Brevet FR3160741A1 — publié le 20251003

Roulement (1) et son procédé de démontage, le roulement (1) comprenant une bague intérieure (6) présentant une surface frontale (6.2), une surface intérieure tronconique (6.1) pourvue d’une gorge (12), et un canal (14) en communication fluide avec la gorge (12) et débouchant sur la surface frontale (6.2) Figure de l’abrégé : Figure 1 Roulement La présente divulgation concerne la conception d’un roulement pour une turbomachine ainsi qu’une turbomachine comprenant un tel roulement et un procédé de démontage du roulement. Divers types de roulements existent pour guider un arbre en rotation. Généralement, les roulements sont formés d’une bague intérieure montée sur un arbre, une bague extérieure logée dans un carter, et un ensemble d’organes roulants (billes, aiguilles, rouleaux, etc.) maintenus entre la bague intérieure et la bague extérieure par une cage. La bague intérieure du roulement peut être frettée à l’arbre et il peut être nécessaire d’employer des outils spécifiques ou des techniques complexes pour remplacer un roulement usé sans endommager l’arbre. Dans certains cas, l’arbre ou le carter peuvent être percés de canaux destinés à amener un lubrifiant à l’interface entre le roulement et l’arbre ou entre le roulement et le carter. L’apport de lubrifiant peut en effet être utile lors du fonctionnement. Aussi, le lubrifiant peut assister le montage ou le démontage du roulement lorsque celui-ci est monté serré sur l’arbre et/ou sur le carter. C’est le cas notamment lorsque le roulement est monté sur une surface tronconique de l’arbre. La présence de ces canaux est une contrainte de conception : les dimensions ou l’encombrement des pièces environnantes peuvent être contraints par la présence des canaux qui doivent demeurer accessibles pour monter et/ou démonter le roulement. Aussi, le perçage de ces canaux le long d’arbres longs peut être complexe et/ou coûteux. Ils risquent également de fragiliser les arbres concernés. Par conséquent, il existe un besoin pour une conception alternative permettant plus de flexibilité de conception tout en maintenant les avantages apportés par les solutions existantes. Résumé La présente invention vise à proposer un roulement configuré pour être facilement monté et/ou démonté sur une portion d’arbre tronconique. A cet effet, l’invention concerne un roulement comprenant une bague intérieure présentant une surface frontale, une surface intérieure tronconique pourvue d’au moins une gorge, et un canal en communication fluide avec la gorge et débouchant sur la surface frontale. La combinaison d’une gorge sur la surface intérieure et d’un canal débouchant sur la surface frontale permet l’injection d’un fluide sous pression (huile, graisse, etc.) afin de désolidariser la surface intérieure de l’arbre, voire lubrifier le mouvement de translation lors du montage ou du démontage du roulement sur l’arbre. Cette solution est moins complexe, moins onéreuse et moins contraignante pour la conception des pièces environnantes. Dans la présente demande, « intérieur » ou « interne » et « extérieur » ou « externe » se réfèrent à une position radiale par rapport à l’axe de symétrie du roulement, qui coïncide avec l’axe de rotation de l’arbre. Par « gorge », il convient de comprendre un retrait de matière s’étendant sur toute la circonférence de la bague intérieure. La « surface frontale » peut être sensiblement plane, à l’exception de ses extrémités qui peuvent être arrondies ou chanfreinées et à l’exception de l’embouchure du canal. La surface frontale décrit sensiblement un anneau perpendiculaire à l’axe de symétrie du roulement. Le roulement peut également comprendre, outre la bague intérieure, une bague extérieure, et une pluralités d’organes roulants (billes, aiguilles, rouleaux, etc.), entre la bague extérieure et la bague intérieure. Les organes roulants peuvent être maintenus espacés les uns des autres (dans une direction circonférentielle) par une cage. Les organes roulants roulent sur un chemin de roulement interne de la bague intérieure et un chemin de roulement externe de la bague extérieure. Les organes roulants peuvent être agencés selon une ou plusieurs rangées annulaires. Selon un autre aspect, la surface intérieure tronconique est délimitée par un premier cercle d’un premier diamètre et un second cercle d’un second diamètre plus grand que le premier diamètre, la surface frontale s’étendant depuis le premier cercle. Autrement dit, le canal débouche du côté du roulement où la surface intérieure de la bague intérieure a le plus petit diamètre. Il peut en effet être avantageux de prévoir un accès pour injecter le fluide sous pression du même côté que