FR3066792B1 - Dispositif de lubrification de palier - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un palier pour éléments roulants comportant une paroi à surface externe cylindrique et une cavité destinée à contenir un fluide de lubrification, ladite cavité débouchant à l'extérieur par au moins une ouverture autorisant l'admission du fluide de lubrification dans la cavité, ledit palier comportant en outre un dispositif de circulation d'un fluide mettant en communication fluidique la cavité et l'extérieur de celle-ci pour assurer la distribution d'un film de fluide sur la surface externe de la paroi du palier, caractérisé en ce que le dispositif de circulation comporte au moins un insert creux traversant la cavité en s'étendant sensiblement diamétralement à l'intérieur de celle-ci, ledit insert creux présentant un orifice de sortie au niveau de la surface externe de la paroi du palier et au moins un trou d'admission au voisinage du fond de la cavité opposé à cet orifice de sortie et mettant ainsi en communication ledit fond de la cavité et l'extérieur du palier.

Description

DISPOSITIF DE LUBRIFICATION DE PALIER
DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR L'invention concerne de manière générale les paliers, et plusparticulièrement leur lubrification. L'invention trouve avantageusement application pour les trainsd'engrenages, par exemple les trains épicycloïdaux, notamment sur lessatellites de trains épicycloïdaux.
Elle concerne également des turbomachines équipées de tels trainsd'engrenages ou de tels paliers. L'invention peut également trouver son application sur un palier àroulement.
Un train épicycloïdal comprend classiquement, tel qu'illustré en figure1, un premier planétaire 1, un satellite 2 monté en rotation sur un portesatellite 3, et un deuxième planétaire 4 (ou couronne dans ce cas précis).Le rapport de réduction (ou de multiplication) des vitesses de rotationdépend des éléments observés et des éléments fixes parmi les planétaireset le porte satellite.
Les éléments mobiles sont généralement assemblés sur les élémentsfixes ou ayant une vitesse de rotation différente en intercalant entre euxdes paliers 5, dont un exemple est représenté sur la figure 2, permettantde limiter le frottement entre le porte satellite 3 et le satellite 2.
Cette diminution de frottement limite les pertes d'énergie dans lemécanisme et améliore le rendement mécanique global du traind'engrenages.
Afin de diminuer davantage les frottements, ces paliers peuvent êtrelubrifiés, ou comporter un dispositif 6 de circulation d'un fluide delubrification.
En référence à la figure 3, un flux de fluide de lubrification circuledonc classiquement d'une cavité 7 située à l'intérieur du palier 5 vers sa surface extérieure 8 en suivant des canalisations 9 réalisées à travers laparoi 10 du palier 5.
Dans certains cas, la circulation du fluide de lubrification est assuréepar un système de pompage.
Lorsque la pompe rencontre une anomalie, le système de circulationdu fluide n'est plus alimenté normalement. Il est nécessaire d'assurer lalubrification des différents éléments pendant une durée déterminée,correspondant par exemple à un arrêt d'urgence du train d'engrenages,l'allumage d'un système de pompage auxiliaire ou le redémarrage dusystème de pompage principal pour éviter une dégradation des paliers.
Pendant cette durée, seul le fluide présent dans le train d'engrenagesau moment de la panne du système de pompage permet d'assurer lafonction de lubrification des paliers.
Afin de maximiser cette quantité de fluide, il est connu de réaliser despaliers 5 comportant des chambres servant de réservoir d'huile 11 assurantune lubrification de secours en cas d'anomalie dans le système delubrification principal.
La circulation de ce fluide est assurée, dans ce cas de fonctionnementconcernant un palier de satellite d'un train épicycloïdal, par effet centrifuge.En effet, dans le cas où le porte-satellite est tournant, le fluide contenu dansle palier du satellite est soumis à une force centrifuge due à l'excentricitédu satellite par rapport à l'axe de rotation du porte-satellite.
Le fluide se retrouve donc maintenu contre une paroi de la chambrese trouvant du côté opposé à l'axe de rotation du porte-satellite.
Cette force centrifuge permet au fluide d'emprunter les canalisationsprincipales 9 de manière à assurer la fonction de lubrification du palier.
