Brevet FR3156173A1 — publié le 20250606

[Dispositif de palier à isolation électrique intégrée, notamment pour moteur ou machine électrique] Ce 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 surmoulée sur la deuxième bague 14 et réalisée en matériau isolant électrique. La douille comprend une première semelle axiale 24a et une deuxième semelle axiale 24b reliées par une âme radiale centrale 24c. La garniture d’isolation 26 enrobe au moins la deuxième semelle axiale 24b, la première semelle axiale 24a étant décalée radialement par rapport à la garniture d’isolation 26 du côté opposé au palier 10. Référence : Figure 3 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 composants endommagés peuvent provoquer 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. 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. Selon une caractéristique générale, 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 surmoulée sur la deuxième bague. La garniture d’isolation est réalisée en matériau isolant électrique. Selon une autre caractéristique générale, la douille comprend une première semelle axiale et une deuxième semelle axiale reliées par une âme centrale radiale. Selon une autre caractéristique générale, la garniture d’isolation enrobe au moins la deuxième semelle axiale, la première semelle axiale étant décalée radialement par rapport à la garniture d’isolation du côté opposé au palier. 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 garniture d’isolation n’est pas exposée aux chocs compte tenu de sa disposition radiale entre la deuxième bague du palier et la première semelle axiale de la douille. En outre, si la garniture d’isolation est réalisée en matériau synthétique ou polymère, elle permet de rendre le dispositif peu sensible aux variations de température. L’enrobage d’au moins la deuxième semelle axiale de la douille par la garniture d’isolation permet d’empêcher un déplacement relatif entre la douille et la garniture d’isolation, au moins dans le sens axial et circonférentiel, notamment lors de variations de température. Avec une telle conception, la fixation de la garniture d’isolation sur la deuxième bague et sur la douille est réalisée sans élément additionnel ou usinage particulier sur la deuxième bague du palier pour le montage de la garniture d’isolation. Il est donc possible d’utiliser un palier pourvu de première et deuxième bagues standards. Ceci diminue le coût du dispositif. De préférence, la deuxième semelle axiale de la douille comprend au moins une protubérance s’étendant radialement en saillie vers le palier. Cette configuration permet de limiter encore le risque de déplacements circonférentiels relatifs entre la douille et la garniture d’isolation. Avantageusement, la deuxième semelle axiale de la douille comprend une pluralité de protubérances espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel de sorte que la deuxième semelle axiale présente une forme ondulée dans le sens circonférentiel. La ou les protubérances peuvent être formées par déformation plastique de la douille. Ceci favorise encore l’obtention d’un dispositif de palier à faible coût. De préférence, la douille est réalisée en deux parties axialement en appui l’une contre l’autre, chaque partie comprenant une première portion axiale et une deuxième portion axiale reliées par une troisième portion radiale centrale, les première et deuxième portions axiales, et la troisième portion radiale centrale formant respectivement la première semelle axiale, la deuxième semelle axiale et l’âme radiale centrale. Avantageusement, les deux parties de la douille sont symétriques par rapport à un plan radial du dispositif. Cette configuration favorise encore l’obtention d’un dispositif à faible coût dans la mesure où les deux parties de la douille sont identiques entre elles. Avantageusement, la deuxième bague du palier comprend une surface axiale cylindrique munie d’au moins une encoche à l’intérieur de laquelle s’étend une saillie de forme complémentaire de la garniture d’isolation. Cette configuration limite encore le risque de déplacements relatifs entre la deuxième bague du palier et la garniture d’isolation. Dans un mode de réalisation particulier, la douille est réalisée en matériau métallique. De préférence, la douille est réalisée en acier. Une telle douille peut être aisément usinée si besoin à une tolérance prédéterminée et présente des caractéristiques de tenue structurelle qui favorisent une bonne durabilité. Dans un mode de réalisation particulier, la garniture d’isolation est réalisée en matériau synthétique, tel qu’un PEEK ou un PA46, ou en matériau polymère. Une telle garniture d’isolation possède des caractéristiques de tenue structurelle qui favorisent une bonne durabilité. Selon une première conception, la douille délimite la surface extérieure dudit dispositif. Dans ce cas, la deuxième bague est la bague extérieure du palier et la première bague est la bague intérieure. 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 et la première bague est la bague extérieure. 