FR3098264A1

FR3098264A1 - cage de roulement, assemblage associÉ et procédés de montAge et de démontage associÉs

Info

Publication number: FR3098264A1
Application number: FR1907413A
Authority: FR
Inventors: David CALATRABA; Guillaume LEFORT; Cyprien Teillou
Original assignee: NTN SNR Roulements SA
Current assignee: Ntn Europe Fr
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: FR3098264B1

Abstract

L'invention concerne une cage (25) de roulement pour un roulement (20) du type comprenant une première bague (21) présentant une première piste (211) de roulement, une deuxième bague (22) présentant une deuxième piste (221) de roulement, des corps roulants (23) positionnés dans un volume annulaire de roulement (24) entre la première et la deuxième pistes (211, 221) de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues (21, 22) autour d’un axe de référence (X) du roulement (20), la cage (25) comportant des alvéoles (26) de logement des corps roulants (23), la cage (25) étant caractérisée en ce qu’elle comprend une interface d’accouplement (27) avec un organe de manœuvre (40), telle que lorsque l’organe de manœuvre (40) est en prise avec l’interface d’accouplement (27), la cage (25) de roulement est apte à être entrainée par l’organe de manœuvre (40) en rotation dans une direction prédéterminée (D1) par rapport à l’axe de référence (X). (Fig. 5A)

Description

cage de roulement, assemblage associÉ et procédés de montAge et de démontage associÉs

Domaine technique de l’invention

L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des paliers à contact de roulements.

L’invention se rapporte plus spécifiquement à un assemblage muni d’un roulement pour guider en rotation une première bague solidaire notamment d’un sous-ensemble tel qu’une pale d'une hélice à angle de calage variable, par rapport à une deuxième bague solidaire de son support formé par un autre sous-ensemble du type moyeu tournant d’hélice.

De nombreuses pales d'hélice ont un calage variable pour optimiser leur fonctionnement. La pale est alors prolongée par un pivot tournant dans un logement du moyeu de l'hélice ou, plus généralement, d'une pièce de support.

On connaît du document EP 0 324 617 un dispositif de montage dans lequel, ce type de pale est fixé à un moyeu par une de ses extrémités appelée pied de pale. Le pied de la pale peut pivoter, sensiblement selon un axe de référence, dans une chambre du moyeu, au moyen de roulements. L'axe de référence du pied est sensiblement confondu avec celui de la pale. Les roulements sont disposés entre le pied et une paroi latérale de la chambre. Cette paroi, étagée, est de révolution sensiblement autour d'un axe radial du moyeu. Après montage de la pale, l'axe de référence se confond sensiblement avec cet axe radial. La chambre débouche du côté du centre de l'hélice par un côté intérieur et du côté de la pale par un côté extérieur.

Dans le document EP 0 324 617, les roulements comprennent au moins un premier roulement extérieur à rouleaux et un deuxième roulement intérieur à billes à contact oblique, le roulement extérieur à rouleaux étant localisé au voisinage du côté extérieur et le roulement intérieur à billes étant situé au voisinage du côté intérieur.

Lorsque l'hélice tourne, la pale subit deux actions : une force centrifuge ou axiale, fonction de sa vitesse de rotation et de sa masse, et un moment de flexion en pied de pale dû à une force radiale sur la pale résultant de l'interaction de la pale et de l'air qu'elle brasse. Le dispositif de montage enseigné par EP 0 324 617 permet de compenser ces actions : la force axiale est reprise par le roulement intérieur à billes et le moment de flexion est repris par l'ensemble des deux roulements.

Il est également connu du document EP 0 843 635 de pré-charger des roulements dans un ensemble de pied de pale d'hélice afin de permettre aux ensembles de roulements de rester chargés dans toutes les conditions aérodynamiques. Les roulements de pales permettent de changer le pas de la pale en vol. Cependant, ils servent également à verrouiller la pale dans le moyeu d'hélice. Le pied de pale peut avoir une extrémité élargie de sorte qu’elle ne puisse pas être extraite du moyeu de l’hélice tant que les roulements sont en place.

Dans une telle architecture, un tel roulement ne peut pas être installé assemblé. Le pied de la pale est tout d’abord positionné dans un carter moteur du moyeu de l’hélice puis les billes sont insérées une à une. Il en résulte que les billes retiennent la pale en fonctionnement. Par ailleurs, un tel roulement permet seulement l’orientation des pales en fonctionnement selon son angle de calage de sorte que l’étendue angulaire du déplacement de la pale autour de son axe de référence radial par rapport à l’axe du moyeu est généralement faible, sa vitesse de rotation étant également relativement faible. Une autre contrainte d’un tel roulement à bille est que lesdites billes doivent pouvoir être enlevées pour monter et démonter la pâle afin de pouvoir en assurer la maintenance.

Du fait d’une telle architecture, ce type de roulement à bille n’a pas de cage. Toutefois il a été constaté une usure prématurée des corps roulant, ces fortes dégradations provenant de chocs entre billes dus à l’absence de dispositif les séparant.

L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment un roulement permettant d’éviter la dégradation des billes due aux chocs entre billes, alors que le volume de logement des corps roulants n’est que peu accessible, pour leur montage ou leur démontage.

L’invention vise également à ne pas rendre plus contraignantes, voire à améliorer, les opérations de maintenance d’un tel roulement en les raccourcissant ou en réduisant leurs coûts.

Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, une cage de roulement pour un roulement du type comprenant une première bague présentant une première piste de roulement, une deuxième bague présentant une deuxième piste de roulement, des corps roulants positionnés dans un volume annulaire de roulement entre la première et la deuxième pistes de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues autour d’un axe de référence du roulement, la cage comportant des alvéoles de logement des corps roulants, la cage étant remarquable en ce qu’elle comprend une interface d’accouplement avec un organe de manœuvre, telle que lorsque l’organe de manœuvre est en prise avec l’interface d’accouplement, la cage de roulement est apte à être entrainée par l’organe de manœuvre en rotation dans une direction prédéterminée par rapport à l’axe de référence.

Grâce à une telle cage de roulement, qui assure notamment une fonction d’espacement et de guidage des corps roulants pendant la phase de roulement, il est possible de manipuler ladite cage de roulement facilement au moyen de l’organe de manœuvre, ceci même si la cage de roulement doit être manipulée dans un environnement laissant peu d’espace pour un outillage standard ou pour un opérateur lors d’opérations de maintenance pour permettre son assemblage ou sa manutention.

Selon une configuration technique particulière, l’interface d’accouplement avec l’organe de manœuvre est configurée pour assurer un accouplement amovible. Une telle caractéristique permet un accouplement et un désaccouplement aisé de la cage de roulement avec l’organe de manœuvre selon le besoin.

Suivant un mode de réalisation, chaque alvéole de logement d’un corps roulant est configurée pour envelopper un corps roulant de sorte à le maintenir axialement dans ladite alvéole, et assurer le maintien de la cage dans la position requise de roulement durant les phases de fonctionnement. De cette manière la cage de roulement assure la séparation des corps roulants et leur entrainement circonférentiel en position ou phase de maintenance, les corps roulants étant par ailleurs maintenus radialement et axialement par les bagues intérieure et extérieure du roulement en position de roulement. De préférence, les alvéoles sont configurées pour envelopper les corps roulants pour éviter également la centrifugation de la cage de roulement en fonctionnement.

Suivant un mode de réalisation, les alvéoles de logement des corps roulants sont dimensionnées de sorte que les corps roulants peuvent s’échapper desdites alvéoles sous l’effet de leur propre poids, les alvéoles ne retenant pas les corps roulants radialement au moins selon une direction radiale et allant dans le sens de l’axe de référence vers l’extérieure de la cage. De cette manière, lorsqu’un corps roulant n’est pas maintenu radialement par les bagues intérieure et extérieure, l’effort exercé par son propre poids lui suffit pour se désengager de son alvéole de logement. Ceci est particulièrement intéressant pour des opérations de maintenance, par exemple, durant lesquelles les corps roulants sont mis en regard d’un canal d’accès ouvert sur l’une des bagues et mettant en communication le milieu extérieur avec le volume annulaire de roulement, le canal d’accès ayant une section intérieure permettant le passage des corps roulants. De cette manière, le simple fait de déplacer un corps roulant en regard de ce canal d’accès permet le retrait dudit corps roulant de l’espace de roulement.