le côté vers lequel le roulement est retiré. Selon un autre aspect, la gorge a une largeur axiale comprise entre 10% et 50% de la largeur axiale de la surface intérieure tronconique. Il est possible dans cette plage de valeurs de contrer l’effort de frettage par une pression adéquate. Une gorge trop étroite ne le permet pas. Une gorge trop large nuit à la tenue mécanique du roulement. Selon un autre aspect, la gorge est annulaire. Elle peut ainsi distribuer les efforts de pression équitablement autour de l’arbre à une même position axiale, ce qui permet de limiter les risques d’endommagement de la bague ou de l’arbre lors de la dépose du roulement. Alternativement, la gorge est hélicoïdale. Cette géométrie augmente la surface de contact entre le fluide et l’arbre, permettant de répartir la pression sur une plus grande surface, ce qui peut être avantageux pour des roulements particulièrement larges. Selon un autre aspect, le canal est un premier canal, la bague intérieure comprenant au moins un second canal débouchant sur la surface frontale et fluidiquement relié à la gorge. Il est ainsi possible d’accélérer la mise sous pression de l’interface roulement/arbre en amenant du fluide par plusieurs canaux. Dans une variante, les deux canaux convergent vers une seule embouchure sur la surface frontale. Les canaux permettent alors de rapidement répartir le fluide sur toute la circonférence de la gorge. Dans une autre variante, le deuxième canal peut être normalement fermé par un obturateur et il peut être utilisé si le premier canal est obturé par des corps étrangers ne permettant pas l’accès à la gorge. Le deuxième canal peut aussi permettre l’accès à la gorge si un obstacle gêne l’accès au premier canal. Selon un autre aspect, la gorge est une première gorge, la bague intérieure comprenant au moins une seconde gorge. Prévoir plusieurs gorges permet d’appliquer une pression à différentes localisations de l’arbre. Ceci peut être avantageux notamment lorsque le roulement est large pour apporter une pression mieux distribuée et limiter les risques d’endommagement de l’arbre lors de la dépose du roulement. Les gorges peuvent être en communication fluide l’une de l’autre ou être indépendantes. Elles peuvent être alimentées en fluide par un même canal ou par des canaux distincts. Selon un autre aspect, le roulement comprend un obturateur amovible configuré pour obturer l’embouchure du canal au droit de la surface frontale. Il peut en effet être avantageux de ne pas laisser d’impuretés pénétrer dans la gorge en fonctionnement. Aussi, lorsque la bague inférieure est munie de plusieurs canaux, cela permet de choisir un ou plusieurs canaux par lesquels alimenter la gorge en fluide. L’obturateur peut être un capuchon qui peut être clipsé ou vissé à l’embouchure du canal. Un joint d’étanchéité peut éventuellement être interposé entre l’obturateur et la bague intérieure. L’invention a également trait à une turbomachine pour aéronef comprenant un arbre présentant une surface tronconique et un roulement selon l’un des modes de réalisation évoqués ci-dessus dont la bague intérieure est montée serrée sur la surface tronconique de l’arbre. Le montage serré peut être obtenu par montage sous presse ou par frettage. L’invention a également trait à un procédé de démontage d’un ensemble comprenant un arbre et un roulement selon l’un des modes de réalisation évoqués ci-dessus dont la bague intérieure est montée serrée sur l’arbre, le procédé comprenant les étapes suivantes : apporter un fluide sous pression dans la gorge via le canal ; et déplacer axialement le roulement relativement à l’arbre. Par « apporter un fluide sous pression », il convient d’entendre qu’un fluide est injecté par le canal jusqu’à la gorge. Un dispositif de type pompe peut être connecté au canal à cette fin. Il peut s’agir d’une pompe manuelle. Le fluide peut être de la graisse ou de l’huile, voire de l’eau ou du gaz. L’apport de fluide a un double effet : un effet mécanique qui désolidarise la surface intérieure de la bague intérieure de l’arbre, et un effet tribologique qui réduit le frottement à l’interface entre la bague intérieure et l’arbre. L’invention peut également porter sur un procédé de montage d’un ensemble comprenant un arbre et un roulement selon l’un des modes de réalisation évoqués ci-dessus, le procédé comprenant une étape de déplacement axial du roulement relativement à l’arbre, avec ou sans injection de fluide dans la gorge. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : FIG. 1 est une vue en coupe schématique d’un roulement selon l’invention ; FIG. 2 est une vue en coupe schématique d’un roulement selon l’invention ; FIG. 3 est une vue en coupe schématique d’un roulement selon l’invention ; FIG. 4 est un diagramme d’un procédé de démontage selon l’invention. Les figures décrivent différents aspects de l’invention de façon schématique. Les dimensions ne sont pas représentées à l’échelle : certaines dimensions sont agrandies pour faciliter la lecture des dessins et la compréhension des phénomènes en jeu. Le terme « environ », utilisé pour qualifier les dimensions des différents éléments, est à considérer comme synonyme d’une tolérance de +/- 10%. La direction axiale est celle de l’axe de symétrie du roulement. Elle est notée A sur la FIG. 1 . La direction radiale est perpendiculaire et coplanaire à la direction A. La direction circonférentielle ou tangentielle est orthogonale à la direction axiale et à la direction radiale. La FIG. 1 montre une vue en coupe partielle d’un roulement 1 monté entre un arbre 2 et un carter 4. Le roulement 1 comprend une bague intérieure 6 dont la surface intérieure 6.1 est au contact de la surface extérieure 2.1 de l’arbre 2. Le roulement 1 comprend également une bague extérieure 8 dont la surface extérieure 8.1 est au contact de la surface intérieure 4.1 du carter 4. Le roulement 1 peut être monté serré (par exemple par frettage) sur l’arbre 2 ou sur le carter 4. Dans cet exemple, la surface intérieure 6.1 et la surface externe 2.1 de l’arbre sont tronconiques. Le demi-angle au sommet du cône peut par exemple être compris entre 1 et 20°. La surface extérieure 8.1 et la surface intérieure 4.1 du carter 4 peuvent être cylindriques. Les bagues 6, 8 comprennent chacune une surface frontale 6.2, 8.2 et une surface arrière 6.3, 8.3. Ces surfaces sont sensiblement planes et forment chacune un anneau. Ainsi, les extrémités frontale 6.4 et arrière 6.5 de la surface intérieure 6.1 de la bague intérieure 6 sont formées par des cercles de diamètres respectifs d1 et d2, avec d2 supérieur à d1. Entre la bague intérieure 6 et la bague extérieure 8 sont disposés des organes roulants 10 agencés selon une ou plusieurs rangées annulaires. Ceux-ci peuvent être maintenus espacés les uns des autres par une cage (non représentée). Sur la FIG. 1 , un organe roulant 10 est représenté sous la forme d’un rouleau d’axe B. Conformément à la présente divulgation, la bague intérieure comprend une gorge 12. La gorge 12 est disposée sur la surface interne 6.1 en vis-à-vis de la surface 2.1 de l’arbre 2. La gorge 12 peut être annulaire ou hélicoïdale. La gorge 12 peut avoir une largeur l qui est comprise entre 10% et 50% de la largeur totale L du roulement 1. La bague intérieure 6 dispose également d’un canal 14 reliant la gorge 12 à la surface frontale 6.2. Le canal 14 présente une embouchure 16 au droit de la surface frontale 6.2. Dans l’exemple illustré, le canal 14 est composé de deux perçages successifs mais d’autres configurations sont possibles. Aussi, le canal 14 est représenté dans le plan de coupe de la FIG. 1 mais le canal 14 peut alternativement ne pas être confiné à ce plan. Le canal 14 peut d’ailleurs être rectiligne ou courbe. Il peut notamment déboucher de façon tangente dans la gorge 12. L’embouchure 16 du canal 14 se situe du côté de la surface frontale 6.2, c’est-à-dire le côté où la surface intérieure 6.1 a le diamètre d1 le plus petit. La gorge 12 et le canal 14 permettent de faciliter le démontage du roulement. En effet, un fluide (graisse, huile, eau, gaz, etc.) sous pression peut être amené dans la gorge 12 via le canal 14. En pratique, un opérateur connectera une pompe à l’embouchure 16 du canal 14, puis actionnera la pompe pour introduire le fluide dans la gorge 12 jusqu’à obtenir une pression donnée dans la gorge. La pression aidera à désolidariser le roulement de l’arbre et poussera le roulement dans la direction de la pente de la surface tronconique. Par exemple, une pression comprise entre 4000 et 6000 psi peut être utilisée dans une gorge de largeur comprise entre 3 et 5 mm pour démonter un roulement dont le diamètre intérieur est compris entre 60 et 80 mm. La FIG. 2 montre une variante de conception pour le roulement 1. Dans cet exemple, la bague intérieure 6 comprend deux canaux 14, 24 avec une embouchure respective 16, 26 sur la surface frontale 6.2. Chacun des canaux 14, 24 permet d’alimenter une gorge respective 12, 22. Dans une variante, les deux canaux convergent vers une seule embouchure 16 sur la surface frontale. L’usage de plusieurs canaux permet de rapidement répartir le fluide sur toute la circonférence de la gorge, à l’aide d’une entrée de fluide ou plusieurs. Dans une variante non illustrée, les deux canaux 14, 24 rejoignent la même gorge 12, qui peut être l’unique gorge 12 du roulement. La FIG. 3 montre une variante