FR3041721A1

FR3041721A1 - Dispositif de butee axiale debrayable avec dispositif d'ecartement des bagues par un composant fixe d'une machine tournante

Info

Publication number: FR3041721A1
Application number: FR1558996A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Boufflert; Alban Lemaitre; Philippe Bourdin; Fabien Tessier
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-03-31
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: FR3041721B1

Abstract

Une butée axiale (100 ; 300) pour une machine tournante (1 ; 2) comprenant un composant fixe (40 ; 220) et un composant (20 ; 240) rotatif par rapport au composant fixe, comprend : une première bague (102 ; 302) ; une deuxième bague (103 ; 303) comprenant une première demi-bague (103A ; 303A) et une deuxième demi-bague (103B ; 303B) ; des éléments de roulement à contact oblique (104 ; 304) disposés entre la première bague et la deuxième bague ; un système de pré-charge (106 ; 306) exerçant un effort axial prédéterminé tendant à rapprocher la première demi-bague (103A ; 303A) et la deuxième demi-bague (103B ; 303B) ; et est caractérisée en ce que : la première bague (102 ; 303) est montée libre en rotation sur le composant rotatif et est configurée pour être sélectivement entraînée en rotation par un élément de synchronisation (21 ; 241) du composant rotatif (20 ; 240) ; la deuxième demi-bague (103B ; 303B) est configurée pour être limitée en déplacement axial par le composant fixe (40 ; 220).

Description

DISPOSITIF DE BUTÉE AXIALE DÉBRAYABLE AVEC DISPOSmF D'ÉCARTEMENT DES BAGUES PAR UN COMPOSANT FIXE D'UNE MACHINE

TOURNANTE

Arrière-plan de l'invention

La présente invention concerne une butée axiale pour une machine tournante.

Dans le présent exposé, par « machine tournante », on entend toute machine comportant un composant fixe, et un composant rotatif par rapport à ce composant fixe.

Dans une telle machine tournante, il est généralement nécessaire de prévoir une fonction de butée axiale mécanique de l'élément tournant. Cette fonction est généralement assurée par une butée axiale comprenant un roulement à billes à contact oblique. Or, dans certaines applications, par exemple lorsque la vitesse de rotation nominale du composant rotatif est très élevée, ce roulement à billes est très sollicité et susceptible de s'user prématurément. Dans certains cas, lorsqu'on utilise un roulement à billes à trois ou quatre points de contact, des phases de fonctionnement indésirable peuvent se produire où les billes fonctionnent avec trois points de contact lorsque la butée axiale subit une charge axiale, un tel fonctionnement provoquant une usure très rapide du roulement.

Pour résoudre ce problème, la demanderesse a déjà proposé une butée axiale décrite dans le document brevet FR 3 003 913. La solution proposée dans ce document repose sur l'emploi de deux systèmes de précharge, dont l'un est situé entre deux demi-bagues d'une des bagues de la butée. Cela implique notamment de prévoir un usinage supplémentaire des deux demi-bagues pour recevoir et maintenir en place ce système de pré-charge additionnel, et nécessite également la fabrication du système de pré-charge additionnel. Ces étapes supplémentaires d'usinage et de fabrication tendent à accroître la complexité de la butée et à augmenter son coût.

Il s'est avéré qu'il existait un besoin de simplifier la butée axiale et de limiter son coût de fabrication, en évitant de recourir à un système de précharge additionnel situé entre deux demi-bagues de la butée.

Objet et résumé de l'invention

Pour répondre à ce besoin, la présente invention propose une butée axiale pour une machine tournante comprenant un composant fixe et un composant rotatif par rapport au composant fixe, comprenant : une première bague ; une deuxième bague comprenant une première demi-bague et une deuxième demi-bague; des éléments de roulement à contact oblique disposés entre la première bague et la deuxième bague ; un système de pré-charge exerçant un effort axial prédéterminé tendant à rapprocher la première demi-bague et la deuxième demi-bague ; dans laquelle : la première bague est montée libre en rotation sur le composant rotatif et est configurée pour être sélectivement entraînée en rotation par un élément de synchronisation du composant rotatif ; la deuxième demi-bague est configurée pour être limitée en déplacement axial par le composant fixe.

