FR3119437A1

FR3119437A1 - Distributeur de lubrifiant et procédé de lubrification à l’intérieur d’un arbre

Info

Publication number: FR3119437A1
Application number: FR2100957A
Authority: FR
Inventors: Guillaume Jean MULLIER; Bernard Georges BRANDT; Romaric Francis Antoine FRITZ
Original assignee: Safran Transmission Systems SAS
Current assignee: Safran Transmission Systems SAS
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2022-08-05

Abstract

Distributeur de lubrifiant et procédé de lubrification à l’intérieur d’ un arbre Distributeur (30) de lubrifiant comprenant : une cloison (40) configurée pour être montée dans un arbre (20) rotatif, de façon à diviser l’intérieur de l’arbre (20) entre un côté d’alimentation en lubrifiant et un côté de distribution en lubrifiant, la cloison (40) présentant une surface de contact (55) destinée à venir au contact de l’arbre (20) ; la cloison (40) comprenant au moins un conduit de lubrification (54) formant un passage entre le côté d’alimentation et le côté de distribution, et au moins un conduit d’évacuation (52) formant un passage entre le côté d’alimentation et la surface de contact (55) ; dans lequel l’extrémité du au moins un conduit de lubrification (54) du côté d’alimentation est située radialement plus à l’extérieur que l’extrémité du au moins un conduit d’évacuation (52) du côté d’alimentation. Figure pour l’abrégé : Fig. 2.

Description

Distributeur de lubrifiant et procédé de lubrification à l’intérieur d’un arbre

La présente invention se rapporte au domaine technique de la lubrification de pièces mécaniques mobiles. En particulier, la présente invention se rapporte à la lubrification à l’intérieur d’un arbre rotatif. Un tel arbre peut être un arbre employé dans le domaine de l’aéronautique, par exemple un arbre monté dans un boitier de relais d’accessoires, typiquement pour une turbine à gaz de moteur d’avion ou d’hélicoptère.

Il est connu de distribuer et faire circuler du lubrifiant à l’intérieur d’un arbre creux en rotation, afin de délivrer du lubrifiant vers des zones ou organes à lubrifier. Divers distributeurs de lubrifiants peuvent être utilisés, par exemple des distributeurs à lunules axiales, à éclipses, ou encore distributeurs par effet de débordement lors de l’arrêt en rotation (distributeurs « single shot »). Ces distributeurs ne permettent pas d’assurer une lubrification efficace lorsqu’ils reçoivent un débit d’alimentation en lubrifiant trop important.

Une solution proposée dans le document EP 0408454 consiste à prévoir un distributeur présentant un disque plat muni d’une collerette, assurant ensemble la distribution de lubrifiant à travers l’arbre et l’évacuation d’un excédent de lubrifiant hors de l’arbre afin d’éviter une éventuelle défaillance.

Cette solution présente toutefois l’inconvénient d’être peu compacte.

Le présent exposé vise à remédier au moins en partie à ces inconvénients.

A cet effet, le présent exposé concerne un distributeur de lubrifiant comprenant :
une cloison configurée pour être montée à l’intérieur d’un arbre rotatif autour d’un axe, de façon à diviser l’intérieur de l’arbre entre un côté d’alimentation en lubrifiant et un côté de distribution de lubrifiant, la cloison présentant une surface de contact destinée à venir au contact de l’arbre,
la cloison comprenant au moins un conduit de lubrification formant un passage entre le côté d’alimentation et le côté de distribution, et au moins un conduit d’évacuation formant un passage entre le côté d’alimentation et la surface de contact, dans lequel
l’extrémité du au moins un conduit de lubrification du côté d’alimentation est située radialement plus à l’extérieur que l’extrémité du au moins un conduit d’évacuation du côté d’alimentation.

Par « monté » peut être compris « disposé» ou encore « inséré ».

Par « cloison » est compris un dispositif formant obstacle à une circulation de fluide. En particulier, la cloison du présent exposé forme un obstacle à la circulation du lubrifiant entre le côté d’alimentation et le côté de distribution. La cloison peut être étanche à l’exception des conduits qui y sont prévus. Au contraire de la cloison, un « passage » permet une circulation de fluide en son sein.