Suivant un mode de réalisation, la cage de roulement comprend une douille annulaire, configurée notamment pour entourer ou encercler au moins une portion axiale de la première bague, et à partir de laquelle s'étendent axialement des séparations délimitant les alvéoles de réception de corps roulants, la cage de roulement présentant en outre de préférence des ouvertures formées sur la face frontale opposée à ladite douille annulaire. Ceci permet un dégagement de matière garant d’une non interférence avec les pièces environnantes et pouvant représenter un gain de poids à iso-fonction.

Avantageusement, la douille présente une extrémité axiale, axialement opposée à sa face frontale, comprenant un profil de révolution, continue ou non, configuré pour assurer le centrage de l’organe de manœuvre. Ce profil de révolution peut être cylindrique ou tronconique de sorte à présenter une surface de révolution qui converge vers le diamètre d’une partie qui reçoit l’organe de manœuvre. De cette manière, l’organe de manœuvre est guidé par la douille de la cage de roulement notamment lors de son déplacement axial jusqu’à être en prise avec l’interface d’accouplement de ladite cage de roulement.

Dans le cas par exemple où les corps roulants sont des billes, chaque alvéole présente avantageusement une surface de contact configurée pour être localement complémentaire de celle du corps roulant qu’elle reçoit, la surface de contact pouvant s’étendre par exemple sur une portion d’enveloppe sphérique. De cette manière, la cage de roulement présente au niveau de chaque alvéole une forme épousant localement la forme sphérique des billes pour assurer leur guidage. Notons ici que la surface de contact assure un contact avec le corps roulant du fait de sa fonction de guidage, un tel contact étant nécessaire pour guider un corps roulant. Toutefois, pour ne pas enserrer le corps roulant dans l’alvéole, un jeu d’alvéole prédéterminé est configuré pour ne pas bloquer le corps roulant.

Suivant un mode de réalisation, l’interface d’accouplement comprend des rainures réparties sur sa périphérie et configurées pour recevoir des pattes de crabotage de l’organe de manœuvre. Ces rainures s’étendent avantageusement sur une portion angulaire prédéterminée de la cage de roulement et sont réparties de manière homogène autour de la cage de roulement.

De préférence dans ce cas, la cage de roulement, en particulier l’interface d’accouplement, comprend des parois de guidage configurées pour guider le déplacement de chaque patte de crabotage de l’organe de manœuvre vers leur rainure correspondante. Cela permet un guidage continu destiné à faciliter la manœuvre d’accouplement de l’organe de manœuvre avec la cage de roulement. Dans un mode de réalisation, ces parois de guidage sont dressées radialement par rapport à l’axe de référence et s’étendent sur la périphérie extérieure de la cage de roulement en formant chacune une portion d’hélicoïde ou de spire autour de l’axe de référence.

Selon une caractéristique technique particulière, le mouvement de désaccouplement de l’organe de manœuvre de la cage de roulement est une rotation par rapport à l’axe de référence dans une direction opposée à la direction prédéterminée de rotation de la cage de roulement lorsqu’elle est entraînée en rotation par l’organe de manœuvre en prise ensemble.

Suivant un mode de réalisation, la face frontale de la cage comprend au moins un chanfrein, de préférence situé à son extrémité radialement intérieure. Cela permet de garantir un enveloppement axial plus important du corps roulant par la cage de roulement tout en conservant une distance de sécurité avec les pistes de roulement et ainsi d’occuper plus efficacement l’espace de roulement pour le guidage des corps roulants.

Selon un deuxième aspect, l’invention concerne également un roulement comprenant une première bague présentant une première piste de roulement, une deuxième bague présentant une deuxième piste de roulement, des corps roulants positionnés dans un volume annulaire de roulement entre la première et la deuxième pistes de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues autour d’un axe de référence du roulement, la première bague étant mobile par rapport à la deuxième bague, notamment axialement, entre une position de roulement des corps roulants sur les première et deuxième pistes de roulement et une position de maintenance dans laquelle la charge supportée par ces corps roulants est supprimée, le roulement étant remarquable en ce qu’il comporte une cage de roulement comportant tout ou partie des caractéristiques pré-citées.

Suivant un mode de réalisation, la première bague est déplaçable axialement par rapport à la deuxième bague de façon que la distance entre la première et la deuxième pistes de roulement puisse être modifiée.

Suivant un mode de réalisation, les corps roulants sont des billes.

Selon un troisième aspect, l’invention concerne un assemblage d’un premier sous-ensemble mécanique avec un deuxième sous-ensemble mécanique, l’assemblage comprenant un roulement comprenant une première bague présentant une première piste de roulement, une deuxième bague présentant une deuxième piste de roulement, la première bague étant solidaire du premier sous-ensemble et la deuxième bague étant solidaire du deuxième sous-ensemble, des corps roulants positionnés dans un volume annulaire de roulement entre la première et la deuxième pistes de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues autour d’un axe de référence du roulement, et un canal d’accès mettant en communication le milieu extérieur avec le volume annulaire de roulement, le canal d’accès ayant une section intérieure permettant le passage des corps roulants, la première bague étant mobile par rapport à la deuxième bague entre une position de roulement des corps roulants sur les première et deuxième pistes de roulement et une position de maintenance dans laquelle la charge supportée par ces corps roulants est supprimée, le roulement comportant une cage comportant des alvéoles de logement des corps roulants, l’assemblage étant remarquable en ce que la cage comprend une interface d’accouplement avec un organe de manœuvre, telle que lorsque l’organe de manœuvre est en prise avec l’interface d’accouplement, la cage de roulement est apte à être entrainée par l’organe de manœuvre en rotation dans une direction prédéterminée par rapport à l’axe de référence.

Suivant un mode de réalisation, le premier sous-ensemble est déplaçable axialement par rapport au deuxième sous-ensemble de façon que la distance entre la première et la deuxième piste de roulement puisse être modifiée. En particulier, le premier sous-ensemble est déplaçable par rapport au deuxième sous-ensemble entre la position de roulement et la position de maintenance, le mouvement relatif des premier et deuxième sous-ensembles entraînant le mouvement des première et deuxième bagues, respectivement.

Suivant un mode de réalisation, l’organe de manœuvre est configuré pour participer au verrouillage axial du premier sous-ensemble par rapport au deuxième sous-ensemble, notamment de la première bague par rapport à la deuxième bague, en position de roulement.

Suivant un mode de réalisation, la cage de roulement et l’organe de manœuvre comprennent un mécanisme d’accouplement amovible entre une position d’accouplement de la cage de roulement avec l’organe de manœuvre dans laquelle des moyens d’accouplement de l’organe de manœuvre sont en prise avec l’interface d’accouplement de la cage de façon que le déplacement de l’organe de manœuvre en rotation dans la direction prédéterminée par rapport à l’axe de référence entraîne le déplacement de la cage de roulement, dans la position de maintenance, et une position désaccouplée permettant le déplacement de l’organe de manœuvre pour verrouiller axialement la première bague par rapport à la deuxième bague, en position de roulement. L’entraînement de la cage par le déplacement de l’organe de manœuvre présente au moins deux fonctionnalités, l’une notamment étant de pouvoir conduire les corps roulants successivement en regard du canal d’accès d’où ils peuvent être retirés, ceci dans une position de maintenance où les corps roulants doivent être évacués de l’espace de roulement, l’autre fonctionnalité étant de pouvoir positionner chaque alvéole de la cage successivement en regard du canal d’accès pour procéder à l’insertion des corps roulants dans l’espace de roulement, toujours dans la position de maintenance, lors d’une phase de maintenance ou du montage d’origine du dispositif. En résumé, le déplacement de l’organe de manœuvre en rotation dans la direction prédéterminée par rapport à l’axe de référence positionne successivement les alvéoles face au canal d’accès d’où les corps roulants peuvent être insérés ou retirés.

Suivant un mode de réalisation, la cage de roulement tourne autour de l'axe du premier sous-ensemble pour déplacer les corps roulants en direction du canal d'accès, ce déplacement étant dans la direction prédéterminée par rapport à l’axe de référence.