Puisque la deuxième demi-bague est limitée en déplacement axial par le composant fixe, les deux demi-bagues sont maintenues écartées l'une de l'autre lorsque la première bague est entraînée en rotation par l'élément de synchronisation. Ainsi, on limite l'apparition d'un mode de fonctionnement où les éléments de contact oblique fonctionnent avec trois points de contact avec les bagues, ce mode de fonctionnement impliquant une usure accélérée des billes et des bagues qui est préjudiciable à la durée de vie du roulement. Ainsi, l'usure du roulement est limitée comme dans le document brevet FR 3 003 913, mais sans coût supplémentaire induit par la présence d'un système de pré-charge supplémentaire entre les deux demi-bagues.

En outre, avec cette configuration, on s'affranchit de la gestion thermomécanique de l'interstice entre les deux demi-bagues, car la deuxième demi-bague est mécaniquement limitée en déplacement axial par le composant fixe, tandis que la première demi-bague est libre de se déplacer axialement en fonction du mode de fonctionnement de la butée.

Selon une possibilité, la deuxième demi-bague comporte une collerette configurée pour être insérée dans une gorge du composant fixe.

Cette solution est simple et peu coûteuse à mettre en place, tant lors de la fabrication des éléments de la butée axiale que lors de son assemblage.

En alternative, on peut aussi prévoir que la deuxième demi-bague forme une partie du composant fixe.

Selon une possibilité, le système de pré-charge exerce un effort axial dans le sens opposé à la charge axiale exercée par le composant rotatif via l'élément de synchronisation lorsque la première bague est entraînée en rotation.

Selon une possibilité, le système de pré-charge définit une valeur seuil de charge axiale exercée par le composant rotatif via l'élément de synchronisation lorsque la première bague est entraînée en rotation, la valeur seuil étant telle qu'un jeu axial entre la première demi-bague et la deuxième demi-bague est égal à une valeur seuil bas (éventuellement nulle) lorsque ladite charge axiale est inférieure ou égale à la valeur seuil, et est strictement supérieur à cette valeur seuil bas lorsque ladite charge axiale est strictement supérieure à la valeur seuil. Dès que la valeur seuil est dépassée, le jeu axial entre les deux demi-bagues extérieures dépasse sa valeur seuil bas, c'est-à-dire que les deux demi-bagues extérieures sont écartées axialement du fait du déplacement axial limité de la deuxième demi-bague. Le roulement fonctionne alors de manière stable et peut supporter des charges axiales importantes.

Selon une possibilité, la valeur seuil est en outre choisie de telle sorte qu'un jeu axial entre la deuxième bague et le composant fixe est nul lorsque ladite charge axiale est strictement supérieure à la valeur seuil.

Ainsi, lorsque la valeur seuil est dépassée, le jeu axial entre la deuxième bague et le composant fixe est nul, c'est-à-dire que la deuxième bague est au contact du composant fixe. Le roulement peut donc supporter des charges axiales encore plus importantes.

Selon une possibilité, le système de pré-charge comporte une ou plusieurs rondelles ressort.

Selon une possibilité, les éléments de roulement à contact oblique sont des billes.

La présente invention concerne également une machine tournante comprenant une butée axiale selon n'importe laquelle des possibilités qui viennent d'être décrites. En particulier, on envisage une machine tournante à arbre tournant et à carter fixe, comprenant une butée axiale telle que décrite ci-dessus, dans laquelle le carter fixe est le « composant fixe » décrit ci-dessus, et l'arbre tournant est le « composant rotatif » décrit ci-dessus.