Il est connu de réaliser des canalisations 12 secondaires, quipermettent un débit d'injection de fluide inférieur à celui de la canalisationprincipale 9.
Dans le but d'augmenter l'autonomie de la réserve de fluide en casde panne du système de pompage, il est connu d'adopter une certaineconfiguration des différentes canalisations de manière à éviter que le fluiden'emprunte inutilement la canalisation principale 9.
La canalisation principale 9 est généralement réalisée par un perçages'étendant entre la surface externe 8 du palier et un des perçages 15excentrés réalisés sur une cloison de séparation 14 du réservoir d'huile 11.
Ainsi, lorsque le niveau d'huile est en deçà du niveau du perçage 15excentré comportant une embouchure 17 de la canalisation principale 9,l'huile ne peut emprunter que les canalisations secondaires 12, l'huile étantprojetée contre la paroi du côté opposé au perçage 15 par effet centrifuge.
Les perçages 15 réalisés sur la cloison de séparation 14 sont réalisésen insérant les outils dans les cavités internes 7 en passant par leurouverture latérale 16, présentant un diamètre inférieur à la cavité interne7.
Il est donc irréalisable dans ces modes de réalisation de maximiser laréserve de fluide en réalisant un perçage à travers la cloison de séparation14 au niveau le plus bas de la cavité interne 7.
Il existe néanmoins un besoin d'augmenter la réserve de fluide 13disponible en cas de panne du système de pompage de fluide delubrification.
PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION
Un but de l'invention est d'augmenter la réserve de fluide dans lepalier en cas de panne du système de pompage.
Un autre but est de simplifier la structure interne du palier, etindirectement son processus de fabrication et son coût.
Un autre but est d'alléger le palier.
Un autre but est d'améliorer les performances du système delubrification.
Selon un aspect, l'invention propose un palier comportant une paroià surface externe cylindrique et une cavité destinée à contenir un fluide delubrification, ladite cavité débouchant à l'extérieur par au moins uneouverture autorisant l'admission du fluide de lubrification dans la cavité,ledit palier comportant en outre un dispositif de circulation d'un fluide mettant en communication fluidique la cavité et l'extérieur de celle-ci pourassurer la distribution d'un film de fluide sur la surface externe de la paroidu palier, caractérisé en ce que le dispositif de circulation comporte aumoins un insert creux traversant la cavité en s'étendant sensiblementdiamétralement à l'intérieur de celle-ci, ledit insert creux présentant unorifice de sortie au niveau de la surface externe de la paroi du palier et aumoins un trou d'admission au voisinage du fond de la cavité opposé à cetorifice de sortie et mettant ainsi en communication ledit fond de la cavité etl'extérieur du palier. L'insertion d'au moins un insert creux dans la cavité du palier permetd'augmenter la réserve de fluide en cas de panne tout en diminuant lamasse du palier et en simplifiant son procédé de fabrication.
En effet, la présence d'un insert creux permet de supprimer la cloisonde séparation présente dans l'art antérieur.
Cette suppression permet, à dimensions externes égales du palier,des cavités internes plus importantes et donc une augmentation de laréserve de fluide.
La structure en est en outre allégée.
Egalement, l'utilisation d'un insert permet d'aller chercher le fluide auvoisinage du fond du palier, et ce sans qu'il ne soit nécessaire de réaliserdes perçages à partir d'une ouverture d'admission.
La quantité de fluide présente dans la cavité qui sert de réserve encas de panne (quantité de fluide au-delà du niveau du trou d'admission) estaugmentée.
En outre, lors de la fabrication du palier, la cavité peut être réalisée àpartir d'une seule ouverture d'admission, ce qui simplifie la fabrication.
Un tel dispositif est avantageusement complété par les différentescaractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison : - La cavité comporte une unique ouverture d'admission ; - Le palier est un palier lisse ; - La paroi du palier comporte au moins un perçage qui constitue unecanalisation secondaire par laquelle du fluide s'évacue vers l'extérieur y compris dans des configurations où le trou d'admission de l'insertn'est plus alimenté ; - Le perçage débouche au niveau de la surface externe du palier dansune zone opposée au trou d'admission de l'insert ; - Le palier comporte au moins deux inserts répartis dans la longueurde la cavité ; - L'insert est maintenu par frettage sur la paroi du palier ; - La paroi du palier comporte un perçage borgne intérieur dans lequelest reçue l'extrémité de l'insert opposée à l'orifice de sortie, ainsiqu'un perçage traversant qui est diamétralement opposé auditperçage borgne et est coaxial avec celui-ci ; - L'insert comporte une portion d'arrêt engagée dans le perçageborgne, une portion de centrage s'étendant dans le perçagetraversant, la portion d'arrêt et la portion de centrage présentant uneépaisseur de paroi plus importante que l'épaisseur de paroi de laportion de l'insert s'étendant entre ladite portion d'arrêt et laditeportion de centrage.
