Brevet FR3163127A1 — publié le 20251212

[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. Le dispositif comprend au moins un manchon d’isolation 26 monté sur la deuxième bague 14 et pourvu d’une douille 28 et d’une garniture d’isolation 30 réalisée en matériau isolant électrique. La garniture d’isolation est fixée sur la deuxième bague 14 et au moins sur une des surfaces extérieure et intérieure de la douille 28. La douille 28 comprend également des première et deuxième faces frontales 28c, 28d délimitant la longueur axiale de ladite douille. Un premier rayon 28e concave relie la première face frontale 28c de la douille à la surface extérieure de la douille 28. 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. Lors du montage de ce dispositif de palier à l’intérieur du carter du moteur ou lors de son démontage, l’alésage du carter peut être endommagé. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. 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 cylindrique et une surface intérieure cylindrique opposée à la surface extérieure et qui délimitent l’épaisseur radiale de ladite douille. La douille comprend également des première et deuxième faces frontales délimitant la longueur axiale de ladite douille. La garniture d’isolation est fixée sur la deuxième bague du palier et au moins sur une des surfaces extérieure et intérieure de la douille. Selon une caractéristique générale, un premier rayon concave relie la première face frontale de la douille à ladite autre surface des surfaces extérieure et intérieure de la douille. Selon une autre caractéristique générale, le premier rayon concave se raccorde à ladite autre surface de la douille en formant une arête vive, et se raccorde à la première face frontale de la douille en formant une autre arête vive. Ainsi, on dispose d’un dispositif de palier à isolation électrique intégrée économique par rapport aux paliers à roulement hybrides conventionnels. Par ailleurs, le dispositif est facile à assembler dans le moteur ou la machine électrique associée sans risque d’endommagement de l’alésage du moteur ou de la machine électrique compte tenu de la présence du premier rayon concave à forme tronquée. Chaque arête vive forme une rupture de pente entre le premier rayon concave et ladite autre surface de la douille, ou entre le premier rayon concave et la première face frontale de la douille. De préférence, un deuxième rayon concave relie la deuxième face frontale de la douille à ladite autre surface de la douille. Le deuxième rayon concave se raccorde à ladite autre surface de la douille en formant une arête vive, et se raccorde à la deuxième face frontale en formant une autre arête vive. La valeur du deuxième rayon concave peut être égale à la valeur du premier rayon concave. Alternativement, il est possible de prévoir des valeurs différentes. Avantageusement, la douille est réalisée en matériau métallique. La douille peut par exemple être obtenue par emboutissage ou par usinage. De préférence, la garniture d’isolation est surmoulée sur la deuxième bague du palier et au moins sur ladite surface de la douille. Alternativement, la garniture d’isolation peut être fixée par tout autre moyen approprié, par exemple par collage. 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, 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 dans la direction axiale et dans la direction circonférentielle. 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. 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. 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. L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’une douille d’un dispositif de palier tel que défini précédemment comprenant les étapes successives suivantes : - une étape de réalisation d’une ébauche de douille lui conférant sa géométrie de base, - une étape de traitement thermique pour donner à l’ébauche de douille la dureté requise, - une étape de rectification radiale de la première face frontale de l’ébauche de douille et d’une partie du premier rayon concave qui est adjacente à la première face frontale, et - une étape de rectification axiale de ladite autre surface de l’ébauche de douille et d’une partie du premier rayon concave qui est adjacente à ladite autre surface pour obtenir la douille. Par « direction radiale », on entend la direction selon un rayon du dispositif de palier, c’est-à-dire une direction quelconque coupant l’axe du dispositif de palier et perpendiculaire à cet axe. Brève description des figures La présente invention sera mieux comprise à l’étude de la description détaillée de modes de réalisation, pris à titre d’exemples nullement limitatifs 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 FIG. 3 sont des vues de détail d’une douille du dispositif de la FIG. 1 , FIG. 4 est une vue en perspective de la douille du dispositif de la FIG. 1 , et FIG. 5 FIG. 6 sont des vues de détail de la douille du dispositif la FIG. 1 avant et après des étapes de rectification. 