Suivant un mode de réalisation, le mécanisme d’accouplement amovible de la cage de roulement avec l’organe de manœuvre comprend des pattes de crabotage formant moyens d’accouplement configurées pour venir en prise dans des rainures complémentaires formant interface d’accouplement. Ces rainures s’étendent avantageusement sur une portion angulaire prédéterminée de la cage de roulement et sont réparties de manière homogène autour de la cage de roulement. Leur étendue angulaire doit être suffisante pour assurer un maintien ferme de la cage en position de maintenance, sans pour autant interdire un déverrouillage ultérieur.

Suivant un mode de réalisation, l’interface d’accouplement comprend des parois de guidage pour guider le déplacement de chaque patte de crabotage vers leur rainure correspondante. Cela permet un guidage continu destinée à faciliter la manœuvre d’accouplement de l’organe de manœuvre avec la cage de roulement. Dans un mode de réalisation, ces parois de guidage sont dressées radialement par rapport à l’axe de référence et s’étendent sur la périphérie extérieure de la cage de roulement en formant chacune une portion d’hélicoïde ou de spire autour de l’axe de référence.

Suivant un mode de réalisation, l’organe de manœuvre s’étend le long du premier sous-ensemble de sorte à être accessible de l’extérieur, en vue de sa manipulation. Ceci est d’autant plus avantageux dans une configuration où le deuxième sous-ensemble est situé autour du premier sous-ensemble, les première et deuxième bagues étant coaxiales, et la cage de roulement étant située radialement au moins partiellement entre les première et deuxième bagues et l’organe de manœuvre étant située entre les premier et deuxième sous-ensembles.

Suivant un mode de réalisation, l’organe de manœuvre présente un dispositif de fixation, notamment une portion filetée, configuré pour recevoir un moyen de verrouillage, notamment un flasque de verrouillage, au travers d’un alésage taraudé, le moyen de verrouillage étant maintenu en butée contre le deuxième sous-ensemble en position de roulement pour verrouiller sa position axiale par rapport au deuxième sous-ensemble.

Suivant un mode de réalisation, il comprend un deuxième roulement, situé entre les premier et deuxième sous-ensembles, le deuxième roulement étant espacé axialement du premier roulement. Cela permet d’assurer une meilleure reprise des efforts exercés entre le premier sous-ensemble et le deuxième sous-ensemble. Idéalement, ces roulements sont espacés axialement le plus possible l'un de l'autre et tout du moins suffisamment pour permettre l’introduction des corps roulants.

Suivant un mode de réalisation, des pistes de roulement du deuxième roulement sont tronconiques par rapport à l’axe de référence, les corps roulants du deuxième roulement comprenant des rouleaux, tels que des rouleaux coniques.

Suivant un mode de réalisation, le premier sous-ensemble mécanique est un arbre rotatif dont une première extrémité est supportée en position de roulement, notamment durant les phases de roulage et/ou de fonctionnement de l’hélice, par le deuxième sous-ensemble mécanique.

Suivant un mode de réalisation, le premier sous-ensemble est un pied de pale d'une hélice à angle de calage variable.

Suivant un mode de réalisation, le deuxième sous-ensemble est un moyeu tournant d’une hélice.

Suivant un autre aspect, l’invention concerne également un procédé de montage d'un assemblage comprenant tout ou partie des caractéristiques ci-avant, le procédé de montage étant remarquable en ce qu'il comprend les étapes suivantes :

mise en place de la cage de roulement en position d’accouplement avec l’organe de manœuvre autour du premier sous-ensemble ;
mise en place de l’ensemble formé par le premier sous-ensemble, la cage de roulement et l’organe de manœuvre par rapport au deuxième sous-ensemble, le roulement étant placé en position de maintenance ;
ouverture du canal d'accès de façon que les corps roulants puissent le traverser pour soit venir se positionner soit être positionnés dans des alvéoles délimitées au moins en partie par la cage de roulement en combinaison avec la rotation de la cage dans le sens prédéterminé, c’est-à-dire par le déplacement de la cage en rotation dans un sens prédéterminé autour de son axe de référence ;
désengagement de la cage de roulement et de l’organe de manœuvre, déplacement de l’organe de manœuvre , et déplacement relatif du premier sous-ensemble par rapport au deuxième sous-ensemble, jusqu’à la position de roulement de l’assemblage ;
verrouillage axial du premier sous-ensemble mécanique par rapport au deuxième sous-ensemble mécanique, dans la position de roulement.

Suivant un autre aspect, l’invention concerne également un procédé de démontage ou de maintenance d'un roulement comprenant tout ou partie des caractéristiques ci-avant, le procédé de démontage ou de maintenance étant remarquable en ce qu'il comprend les étapes suivantes :

déverrouillage axial du premier sous-ensemble mécanique par rapport au deuxième sous-ensemble mécanique ;
déplacement de l’organe de manœuvre vers la cage de roulement pour venir s’engager sur son interface d’accouplement, en position d’accouplement de sorte que le roulement est amené en position de maintenance ;
déplacement en rotation de la cage de roulement dans un sens prédéterminé autour de son axe de référence pour conduire les corps roulants vers le canal d'accès permettant soit leur retrait par une action appropriée, soit leur sortie sous l’effet de la gravité.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
: une vue générale d’un moyeu tournant d’hélice équipé de pales d’hélice à angle de calage variable;
: une vue générale en perspective d’une partie d’un moyeu destiné à recevoir un pied de pale d’une hélice à angle de calage variable selon un mode de réalisation;
: une vue en écorchée d’un assemblage pour un roulement selon ce mode de réalisation;
: une vue en perspective d’une cage selon ce mode de réalisation;
: une vue de face d’une cage de roulement et d’un organe de manœuvre selon ce mode de réalisation en position désaccouplée;
: une vue de face d’une cage de roulement et d’un organe de manœuvre selon ce mode de réalisation en position intermédiaire entre la position désaccouplée et la position accouplée;
: une vue de face d’une cage de roulement et d’un organe de manœuvre selon ce mode de réalisation en position accouplée;
: une vue de face d’une cage de roulement et d’un organe de manœuvre selon ce mode de réalisation en position accouplée, la cage étant équipée de corps roulants;
: une vue de dessus et partielle de la figure 6A;
: une vue en coupe d’un assemblage selon ce mode de réalisation en position de maintenance du roulement et en position accouplée, illustré sans corps roulants;
: une vue en coupe d’un assemblage selon ce mode de réalisation en position de maintenance du roulement et en position accouplée, muni des corps roulants;
: une vue en coupe d’un assemblage selon ce mode de réalisation en position de roulement du roulement et dans une position désaccouplée de la cage du roulement;
: un détail de la figure 7C;
: un détail de la figure 7C.

Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.

description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation

La figure 1 illustre un montage de trois pales1du type à angle d'incidence variable dans un moyeu1 2tournant autour d'un axe A d'une hélice d'aéronef. Ce type de pale1est fixé au moyeu12par une de ses extrémités appelée pied11de pale1. Le pied11de la pale1peut pivoter, sensiblement selon un axeB, dans une chambre5du moyeu1 2, au moyen de roulements. L'axe B du pied11est sensiblement confondu avec celui de la pale1.

Les roulements sont disposés entre le pied11et une paroi latérale de la chambre5. Cette paroi, étagée, est de révolution sensiblement autour d'un axe radial du moyeu12formant axe de référence de l’assemblage10. Après montage de la pale1, l'axe B se confond sensiblement avec cet axe radial. La chambre 5débouche du côté du centre de l'hélice par un côté intérieur12 Bet du côté de la pale1par un côté extérieur12 A.

Les figures 2, 3, 4, 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 7A, 7B, 7C, 8A, 8B, illustrent un mode de réalisation d’un assemblage10muni d’un roulement20pour guider en rotation une première bague21 intérieure solidaire notamment d’un premier sous-ensemble11mécanique tel qu’un pied d’une pale d'une hélice à angle de calage variable, par rapport à une deuxième bague22extérieure solidaire de son support formé par un deuxième sous-ensemble12mécanique formant un moyeu tournant d’hélice.