Brève description des dessins L’invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit de plusieurs modes de réalisations, représentés à titre d’exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en section partielle d'une butée axiale selon un premier mode de réalisation de l'invention, installée dans une machine tournante à carter fixe, dans un état où l'arbre tournant n'exerce pas de charge axiale sur la butée ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant un autre mode de fonctionnement des éléments de roulement à contact oblique ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, dans une phase d'embrayage où la charge axiale exercée par l'arbre tournant sur la butée axiale est inférieure ou égale à une valeur seuil ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1, dans une phase de fonctionnement où la charge axiale exercée par l'arbre tournant sur la butée axiale est strictement supérieure à une valeur seuil ; - la figure 5 est une vue en section partielle d'une butée axiale selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, installée dans une machine tournante à arbre fixe, dans un état où le carter tournant n'exerce pas de charge axiale sur la butée ; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, dans une phase d'embrayage où la charge axiale exercée par le carter tournant sur la butée axiale est inférieure ou égale à une valeur seuil ; - la figure 7 est une vue analogue à la figure 5, dans une phase de fonctionnement où la charge axiale exercée par le carter tournant sur la butée axiale est strictement supérieure à une valeur seuil.

Description détaillée de l'invention

Premier mode de réalisation

On va décrire dans un premier temps, à l'aide des figures 1 à 4, un premier mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 représente en section partielle une butée axiale 100 selon la premier mode de réalisation de l'invention, installée dans une machine tournante à carter fixe 1. La machine tournante 1 comprend un carter fixe 40 et un arbre tournant 20. Le carter fixe 40 forme ainsi un composant fixe de la machine tournante, et l'arbre tournant 20 forme un composant rotatif de la machine tournante. L'arbre tournant 20 tourne à l'intérieur du carter fixe 40 autour d'un axe de rotation Al. Bien entendu, la machine tournante 1 comprend d'autres éléments tels que des paliers pour maintenir stable l'axe de rotation Al. On comprend également que la butée axiale 100, le carter fixe 40 et l'arbre tournant 20 présentent une symétrie axiale par rapport à l'axe Al, de sorte que les figures ne représentent qu'une partie de la butée axiale 100.

Dans toute la suite, les termes « axial », « axialement » et « déplacement axial » s'entendront comme « parallèlement à l'axe de rotation Al ».

La butée axiale 100 comprend une première bague 102 et une deuxième bague 103.

La première bague 102 est montée libre en rotation autour de l'arbre tournant 20, de manière à pouvoir être entraînée en rotation autour de l'axe de rotation Al.

Comme cela sera détaillé plus loin, dans certains modes de fonctionnement de la butée axiale 100, la première bague 102 peut être entraînée en rotation par l'arbre tournant 20, via un élément de synchronisation 21 aménagé sur l'arbre tournant 20. Dans ce cas, la première bague 102 tourne autour de l'axe de rotation Al dans le même sens et à la même vitesse de rotation que l'arbre tournant 20.

Autrement dit, la butée axiale 100 permet de réaliser une butée axiale débrayable.

Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 4, l'élément de synchronisation 21 est une simple butée, mais il peut aussi s'agir d'un cône de synchronisation ou de tout autre élément apte à entraîner en rotation la première bague 102. La surface de la première bague 102 destinée à être en contact avec l'élément de synchronisation 21 a une forme adaptée pour assurer un contact suffisant avec la surface correspondante de de l'élément de synchronisation 21. Par exemple, cette surface de la première bague 102 a une forme sensiblement complémentaire à la surface correspondante de l'élément de synchronisation 21.

La deuxième bague 103 est montée sur la périphérie intérieure du carter fixe 40, et n'est pas entraînée en rotation lors des différentes phases de fonctionnement de la butée axiale 100.

Des éléments de roulement à contact oblique 104 sont disposés entre les bagues 102 et 103. Par exemple, ces éléments de roulement à contact oblique sont des billes circulant dans des pistes internes aménagées dans les bagues 102 et 103. Une cage 105 maintient les éléments de roulement à contact oblique 104 entre les bagues 102 et 103.

Comme on le voit sur les figures 1 à 4, la deuxième bague 103 comprend une première demi-bague 103A et une deuxième demi-bague 103B, la deuxième demi-bague 103B étant ici la demi-bague la plus proche axialement de l'élément de synchronisation 21.

