Brevet FR3154775A1 — publié le 20250502

L’invention concerne un palier à roulement (401) pour une turbomachine d’aéronef qui comprend une bague interne et une bague externe (403) coaxiales selon un axe rotation, et des éléments roulants et une cage séparatrice des éléments roulants, situés entre la bague interne et la bague externe (403). La bague externe (403) comporte au moins un conduit de drainage (405) qui s’étend d’une face interne (403ba) de ladite bague externe (403) à une face aval (403bb) de ladite bague externe (403) et qui ne présente aucune arête et aucun angle droit entre différentes portions de son étendue. Figure pour l’abrégé : Fig. 4 PALIER A ROULEMENT POUR UNE TURBOMACHINE D’AERONEF L’invention concerne en particulier un palier à roulement pour une turbomachine d’aéronef et un ensemble comprenant un tel palier à roulement et des moyens de support dudit palier à roulement. Il est connu d’utiliser des paliers à roulements à billes pour assurer la mise en position axiale et radiale d’arbres de turbomachines d’aéronef ou d’autres machines tournantes, ou pour assurer la transmission d’efforts entre un stator et un rotor en minimisant le moment selon l’axe de rotation (du palier à roulement), ainsi que les pertes par frottements. Comme l’illustrent la FIG. 1 et la FIG. 2 , un palier à roulement de ce type, tel que le palier à roulement 101, est classiquement constitué d’une bague (de roulement) interne 103 qui présente une piste de roulement, qui peut être divisée en deux demi-bagues, telles que les demi-bagues 103a et 103b dans l’exemple représenté, qui portent chacune une demi-piste et d’une bague externe 105 qui présente une piste de roulement, et qui peut également être divisée en deux demi-bagues, telles que les demi-bagues 105a et 105b dans l’exemple représenté, qui portent chacune une demi-piste. En outre, un palier à roulement de ce type, tel que le palier à roulement 101, comprend également des billes, ou de manière plus générale des éléments roulants 107, et une cage (non-visible sur la figure) séparatrice des éléments roulants qui vise à assurer la bonne répartition circonférentielle des éléments roulants dans le palier à roulement. Dans le cas particulier représenté à la FIG. 1 et à la FIG. 2 , les demi-pistes 105a et 105b de la bague externe 105 ont des sections non tangentes, mais sécante en fond de gorge, qui forment ainsi une section en ogive. De ce fait, les billes ne viennent pas en contact du fond de la gorge, ce qui ouvre la possibilité d’y percer des trous de drainage formant ainsi un conduit de drainage. Un tel conduit de drainage permet de limiter la quantité de lubrifiant liquide (comme par exemple de l’huile), présente dans la gorge, et d’éviter les phénomènes de pertes mécaniques dues au barattage et au frottement fluide qui peuvent devenir significatives lorsque la vitesse linéaire est élevée. Dans certaines utilisations d’un tel palier à roulement, la dynamique de l’arbre guidé par le palier peut nécessiter l’usage de moyens de support du palier (tels que les moyens de support 109) dits « suspendus » ou « souples », c’est-à-dire qui autorisent, par déformation desdits moyens de support, un mouvement de translation de la partie immobile en rotation du palier (i.e. de la bague externe) dans le plan orthogonal à l’axe. En outre, une telle suspension peut s’accompagner ou non d’un dispositif d’amortissement, par exemple de type squeeze-film. Or, les géométries connues des paliers à roulement à piste extérieure en ogive avec conduit de drainage ainsi que des moyens de support de paliers souples avec dispositif d’amortissement de type squeeze-film présentent une faible compatibilité. En effet, un drainage efficace en fond d’ogive nécessite non seulement un bon dimensionnement des perçages, mais aussi de très faibles pertes de charges dans leurs prolongements jusqu’à une enceinte de récupération. Dit autrement, la géométrie du conduit de drainage a un impact déterminant sur le fait que le lubrifiant liquide connaisse ou non une chute de pression lors de son écoulement dans ledit conduit. En outre, un système d’amortissement (tel qu’un squeeze-film) doit être de préférence