Le pied11de la pale d’hélice vient se loger dans la chambre du moyeu12de sorte à être en liaison pivot avec lui. Le pied de la pale formant le premier sous-ensemble11mécanique est guidé en rotation par rapport au moyeu formant le deuxième sous-ensemble12de sorte à faire varier son angle de calage par deux roulements20,60, respectivement un premier roulement20et un deuxième roulement60situés entre les premier et deuxième sous-ensembles11,12, et étant espacés axialement l’un de l’autre.

Le premier roulement20, le plus éloigné de la pale et le plus proche de l’axe de révolutionAest un roulement à billes23à contact oblique orienté de façon que son centre de poussée soit plus proche de l’axe de révolution de l’hélice que le roulement lui-même. Ce roulement20est situé au voisinage de l’extrémité du pied11de pale ou au voisinage du côté intérieur12Ben position de roulement tandis que le deuxième roulement60est un roulement à rouleaux situé au voisinage du côté extérieur12A, en position de roulement de la pale par rapport au moyeu12.

Le roulement20comprend la première bague21présentant une première piste211de roulement et la deuxième bague22présentant une deuxième piste221de roulement.

La première bague21présente une première piste211de roulement et est solidaire du premier sous-ensemble11. La deuxième bague22présente une deuxième piste221de roulement et est solidaire du deuxième sous-ensemble12. Ces bagues peuvent être formées d’un seul tenant avec une autre pièce adjacente dans l’assemblage10ou bien être fixées à une autre pièce pour être intégré au sous ensemble par solidarisation. Dans cet exemple, la deuxième bague22extérieure est frettée dans le moyeu12d’hélice et la première bague21intérieure est solidaire, du pied de pale, par exemple de façon amovibles pour des raisons de maintenance, et en appui contre un épaulement du pied de pale tourné à l’opposé de l’axe de révolution du moyeu d’hélice.

Sur les figures 2 et 3, l’intégralité du premier sous ensemble11n’est pas illustrée pour améliorer leur lisibilité, seules les première bagues21,61intérieures des roulements20,60étant illustrées.

Le roulement20comprend des corps roulants23, ici des billes, configurées pour être positionnés dans un volume annulaire de roulement24entre la première et la deuxième pistes211,221de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues21,22autour de l’axe de référence X du roulement20. Pour maintenir les corps roulants23équidistants et les guider dans le mouvement de rotation, le roulement20est muni d’une cage25comprenant des alvéoles26de logement des corps roulants23. La cage25de roulement, illustrée en détail sur la figure 4 comprend une douille250annulaire configurée pour entourer au moins partiellement la première bague21,la cage25de roulement étant destinée à entourer ou encercler au moins partiellement la première bague21 pour se placer radialement en regard de la première piste de roulement211, et notamment les alvéoles26 de la cage sont destinées à entourer la première bague21. Dans cette configuration, la cage25est située radialement par rapport à l’axe de référence X entre la première bague21et la deuxième bague22, soit radialement entre le premier sous-ensemble11présentant la forme d’une extrémité d’arbre rotatif constitué par le pied de pale et son moyeu12formant support.

Des séparations251s'étendent axialement de ladite douille250en délimitant les alvéoles26de logement de corps roulants23. Ces séparations251permettent de conserver les corps roulants équidistants dans le volume ou l’espace annulaire24de roulement. De cette manière, tout contact ou choc entre deux corps roulants23voisins est totalement supprimé.

Pour garantir un encombrement minimum de la cage25de roulement dans l’espace annulaire24de roulement, des ouvertures252sont formées sur une face frontale253opposée à ladite douille250annulaire. Chaque alvéole26présente une surface de contact260configurée pour guider le corps roulant23qu’elle reçoit et être en contact direct avec lui le cas échéant, la surface de contact260s’étendant sur une portion d’enveloppe sphérique de sorte à présenter localement une forme complémentaire de la bille23que ladite alvéole26reçoit. La surface de contact260de chacune des alvéoles26s’étend continument entre deux séparations adjacentes251d’une même alvéole26en passant par la portion douille250qui les relie. Cette surface de contact260ici sous la forme de portion d’enveloppe sphérique est configurée pour s’étendre radialement vers l’intérieur du roulement20à partir du diamètre nominal de la bille23jusqu’à un diamètre inférieur audit diamètre nominal. De cette manière, la surface de contact260assure un enveloppement qui n’est pas susceptible de retenir une bille radialement vers l’extérieur. Une telle configuration permet d’améliorer la fonction de guidage des corps roulants23par la cage2 5et de ne pas entraver la course des corps roulants23 lors de la procédure de maintenance visant à les sortir du roulement20 parun canal d’accès30 dédié.

Chaque alvéole26de logement d’un corps roulant23est configurée pour envelopper un corps roulant23de sorte à le maintenir axialement dans ladite alvéole26. Les billes ne peuvent donc pas s’échapper des alvéoles26axialement par les ouvertures252.

En position assemblée, le roulement20est positionné entre les premier et deuxième sous-ensembles11,12portant les première et deuxième bagues21,22respectivement, il en résulte un confinement dudit roulement20étant donné que ces premier et deuxième sous-ensembles11,12ont un encombrement relativement important. Pour assurer l’accès aux corps roulants23, l’assemblage10comprend un canal d’accès30mettant en communication le milieu extérieur avec le volume annulaire de roulement24. Le canal d’accès30traverse le moyeu12et possède une section intérieure permettant le passage des corps roulants23. Lorsque l’hélice est en fonctionnement, ce canal d’accès30est généralement fermé par un bouchon de fermeture (voir la figure 7C).

Le canal d’accès30est configuré pour traverser le deuxième sous-ensemble12. Ledit canal d’accès30débouche à une extrémité intérieure dans le volume annulaire de roulement24et à une extrémité extérieure, sur une surface extérieure de l’assemblage10, accessible pour un opérateur effectuant une opération de maintenance ou d’assemblage. Ce canal d’accès30est configuré de sorte à présenter une pente α par rapport à l’axe X, par exemple entre 50 et 70 degrés (voir la figure 7B), son extrémité extérieure étant décalée axialement vers le côté intérieure12 Bde l’assemblage par rapport à son extrémité intérieure. De cette manière un corps roulant23peut rouler dans ce canal d’accès30en étant entrainé par simple effet de sa gravité vers l’extérieur du volume24lorsque la pale est verticale, orientée vers le haut. Dit autrement, dans une position de maintenance verticale, lorsque le pied de pale11est au-dessus de l’axe de révolution du moyeu1 2de l’hélice et que l’axe de référence du pied de pale est dans un plan vertical, le canal d’accès30est ascendant depuis l’extérieur vers la chambre5 du moyeu12d’hélice. Une cale annulaire28est présente dans le moyeu12d’hélice, par exemple en étant frettée audit moyeu12ou intégrée à ce moyeu12 ,et forme l’embouchure intérieure du canal d’accès30.

Les alvéoles26de la cage25sont par ailleurs dimensionnées de sorte que les corps roulants23peuvent s’échapper desdites alvéoles26sous leur propre poids quand les alvéoles26sont verticales ou assez proches de la verticale, les alvéoles26ne retenant pas elles-mêmes les corps roulants23radialement. De cette manière lorsqu’une bille23du roulement20est positionnée simplement en regard de l’extrémité intérieure du canal d’accès30, d’une part la cage25ne formera pas un obstacle au corps roulant23pour qu’il s’échappe vers le canal d’accès30et, d’autre part, le canal d’accès30pourra guider la bille23directement vers l’extérieur. Pour assurer le bon fonctionnement de ces opérations. L’assemblage10est positionné dans une certaine direction lors des opérations d’assemblage et de maintenance pour bénéficier de l’avantage de cette pente et de l’orientation des pièces compte tenu de l’effet gravitationnel sur la bille. En pratique, l’assemblage est positionné idéalement verticalement, c’est-à-dire que son axe de référence X est orienté parallèlement à un axe vertical, la pale de l’hélice étant dirigée vers le haut. On notera que dans cette configuration, l’assemblage pourrait également être orientée de sorte que son axe de référence X est orienté parallèlement à un axe horizontal.

L’assemblage10est configuré de sorte que la première bague21est mobile par rapport à la deuxième bague22entre une position de roulement des corps roulants23sur les première et deuxième pistes211,221de roulement, et une position de maintenance ou d’assemblage dans laquelle la charge supportée par ces corps roulants23est supprimée.