La deuxième demi-bague 103B est configurée de manière à être limitée en déplacement axial par le carter fixe 40. Par exemple, la deuxième demi-bague 103B est fixe par rapport au carter fixe 40. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 4, la deuxième demi-bague 103B comprend une collerette 103B2 qui est portée par une partie d'extension 103B1 et qui est insérée, au moment de l'assemblage, dans une gorge 45 aménagée dans le carter fixe 40. Tant que la collerette 103B2 reste insérée dans la gorge 45, la deuxième demi-bague 103B est limitée en déplacement axial.

On peut éventuellement prévoir que le carter 40 soit divisé en deux parties carter 41 et 42, la gorge 45 pouvant alors être située au niveau de l'interface entre la première partie 41 et la deuxième partie carter 42, comme cela est illustré sur les figures 1 à 4. Cette possibilité présente l'avantage de simplifier la fabrication et l'assemblage de la butée axiale 100, et son installation dans la machine tournante 1.

Au lieu d'une configuration avec collerette et gorge, on peut aussi prévoir de limiter le déplacement axial de la deuxième demi-bague 103B par d'autres moyens, tels qu'une fixation par pions et par vis. En variante, on peut aussi prévoir que la deuxième demi-bague 103B fasse partie intégrante du carter fixe 40, par exemple de la deuxième partie carter 42.

La butée axiale 100 comprend également un système de pré-charge 106. Par exemple, le système de pré-charge 106 comprend un élément élastique, qui peut être une ou plusieurs rondelles ressort. Le système de pré-charge 106 peut par exemple être disposé dans un logement 43 aménagé à cet effet sur la première partie carter 41.

Le système de pré-charge 106 exerce un effort axial prédéterminé qui tend à rapprocher la première demi-bague 103A et la deuxième demi-bague 103B l'une de l'autre. Dans l'exemple représenté, le système de pré-charge 106 exerce un effort axial sur la première demi-bague 103A, de sorte que la première demi-bague 103A tend à se rapprocher de la deuxième demi-bague 103B, la deuxième demi-bague 103B étant limitée en déplacement axial par le carter fixe 40.

Le système de pré-charge 106 définit une valeur seuil de charge axiale exercée par l'arbre tournant 20, via l'élément de synchronisation 21, sur la butée axiale 100. Cette valeur seuil dépend notamment des caractéristiques du système de pré-charge 106 (par exemple, une constante de raideur d'un élément élastique) et des dimensions internes des éléments de la butée axiale 100, et est donc déterminée lors du dimensionnement de la butée axiale 100.

Tant que la charge axiale exercée par l'arbre tournant 20 est inférieure ou égale à la valeur seuil, une surface de contact axial 123A située sur la demi-bague 103A et extérieure à la butée axiale 100 n'est pas en contact avec le carter fixe 40. En d'autres termes, un jeu axial S entre la deuxième bague 103 et le carter fixe 40 (sur l'exemple représenté, entre la première partie carter 41 et la première demi-bague 103A) demeure non nul. En outre, un jeu axial I entre les deux demi-bagues 103A et 103B est égal à sa valeur seuil bas, cette valeur seuil bas pouvant être nulle ou bien non nulle. Sur les figures 1 et 2, la valeur seuil bas du jeu axial I est nulle, c'est-à-dire que les deux demi-bagues 103A et 103B sont au contact l'une de l'autre via des surfaces de contact axial respectives 113A et 113B internes à la bague 103.

La valeur seuil bas du jeu axial I peut également être non nulle ; dans ce cas, les surfaces 113A et 113B ne sont pas au contact l'une de l'autre, et il existe toujours entre ces deux surfaces un jeu axial au moins égal à la valeur seuil bas.

Lorsque la charge axiale devient strictement supérieure à la valeur seuil, le jeu axial I devient strictement supérieur à sa valeur seuil bas, et le jeu axial S se réduit et peut devenir nul.

On va maintenant expliquer en détail les différentes phases de fonctionnement de la butée axiale 100.