Selon un autre aspect, l'invention propose également un procédé defabrication pour réaliser un tel palier, dans lequel, lorsque le palier est àouverture d'admission unique, les surfaces internes de la cavité sont usinéesdepuis l'unique ouverture latérale.
Selon un autre aspect, l'invention propose un train épicycloïdalcomportant un tel palier de satellite.
Selon un autre aspect, l'invention propose une turbomachine comportantun tel train épicycloïdal.
PRÉSENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortirontencore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et nonlimitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles : - La figure 1 est une représentation en 3D isométrique d'un trainépicycloïdal classique ; - La figure 2 est une représentation schématique d'une vue encoupe de profil de l'implémentation d'un palier sur un portesatellite ; - La figure 3 est une représentation schématique d'une vue encoupe de profil d'un palier de l'art antérieur ; - La figure 4 est une vue en coupe de profil d'un mode de réalisationd'un palier équipé d'inserts selon l'invention ; - La figure 5 est une représentation schématique d'une vue encoupe de profil d'un insert ; - La figure 6 est une vue en coupe de profil d'un autre mode deréalisation d'un palier équipé d'inserts selon l'invention.
DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE ETDE RÉALISATION
Les modes de réalisation décrits ci-après concernent le cas d'un palier5 d'axe X, représenté en figure 4. L'exemple donné ne se veut toutefoisaucunement limitatif, dans la mesure où le palier pourrait présenter desspécifications géométriques diverses.
Le palier 5 comporte une cavité interne 7, une surface externe 8 etune surface interne 17, une paroi 10 ainsi qu'une ouverture d'admission 16à l'une de ses extrémités.
Dans certains modes de réalisation, une gorge torique 18 est réaliséesur chacune des extrémités du palier 5 de manière à augmenter la souplessedu palier 5 et à en faciliter le montage.
Les gorges 18 permettent de limiter la déformation de la surface utiledu palier 5, cette surface utile étant la surface externe 8.
En cas d'effort important pouvant engendrer une déformation dupalier, la déformation s'effectue au niveau de la gorge 18, la surface dupalier 5 restant ainsi cylindrique.
Ce comportement permet également de ne pas transmettre lesdésalignements à la denture, lorsqu'un désalignement des axes surviententre le porte-satellite et le satellite par exemple.
Lors du fonctionnement normal, un fluide de lubrification mis enpression par un système de pompage circule dans la cavité interne 7 enpassant par l'ouverture d'admission 16.
Ce fluide de lubrification est dirigé vers la surface externe 8 depuis lacavité interne 7 par des orifices de sortie 33 d'inserts 19 réalisant lescanalisations principales 9.
Dans le mode de réalisation présenté en figure 5, les inserts 19présentent un corps cylindrique 22 à diamètre variable, et comportent unperçage coaxial 23 au corps 22 ou longitudinal et un perçage orthogonal 24au corps 22 ou transversal.
Le perçage longitudinal 23 débouche dans le perçage transversal 24,le perçage transversal 24 traversant l'insert 19 diamétralement et réalisantainsi un trou d'admission 32 de fluide.
Des surépaisseurs peuvent être réalisées au niveau des portions desinserts 19 en contact avec le palier 5, notamment une portion de centrage25 et une portion d'arrêt 26, une portion centrale 27 s'étendant entre laportion de centrage 25 et la portion d'arrêt 26.
Les portions de centrage 25 et d'arrêt 26 présentent une épaisseurde paroi supérieure à la portion centrale 27.
Pour faciliter leur montage dans le palier 5, les inserts 19 présententdes chanfreins 28 au niveau des zones de changement de diamètre.