Dans le présent exposé, on appelle axe principal l'axe de rotation de l’arbre dans lequel le distributeur est amené à être monté, qui désignera donc par extension également l’axe de rotation du distributeur. La direction axiale correspond à la direction de l’axe principal et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe et coupant cet axe. De même, un plan axial est un plan contenant l'axe du distributeur (c’est-à-dire aussi l’axe de l’arbre) et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe du distributeur. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence ; elle est perpendiculaire à l’axe du distributeur mais ne passe pas par l’axe. Un élément s’étend « au moins » selon une direction axiale (respectivement radiale) lorsqu’il s’étend au moins en partie selon une direction qui a une composante axiale (respectivement radiale) non nulle.

Sauf précision contraire, les adjectifs intérieur et extérieur sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l'axe du diffuseur que la partie extérieure du même élément.

Par « rotation » est compris la rotation de l’arbre autour de son axe.

Par « extrémité » d’un conduit est compris une ouverture par laquelle le fluide peut s’engager dans le conduit.

Par la suite, et sauf indication contraire, par « un » ou « l’ » élément (par exemple conduit, etc.), on entend « au moins un » ou « l’au moins un » ou encore « chaque » élément. Réciproquement, l’emploi générique du pluriel peut inclure le singulier.

Le lubrifiant peut être liquide. Par exemple, le lubrifiant peut être une huile.

Par « centrifugation » est compris le fait de répandre un composé, ici du lubrifiant, radialement vers l’extérieur sous l’effet d’une rotation. Dans le cas de la rotation de l’arbre autour de son axe principal, le lubrifiant qui se trouve à l’intérieur de l’arbre est plaqué, par force centrifuge, sur la surface interne de l’arbre. Par suite, en présence d’une quantité suffisante de lubrifiant, le niveau de lubrifiant croît de façon centripète, c’est-à-dire radialement vers l’intérieur, à partir de la surface interne de l’arbre.

Par analogie, par « niveau » est plus généralement compris la position radiale d’un élément, par exemple une extrémité de conduit ou une surface libre du lubrifiant, mesurée dans le sens croissant radialement vers l’intérieur. En particulier, le sens croissant radialement vers l’intérieur correspond au sens d’augmentation d’une quantité de lubrifiant plaqué sur la surface interne de l’arbre en rotation.

La disposition de la cloison dans l’arbre rotatif et en contact avec l’arbre par la surface de contact permet de former un obstacle au passage de lubrifiant entre le côté d’alimentation et de distribution. Le passage de lubrifiant à travers la cloison se retrouve ainsi limité au conduit d’évacuation et au conduit de lubrification. Le conduit de lubrification relie le côté d’alimentation et le côté de distribution et forme ainsi un passage pour l’alimentation en lubrifiant d’un organe ou d’une zone à lubrifier situés du côté de distribution, par exemple une liaison cannelée. Le conduit d’évacuation permet l’évacuation de lubrifiant dans un premier temps en dehors du distributeur, et dans un deuxième temps en dehors de l’arbre.

En alimentant en lubrifiant l’intérieur de l’arbre du côté d’alimentation, le lubrifiant est empêché de passer du côté de distribution par la cloison et s’accumule du côté d’alimentation. Sous l’effet de la force centrifuge due à la rotation de l’arbre, comme exposé précédemment, l’accumulation de lubrifiant entraîne une croissance du niveau de lubrifiant de manière centripète radialement vers l’intérieur à partir d’une surface interne de l’arbre. Du fait du positionnement d’une extrémité du conduit de lubrification radialement plus à l’extérieur qu’une extrémité du conduit d’évacuation du côté d’alimentation, le niveau croissant de lubrifiant atteint dans un premier temps l’extrémité du conduit de lubrification du côté d’alimentation, permettant ainsi la distribution du lubrifiant à travers le distributeur vers le côté de distribution. En cas d’alimentation excédentaire de lubrifiant, le niveau de lubrifiant croît davantage et atteint dans un deuxième temps l’extrémité du conduit d’évacuation du côté d’alimentation, permettant l’évacuation d’un excédent de lubrifiant en dehors de l’arbre.

