isolation 26 est réalisée en matériau isolant électrique. La garniture d’isolation 26 peut par exemple être réalisée en matière synthétique, tel qu’un PEEK ou un PA46, ou encore être réalisée en matière élastomère, par exemple en caoutchouc. La garniture d’isolation 26 est interposée radialement entre la surface extérieure 14a de la bague extérieure et l’alésage 24b de la douille. La garniture d’isolation 26 recouvre la surface extérieure 14a de la bague extérieure. La garniture d’isolation 26 recouvre ici entièrement la surface extérieure 14a en considérant les directions axiale et circonférentielle. La garniture d’isolation 26 recouvre également l’alésage 24b de la douille. La garniture d’isolation 26 recouvre aussi ici entièrement l’alésage 24b en considérant les directions axiale et circonférentielle. La garniture d’isolation 26 recouvre la portion de cylindre 28 et le méplat 30 de l’alésage de la protubérance 27. La garniture d’isolation 26 recouvre également l’alésage de la protubérance 31. Comme indiqué précédemment, la garniture d’isolation 26 est surmoulée sur la bague extérieure 14 du palier et sur la douille 24. La garniture d’isolation 26 est surmoulée sur la surface extérieure 14a de la bague extérieure 14 et sur l’alésage 24b et les protubérances 27, 31 de la douille 24. La garniture d’isolation 26 est de forme annulaire. La garniture d’isolation 26 s’étend axialement. La garniture d’isolation 26 comprend une surface extérieure 26a axiale, un alésage 26b cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 26a, et deux faces frontales 26c, 26d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. Les faces frontales 26c, 26d délimitent axialement la garniture d’isolation 26. La surface extérieure 26a et l’alésage 26b délimitent l’épaisseur radiale de la garniture d’isolation 26. La surface extérieure 26a est en contact radial avec l’alésage 24b de la douille et les protubérances 27, 31. L’alésage 26b est en contact radial avec la surface extérieure 14a de la bague extérieure. La surface extérieure 26a de la garniture d’isolation est de forme complémentaire à l’alésage 24b de la douille et aux protubérances 27, 31, et présente ainsi une forme étagée. Dans la zone de la protubérance 31, la surface extérieure 26a est ainsi pourvue d’une portion de cylindre de forme complémentaire à la portion de cylindre 28 de la douille, et d’un méplat de forme complémentaire au méplat 30. Dans l’exemple de réalisation illustré, les faces 14c, 26c, 24c et 14d, 26d, 24d de la bague extérieure, de la garniture d’isolation et de la douille sont respectivement coplanaires. Alternativement, il est possible de prévoir d’autres agencements. Par exemple, la garniture d’isolation 26 pourrait présenter une dimension axiale réduite et rester axialement en retrait des faces 14c, 14d de la bague extérieure. Alternativement, la garniture d’isolation 26 pourrait présenter une dimension axiale accrue et s’étendre axialement en saillie des faces 14c, 14d de la bague extérieure. Dans ce cas, la garniture d’isolation 26 peut recouvrir au moins en partie ces faces 14c, 14d. En variante, la garniture d’isolation 26 pourrait recouvrir au moins en partie les faces 24c, 24d de la douille. Dans une autre alternative ou en combinaison, la douille 24 pourrait s’étendre axialement en saillie de la garniture d’isolation 26 par rapport aux faces 26c et 26d, ou rester axialement en retrait de ces faces. Pour fabriquer le dispositif de palier, on procède de la manière suivante. Dans une première étape, le palier 10 et la douille 24 équipée des protubérances 27, 31 sont montés à l’intérieur d’un moule qui est prévu pour le surmoulage de la garniture d’isolation 26. Dans cette position montée à l’intérieur du moule, la douille 24 est radialement à distance de la bague extérieure 14 du palier. Ensuite, lors d’une deuxième étape successive, la garniture d’isolation 26 est surmoulée à la fois sur la bague extérieure 14 du palier et sur la douille 24. Enfin, le dispositif de palier, qui se présente sous la forme d’un ensemble unitaire, est extrait hors du moule. Comme indiqué précédemment, dans cet exemple de réalisation, la protubérance 27 de l’alésage de la douille comprend un seul méplat 30. Alternativement, la protubérance 27 pourrait être pourvue d’une pluralité de méplats 30 espacés les uns par rapport aux autres selon la direction circonférentielle, deux méplats successifs étant séparés par une portion de cylindre. Dans une autre variante, lorsque la protubérance 27 de l’alésage 24b de la douille comprend une pluralité de méplats 30, il est possible de prévoir que plusieurs méplats successifs se raccordent circonférentiellement