centré axialement sur le plan médian du palier à roulement. Or, comme l’illustre la FIG. 3 plus en détail, un simple perçage radial en fond d’ogive, relié à une rainure sur la portée extérieure de la bague (en l’espèce la demi-bague) externe, entraîne la présence d’un angle droit dans le chemin d’écoulement 301 du lubrifiant liquide qui entraîne à son tour d’importantes pertes de charges. Ainsi, en conclusion, les géométries existantes ou envisagées jusqu’ici pour les conduits de drainage de paliers à roulement, notamment associés à des moyens de support suspendu et/ou à un système d’amortissement, entraîne des pertes de charge trop importante pour obtenir un drainage optimal. La présente invention propose une solution à ces inconvénients. Ainsi, un objectif de l’invention est de réduire les pertes de charges, associé à l’écoulement du lubrifiant liquide dans un conduit de drainage d’un palier à roulement. À cet effet, l’invention selon un premier aspect a pour objet un palier à roulement pour une turbomachine d’aéronef, ledit palier à roulement comprenant une bague interne et une bague externe coaxiales selon un axe de rotation, et des éléments roulants et une cage séparatrice des éléments roulants, situés entre la bague interne et la bague externe, ladite bague externe comportant au moins un conduit de drainage, configuré pour permettre l’écoulement d’un lubrifiant liquide depuis l’intérieur jusque l’extérieur dudit palier à roulement, ledit palier à roulement étant caractérisé en ce que ledit conduit de drainage s’étend d’une face interne de ladite bague externe à une face aval de ladite bague externe et ne présente aucune arête et aucun angle droit entre différentes portions de son étendue. Le palier à roulement selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la bague externe est constituée d’une demi-bague amont et d’une demi-bague aval et le conduit de drainage s’étend d’une face interne de ladite demi-bague aval à une face aval de ladite demi-bague aval. - les demi-bagues de la bague externe forment, au niveau de la face interne de ladite bague externe, une section en forme d’ogive. - l’au moins un conduit de drainage comporte : - une entrée, centrée axialement sur un plan médian du palier à roulement ; - une première partie, située au niveau d’une face amont de la demi-bague aval ; - une seconde partie, située au niveau d’une face externe de la demi-bague aval ; et, - une sortie, située à une intersection d’une face externe et d’une face aval de la demi-bague aval. - l’au moins un conduit de drainage a été usiné dans la bague externe. - la bague externe a été fabriquée par fabrication additive. - la bague externe comporte une pluralité de conduits de drainage équirépartis angulairement selon sa circonférence. L’invention selon un deuxième aspect concerne également un ensemble comprenant un palier à roulement selon le premier aspect et des moyens de support configurés pour maintenir la bague externe et pour permettre, par déformation desdits moyens de support, une translation de ladite bague externe dans un plan orthogonal à l’axe de rotation. L’ensemble selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - la bague externe et les moyens de support sont configurés pour générer, à partir du lubrifiant liquide, un système d’amortissement de type squeeze-film entre lesdits moyens de support et ladite bague externe. - le conduit de drainage s’étend également dans les moyens de support, par exemple à l’interface entre la bague externe et lesdits moyens de support, avec une partie de la section dudit conduit de drainage s’étendant dans les moyens de support et une autre partie de la section dudit conduit de drainage s’étendant dans la bague externe. L’invention selon un troisième aspect concerne enfin une turbomachine d’aéronef comprenant un ensemble selon le deuxième aspect. L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la FIG. 1 est une vue en coupe et une vue en perspective d’un mode de réalisation d’un palier à roulement selon l’état de la technique ; la FIG. 2 est une paire de vues en coupe d’un mode de réalisation d’un palier à roulement selon l’état de la technique ; la