Un tel distributeur permet ainsi d’assurer la fonction d’alimentation en lubrifiant à travers un arbre et la fonction d’évacuation d’un excédent de lubrifiant hors de l’arbre. Le positionnement du conduit d’alimentation et du conduit de lubrification dans une même cloison permet en outre de réduire les dimensions du distributeur, et ainsi d’améliorer la compacité du distributeur. En particulier, un tel distributeur présente une meilleure compacité qu’un distributeur présentant deux parois distinctes assurant respectivement les fonctions de distribution de lubrifiant vers une zone à lubrifier et d’évacuation d’un excédent de lubrifiant. Un tel distributeur présente en outre une structure compatible avec une alimentation en lubrifiant dans l’arbre par un jet d’alimentation coaxial avec l’arbre.

Dans certains modes de réalisation, la cloison comprend une bague présentant ladite surface de contact, et une paroi configurée pour obturer l’intérieur de la bague.

Par bague est compris un solide présentant une forme annulaire, c’est-à-dire présentant un contour annulaire fermé et une section transverse le long du contour annulaire fermée ayant une forme et/ou une surface variable. Optionnellement, le contour annulaire fermé peut être de forme ellipsoïdale et en particulier circulaire. Optionnellement, la section transverse peut être de forme ellipsoïdale et en particulier circulaire, ou encore de forme rectangulaire et en particulier carrée. Par exemple, une bague présentant un contour annulaire fermé circulaire et une section transverse de forme circulaire et de surface constante le long du contour annulaire fermé est une bague torique.

Dans certains modes de réalisation, l’au moins un conduit d’évacuation et/ou l’au moins un conduit de lubrification sont formés dans la bague. L’au moins un conduit d’évacuation et/ou l’au moins un conduit de lubrification peuvent correspondre à tout ou partie des conduites d’évacuation et/ou des conduits de lubrification définis précédemment.

Le conduit d’évacuation et le conduit de lubrification étant formés dans la bague, et la bague étant située radialement plus à l’extérieur que la paroi, leurs extrémités sont accessibles pour des quantités de lubrifiant accumulées relativement faibles, et donc leurs fonctions respectives d’évacuation de lubrifiant et de distribution de lubrifiant peuvent être assurées pour des niveaux de lubrifiant relativement faibles. On évite ainsi de conserver une quantité inutilisée de lubrifiant du côté d’évacuation. En effet, une quantité trop importante d’huile au sein de l’arbre peut, sous l’effet de la centrifugation, entraîner des efforts élevés. Ces efforts peuvent entraîner des pertes d’étanchéité au sein de l’arbre ou avec des pièces en interface avec l’arbre, créant ainsi un chemin de fuite de lubrifiant vers un extérieur de l’arbre. En particulier dans le cas d’un boîtier de relais d’accessoires d’avion comprenant un distributeur selon le présent exposé, une accumulation d’huile du côté de distribution peut engendrer le déplacement axial d’une quille d’un accessoire de l’avion, le désengagement d’un joint d’étanchéité monté sur la quille et ainsi une fuite importante de lubrifiant vers l’extérieur du relais d’accessoire.

Sauf précision contraire, les adjectifs « faible » et « élevé », ou « petit » et « grand » sont utilisés en référence l’un à l’autre, et non de manière absolue. Par exemple, une quantité de lubrifiant ou un niveau de lubrifiant qualifiés de « faibles » le seront respectivement par comparaison avec une quantité de lubrifiant ou un niveau de lubrifiant qualifiés d’« élevés » dans un dispositif semblable, et pourront par ailleurs être qualifiés d’« élevés » dans un dispositif différent, et vice versa.

Dans certains modes de réalisation, l’au moins un conduit de lubrification et l’au moins un conduit d’évacuation sont agencés de sorte à être traversés par un même plan imaginaire transverse à l’arbre.