Plus généralement, les première et deuxième bague21,22du roulement à billes20étant chacune portée respectivement par le premier et le deuxième sous-ensemble11,12, ledit premier sous-ensemble11formé par le pied de pale est déplaçable axialement par rapport au deuxième sous-ensemble12, le moyeu, de façon que la distance entre la première et la deuxième piste211,221de roulement puisse être modifiée axialement. La position de roulement correspond à une position d’utilisation du roulement20dans laquelle les corps roulants23sont contraints, notamment au niveau de la précharge requise, entre leurs pistes211,221de roulement et la position de maintenance ou d’assemblage correspond à une position dans laquelle la charge sur les corps roulants23est supprimée, permettant ainsi leur manipulation.

L’assemblage10comprend en outre un organe de manœuvre40présentant une double fonctionnalité : une première de ses fonctionnalités est de permettre, lors d’une étape d’assemblage, de maintenir au moins une partie du roulement20solidaire, et notamment la cage25de roulement, lors de l’insertion du pieds de pale ; une seconde de ses fonctionnalités est de participer au verrouillage axial de la première bague21par rapport à la deuxième bague22, et notamment du premier sous-ensemble11(le pied de pale) par rapport au deuxième sous-ensemble12(le moyeu), en position de roulement, cette mobilité axiale étant utile lors des opérations de maintenance et d’assemblage.

A cet effet, la cage25comprend une interface d’accouplement27avec l’organe de manœuvre40telle que lorsque l’organe de manœuvre40est en prise avec l’interface d’accouplement27, la cage25de roulement est apte à être entrainée par l’organe de manœuvre40en rotation dans une direction prédéterminéeD1par rapport à l’axe de référence X. Cette directionD1détermine en pratique le sens de rotation de la cage25pour amener successivement chacune des billes23en regard du canal d’accès30pour procéder au retrait des corps roulants23durant une opération de maintenance visant à les remplacer, ou à l’inverse, à placer chacune des alvéoles26en regard du canal d’accès30en vue de recevoir une bille23insérée par le canal d’accès30.

L’interface d’accouplement27de la cage25de roulement forme avec des moyens d’accouplement47de l’organe de manœuvre40un mécanisme d’accouplement50amovible. Ce mécanisme50d’accouplement est amovible entre une position d’accouplement de la cage25de roulement avec l’organe de manœuvre40 et une position désaccouplée. La position d’accouplement de la cage25de roulement avec l’organe de manœuvre40correspond à une position dans laquelle les moyens d’accouplement47de l’organe de manœuvre40sont en prise avec l’interface d’accouplement27de façon que le déplacement de l’organe de manœuvre40en rotation dans la direction prédéterminéeD1par rapport à l’axe de référence X entraîne le déplacement de la cage25de roulement en rotation. Cet entrainement peut avoir pour fonctionnalité de conduire les corps roulants23vers le canal d'accès30d'où ils peuvent être retirés dans la position de maintenance lorsqu’il s’agit de les enlever ou peut être mis en œuvre pour pouvoir positionner chaque alvéole26de la cage25successivement en regard du canal d’accès30pour procéder à l’insertion des corps roulants2 3dans l’espace de roulement2 4, dans la position de maintenance lors d’une phase de maintenance ou lors du montage d’origine. La position désaccouplée de la cage25de roulement avec l’organe de manœuvre40 permet quant à elle le déplacement axial de l’organe de manœuvre40dans une direction opposée à la cage25de roulement pour venir verrouiller axialement indirectement la première bague21par rapport à la deuxième bague22en position de roulement. Ce verrouillage est assuré directement par le blocage du premier sous-ensemble11formant pied de pale avec le deuxième sous-ensemble12formant moyeu.

A cet effet, l’organe de manœuvre40présente dispositif de fixation tel une portion filetée41configurée pour recevoir un flasque4 2(voir la figure 7C) de verrouillage, formant moyen de verrouillage, au travers d’un alésage taraudé, le flasque4 2de verrouillage étant maintenu en butée contre le deuxième sous-ensemble12en position de roulement pour verrouiller sa position axiale par rapport au deuxième sous-ensemble12.

Par ailleurs, l’organe de manœuvre40s’étend le long de l’arbre rotatif formant pied de pale11de sorte à être accessible de l’extérieur, en vue de sa manipulation. La portion filetée41équipe une extrémité distale de l’organe de manœuvre40orientée du coté extérieur12Ade sorte à être toujours accessible de l’extérieure et de permettre à un opérateur de venir fixer le flasque4 2de verrouillage par vissage sur ladite portion filetée bloquant ainsi la position axiale du pied de pale11dans le moyeu12 (voir la figure 7C).

Pour obtenir un mécanisme50d’accouplement amovible répondant au besoin de pouvoir manipuler la cage25de roulement via l’organe de manœuvre40grâce à une partie de cet organe de manœuvre40laissée accessible de l’extérieur de l’assemblage10, l’interface d’accouplement27, et en particulier sa douille250, est pourvue de rainures270réparties sur sa périphérie et configurées pour recevoir des pattes de crabotage470de l’organe de manœuvre40 formant moyens d’accouplement47. Les rainures s’étendent circonférentiellement sur la douille250, ici sur son côté radialement extérieur par rapport à l’axe de référence X.

Des parois de guidage271sont prévues sur ladite douille250pour guider de façon continue le déplacement de chaque patte de crabotage470de l’organe de manœuvre40vers leur rainure270correspondante. Ces parois de guidage271sont dressées radialement par rapport à l’axe de référence X pour permettre un contact et un appui axial des pattes de crabottage470sur lesdites parois de guidage271 lors de l’assemblage. Les parois de guidage271s’étendent sur la périphérie extérieure de la cage25de roulement en formant chacune une portion d’hélicoïde ou de spire autour de l’axe de référence X conduisant, à une extrémité de cette portion de spire, jusqu’à la rainure270correspondante. Dans cette configuration particulière, les pattes de crabotage470et les rainures270associées s’étendent de façon globalement parallèles à un plan perpendiculaire à l’axe de référence X, ceci permettant à la fois de retenir efficacement la position accouplée tout en garantissant que l’interface d’accouplement2 7amovible facilite le désengagement de la cage25et de l’organe de manœuvre40. De manière générale, les pattes de crabotage470et les rainures270 doivent être axisymétriques et complémentaires deux à deux, ou du moins permettre une rotation relative entre elles.

Pour faciliter l’accouplement axial de l’organe de manœuvre40avec la cage25, la douille250est pourvue à une extrémité axiale254, opposée axialement à sa face frontale253, un profil de révolution configuré pour assurer le centrage de l’organe de manœuvre40. Ce profil de révolution est formé ici par une portion localement tronconique de la paroi extérieure de la douille250s’étendant axialement sur une portion située entre l’extrémité axiale254 et les parois de guidage271, de préférence à son extrémité axiale254 , tel un chanfrein (non illustré sur les figures). L’organe de manœuvre40présente un profil de révolution qui, en se rapprochant axialement de la cage25est autocentré par rapport à elle en étant guidé par cette paroi tronconique qu’elle enveloppe en venant se positionner coaxialement à l’axe de référence X de la cage25.

Un tel mécanisme50d’accouplement amovible est très simple d’utilisation en ce qu’il permet un engagement de l’organe de manœuvre40avec la cage25par un simple mouvement axial dans une direction de rapprochement des deux pièces combiné avec une rotation de l’organe de manœuvre40dans un sens prédéterminéeD1. Les figures 5A, 5B et 5C illustrent des positionnements de la cage25de roulement et de l’organe de manœuvre40successivement en position désaccouplée puis dans une position intermédiaire entre la position désaccouplée et la position accouplée et enfin dans la position accouplée. Pour désaccoupler ou débrayer les deux pièces, il suffit de procéder simplement à une rotation de l’organe de manœuvre40par rapport à l’axe de référence X dans une direction inverseD2à la direction prédéterminéeD1de rotation de la cage25de roulement.

En complément de ce premier roulement20, et dans le but d’assurer une meilleure répartition des efforts, le deuxième roulement60est situé entre les premier et deuxième sous-ensembles11,12, le deuxième roulement60étant espacé axialement du premier roulement20.