Dans une première phase, illustrée sur les figures 1 et 2, où l'arbre tournant 20 n'exerce aucune charge axiale sur la butée axiale 100, l'élément de synchronisation 21 n'est pas en contact avec la première bague 102, c'est-à-dire qu'un jeu axial 110 entre l'élément de synchronisation 21 et la première bague 102 est non nul. Par conséquent, la première bague 102 n'est pas entraînée en rotation. De plus, à cause de l'effort axial exercé par le système de pré-charge 106, le jeu axial I entre les demi-bagues 103A et 103B est égal à sa valeur seuil bas. Sur les figures 1 et 2, la valeur seuil bas du jeu axial I est nulle, c'est-à-dire que les demi-bagues 103A et 103B sont en contact l'une avec l'autre via les surfaces de contact 113A et 113B. Par conséquent, les éléments de roulement à contact oblique 104 fonctionnent dans un mode de fonctionnement débrayé et sans rotation. Ce mode de fonctionnement peut être un mode de fonctionnement à trois points de contact ou quatre points de contact.

Afin d'éviter que la première bague 102 soit mise en rotation de manière non désirée, par exemple par le fluide brassé par l'arbre tournant 20, on peut prévoir que le roulement constitué de la première bague 102, de la deuxième bague 103, et des éléments de roulement à contact oblique 104 présente un jeu interne légèrement négatif. Un tel jeu interne négatif permet d'introduire dans le roulement un couple de freinage qui s'exerce sur les éléments de roulement à contact oblique 104, et de maintenir les éléments de roulement à contact oblique 104 et la première bague 102 en place, afin d'éviter qu'il ne se produise des chocs internes (par exemple liés à des vibrations) néfastes pour la durée de vie du roulement. Dans ce cas, on peut obtenir un mode de fonctionnement à trois points de contact, représenté sur la figure 1, dans lequel les éléments de roulement à contact oblique 104 présentent un point de contact PI avec la première demi-bague 103A, un point de contact P3 avec la deuxième demi-bague 103B, et un point de contact P5 avec la première bague 102.

On peut aussi obtenir un mode de fonctionnement à quatre points de contact, tel que représenté sur la figure 2. Les éléments de roulement à contact oblique 104 présentent alors par exemple un point de contact PI avec la première demi-bague 103A, un point de contact P3 avec la deuxième demi-bague 103B, et deux points de contact P2 et P4 avec la première bague 102. Dans ce cas, les points de contact PI et P2 sont diamétralement opposés, et les points de contact P3 et P4 sont diamétralement opposés.

Pendant la première phase, le jeu axial S est non nul.

On considère maintenant une deuxième phase, dite « phase d'embrayage », dans laquelle l'arbre tournant 20 exerce une charge axiale croissante sur la butée axiale 100. L'arbre tournant 20 se déplace dans la direction axiale vers la butée axiale 100. Le jeu axial 110 diminue jusqu'à devenir nul. À cause du contact entre l'élément de synchronisation 21 et la première bague 102, la première bague 102, et donc les éléments de roulement à contact oblique 104, sont entraînés en rotation par l'arbre tournant 20 via l'élément de synchronisation 21, de sorte que la butée axiale 100 fonctionne comme un roulement. Tant que la charge axiale est inférieure ou égale à la valeur seuil, l'effort axial exercé par le système de pré-charge 106 contrecarre les effets de la charge axiale, de sorte que le jeu axial I reste égal à sa valeur seuil bas. Dès que la charge axiale dépasse la valeur seuil, la première demi-bague 103A coulisse axialement, tandis que la deuxième demi-bague 103B est limitée en déplacement axial par le carter fixe 40. Ainsi, le jeu axial I entre les deux demi-bagues devient strictement supérieur à sa valeur seuil bas et augmente, tandis que le jeu axial S diminue, comme cela est illustré sur la figure 3.

Dans une troisième phase de fonctionnement où la charge axiale reste strictement supérieure à la valeur seuil, le jeu axial I demeure strictement supérieur à sa valeur seuil bas. Les éléments de roulement à contact oblique 104 ne sont plus en contact avec la deuxième demi-bague 103B et fonctionnent en deux points de contact. Dans le mode de fonctionnement à deux points de contact, les éléments de roulement à contact oblique 104 présentent un point de contact PI avec la première demi-bague 103A, et un point de contact P2 avec la première bague 102, les points de contact PI et P2 étant diamétralement opposés. Dans cette phase de fonctionnement, le roulement est en mesure de supporter une charge axiale plus importante que lorsque les éléments de contact oblique 104 fonctionnent en trois ou quatre points de contact. De manière facultative, comme cela est représenté sur la figure 4, le jeu axial S est nul, c'est-à-dire que la première demi-bague 103A est appuyée sur le carter fixe 40. Le roulement peut alors supporter une charge axiale encore plus importante.