Par « plan imaginaire » est compris un plan au sens mathématique n’ayant pas d’existence matérielle. Il suffit que le plan passe par une partie du conduit d’évacuation et une partie du conduit de lubrification.

Cette disposition du conduit d’évacuation et du conduit de lubrification relative à un même plan imaginaire permet d’améliorer davantage la compacité du distributeur.

Dans certains modes de réalisation, le plan imaginaire est orthogonal à l’arbre. Autrement dit, dans le repère défini précédemment, le plan imaginaire est un plan radial.

Une telle structure permet d’améliorer davantage la compacité du distributeur.

Dans certains modes de réalisation, la cloison présente un épaulement formé entre la bague et la paroi. L’épaulement peut être formé du côté d’alimentation de la cloison.

L’épaulement peut présenter une partie radialement intérieure du côté d’alimentation s’étendant au moins axialement.

La partie radialement intérieure de l’épaulement, du côté d’alimentation, est alimentée en lubrifiant une fois que le niveau de lubrifiant dépasse le niveau de l’épaulement. Le lubrifiant peut ainsi être plaqué contre la partie radialement intérieure de l’épaulement sous l’effet de la centrifugation, favorisant l’évacuation du lubrifiant même en cas d’un faible débordement au-delà de la hauteur de l’épaulement.

Par « débordement » de fluide est compris la présence de fluide à un niveau plus radialement à l’intérieur qu’un niveau de référence. On comprend qu’un fluide « déborde » un conduit lorsque le niveau de fluide atteint un niveau permettant la circulation de fluide dans le conduit. On comprend qu’un fluide « déborde » une surface lorsque le niveau de fluide dépasse le niveau de la surface. Par exemple, ce débordement peut être réalisé par croissance centripète d’un niveau de fluide sous l’effet d’une force centrifuge.

Dans certains modes de réalisation, la bague présente une première surface s’étendant au moins radialement vers l’intérieur depuis la surface de contact, et une deuxième surface s’étendant au moins axialement entre la première surface et la paroi, et dans lequel le conduit de lubrification débouche sur la première surface, et le conduit d’évacuation débouche sur la deuxième surface.

Du fait de la composante axiale de la deuxième surface, le lubrifiant peut être plaqué contre la deuxième surface par centrifugation, favorisant le recueillement et ainsi l’évacuation d’un excédent de lubrifiant par le conduit d’évacuation.

La deuxième surface peut former la partie radialement intérieure de l’épaulement.

Comme la première surface s’étend au moins radialement vers l’intérieur depuis la surface de contact, l’accumulation centripète de lubrifiant dans l’arbre se forme contre la première surface, ce qui permet ensuite au lubrifiant de déborder le conduit de lubrification et au lubrifiant d’être distribué vers le côté de distribution.

Le fait que la deuxième surface s’étende entre la première surface et la paroi permet à la deuxième surface de recueillir du lubrifiant débordant la première surface.

Dans certains modes de réalisation, la surface de contact présente au moins une rainure s’étendant selon la direction circonférentielle.

La rainure permet d’améliorer l’étanchéité de la liaison entre l’extérieur du distributeur et l’arbre, en fournissant deux obstacles successifs au passage de lubrifiant sur l’extérieur du distributeur.

Dans certains modes de réalisation, l’au moins un conduit d‘évacuation débouche sur la rainure.

La rainure permet de recueillir du lubrifiant évacué par le conduit d’évacuation, qui pourra être évacué à travers une paroi de l’arbre.

Dans certains modes de réalisation, la rainure débouche sur un orifice d’évacuation de l’arbre.