FIG. 3 est une vue en perspective d’un mode de réalisation de moyens de support et d’une bague externe d’un palier à roulement selon l’état de la technique ; la FIG. 4 est un ensemble de vues en perspective d’un mode de réalisation de moyens de support et d’une bague externe d’un palier à roulement selon l’invention ; la FIG. 5 est une vue en perspective d’un mode de réalisation d’une demi-bague externe d’un palier à roulement selon l’invention ; et, la FIG. 6 est un ensemble de vues en perspective d’un mode de réalisation d’une bague externe d’un palier à roulement selon l’invention. En référence à la FIG. 4 et à la FIG. 5 , nous allons maintenant décrire un mode de réalisation d’un palier à roulement 401 pour une turbomachine d’aéronef selon l’invention. Un tel palier à roulement peut être utilisé, par exemple, dans une turbomachine d’aéronef pour guider la rotation d’un arbre en minimisant les pertes par frottements. La FIG. 4 et la FIG. 5 montrent uniquement certains éléments du palier à roulement 401, les autres éléments non représentés sont conformes aux éléments d’un palier à roulement 101 selon l’état de la technique tel que représenté à la FIG. 1 et à la FIG. 2 . De manière générale, le palier à roulement 401 comprend une bague interne et une bague externe 403 qui sont coaxiales selon un axe rotation X. En outre, dans l’exemple non-limitatif représenté, la bague externe 403 est constituée d’une première demi-bague 403a et d’une seconde demi-bague 403b. La première demi-bague est dite demi-bague amont et la seconde demi-bague est dite demi-bague aval. Les termes « amont » et « aval » font référence au sens dans lequel un lubrifiant liquide du palier à roulement (décrit plus loin) tend à s’écouler lorsque ledit palier à roulement est monté et utilisé dans une turbomachine d’aéronef. En outre, l’homme du métier appréciera que, suivant l’arrivée du liquide (lubrifiant) dans une enceinte donnée, il est possible d’orienter son écoulement dans une sens ou dans l’autre. Dans tous les cas, les bagues interne et externe (constituées ou non de demi-bagues) forment, au niveau des faces internes au palier (c’est-à-dire la face destinée à être en contact avec les éléments roulants), des pistes sur lesquelles peuvent rouler des éléments roulants. En effet, le palier à roulement 401 comprend aussi des éléments roulants et une cage séparatrice des éléments roulants qui sont situés entre la bague interne et la bague externe 403 du palier. Ces éléments roulants peuvent être, par exemple, des billes ou des rouleaux. Par ailleurs, dans le mode de réalisation particulier représenté à la FIG. 4 et à la FIG. 5 , les demi-bagues 403a et 403b de la bague externe 403 forment, au niveau de la face interne de la bague externe 403, une section en forme d’ogive. L’axe de rotation X est l’axe au niveau duquel est destiné à être positionné un élément, comme par exemple un arbre d’une turbomachine d’aéronef, dont la rotation doit être guidée par le palier à roulement 401. Les termes « interne » et « externe », relativement aux bagues, désignent respectivement la bague de plus petit diamètre destinée à être en contact avec l’élément en rotation et la bague de plus grand diamètre destinée à être maintenue immobile en rotation (par exemple par des moyens de support tels que ceux décrits plus loin). En outre, dans ce qui suit, les termes « intérieur » et « extérieur », relativement au palier à roulement, désignent respectivement, d’une part, ce qui se situe, dans le volume du palier à roulement, entre la bague interne et la bague externe et, d’autre part, ce qui se situe à l’extérieur du volume du palier à roulement. Comme il est visible à la FIG. 4 et à la FIG. 5 , la bague externe 403 comporte au moins un conduit de drainage 405, configuré pour permettre l’écoulement du lubrifiant liquide (par exemple, de l’huile) depuis l’intérieur jusque l’extérieur du palier à roulement 401. Plus précisément, dans l’exemple non-limitatif représenté, le conduit de drainage 405 s’étend d’une face interne 403ba de la demi-bague aval 403b à une face aval 403bb de la demi-bague aval 403b. Plus précisément encore, dans l’exemple non-limitatif représenté, le