Le fait que la deuxième demi-bague 103B soit limitée en déplacement axial permet de limiter ou d'empêcher l'apparition d'un contact non désiré entre les éléments de roulement à contact oblique 104 et la deuxième demi-bague 103B lorsque la butée subit une charge axiale. En d'autres termes, l'apparition d'une phase de fonctionnement indésirable où les éléments de roulement à contact oblique 104 fonctionnent en trois points de contact (c'est-à-dire deux points de contact avec la première bague 102 et la première demi-bague 103A, et un troisième point de contact indésirable avec la deuxième demi-bague 103B) est limitée ou empêchée grâce à l'écartement des demi-bagues 103A et 103B. Cette phase de fonctionnement est préjudiciable à la durée de vie du roulement.

La présente invention procure donc une configuration simplifiée et moins coûteuse de butée axiale, permettant d'améliorer la durée de vie du roulement. En outre, puisque l'apparition d'un troisième point de contact indésirable avec la deuxième demi-bague 103B est évitée grâce à l'écartement des demi-bagues 103A et 103B, il est possible de permettre des tolérances moins strictes pour les pistes internes aménagées sur les bagues 102 et 103, ce qui diminue davantage le coût de la butée axiale.

On notera que la valeur seuil peut être ajustée en fonction des plages de charge axiale attendues lors du fonctionnement nominal de la machine tournante, par exemple en choisissant convenablement les caractéristiques du système de pré-charge 106. On comprendra aussi qu'il est préférable de choisir une valeur seuil aussi faible que possible, afin de favoriser le fonctionnement dans la troisième phase.

On notera en outre que la valeur maximale du jeu axial S entre la demi-bague 103 et le carter 40 peut être réglée lors de l'assemblage de la butée axiale. Par conséquent, la valeur maximale du jeu axial I, qui dépend directement du jeu axial S, peut également être réglée.

On considère enfin une quatrième phase de fonctionnement de la butée axiale, nommée « phase de débrayage », pendant laquelle la charge axiale exercée par l'arbre sur la butée diminue jusqu'à s'annuler.

Lorsque la charge axiale devient inférieure ou égale à la valeur seuil, du fait de l'effort axial exercé par le système de pré-charge 106, le jeu axial S augmente à nouveau, et les deux demi-bagues 103A et 103B tendent à se rapprocher, c'est-à-dire que le jeu axial I diminue. Ici aussi, puisque la demi-bague 103B est limitée en déplacement axial, les éléments de roulement à contact oblique 104 ne rentrent en contact avec la demi-bague 103B que pour une période transitoire très brève, voire inexistante, pendant laquelle le roulement est encore entraîné en rotation, avant que la butée ne retourne dans l'état débrayé illustré sur les figures 1 et 2. Ainsi, la période de fonctionnement indésirable à trois points de contact est de durée très limitée, voire nulle.

Enfin, lorsque la charge axiale s'annule, le jeu axial 110 redevient non nul, et le jeu axial I redevient égal à sa valeur seuil bas. Le roulement repasse dans un mode de fonctionnement à trois ou quatre points de contact. Les frottements internes au roulement ralentissent alors la rotation de la première bague 102 et des éléments de roulement à contact oblique 104 jusqu'à l'arrêt complet de ceux-ci. En l'absence d'un tel ralentissement du roulement par les frottements internes à celui-ci, le fluide servant à lubrifier le roulement continue à entraîner les éléments de roulement à contact oblique 104 du fait de son inertie, ce qui peut affecter négativement la durée de vie du roulement.

Deuxième mode de réalisation

On va maintenant décrire, en s'appuyant sur les figures 5 à 7, une butée axiale 300 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, applicable à une machine tournante à arbre fixe 2.