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. 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 éléments roulants 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. La surface extérieure 14a et l’alésage 14b délimitent l’épaisseur radiale de la bague extérieure 14. L’alésage 14b présente une forme étagée. 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. Dans l’exemple de réalisation illustré, une gorge 22 est ménagée sur la face frontale 14d de la bague extérieure. La gorge 22 est orientée et ouverte axialement vers l’extérieur de la bague extérieure. La gorge 22 présente un fond qui est décalé axialement vers l’intérieur de la bague par rapport à la face frontale 14d. Le fond de la gorge 22 forme un épaulement. Le fond de la gorge 22 s’étend ici radialement pour des raisons de simplicité de fabrication. La gorge 22 est ici annulaire. De façon similaire, une gorge 24 est ménagée sur la face frontale 14c de la bague extérieure. La gorge 24 est orientée et ouverte axialement vers l’extérieur de la bague extérieure. La gorge 24 présente un fond qui est décalé axialement vers l’intérieur de la bague par rapport à la face frontale 14c. Le fond de la gorge 24 forme un épaulement. Le fond de la gorge 24 s’étend ici radialement. La gorge 24 est ici annulaire. Les gorges 22, 24 sont symétriques entre elles par rapport à un plan radial médian de la bague extérieure. Les gorges 22, 24 délimitent axialement la surface extérieure 14a. Alternativement, il pourrait être possible de ne pas prévoir les gorges 22, 24. Le dispositif de palier comprend également un manchon d’isolation 26 électrique monté sur la bague extérieure 14. Le manchon d’isolation 26 est monté sur la surface extérieure 14a de la bague extérieure 14. Le manchon d’isolation 26 est solidaire de la bague extérieure 14. Le manchon d’isolation 26 comprend une douille 28 et une garniture d’isolation 30 interposée radialement entre la bague extérieure 14 et la douille 28. La garniture d’isolation 30 est ici surmoulée sur la bague extérieure 14 et sur la douille 28. La douille 28 est de forme annulaire. La douille 28, d’axe X-X’, s’étend axialement. La douille 28 est réalisée ici en une seule pièce. Alternativement, la douille 28 pourrait être réalisée en plusieurs pièces en appui l’une contre l’autre, par exemple deux pièces identiques. La douille 28 comprend une surface extérieure 28a axiale annulaire cylindrique, et un alésage 28b axial annulaire cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 28a. L’alésage 28b forme la surface intérieure de la douille 28. L’alésage 28b est orienté radialement vers l’intérieur, i.e. du côté de la bague extérieure 14 et de la garniture d’isolation 30. L’axe de l’alésage 28b est coaxial avec l’axe X-X’. La douille 28 comprend également deux faces frontales 28c, 28d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. Les faces frontales 28c, 28d délimitent la longueur axiale de la douille. La surface extérieure 28a et l’alésage 28b délimitent l’épaisseur radiale de la douille 28. La surface extérieure 28a de la douille délimite la surface extérieure du dispositif de palier 10. Autrement dit, la surface extérieure 28a définit le diamètre extérieur du dispositif de palier 10. Dans l’exemple de réalisation illustré, les faces frontales 28c, 28d de la douille sont respectivement coplanaires avec les faces frontales 14c, 14d de la bague extérieure. Alternativement, il pourrait possible de prévoir d’autres agencements. Par exemple, la douille 28 pourrait présenter une dimension axiale inférieure, ou supérieure, et rester axialement en retrait des faces 14c, 14d de la bague extérieure, ou en saillie desdites faces. Comme illustré plus visiblement aux figures 2 et 3, la douille 28 comprend encore deux rayons 28e, 28f concaves annulaires reliant respectivement les faces frontales 28c, 28d à la surface extérieure 28a. Le rayon 28e concave se raccorde directement à la face frontale 28c et à la surface extérieure 28a. Le rayon 28f concave se raccorde directement à la face frontale 28d et à la surface extérieure 28a. Autrement dit, pour chacun des rayons 28e et 28f, il n’existe aucune surface additionnelle entre d’une part ce rayon et la face frontale 28c, 28d associée et d’autre part ce rayon et la surface extérieure 28a. Le