conduit de drainage comporte une entrée 405a qui est centrée axialement sur un plan médian (plan de symétrie du palier orthogonal à l’axe de rotation X) du palier à roulement 401, une première partie 405b qui est située au niveau d’une face amont de la demi-bague aval 403b, une seconde partie 405c qui est située au niveau d’une face externe de la demi-bague aval 403b et enfin une sortie 405d qui située à une intersection de la face externe et d’une face aval de la demi-bague aval 403b. Dans tous les cas, de manière générale, le conduit de drainage 405 s’étend d’une face interne de la bague externe 403 à une face aval de la bague externe 403. En outre, le conduit de drainage 405 ne présente aucune arête et aucun angle droit entre différentes portions de son étendue. Dit autrement, sur toute l’étendue du conduit de drainage 405, celui-ci ne comporte pas d’intersection entre deux surfaces planes et ne comporte pas non plus deux tronçons (i.e. deux portions) qui sont perpendiculaires l’un à l’autre. Ainsi, avantageusement, la géométrie du conduit de drainage 405 permet de minimiser les pertes de charges, c’est-à-dire les chutes de pression du lubrifiant liquide au cours son écoulement dans le conduit de drainage. De manière générale, l’homme du métier saura adapter la géométrie du conduit de drainage, comme par exemple les angles formés entre différentes portions du conduits et/ou par rapport à la piste de roulement, et/ou par rapport à l’axe de rotation, ainsi que les différents congés et arrondis présents dans le conduit de drainage de sorte à minimiser les pertes de charge associées audit conduit de drainage. En outre, dans l’exemple non-limitatif représenté, la bague externe 403 comporte en fait une pluralité de conduits de drainage 405 qui sont équirépartis angulairement selon sa circonférence. En d’autres termes, une pluralité de conduits de drainage 405 est répartie sur les 360 degrés de la circonférence de la bague externe 403 avec un angle identique entre chaque conduit de drainage 405. Avantageusement, du lubrifiant liquide est ainsi extrait de l’intérieur du palier à roulement en plusieurs endroits de manière homogène (dans la mesure où les conduits sont identiques dans cet exemple non-limitatif). Dans le mode de réalisation particulier décrit en référence à la FIG. 4 et à la FIG. 5 , l’au moins un conduit de drainage a été usiné dans la bague externe. Le conduit peut ainsi être obtenue de manière simple à partir d’une bague selon l’état de la technique. Toutefois la géométrie dudit conduit est limitée par cette technique utilisée pour le créer. La FIG. 6 illustre ainsi un autre mode de réalisation d’un palier à roulement selon l’invention dans lequel la bague externe a été fabriquée par fabrication additive. Avantageusement, les géométries qu’il est possible de réaliser pour le conduit de drainage sont plus variées. Dans l’exemple non-limitatif représenté à la FIG. 6 , le conduit de drainage suit le tracé d’une courbe lisse dans laquelle le conduit change d’inclinaison de manière très progressive depuis son entrée jusqu’à sa sortie. L’écoulement du lubrifiant liquide dans le conduit peut donc être optimisé par le choix d’une géométrie optimale et les pertes de charges qui découlent de cet écoulement peuvent être considérablement réduites. Comme il est visible à nouveau à la FIG. 4 , le palier à roulement 401 peut également être compris dans un ensemble 407 qui intègre aussi des moyens de support qui sont configurés pour maintenir la bague externe 403. En particulier, les moyens de support 409 représenté à la FIG. 4 sont des moyens qui permettent la suspension du palier à roulement 401, c’est-à-dire la translation de la bague externe 403 dans un plan orthogonal à l’axe de rotation X. Plus précisément, c’est la déformation des moyens de support 409, notamment rendue possible par la forme en U desdits moyens, qui permet cette translation et donc la suspension du palier à roulement. En outre, dans un mode de réalisation particulier d’un tel ensemble, la bague externe 403 et les moyens de support 409 peuvent être configurés pour générer, à partir du lubrifiant liquide, un système d’amortissement