Par rapport au premier mode de réalisation, les rôles respectifs de l'arbre et du carter, et de la première et de la deuxième bague, sont inversés, tandis que les autres éléments sont inchangés et donc désignés par les mêmes signes de référence que ceux utilisés pour le premier mode de réalisation, incrémentés de 200.

Selon le deuxième mode de réalisation, la machine tournante 2 comprend donc un arbre fixe 220 et un carter tournant 240. L'arbre fixe 220 forme ainsi un composant fixe de la machine tournante, et le carter tournant 240 forme un composant rotatif de la machine tournante. Le carter tournant 240 tourne autour d'un axe de rotation Al confondu avec l'axe longitudinal de l'arbre fixe 220.

La butée axiale 300 comporte une première bague 302 et une deuxième bague 303. La première bague 302 est montée libre en rotation et peut être entraînée en rotation par le carter tournant 240, dans le même sens et à la même vitesse de rotation que lui, via un élément de synchronisation 241 monté sur le carter tournant 240. La deuxième bague 303 est montée du côté de l'arbre fixe 220 et n'est pas entraînée en rotation pendant les différentes phases de fonctionnement du roulement. La deuxième bague 303 comprend deux demi-bagues 303A et 303B analogues aux demi-bagues 103A et 103B du premier mode de réalisation.

On notera que, contrairement au premier mode de réalisation, le carter tournant 240 exerce une charge axiale sur la première bague 302, et la deuxième demi-bague 303B est limitée en déplacement axial par l'arbre fixe 220. Comme pour le premier mode de réalisation, cette limitation en déplacement axial peut être obtenue à l'aide d'une collerette 303B2 portée par une partie d'extension 303B1, ou à l'aide de pions ou de vis, ou encore en prévoyant que la deuxième demi-bague 303B fasse partie intégrante de l'arbre fixe 220.

La butée axiale 300 comprend aussi un système de pré-charge 306 qui joue le même rôle que le système de pré-charge 106 du premier mode de réalisation.

Le principe du fonctionnement de la butée axiale 300 est identique à celui de la butée axiale 100 et ne sera donc pas décrit en détail. En particulier, comme cela est représenté sur les figures 6 et 7, la butée axiale 300 présente les mêmes jeux axiaux I et S que la butée axiale 100, et ces jeux axiaux varient de manière identique dans les deux modes de réalisation.

La butée axiale 300 procure, pour une machine à carter tournant et à arbre fixe, les mêmes avantages que dans le premier mode de réalisation. En particulier, la butée axiale 300 présente un mode de fonctionnement à trois ou quatre points de contact et un mode de fonctionnement à deux points de contact, comme la butée axiale 100.

Le mode de fonctionnement à trois ou quatre points de contact peut être obtenu lorsque le carter tournant 240 n'exerce pas de charge axiale sur la butée axiale 300 via l'élément de synchronisation 241.

Dans le cas où le roulement présente un jeu interne négatif comme dans le premier mode de réalisation, on peut obtenir un mode de fonctionnement à trois points de contact, représenté sur la figure 5, dans lequel les éléments de roulement à contact oblique 304 présentent un point de contact PI avec la première demi-bague 303A, un point de contact P3 avec la deuxième demi-bague 303B, et un point de contact P5 avec la première bague 302.

On peut également obtenir, comme dans le premier mode de réalisation, un mode de fonctionnement à quatre points de contact (non représenté), dans lequel les éléments de roulement à contact oblique présentent un point de contact PI avec la première demi-bague 303A, un point de contact P2 avec la deuxième demi-bague 303B, et deux points de contact P3 et P4 avec la première bague 302. Dans ce cas, les points de contact PI et P2 sont diamétralement opposés, et les points de contact P3 et P4 sont diamétralement opposés.

Le mode de fonctionnement à deux points de contact est obtenu lorsque la charge axiale exercée par le carter tournant 240 via l'élément de synchronisation 241 sur la butée axiale 300 reste strictement supérieure à la valeur seuil définie par le système de pré-charge 306.