rayon 28e concave se raccorde à la surface extérieure 28a en formant une arête vive a 1 et se raccorde à la face frontale 28c en formant une autre arête vive a 2 . De façon similaire, le rayon 28f concave se raccorde à la surface extérieure 28a en formant une arête vive a 3 et se raccorde à la face frontale 28d en formant une autre arête vive a 4 . Dans l’exemple de réalisation illustré, les rayons 28e et 28f de la douille sont identiques entre eux. Ainsi, les valeurs des rayons 28e et 28f sont égales. Alternativement, les valeurs des rayons 28e et 28f pourraient être différentes. La douille 28 est réalisée en matériau métallique. De préférence, la douille 28 est réalisée en acier. La douille 28 peut être obtenue à partir d’un flanc de tôle par découpe, emboutissage et roulage. Alternativement, la douille 28 peut être obtenue à partir d’un tube ou à partir d’ébauches forgées et/roulées, ou encore à partir d’estampage. Pour fabriquer la douille 28, on procède de la manière suivante. Dans une première étape, on réalise une ébauche de douille lui conférant sa géométrie de base avec la surface extérieure 28a, l’alésage 28b, les faces frontales 28c, 28d et les rayons 28e, 28f concaves. Sur les figures 5 et 6, la surface extérieure 28a, les rayons 28e, 28f concaves et les faces frontales 28c, 28d de l’ébauche de douille sont représentées en pointillé. Les centres des rayons 28e, 28f concaves sont référencés C 28e , C 28f . Ensuite, dans une deuxième étape successive, on réalise le traitement thermique de l’ébauche de douille pour lui donner la dureté requise. Puis, dans une troisième étape successive, on rectifie selon la direction radiale la face frontale 28c de l’ébauche de douille et une partie du rayon 28e concave qui est adjacente à cette face frontale 28c, ainsi que la face frontale 28d de l’ébauche de douille et une partie du rayon 28f concave qui est adjacente à cette face frontale 28d. Les arêtes vives a 2 et a 4 sont formées lors de cette étape. Lors de cette troisième étape, on rectifie également selon la direction axiale la surface extérieure 28a de l’ébauche de douille, une partie du rayon 28e concave qui est adjacente à la surface extérieure 28a, ainsi qu’une partie du rayon 28f concave qui est adjacente à cette surface extérieure 28a Les arêtes vives a 1 et a 3 sont formées lors de cette étape. Avec les étapes de rectification, les rayons 28e, 28f concaves de la douille sont tronqués. L’arête vive a 1 est décalée axialement vers l’extérieur, i.e. du côté de la face frontale 28c, par rapport au centre C 28e du rayon 28e concave. L’arête vive a 2 est décalée radialement vers l’extérieur, i.e. du côté de la surface extérieure 28a, par rapport au centre C 28e du rayon 28e concave. De façon identique, l’arête vive a 3 est décalée axialement vers l’extérieur, i.e. du côté de la face frontale 28d, par rapport au centre C 28 f du rayon 28f concave, et l’arête vive a 4 est décalée radialement vers l’extérieur, i.e. du côté de la surface extérieure 28a, par rapport au centre C 28 f du rayon 28f concave. Après ces étapes de rectification, la douille 28 présente sa forme finale et ses dimensions finales. La garniture d’isolation 30 est réalisée en matériau isolant électrique. La garniture d’isolation 30 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 30 est interposée radialement entre la surface extérieure 14a de la bague extérieure et l’alésage 28b de la douille. La garniture d’isolation 30 recouvre la surface extérieure 14a de la bague extérieure. La garniture d’isolation 30 recouvre ici entièrement la surface extérieure 14a en considérant les directions axiale et circonférentielle. La garniture d’isolation 30 recouvre également les gorges 22, 24 de la bague intérieure. La garniture d’isolation 30 recouvre également l’alésage 28b de la douille. La garniture d’isolation 30 recouvre aussi ici entièrement l’alésage 28b en considérant les directions axiale et circonférentielle. Comme indiqué précédemment, la garniture d’isolation 30 est ici surmoulée sur la bague extérieure 14 du palier et sur la douille 28. La garniture d’isolation 30 est surmoulée sur la surface extérieure 14a de la bague extérieure 14 et sur l’alésage 28b de la douille 28. La garniture d’isolation 30 est de forme annulaire. La garniture d’isolation 30 s’étend axialement. La garniture d’isolation 30 comprend une surface extérieure 30a axiale cylindrique, un alésage 30b cylindrique opposé radialement à la surface extérieure 30a, et deux faces frontales 30c, 30d radiales opposées délimitant axialement l’alésage et la surface extérieure. Les faces frontales 30c, 30d radiales délimitent la