Le perçage longitudinal 23 peut présenter à son extrémité uneembouchure conique 29 permettant de réaliser un filetage dans le but decoopérer avec un outil lors d'une étape de démontage de l'insert 19, lorsquel'insert 19 est endommagé ou qu'un accident survenu lors du montageimplique de démonter l'insert 19, permettant ainsi de préserver le palier 5.
Dans un mode de réalisation représenté figure 6, des perçages sonteffectués dans la paroi du palier 5 de manière à réaliser des canalisationssecondaires 12.
Ces canalisations secondaires 12 permettent une circulation du fluidede lubrification depuis la cavité 7 vers la surface externe 8 du palier 5lorsque le système de pompage est défaillant.
Les canalisations secondaires 12 présentent dans certains modes deréalisation une section moins importante que la section des canalisationsprincipales 9.
Les canalisations secondaires 12 sont généralement situées dans unezone diamétralement opposée aux trous d'admission.
De cette manière, lorsque la quantité de fluide présente dans la cavitévient à baisser sous l'effet d'une défaillance du système de pompage, lefluide n'emprunte plus les canalisations principales 9 lorsque le niveau defluide n'atteint plus le niveau des trous d'admission.
Il emprunte donc uniquement les canalisations secondaires 12 quiprésentent un diamètre réduit et limitent donc la circulation de fluide pourpermettre de maintenir un fonctionnement dégradé le plus longtempspossible.
Le positionnement relatif des canalisations secondaires 12 par rapportaux trous d'admission permet ainsi de maximiser la réserve de fluide 11. L'utilisation d'inserts 19 pour réaliser les canalisations principales 9permet également de simplifier la structure interne du palier 5.
En effet, il n'est plus nécessaire de réaliser les canalisationsprincipales 9 dans la cloison de séparation, qui peut donc être supprimée. Dès lors, le procédé de fabrication en est allégé, permettant deréaliser toutes les surfaces internes depuis une seule ouverture latérale 16du palier 5.
La suppression de la paroi centrale 14 permet en outre de réduire lepoids du palier 5 en plus d'offrir un gain en volume non négligeablepermettant d'accroître la réserve de fluide 11.
Le perçage transversal 24 n'ayant pas besoin d'être effectué dans laparoi centrale, il peut être positionné au plus près de la surface interne 17de la cavité, maximisant donc la réserve d'huile en cas d'avarie dans lesystème de pompage.
Ce changement de structure permet en outre de réaliser plusieurscanalisations principales 9 de manière à offrir une meilleure répartition dufluide de lubrification sur la surface externe 8 du palier 5.
En effet, une canalisation réalisée dans une paroi impliquerait deréaliser plusieurs parois dans la cavité 7, ce qui diminuerait la réserve defluide et augmenterait la masse du palier.
Dans le mode de réalisation illustré, le palier 5 comporte deux inserts19 parallèles entre eux implantés radialement dans le palier 5, permettantainsi une meilleure répartition du fluide de lubrification sur la surfaceextérieure 8.
Des solutions comportant un seul insert 19 ou plus de deux inserts 19peuvent être envisagées, disposés selon une géométrie différente de lagéométrie illustrée.
Les canalisations secondaires 12 peuvent se situer dans un plandifférent du plan des canalisations principales 9. Malgré la légère diminutionde la réserve de fluide 11 que cette disposition implique, une embouchure30 de canalisation secondaire 12 légèrement excentrée au niveau de lasurface interne 17 du palier 5 permet d'éviter que des impuretés pluslourdes que le fluide ne viennent encrasser les canalisations secondaires 12.
La répartition des inserts 19 formant les canalisations principales 9 etdes perçages formant les canalisations secondaires 12 est choisie pourrépartir au mieux la pression d'huile sur la longueur de la surface extérieure8, en évitant un écoulement trop important au niveau des extrémités dupalier 5. Cela permet d'éviter que le fluide ne s'écoule directement versl'extérieur, ce qui diminuerait l'effet de lubrification.
Les inserts 19 sont assemblés au palier 5 dans des perçagestraversants 20 réalisés à travers la paroi 10 du palier, ces perçages 20 étantprolongés par des perçages borgnes 21 coaxiaux aux perçages traversants20, les perçages borgnes 21 étant réalisés sur la surface interne 17 du palier5.