entre eux, ou encore que la totalité des méplats se raccordent circonférentiellement entre eux. Dans ce dernier cas, la protubérance 27 est dépourvue de portion de cylindre. Lorsque la protubérance 27 de la douille comprend une pluralité de méplats 30, les méplats peuvent être identiques entre eux, ou au contraire présenter des longueurs et/ou des dimensions circonférentielles différentes, et/ou des inclinaisons différentes. Dans l’exemple de réalisation illustré, la première bague 12 du palier est la bague intérieure et la deuxième bague 14 sur laquelle est surmoulée la garniture d’isolation 26 est la bague extérieure. Alternativement, il est possible de prévoir une disposition inversée dans laquelle la deuxième bague 14 sur laquelle est surmoulée la garniture d’isolation 26 est la bague intérieure. Dans ce cas, le manchon d’isolation est situé dans l’alésage 12a de la bague intérieure. La garniture d’isolation est alors interposée radialement entre l’alésage 12a de la bague intérieure et la surface extérieure de la douille. La garniture d’isolation est surmoulée sur la bague intérieure et au moins sur la surface extérieure de la douille. La surface extérieure de la douille est pourvue du ou des protubérances à méplat(s). L’alésage de la douille délimite l’alésage du dispositif de palier. Dans les exemples de réalisation décrits, le palier du dispositif est pourvu d’une unique rangée d’éléments roulants. Le palier peut en variante être pourvu de plusieurs rangées d’éléments roulants. Par ailleurs, le palier à roulement peut comprendre d’autres types d’éléments roulants que des billes, par exemple des rouleaux. Dans une autre variante, le palier peut être un palier à glissement dépourvu d’éléments roulants. Dispositif de palier comprenant un palier (10) pourvu d’une première bague (12) et d’une deuxième bague (14) aptes à tourner l’une par rapport à l’autre, et un manchon d’isolation (22) monté sur la deuxième bague (14) du palier et pourvu d’une douille (24) et d’une garniture d’isolation (26) interposée radialement entre la deuxième bague (14) et la douille (24) et réalisée en matériau isolant électrique, la douille comprenant une surface extérieure (24a) et une surface intérieure (24b) opposée à la surface extérieure et qui délimitent l’épaisseur radiale de ladite douille, la garniture d’isolation (26) étant surmoulée sur la deuxième bague (14) du palier et au moins sur une des surfaces extérieure et intérieure de la douille (24), caractérisé en ce que ladite surface de la douille (24) comprend au moins une protubérance (27) qui s’étend en saillie en direction de la deuxième bague et qui est pourvue d’un méplat (30) orienté radialement en direction de la deuxième bague. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la douille (24) comprend deux faces frontales (24c, 24d) délimitant la longueur axiale de ladite douille, ladite protubérance (27) prolongeant radialement une desdites faces frontales. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit méplat (30) comprend un premier bord circonférentiel (30a) qui se raccorde circonférentiellement à une zone d’extrémité d’une portion de cylindre de ladite protubérance. Dispositif selon la revendication 3, lequel ledit méplat (30) comprend un deuxième bord circonférentiel (30b) opposé qui se raccorde circonférentiellement à une autre zone d’extrémité de ladite portion de cylindre de ladite protubérance, ou à une zone d’extrémité d’une autre portion de cylindre de ladite protubérance. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite protubérance (27) est pourvue d’une unique portion de cylindre (28) et dudit méplat (30) qui se raccorde à la portion de cylindre. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, lequel ladite protubérance (27) est pourvue d’une pluralité de méplats (30) espacés les uns par rapport aux autres selon la direction circonférentielle, et d’une pluralité de portions de cylindre (28) qui s’étendent chacune entre deux méplats (30) successifs. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite protubérance (27) est pourvue d’une pluralité de méplats (30), au moins une partie des méplats ou la totalité des méplats se raccordant circonférentiellement entre eux. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la garniture d’isolation (26) est réalisée en matériau synthétique ou en matériau élastomère. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la douille (24) est réalisée en matériau métallique. Moteur électrique comprenant un carter, un arbre et au moins un dispositif de palier selon l’une quelconque des revendications précédentes monté radialement entre le carter et l’arbre.