Dans le mode de fonctionnement à deux points de contact, les éléments de roulement à contact oblique 304 présentent un point de contact PI avec la première demi-bague 303A, et un point de contact P2 avec la première bague 302, les points de contact PI et P2 étant diamétralement opposés. Dans cette phase de fonctionnement, le roulement est en mesure de supporter une charge axiale plus importante que lorsque les éléments de contact oblique 304 fonctionnent en trois ou quatre points de contact.

Comme la butée axiale 100 du premier mode de réalisation, la butée axiale 300 permet, grâce au fait que la deuxième demi-bague 303B est limitée en déplacement axial par l'arbre fixe 220, de limiter ou d'empêcher l'occurrence d'une phase de fonctionnement indésirable où les éléments de roulement à contact oblique 304 fonctionnent en trois points de contact (c'est-à-dire deux points de contact avec la première bague 302 et la première demi-bague 303A, et un troisième point de contact indésirable avec la deuxième demi-bague 303B) lorsque la butée axiale 300 subit une charge axiale, cette phase transitoire étant préjudiciable à la durée de vie du roulement.

Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims

REVENDICATIONS

1. Butée axiale (100 ; 300) pour une machine tournante (1 ; 2) comprenant un composant fixe (40 ; 220) et un composant (20 ; 240) rotatif par rapport au composant fixe, comprenant : une première bague (102 ; 302) ; une deuxième bague (103 ; 303) comprenant une première demi-bague (103A ; 303A) et une deuxième demi-bague (103B ; 303B) ; des éléments de roulement à contact oblique (104 ; 304) disposés entre la première bague et la deuxième bague ; un système de pré-charge (106 ; 306) exerçant un effort axial prédéterminé tendant à rapprocher la première demi-bague (103A ; 303A) et la deuxième demi-bague (103B ; 303B) ; caractérisée en ce que : la première bague (102 ; 302) est montée libre en rotation sur le composant rotatif et est configurée pour être sélectivement entraînée en rotation par un élément de synchronisation (21 ; 241) du composant rotatif (20 ; 240) ; la deuxième demi-bague (103B ; 203B) est configurée pour être limitée en déplacement axial par le composant fixe (40 ; 220).
2. Butée axiale selon la revendication 1, dans laquelle la deuxième demi-bague comporte une collerette (103B2 ; 303B2) configurée pour être insérée dans une gorge (45 ; 225) du composant fixe.
3. Butée axiale selon la revendication 1, dans laquelle la deuxième demi-bague (103B ; 303B) forme une partie du composant fixe (40 ; 220).
4. Butée axiale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le système de pré-charge (106 ; 306) exerce un effort axial dans le sens opposé à la charge axiale exercée par le composant rotatif via l'élément de synchronisation (21 ; 241) lorsque la première bague (102 ; 302) est entraînée en rotation.
5. Butée axiale selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le système de pré-charge (106 ; 306) définit une valeur seuil de charge axiale exercée par le composant rotatif via l'élément de synchronisation (21) lorsque la première bague (102 ; 202) est entraînée en rotation, la valeur seuil étant telle qu'un jeu axial (I) entre la première demi-bague (103A ; 303A) et la deuxième demi-bague (103B ; 303B) est égal à une valeur seuil bas lorsque ladite charge axiale est inférieure ou égale à la valeur seuil, et est strictement supérieur à cette valeur seuil bas lorsque ladite charge axiale est strictement supérieure à la valeur seuil.
6. Butée axiale selon la revendication 5, dans laquelle la valeur seuil est telle qu'un jeu axial (S) entre la deuxième bague (102 ; 302) et le composant fixe (40 ; 220) est nul lorsque ladite charge axiale est strictement supérieure à la valeur seuil.
7. Butée axiale selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le système de pré-charge (106 ; 306) comporte une ou plusieurs rondelles ressort.
8. Butée axiale selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle les éléments de roulement à contact oblique (104 ; 304) sont des billes.
9. Machine tournante (1 ; 2) comprenant une butée axiale selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Machine tournante (1) selon la revendication 9, dans laquelle le composant fixe est un carter fixe (40), et le composant rotatif est un arbre (20) tournant à l'intérieur du carter fixe.