La portion d'arrêt 26 des inserts 19 est donc située dans les perçagesborgnes 21, la portion de centrage 25 s'étendant dans les perçagestraversants 20.
Dans certains modes de réalisation, les inserts 19 sont montés dansles perçages borgnes 21 et les perçages traversants 20 par frettage.
Un mode de réalisation propose un frettage à chaud, le retrait dumatériau du palier 5 à froid assurant l'effort de serrage réalisantl'assemblage entre l'insert 19 et le palier 5.
Il est cependant envisageable d'utiliser d'autres méthodesd'assemblage, tels que le brasage, le collage, un assemblage fileté, ou toutesolution technique permettant d'obtenir une liaison fixe entre les inserts 19et le palier 5.
Le mode d'assemblage par frettage à chaud implique des niveaux depressions importants dans les inserts 19. L'épaisseur de la paroi de l'insert19 au niveau de la portion d'arrêt 26 et au niveau de la portion de centrage25 est donc dimensionnée pour limiter les niveaux de pression interne dansles inserts 19 dus à la pression de frettage.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS *
  2. 1. Palier (5) comportant une paroi (10) à surface externe (8) cylindrique etune cavité (7) destinée à contenir un fluide de lubrification, ladite cavité (7)débouchant à l'extérieur par au moins une ouverture (16) autorisantl'admission du fluide de lubrification dans la cavité (7), ledit paliercomportant en outre un dispositif de circulation (6) d'un fluide mettant encommunication fluidique la cavité (7) et l'extérieur du palier pour assurer ladistribution d'un film de fluide sur la surface externe (8) de la paroi (10) dupalier, caractérisé en ce que le dispositif de circulation (6) comporte aumoins un insert (19) creux traversant la cavité (7) en s'étendantsensiblement diamétralement à l'intérieur de celle-ci, ledit insert (19) creuxprésentant un orifice de sortie (33) au niveau de la surface externe (8) dela paroi (10) du palier et au moins un trou d'admission (32) au voisinage dufond de la cavité (7) opposé à cet orifice de sortie (33) et mettant ainsi encommunication ledit fond de la cavité (7) et l'extérieur du palier, et en ceque la paroi (10) du palier comporte au moins une canalisation secondaire(12) par laquelle du fluide s'évacue vers l'extérieur y compris dans desconfigurations où le trou d'admission (32) de l'insert (19) n'est plusalimenté. 2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (7) comporteune unique ouverture d'admission (16).
  3. 3. Palier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que leditpalier (5) est un palier lisse.
  4. 4. Palier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lacanalisation secondaire (12) débouche au niveau de la surface externe (8)du palier dans une zone opposée au trou d'admission (32) de l'insert (19).
  5. 5. Palier selon l'une des revendications précédentes,.caractérisé en ce que lepàhencomporte au moins deux inserts (19) répartis dans la longueur de lacavité (7).
  6. 6. Palier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce quel'insert (19) est maintenu par frettage sur la paroi (10) du palier.
  7. 7. Palier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que laparoi (10) du palier comporte un perçage borgne (21) intérieur dans lequelest reçue l'extrémité de l'insert (19) opposée à l'orifice de sortie (33), ainsiqu'un perçage traversant (20) qui est diamétralement opposé audit perçageborgne (21) et est coaxial avec celui-ci.
  8. 8. Palier selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'insert (19)comporte une portion d'arrêt (26) engagée dans le perçage borgne (21),une portion de centrage (25) s'étendant dans le perçage traversant (20), laportion d'arrêt (26) et la portion de centrage (25) présentant une épaisseurde paroi plus importante que l'épaisseur de paroi de la portion de l'inserts'étendant entre ladite portion d'arrêt (26) et ladite portion de centrage(25).
  9. 9. Procédé de fabrication pour réaliser un dispositif selon l'une desrevendications 2 à 8, caractérisé en ce que toutes les surfaces internes dela cavité (7) sont réalisées depuis l'unique ouverture latérale (16).
  10. 10. Train épicycloïdal comportant au moins un palier (5) selon l'une desrevendications 1 à 8.
  11. 11. Turbomachine comportant un train épicycloïdal selon la revendication 10.
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