de type squeeze-film (i.e. une fine couche de liquide agissant comme un amortisseur) entre les moyens de support et ladite bague externe. Dans un autre mode de réalisation encore, le conduit de drainage peut s’étendre également dans les moyens de support 409, par exemple à l’interface entre la bague externe 403 et les moyens de support 409, avec une partie de la section du conduit de drainage 405 qui s’étend dans les moyens de support 409 et une autre partie de la section du conduit de drainage 405 qui s’étend dans la bague externe 403. Dans une telle configuration, les pertes de charge du lubrifiant liquide, typiquement liées à la difficulté supplémentaire d’écoulement du liquide à l’interface entre le palier de roulement et ses moyens de support, peuvent également être réduites du fait de l’introduction d’un conduit de drainage dont la forme n’est pas limitée par cette interface. Palier à roulement (401) pour une turbomachine d’aéronef, ledit palier à roulement (401) comprenant une bague interne (103) et une bague externe (403) coaxiales selon un axe rotation (X), et des éléments roulants (107) et une cage séparatrice des éléments roulants (107), situés entre la bague interne (103) et la bague externe (403), ladite bague externe (403) comportant au moins un conduit de drainage (405), configuré pour permettre l’écoulement d’un lubrifiant liquide depuis l’intérieur jusque l’extérieur dudit palier à roulement (401), ledit palier à roulement (401) étant caractérisé en ce que ledit conduit de drainage (405) s’étend d’une face interne de ladite bague externe (403) à une face aval de ladite bague externe (403) et ne présente aucune arête et aucun angle droit entre différentes portions de son étendue, ladite bague externe (403) étant constituée d’une demi-bague amont (403a) et d’une demi-bague aval (403b) et le conduit de drainage (405) s’étendant d’une face interne (403ba) de ladite demi-bague aval (403b) à une face aval (403bb) de ladite demi-bague aval (403b), en ce que les demi-bagues (403a, 403b) de la bague externe (403) forment, au niveau de la face interne de ladite bague externe, une section en forme d’ogive, et en ce que l’au moins un conduit de drainage (405) comporte : - une entrée (405a), centrée axialement sur un plan médian du palier à roulement (401) ; - une première partie (405b), située au niveau d’une face amont de la demi-bague aval (403b) ; - une seconde partie (405c), située au niveau d’une face externe de la demi-bague aval (403b) ; et, - une sortie (405d), située à une intersection d’une face externe et d’une face aval de la demi-bague aval (403b). Palier à roulement (401) selon la revendication 1, dans lequel l’au moins un conduit de drainage (405) a été usiné dans la bague externe. Palier à roulement (401) selon à la revendication 1, dans lequel la bague externe (403) a été fabriquée par fabrication additive. Palier à roulement (401) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la bague externe (403) comporte une pluralité de conduits de drainage (405) équirépartis angulairement selon sa circonférence. Ensemble (407) comprenant un palier à roulement (401) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 et des moyens de support (409) configurés pour maintenir la bague externe (403) et pour permettre, par déformation desdits moyens de support (409), une translation de ladite bague externe (403) dans un plan orthogonal à l’axe de rotation (X). Ensemble (407) selon la revendication 5, dans lequel la bague externe (403) et les moyens de support (409) sont configurés pour générer, à partir du lubrifiant liquide, un système d’amortissement de type squeeze film entre lesdits moyens de support (409) et ladite bague externe (403). Ensemble (407) selon la revendication 5 ou la revendication 6, dans lequel le conduit de drainage (405) s’étend également dans les moyens de support (409), par exemple à l’interface entre la bague externe (403) et lesdits moyens de support (409), avec une partie de la section dudit conduit de drainage (405) s’étendant dans les moyens de support (409) et une autre partie de la section dudit conduit de drainage (405) s’étendant dans la bague externe (403).