longueur axiale de la garniture d’isolation 30. La surface extérieure 30a et l’alésage 30b délimitent l’épaisseur radiale de la garniture d’isolation 30. La surface extérieure 30a est en contact radial avec l’alésage 28b de la douille. L’alésage 30b est en contact radial avec la surface extérieure 14a de la bague extérieure, et avec les gorges 22, 24. L’alésage 30b présente une forme étagée. Dans l’exemple de réalisation illustré, les faces 14c, 30c, 28c et 14d, 30d, 28d 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 30 pourrait présenter une dimension axiale réduite et rester axialement en retrait des faces 14c, 14d de la bague extérieure. Alternativement, la garniture d’isolation 30 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 30 peut recouvrir au moins en partie ces faces 14c, 14d. En variante, la garniture d’isolation 30 pourrait recouvrir au moins en partie les faces 28c, 28d de la douille. Dans une autre alternative ou en combinaison, la douille 28 pourrait s’étendre axialement en saillie de la garniture d’isolation 30 par rapport aux faces 30c et 30d, ou rester axialement en retrait de ces faces. Dans les exemples de réalisation illustrés, la première bague 12 du palier est la bague intérieure et la deuxième bague 14 sur laquelle est fixée la garniture d’isolation 30 est la bague extérieure. Alternativement, il est possible de prévoir une disposition inversée dans laquelle la deuxième bague 14 sur laquelle est fixée la garniture d’isolation 30 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 fixée sur la bague intérieure et au moins sur la surface extérieure de la douille. L’alésage de la douille délimite l’alésage du dispositif de palier. Le ou les rayons concaves relient dans ce cas les faces frontales de la douille à l’alésage. 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 (26) monté sur la deuxième bague (14) du palier et pourvu d’une douille (28) et d’une garniture d’isolation (30) interposée radialement entre la deuxième bague (14) et la douille (28) et réalisée en matériau isolant électrique, la douille comprenant une surface extérieure (28a) cylindrique et une surface intérieure (28b) cylindrique opposée à la surface extérieure et qui délimitent l’épaisseur radiale de ladite douille, et des première et deuxième faces frontales (28c, 28d) délimitant la longueur axiale de ladite douille, la garniture d’isolation (30) étant fixée sur la deuxième bague (14) du palier et au moins sur une des surfaces extérieure et intérieure de la douille (28), caractérisé en ce qu’un premier rayon (28e) concave relie la première face frontale (28c) de la douille à ladite autre surface des surfaces extérieure et intérieure de la douille (28), et en ce que le premier rayon (28e) concave se raccorde à ladite autre surface de la douille (28) en formant une arête vive (a 1 ) et se raccorde à la première face frontale (28c) en formant une autre arête vive (a 2 ). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel un deuxième rayon (28f) concave relie la deuxième face frontale (28d) de la douille à ladite autre surface de la douille (28), le deuxième rayon (28f) concave se raccordant à ladite autre surface de la douille (28) en formant une arête vive (a 3 ) et se raccorde à la deuxième face frontale (28d) en formant une autre arête vive (a 4 ). Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la valeur du deuxième rayon (28f) concave est égale à la valeur du premier rayon (28e) concave. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la douille (28) est réalisée en matériau métallique. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la douille (28) est obtenue par emboutissage. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la douille (28) est obtenue par usinage. Procédé de fabrication d’une douille d’un dispositif de palier selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant les étapes successives suivantes : - une étape de réalisation d’une ébauche de douille lui conférant sa géométrie de base, - une étape de traitement thermique pour donner à l’ébauche de douille la dureté requise, - une étape de rectification radiale de la première face frontale (28c) de l’ébauche de douille et d’une partie du premier rayon (28e) concave qui est adjacente à la première face frontale, et - une étape de rectification axiale de ladite autre surface de l’ébauche de douille et d’une partie du premier rayon (28e) concave qui est adjacente à ladite autre surface. Moteur électrique comprenant un carter, un arbre et au moins un dispositif de palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 monté radialement entre le carter et l’arbre.