Le roulement60le plus proche de la pale et le plus éloigné de l’axe de révolution de l’hélice est un roulement à rouleaux coniques63, orienté de façon que son centre de poussée soit plus éloigné de l’axe de révolution de l’hélice que le roulement lui-même. La première bague61intérieure de ce roulement60à rouleaux coniques est en appui axial contre un épaulement formé sur le pied de pale11, l’épaulement étant tourné vers l’axe de révolution du moyeu12d’hélice.

Le roulement60comprend cette première bague61intérieure qui présente une première piste6 1 1de roulement et une deuxième bague62extérieure présentant une deuxième piste6 21de roulement.

La première bague61est solidaire du premier sous-ensemble11et la deuxième bague62est ici une portion de l’organe de manœuvre40. Ce deuxième roulement60est donc interposé entre premier sous-ensemble11 et l’organe de manœuvre40 .De la même manière que le premier roulement20, ces bagues61,62peuvent être formées d’un seul tenant avec une autre pièce adjacente dans l’assemblage10ou bien être fixées à une autre pièce. Dans ce mode de réalisation, la première bague61est rapportée sur le premier sous-ensemble11sous forme de deux demi-bagues61 A,61Bcomplémentaires (visibles sur la figure 3) maintenues fixes entre elles tandis que la deuxième bague62 est formée directement par une paroi de l’organe de manœuvre40.

Le roulement60comprend des corps roulants63, ici des rouleaux coniques, configurés pour être positionnés dans un volume annulaire de roulement64entre la première et la deuxième pistes611,6 21de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues61,62autour de l’axe du roulement60confondu avec l’axe de référence X du roulement20. Les rouleaux étant inclinés par rapport à l’axe de référence, les pistes611,621de roulement du deuxième roulement60sont tronconiques par rapport à l’axe de référence X. Une chambre à volume variable35(voir la figure 7C) est délimitée d’une part, entre une jupe cylindrique34de la chambre5formée dans le moyeu d’hélice12, et d’autre part, l’organe de manœuvre40, qui peut être alimentée en fluide hydraulique pour actionner l’organe de manœuvre40à la manière d’un piston entre les positions de maintenance et de roulement. L’organe de manœuvre40constitue ainsi, avec la chambre à volume variable, un vérin hydraulique incorporé à l’assemblage10mécanique dans la chambre5.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lumière des différents procédés de montage, de démontage ou de maintenance qui seront décrits ci-après.

Pour assembler le pied de pale11dans son moyeu12, les étapes suivantes sont mises en œuvre.

Les premières bagues21,61des premier et deuxième roulements20,60sont fixées sur le pied de pale11. Elles sont chacune formées de deux demi-bagues hémicirculaires complémentaires reliées entre elles. Les rouleaux63sont positionnés sur la première piste611et maintenus ensemble par une cage65. La deuxième bague22du roulement20est quant à elle également fixée à l’intérieur de la chambre du moyeu 12 par frettage. La cage25de roulement et l’organe de manœuvre40sont ensuite positionnés en position d’accouplement autour du premier sous-ensemble11, c’est-à-dire autour du pied de pale destiné à être logé dans le moyeu12de l’hélice. Dans cette position d’accouplement la cage25est positionnée coaxialement à la première bague21du roulement20.

Ce pré-assemblage est ensuite inséré axialement dans la chambre du moyeu qui le reçoit jusqu’à une position telle que les bagues21,22définissent un volume annulaire24pouvant accueillir les corps roulants23, en particulier dans une position de maintenance du roulement20. Un volume annulaire de montage24est ainsi constitué entre les pistes2 11,2 21de roulement, et délimité du coté intérieur12Bpar la cale annulaire28. La cage25pénètre dans ce volume annulaire24. Ce volume annulaire de montage correspond à un volume plus important que le volume annulaire de roulement du fait de la différence de distance entre les pistes2 11,2 21de roulement entre les positions de maintenance et de roulement. Toutefois, les mêmes éléments délimitant ces deux espaces, la même référence24désigne ces deux espaces sur les figures.

Le canal d'accès30est ensuite ouvert de façon que les corps roulants23puissent le traverser de l’extérieur vers l’intérieur pour venir se positionner dans des alvéoles26délimitées au moins en partie par la cage25de roulement. L’opérateur accompagne la bille jusqu’à ce qu’elle soit logée dans l’alvéole associée26puis tourne la cage25venant écarter ladite bille23de son vis-à-vis avec le canal d’accès30de sorte que ladite bille23vient être maintenue par la cale annulaire28 ensemble avec la deuxième piste221de roulement de la deuxième bague22, empêchant sa chute sous l’effet de la gravité. En d’autres termes, à chaque pas de rotation de la cage25, la bille23qui vient d’être insérée et toutes celles qui la précèdent tournent d’une fraction de tour sur la piste2 11de roulement de la première bague21intérieur et extérieurement sur la cale annulaire28.

Les figures 8A et 8B illustrent des détails du roulement20en coupe dans lequel est visible le volume annulaire24à l’intérieur duquel les billes23sont insérées. Une conséquence de la nécessité d’insérer axialement le pied de pale11avec la cage25et l’organe de manœuvre40est que les formes ne doivent pas faire obstacles à ce mouvement. Ceci explique que les première et deuxième bagues21,22, et notamment leur piste associée211,221s’étendent selon un secteur angulaire inférieure ou égale à 90°. La cale annulaire28permet ainsi de former avec la première bague21un berceau de soutien des billes23en position de maintenance du roulement20lors d’une phase de maintenance ou lors de leur montage/assemblage initial.

Dans cette position de maintenance, la cage25et l’organe de manœuvre40sont alignés axialement et forment un même ensemble embrayé ou solidarisé disposé coaxialement et radialement entre le pied11de la pale et la chambre du moyeu12. Par ailleurs, les bagues21,22sont espacée axialement l’une de l’autre de sorte que la plus petite distance les séparant soit strictement supérieure au diamètre des billes23de sorte qu’une bille23logée dans ce volume24en position de maintenance ne supporte aucune charge. Cet espace entre les bagues21,22est également suffisant pour pouvoir garantir le passage d’un corps roulant23entre les deux bagues21,22 pour leur insertion ou leur retrait. En effet, de cette manière, il n’est pas nécessaire de prévoir un canal d’accès débouchant directement sur la piste221de roulement. La conception et le dimensionnement d’un tel bouchon étant beaucoup plus complexe et onéreux compte tenu du fait qu’un tel bouchon doit être maintenu parfaitement affleurant avec la piste de roulement. Dans le mode de réalisation tel qu’illustré, il est aisé de s’affranchir simplement d’une telle contrainte.

Toujours dans cette position de maintenance, où la cage25de roulement est accouplée avec l’organe de manœuvre40, les pattes de crabotage470formant moyens d’accouplement47de l’organe de manœuvre40sont en prise avec les rainures270de l’interface d’accouplement27de façon que le déplacement de l’organe de manœuvre40en rotation dans la direction prédéterminéeD1entraine en rotation la cage25de roulement. Ainsi, la cage25de roulement est mise en rotation par un opérateur qui a accès à l’extrémité distale de l’organe de manœuvre40accessible de l’extérieure par une saillie axiale par rapport aux sous-ensembles11,12.Cette mise en rotation manuelle permet de venir placer successivement chacune des alvéole26en regard du canal d’accès30, par exemple pour y insérer une bille23.

Lorsque toutes les alvéoles26logent une bille23, la cage25de roulement est alors désengagée de l’organe de manœuvre40 par une rotation de l’organe de manœuvre40par rapport à l’axe de référence X dans une directionD2inverse à la direction prédéterminéeD1de rotation de la cage25de roulement, complétée par une translation axiale dans une direction d’éloignement par rapport à la cage25. Dans ce mouvement, l’extrémité distale de l’organe de manœuvre40sort de façon plus importante à l’extérieure de l’assemblage10ce qui permet d’avoir accès à la portion filetée41configurée pour recevoir un flasque4 2(voir la figure 7C) de verrouillage. Lorsque le flasque4 2est vissé sur ladite portion filetée4 1, le moyeu12se retrouve enserré axialement entre ledit flasque4 2et le pied de pale11bloquant leurs positions axiales relatives.