dans laquelle deux gorges 12, 22 sont reliées en série à la surface frontale, au moyen de deux canaux 14, 24. La FIG. 3 illustre également un obturateur 30 qui peut être disposé de façon amovible à l’embouchure 16 du canal 14. L’obturateur 30 peut être un bouchon vissé, clipsé ou fixé d’une autre manière à l’embouchure. Une fois mis en place, l’obturateur 30 peut empêcher des impuretés de pénétrer dans le canal 14. Un joint peut éventuellement être prévu pour améliorer l’étanchéité de l’obturation. Les différents aspects discutés en rapport avec les figures 1 à 3 sont combinables entre eux. L’arbre 2 est préférentiellement un arbre tournant de turbomachine. En effet, la présente invention s’inscrit de manière préférentielle dans le cadre des turbomachines pour aéronefs mais le lecteur comprendra que tout type d’utilisation est possible avec le roulement de la présente divulgation. La FIG. 4 montre un diagramme présentant un procédé 100 de démontage du roulement 1. A l’étape 102, on apporte un fluide sous pression dans la gorge via le canal. Cette action permet d’exercer un effort tendant à éloigner la surface 6.1 de la surface 2.1. A l’étape 104, on déplace le roulement 1 axialement (selon la direction A, vers la gauche dans les exemples illustrés aux figures 1 à 3). La pression chutera rapidement avec le mouvement dès que les surfaces 6.1 et 2.1 ne sont plus en contact. Le fluide pourra alors servir de lubrifiant pour diminuer les frottements éventuels alors qu’on procède à la dépose du roulement. La présente demande a été décrite dans le contexte d’une surface intérieure tronconique mais des avantages similaires peuvent apparaître avec une surface intérieure cylindrique. Ainsi, dans une variante, la bague intérieure dispose d’une surface intérieure cylindrique. Tous les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être appliqués à un tel roulement. Aussi, la présente demande s’est focalisée sur la bague intérieure mais des avantages techniques similaires peuvent être obtenus lorsqu’il s’agit d’une bague extérieure. Ainsi, dans une variante (ou en combinaison de la bague intérieure), la bague extérieure est pourvue d’une gorge et d’un canal reliant fluidiquement la surface frontale à la gorge. Dans une variante, le canal de la bague intérieure débouche sur une surface de la bague intérieure qui est située du côté opposé à la surface de la bague extérieure sur laquelle débouche le canal de la bague extérieure. Roulement (1) comprenant une bague intérieure (6) présentant une surface frontale (6.2), une surface intérieure tronconique (6.1) pourvue d’une gorge (12), et un canal (14) en communication fluide avec la gorge (12) et débouchant sur la surface frontale (6.2). Roulement (1) selon la revendication 1, dans lequel la surface intérieure tronconique (6.1) est délimitée par un premier cercle (6.4) d’un premier diamètre (d1) et un second cercle (6.5) d’un second diamètre (d2) plus grand que le premier diamètre (d1), la surface frontale (6.2) s’étendant depuis le premier cercle (6.4). Roulement (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la gorge (12) a une largeur axiale (l) comprise entre 10% et 50% de la largeur axiale (L) de la surface intérieure tronconique (6.1). Roulement (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la gorge (12) est annulaire. Roulement (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la gorge (12) est hélicoïdale. Roulement (1) selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le canal (14) est un premier canal (14), la bague intérieure (6) comprenant au moins un second canal (24) débouchant sur la surface frontale (6.2) et fluidiquement relié à la gorge (12). Roulement (1) selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la gorge (12) est une première gorge (12), la bague intérieure (6) comprenant au moins une seconde gorge (22). Roulement (1) selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant un obturateur (30) amovible configuré pour obturer l’embouchure (16) du canal (14) au droit de la surface frontale (6.2). Turbomachine pour aéronef comprenant un arbre (2) présentant une surface tronconique (2.1) et un roulement (1) selon l’une des revendications précédentes dont la bague intérieure (6) est montée serrée sur la surface tronconique (2.1) de l’arbre (2). Procédé (100) de démontage d’un ensemble comprenant un arbre (2) et un roulement (1) selon l’une des revendications précédentes dont la bague intérieure (6) est montée serrée sur l’arbre (2), le procédé comprenant les étapes suivantes : apporter (102) un fluide sous pression dans la gorge (12) via le canal (14) ; et déplacer (104) axialement le roulement (1) relativement à l’arbre (2).