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 de modes de réalisation, pris à titre d’exemple nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lequel : FIG. 1 est une vue en coupe d’un dispositif de palier selon un exemple de réalisation de l’invention, FIG. 2 est une vue en coupe selon l’axe II-II de la FIG. 1 FIG. 3 est une demi-vue en coupe selon l’axe III-III de la FIG. 2 , FIG. 4 est une demi-vue en coupe selon l’axe IV-IV de la FIG. 2 qui correspond à une vue de détail de la FIG. 1 , et FIG. 5 est une vue en perspective d’une partie d’une douille du dispositif de palier des figures 1 à 4. Description détaillée de l’invention Le dispositif de palier illustré aux figures 1 à 4 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 12 et 14 sont réalisées en acier et 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. 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 surmoulée sur la bague extérieure 14 et réalisée en matériau isolant électrique. La garniture d’isolation 26 est solidaire de la bague extérieure 14 et de la douille 24. La douille 24 comprend une première semelle axiale 24a et une deuxième semelle axiale 24b reliées par une âme radiale 24c centrale. Dans l’exemple de réalisation illustré, la première semelle axiale 24a forme une semelle extérieure et la deuxième semelle axiale 24b forme une semelle intérieure. La semelle extérieure 24a entoure radialement la semelle intérieure 24b. La semelle extérieure 24a comprend une face extérieure 28 qui délimite la surface extérieure de la douille 24. La semelle intérieure 24b comprend une face intérieure 29 qui délimite la surface intérieure de la douille 24. L’âme radiale 24c s’étend entre la face extérieure 28 et la face intérieure 29 en reliant lesdits faces. La face extérieure 28 et la face intérieure 29 délimitent l’épaisseur radiale de la douille 24. La surface extérieure de la douille délimite la surface extérieure du dispositif de palier 10. Autrement dit, la surface extérieure de la douille 24 définit le diamètre extérieur du dispositif de palier 10. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, dans l’exemple de réalisation illustré, la douille 24 est réalisée en deux parties axialement en appui l’une contre l’autre. 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 emboutissage court ou profond comprenant une opération de découpe du flanc. Alternativement, la douille 24 peut être obtenue à partir d’un tube ou à partir d’ébauches forgées et/ou roulées et/ou frittées. 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 en matériau polymère. La garniture d’isolation 26 enrobe la semelle intérieure 24b de la douille. Une partie de la garniture d’isolation 26 est ainsi interposée radialement entre la surface extérieure 14a de la bague extérieure et la semelle extérieure 24a de la douille 24. La garniture d’isolation 26 recouvre la surface extérieure 14a de la bague extérieure 14. La garniture d’isolation 26 recouvre ici entièrement la surface extérieure 14a. La garniture d’isolation 26 recouvre également la face intérieure 29 de la douille 24. La garniture d’isolation 26 recouvre aussi ici entièrement la face intérieure 29. La garniture d’isolation 26 recouvre également une face extérieure 30 de la semelle intérieure 24b de la douille 24. La garniture d’isolation 26 recouvre aussi ici entièrement la face extérieure 30. Dans l’exemple illustré, la garniture d’isolation 26 enrobe également une portion de l’âme radiale 24c. Alternativement, la garniture d’isolation 26 pourrait enrober uniquement la semelle intérieure 24b de la douille. La semelle extérieure 24a de la douille est décalée par rapport à la garniture d’isolation 26 radialement vers l’extérieur, i.e. du côté opposé au palier 10. 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 cylindrique, une surface intérieure 26b axiale opposée radialement à la surface extérieure 26a, et deux faces frontales 26c, 26d radiales opposées délimitant axialement la surface intérieure 26b et la surface extérieure 26a. La surface extérieure 26a et la surface intérieure 26b délimitent l’épaisseur radiale de la garniture d’isolation 26. La surface extérieure 26a est ici décalée radialement vers l’extérieur par rapport à la face extérieure 30 de la semelle intérieure 24b de la douille 24. La surface intérieure 26b est en contact radial avec la surface extérieure 14a de la bague extérieure 14. Dans l’exemple de réalisation illustré, la garniture d’isolation 26 recouvre au moins partiellement les faces frontales 14c et 14d. Les faces 26c et 26d sont respectivement décalées axialement vers l’extérieur par rapport aux faces 14c et 14d. Alternativement, il est possible de prévoir d’autres agencements. Par exemple, la garniture d’isolation 26 pourrait présenter une dimension radiale réduite et rester radialement en retrait des faces 14c, 14d de la bague extérieure. Alternativement, les faces 14c, 26c et 14d, 26d peuvent être respectivement coplanaires. De préférence, la surface axiale 14a de la bague extérieure 14 est munie d’au moins une encoche 14e à l’intérieur de laquelle s’étend une saillie 26e de forme complémentaire de la garniture d’isolation et formée lors du surmoulage de celle-ci. Comme illustré plus visiblement aux figures 2 et 5, la semelle intérieure 24b comprend une pluralité de protubérances 32 espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel et s’étendant radialement en saillie vers l’intérieur. La semelle intérieure 24b présente une forme ondulée dans le sens circonférentiel. Les protubérances 32 s’étendent radialement en saillie du côté du palier 10 et sont enrobées par la garniture d’isolation 26. Les protubérances 32 sont formées à partir de la face extérieure 30 de la semelle intérieure 24b par repoussage local de matière. Les protubérances 32 sont donc formées par déformation plastique de la douille 24. Les protubérances 32 sont ici identiques entre elles et s’étendent sur un secteur angulaire d’environ 30°. A titre indicatif, il est possible de prévoir des protubérances 32 s’étendant sur un secteur angulaire différent, par exemple compris entre 15° et 45°. Dans l’exemple de réalisation illustré, les protubérances 32 sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel de manière régulière. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir un espacement circonférentiel non régulier. Dans l’exemple de réalisation illustré, les protubérances 32 sont au nombre de six. Alternativement, il est possible de prévoir un nombre différent de protubérances. Comme indiqué précédemment, dans l’exemple de réalisation illustré, la douille 24 est réalisée en deux parties 34, 36 axialement en appui l’une contre l’autre, chaque partie comprenant une portion axiale extérieure 38a et une portion axiale intérieure 38b reliées par une portion radiale centrale 38c. Les portions axiales extérieures et intérieures et la portion radiale centrale forment respectivement la semelle axiale extérieure 24a, la semelle axiale intérieure 24b et l’âme radiale 24c. En variante, la douille 24 pourrait être réalisée en une seule pièce. De préférence, les deux parties 34, 36 de la douille 24 sont symétriques par rapport à un plan radial R du dispositif de palier. Dans l’exemple de réalisation illustré, 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 la semelle intérieure 24b de la douille 24. Les saillies 26e de la garniture d’isolation sont formées lors du surmoulage. Les protubérances 32 de la douille s’étendent à l’intérieur du matériau isolant électrique de la garniture d’isolation 26. La semelle intérieure 24b et les protubérances 32 sont entièrement noyées à l’intérieur du matériau isolant électrique de la garniture d’isolation 26. 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 32 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 l’exemple de réalisation illustré, la première bague 12 du palier est la bague intérieure et la deuxième bague 14 sur laquelle est fixé le manchon d’isolation 22 est la bague extérieure. Alternativement, il est possible de prévoir une disposition inversée dans laquelle la deuxième bague 14 sur laquelle est fixé le manchon d’isolation est la bague intérieure et la première bague 12 du palier est la bague extérieure. Dans ce cas, le manchon d’isolation est monté dans l’alésage de la bague intérieure. La garniture d’isolation est alors surmoulée sur l’alésage de la bague intérieure et sur la semelle extérieure de la douille qui forme la deuxième semelle de ladite douille. Dans ce cas, la semelle intérieure de la douille est décalée par rapport à la garniture d’isolation 26 radialement vers l’intérieur, i.e. du côté opposé au palier 10. 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, caractérisé en ce que 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) surmoulée sur la deuxième bague (14) et réalisée en matériau isolant électrique, la douille (24) comprenant une première semelle axiale (24a) et une deuxième semelle axiale (24b) reliées par une âme radiale centrale (24c), la garniture d’isolation enrobant au moins ladite deuxième semelle axiale (24b), la première semelle axiale (24a) étant décalée radialement par rapport à la garniture d’isolation (26) du côté opposé au palier (10). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la deuxième semelle axiale (24b) de la douille comprend au moins une protubérance (32) s’étendant radialement en saillie vers le palier (10). Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la deuxième semelle axiale (24b) de la douille comprend une pluralité de protubérances (32) espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel de sorte que la deuxième semelle axiale (24b) présente une forme ondulée dans le sens circonférentiel. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la douille (24) est réalisée en deux parties (34, 36) axialement en appui l’une contre l’autre, chaque partie comprenant une première portion axiale (38a) et une deuxième portion axiale (38b) reliées par une troisième portion radiale centrale (38c), les première et deuxième portions axiales, et la troisième portion radiale centrale formant respectivement la première semelle axiale (24a), la deuxième semelle axiale (24b) et l’âme radiale centrale (24c). Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les deux parties (34, 36) de la douille (24) sont symétriques par rapport à un plan radial (R) dudit dispositif. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième bague (14) du palier comprend une surface axiale cylindrique (14a) munie d’au moins une encoche (14e) à l’intérieur de laquelle s’étend une saillie (26e) de forme complémentaire de la garniture d’isolation. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la douille (24) est réalisée en matériau métallique. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la garniture d’isolation (26) est réalisée en matériau synthétique. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième bague (14) est la bague extérieure du palier et la première bague (12) est la bague intérieure. 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.