De manière sensiblement concomitante ou ultérieure à ce mouvement axial de l’organe de manœuvre40jusqu’à la position de verrouillage axial des deux sous-ensembles11,12mécaniques, les bagues21,22se sont rapprochées de sorte à placer le roulement20en position de roulement, les corps roulants23étant ainsi pré-chargés. Le roulement60est également pré-chargé en même temps que le premier roulement20. Durant le mouvement de translation de l’organe de manœuvre40 de la position de maintenance à la position de roulement, le découplage est effectué de manière simultanée lorsque ladite translation est initiée, puis la mise sous pré-charge pourra être effectuée alors que la cage25de roulement sera complètement désaccouplée, ceci pour éviter d’arracher la cage25de roulement en reculant l’organe de manœuvre40.

On procède à ce rapprochement des pistes211,221de roulement, en injectant un fluide hydraulique dans la chambre à volume variable, ce qui a pour effet de repousser axialement vers le haut la bague62à rouleaux coniques, qui entraîne dans son mouvement de translation le pied11de pale, et donc la ou les bagues intérieures21du roulement20à billes23. Le volume annulaire24se réduit progressivement jusqu’à prendre la dimension du logement annulaire de la figure 7C, lorsque les billes23entrent en contact avec la deuxième piste221de roulement extérieur. Le cas échéant, la pression hydraulique appliquée dans la chambre à volume variable permet une mise en charge des roulements antagonistes et une mise en tension du pied de pale.

Une fois la position de roulement atteinte et les roulements pré-chargés, l’opérateur peut procéder au verrouillage axial du premier sous-ensemble11mécanique par rapport au deuxième sous-ensemble12mécanique au moyen d’un écrou tel que le flasque4 2de verrouillage.

L’espace annulaire24de roulement étant particulièrement étroit, même pour une cage25de roulement, une distance minimale entre ladite cage25de roulement et les pistes211,221doit être prévue par sécurité afin d’éviter tout risque de dégradation desdites pistes211,221ou de la cage elle-même. Afin de garantir tout de même un bon enveloppement de chaque corps roulant en respectant ces contraintes d’encombrement, la face frontale253de la cage25comprend au moins un chanfrein255, situé de préférence à son extrémité radialement intérieure : ce chanfrein255 garanti contre le risque de collision de la cage25de roulement avec la piste et permet en parallèle de positionner la face frontale253plus loin augmentant ainsi l’enveloppement et améliorant le guidage des billes23.

En position opérationnelle de roulement, la rotation du moyeu d’hélice12autour de son axe de révolution permet d’entraîner l’hélice et la pale. Un mécanisme de réglage de l’angle de calage de la pale, non illustré sur les figures permet de maintenir ou modifier, selon les besoins, l’angle de calage de la pale, en faisant tourner le pied de pale dans ses roulements20,60de guidage autour de l’axe de référence X, et en bloquant le pied11de pale dans la position angulaire souhaitée.

Dans d’autres circonstances, l’assemblage10pourra être démonté ou les billes devront être remplacées ou inspectées. Pour démonter ou assurer la maintenance du pied de pale11dans son moyeu12, les étapes suivantes sont mises en œuvre, en procédant sensiblement de façon inverse.

Dans un premier temps, on positionne la chambre5ou cavité du moyeu12d’hélice de façon que son axe principal X soit vertical, avec l’orientation illustrée sur les figures, notamment les figures 7A, 7B et 7C.

Ensuite l’opérateur procède au déverrouillage axial du premier sous-ensemble11mécanique par rapport au deuxième sous-ensemble12mécanique en dévissant le flasque4 2de verrouillage de son ancrage sur le filetage41 ,ce qui a pour effet, en l’absence de pression dans la chambre à volume variable, de permettre au pied de pale11de se déplacer sous l’effet de son propre poids, et d’écarter l’une de l’autre les pistes211,221de roulement opposées du roulement20 à billes23. Pour éviter tout risque de chute de la pale lors du démontage ou tout effort excessif du personnel de maintenance, le dispositif hydraulique précédemment décrit pourra évidemment être employé pour supporter le poids de la pale durant le déplacement relatif des pistes211et221. En d’autres termes, le premier sous-ensemble11est déplacé axialement suivant l’axe de référence X par rapport au deuxième sous-ensemble12dans le sens d’un éloignement axial de la première bague21par rapport à la deuxième bague22du roulement20. Cet éloignement a pour conséquence de supprimer la charge sur les corps roulants23 .La charge sur les corps roulants63est également supprimée en même temps.

En fin de course du déplacement précédent, l’organe de manœuvre40est déplacé vers la cage25de roulement en combinant translation suivant l’axe de référence X et une rotation autour de ce même axe X dans la directionD1jusqu’à venir s’engager sur son interface d’accouplement27, en position d’accouplement de sorte que le roulement20est en position de maintenance dans laquelle la charge sur les corps roulants23est supprimée. Le déplacement relatif axial du premier sous-ensemble11par rapport au deuxième sous-ensemble12 et celui de l’organe de manœuvre40par rapport à la cage25 de roulement, peuvent être en partie concomitant.

La cage25de roulement est ensuite déplacée en rotation dans le même sens prédéterminéD1autour de son axe de référence X pour conduire les corps roulants23vers le canal d'accès30d'où ils peuvent s’échapper du simple effet de leur poids et être retirés.

Durant toutes ces phases de maintenance et de roulement, la cage25assure sa fonction de guidage des corps roulants23évitant ainsi efficacement tout contact, choc ou usure entre les corps roulants23.

Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Par exemple, le mécanisme d’accouplement50formé ici par la coopération des moyens d’accouplement47 de l’organe de manœuvre 40comprenant des pattes de crabotage470, avec l’interface d’accouplement27comprenant les rainures270de la cage25 de roulement, peuvent présenter des structures différentes pour assurer la même fonction. Des moyens d’accouplement ferromagnétiques peuvent par exemple être également utilisés en remplacement ou en complément. D’autres moyens d’accouplement selon un mode de réalisation peuvent également comprendre des cannelures. Dans ces deux cas, l’accouplement des moyens d’accouplement47 de l’organe de manœuvre40avec l’interface d’accouplement27de la cage25peut être effectué par une simple translation suivant l’axe de référence X.

Le vérin hydraulique constitué par l’organe de manœuvre formant piston et la chambre à volume variable constituée dans la chambre étagée5du moyeu d’hélice12peut être le cas échéant remplacé par tout autre type d’actionneur, dont la source d’énergie peut être hydraulique, pneumatique ou électrique, par exemple un actionneur à motorisé à vis sans fin.

Claims

Cage (25) de roulement (20) pour un roulement du type comprenant une première bague (21) présentant une première piste (211) de roulement, une deuxième bague (22) présentant une deuxième piste (221) de roulement, des corps roulants (23) positionnés dans un volume annulaire de roulement (24) entre la première et la deuxième pistes (211, 221) de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues (21, 22) autour d’un axe de référence (X) du roulement (20), la cage (25) comportant des alvéoles (26) de logement des corps roulants (23), la cage (25) étant caractérisée en ce qu’elle comprend une interface d’accouplement (27) avec un organe de manœuvre (40), telle que lorsque l’organe de manœuvre (40) est en prise avec l’interface d’accouplement (27), la cage (25) de roulement est apte à être entrainée par l’organe de manœuvre (40) en rotation dans une direction prédéterminée (D1) par rapport à l’axe de référence (X).
Cage (25) de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’interface d’accouplement (27) avec l’organe de manœuvre (40) est configurée pour assurer un accouplement amovible.
Cage (25) de roulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque alvéole (26) de logement d’un corps roulant (23) est configurée pour envelopper un corps roulant (23) de sorte à le maintenir axialement dans ladite alvéole (26) et assurer le maintien de la cage (25) dans la position requise de roulement durant les phases de fonctionnement.
Cage (25) de roulement selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les alvéoles (26) de logement des corps roulants (23) sont dimensionnées de sorte que les corps roulants (23) peuvent s’échapper desdites alvéoles (26) sous l’effet de leur propre poids, les alvéoles (26) ne retenant pas les corps roulants (23) radialement au moins selon une direction radiale et un sens allant de l’axe X vers l’extérieur de la cage (25).
Cage (25) de roulement selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend une douille (250) annulaire à partir de laquelle s'étendent axialement des séparations (251) délimitant les alvéoles (26) de logement de corps roulants (23), et en ce qu’elle présente des ouvertures (252) formées sur la face frontale (253) opposée à ladite douille (250) annulaire.
Cage (25) de roulement selon la revendication 5, caractérisée en ce que la douille (250) présente une extrémité axiale (254), axialement opposée à sa face frontale (253), comprenant un profil de révolution configuré pour assurer le centrage de l’organe de manœuvre (40).
Cage (25) de roulement selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque alvéole (26) présente une surface de contact (260) configurée pour être localement complémentaire de celle du corps roulant (23) qu’elle reçoit, la surface de contact (260) pouvant notamment s’étendre sur une portion d’enveloppe sphérique.
Cage (25) de roulement selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’interface d’accouplement (27) comprend des rainures (270) réparties sur sa périphérie et configurées pour recevoir des pattes de crabotage (470) de l’organe de manœuvre (40).
Cage (25) de roulement selon la revendication 8, caractérisée en ce que l’interface d’accouplement (27) comprend des parois de guidage (271) configurées pour guider le déplacement de chaque patte de crabotage (470) de l’organe de manœuvre (40) vers leur rainure (270) correspondante.
Cage (25) de roulement selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la face frontale (253) de la cage (25) comprend au moins un chanfrein (255), situé de préférence à son extrémité radialement intérieure.
Roulement (20) comprenant une première bague (21) présentant une première piste (211) de roulement, une deuxième bague (22) présentant une deuxième piste (221) de roulement, des corps roulants (23) positionnés dans un volume annulaire de roulement (24) entre la première et la deuxième pistes (211, 221) de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues (21, 22) autour d’un axe de référence (X) du roulement (20), la première bague (21) étant mobile par rapport à la deuxième bague (22), notamment axialement, entre une position de roulement des corps roulants (23) sur les première et deuxième pistes (211, 221) de roulement et une position de maintenance dans laquelle la charge supportée par ces corps roulants (23) est supprimée, le roulement (20) étant caractérisé en ce qu’il comporte une cage (25) de roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
Roulement (20) selon la revendication 11, caractérisé en ce que les corps roulants (23) sont des billes.
Assemblage (10) d’un premier sous-ensemble (11) mécanique avec un deuxième sous-ensemble (12) mécanique, l’assemblage comprenant un roulement (20) comprenant une première bague (21) présentant une première piste (211) de roulement, une deuxième bague (22) présentant une deuxième piste (221) de roulement, la première bague (21) étant solidaire du premier sous-ensemble (11) et la deuxième bague (22) étant solidaire du deuxième sous-ensemble (12), des corps roulants (23) positionnés dans un volume annulaire de roulement (24) entre la première et la deuxième pistes (211, 221) de roulement de manière à permettre une rotation relative entre les première et deuxième bagues (21, 22) autour d’un axe de référence (X) du roulement, et un canal d’accès (30) mettant en communication le milieu extérieur avec le volume annulaire de roulement (24), le canal d’accès (30) ayant une section intérieure permettant le passage des corps roulants (23), la première bague (21) étant mobile par rapport à la deuxième bague (22) entre une position de roulement des corps roulants (23) sur les première et deuxième pistes (211, 221) de roulement et une position de maintenance dans laquelle la charge supportée par ces corps roulants (23) est supprimée, le roulement (20) comportant une cage (25) comportant des alvéoles (26) de logement des corps roulants (23), l’assemblage (10) étant caractérisé en ce que la cage (25) comprend une interface d’accouplement (27) avec un organe de manœuvre (40), telle que lorsque l’organe de manœuvre (40) est en prise avec l’interface d’accouplement (27), la cage de roulement (25) est apte à être entrainée par l’organe de manœuvre (40) en rotation dans une direction prédéterminée (D1) par rapport à l’axe de référence (X).
Assemblage (10) selon la revendication 13, caractérisé en ce que le premier sous-ensemble (11) est déplaçable axialement par rapport au deuxième sous-ensemble (12) de façon que la distance entre la première et la deuxième piste (211, 221) de roulement puisse être modifiée.
Assemblage (10) selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que l’organe de manœuvre (40) est configuré pour participer au verrouillage axial du premier sous-ensemble (11) par rapport deuxième sous-ensemble (12), notamment de la première bague (21) par rapport à la deuxième bague (22), en position de roulement.
Assemblage (10) selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que la cage (25) de roulement et l’organe de manœuvre (40) comprennent un mécanisme d’accouplement (50) amovible entre une position d’accouplement de la cage (25) de roulement avec l’organe de manœuvre (40) dans laquelle des moyens d’accouplement (47) de l’organe de manœuvre (40) sont en prise avec l’interface d’accouplement (27) de la cage (25) de façon que le déplacement de l’organe de manœuvre (40) en rotation dans la direction prédéterminée (D1) par rapport à l’axe de référence (X) entraîne le déplacement de la cage de roulement, et une position désaccouplée permettant le déplacement de l’organe de manœuvre (40) pour verrouiller axialement la première bague (21) par rapport à la deuxième bague (22) en position de roulement.
Assemblage (10) selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que le mécanisme d’accouplement (50) amovible de la cage (25) de roulement avec l’organe de manœuvre (40) comprend des pattes de crabotage (470) formant moyens d’accouplement (47) configurées pour venir en prise dans des rainures (270) complémentaires formant interface d’accouplement (27).
Assemblage (10) selon l’une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que l’organe de manœuvre (40) s’étend le long du premier sous-ensemble (11) de sorte à être accessible de l’extérieur, en vue de sa manipulation.
Assemblage (10) selon l’une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que l’organe de manœuvre (40) présente un dispositif de fixation, notamment une portion filetée (41), configuré pour recevoir un moyen de verrouillage, notamment un flasque (42) de verrouillage, au travers d’un alésage taraudé, le moyen de verrouillage étant maintenu en butée contre le deuxième sous-ensemble (12) en position de roulement pour verrouiller sa position axiale par rapport au deuxième sous-ensemble (12).
Assemblage (10) selon l’une quelconque des revendications 13 à 19, caractérisé en ce que le premier sous-ensemble (11) mécanique est un arbre rotatif, par exemple un pied de pale d'une hélice à angle de calage variable, dont une première extrémité est supportée en position de roulement par le deuxième sous-ensemble (12) mécanique tel qu’un moyeu tournant de l’hélice.
Procédé de montage d'un assemblage (10) selon l’une quelconque des revendications 13 à 20, le procédé de montage étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
mise en place de la cage (25) de roulement en position d’accouplement avec l’organe de manœuvre (40) autour du premier sous-ensemble (11) ;

mise en place de l’ensemble formé par le premier sous-ensemble (11), la cage (25) de roulement et l’organe de manœuvre (40) par rapport au deuxième sous-ensemble (12), le roulement (20) étant placé en position de maintenance ;

ouverture du canal d'accès (30) de façon que les corps roulants (23) puissent le traverser pour soit venir se positionner soit être positionnés dans des alvéoles (26) délimitées au moins en partie par la cage (25) de roulement, en combinaison avec la rotation de la cage dans le sens (D1) ;

désengagement de la cage (25) de roulement et de l’organe de manœuvre (40), déplacement de l’organe de manœuvre (40) , et déplacement relatif du premier sous-ensemble (11) par rapport au deuxième sous-ensemble (12), jusqu’à la position de roulement de l’assemblage (10);

verrouillage axial du premier sous-ensemble (11) mécanique par rapport au deuxième sous-ensemble (12) mécanique, dans la position de roulement.
Procédé de démontage ou de maintenance d'un assemblage (10) selon l’une quelconque des revendications 13 à 20 le procédé de démontage ou de maintenance étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
déverrouillage axial du premier sous-ensemble (11) mécanique par rapport au deuxième sous-ensemble (12) mécanique ;

déplacement de l’organe de manœuvre (40) vers la cage (25) de roulement pour venir s’engager sur son interface d’accouplement (27), en position d’accouplement de sorte que le roulement (20) est amené en position de maintenance ;

déplacement en rotation de la cage (25) de roulement dans un sens prédéterminé (D1) autour de son axe de référence (X) pour conduire les corps roulants (23) vers le canal d'accès (30) permettant soit leur retrait par une action appropriée, soit leur sortie sous l’effet de la gravité.