Le lubrifiant évacué par le conduit d’évacuation peut alors être recueilli sur la surface de contact du distributeur dans la rainure, puis transmis à un orifice d’évacuation de l’arbre pour être évacué hors de l’arbre. Le lubrifiant évacué hors de l’arbre pourra par exemple pour être recueilli dans un réservoir de lubrifiant. Grâce au fait que le conduit d’évacuation du distributeur et l’orifice d’évacuation de l’arbre communiquent par l’intermédiaire de la rainure, il n’est pas nécessaire de les aligner précisément dans la direction circonférentielle (ou plus généralement dans la direction dans laquelle s’étend la rainure) lors du montage du distributeur dans l’arbre. Le montage est donc simplifié et l’étanchéité de l’acheminement de lubrifiant fiabilisée.

Dans certains modes de réalisation, la section de passage de l’au moins un conduit d’évacuation est supérieure à la section de passage de l’au moins un conduit de lubrification.

Dans certains modes de réalisation, la section de passage du au moins un conduit d’évacuation est comprise entre 5 mm² (millimètres carrés) et 20 mm². Dans certains modes de réalisation, la section de passage du au moins un conduit d’évacuation est comprise entre 5 mm² et 10 mm².

Un conduit d’évacuation présentant une section de passage entre 5 mm² et 10 mm² permet de limiter le débit de lubrifiant évacué à un niveau dit élevé. Dans un arbre muni d’un tel distributeur dont le conduit d’évacuation présente une section de passage entre 5 mm² et 10 mm², un débit plus élevé de lubrifiant sera évacué dès que le niveau de lubrifiant du côté d’alimentation de l’arbre dépassera le niveau de l’extrémité du côté d’alimentation du conduit d’évacuation, réduisant les risques d’accumulation d’un excédent de lubrifiant du côté d’alimentation et les risques de fuites associés. En revanche, le débit d’évacuation du lubrifiant, n’étant pas calibré, peut varier plus largement en fonction du débit par lequel on alimente en lubrifiant le côté d’alimentation de l’arbre.

Dans certains modes de réalisation, la section de passage du au moins un conduit de lubrification est de l’ordre de 1 mm².

Un conduit de lubrification présentant une section de passage de l’ordre de 1 mm² permet de limiter le débit d’alimentation en lubrifiant du côté de distribution à un débit utile prédéterminé, évitant une alimentation excessive en lubrifiant du côté de distribution. Par exemple, dans des conditions normales de fonctionnement du distributeur, un débit d’alimentation en lubrifiant du côté de l’arbre peut être élevé, de l’ordre de 30 à 60 l/h, relativement à un besoin d’un débit utile en lubrifiant du côté de distribution de l’ordre de 2 l/h.

Dans le cas d’une pluralité de conduits de lubrification (respectivement, d’évacuation), on comprend par « section de passage du au moins un conduit de lubrification » (respectivement, d’évacuation) la somme des sections de passage individuelles de chacun des conduits de lubrification (respectivement, d’évacuation) constituant la pluralité de conduits de lubrification (respectivement, d’évacuation).

Du fait de l’écart élevé entre le débit d’alimentation en lubrifiant du côté d’alimentation et un débit utile à travers le conduit de lubrification, et en fonctionnement normal du distributeur, le niveau de lubrifiant dans l’arbre est radialement plus à l’intérieur que l’extrémité du conduit de lubrification du côté d’alimentation. Le débit d’alimentation en lubrifiant vers le côté de distribution peut ainsi être sensiblement constant et limité au débit utile.

Dans certains modes de réalisation, l’au moins un conduit de lubrification s’étend sensiblement axialement.

Par axialement, est compris parallèle à l’axe principal. Par sensiblement axialement, est compris présentant une direction moyenne formant un angle d’au plus 45° avec l’axe, de préférence d’au plus 30°, de préférence d’au plus 15°.

Dans certains modes de réalisation, l’au moins un conduit de lubrification s’étend selon l’axe principal, qui correspond à la direction globale du lubrifiant au sein de l’arbre.

Le fait que le conduit de lubrification s’étende sensiblement selon l’axe principal permet au conduit de lubrification d’assurer la distribution de lubrifiant vers le côté de distribution.

Dans certains modes de réalisation, le distributeur comprend un organe de rétention circonférentiel du côté de distribution et relié à la cloison.

L’organe de rétention permet la rétention et donc l’accumulation d’un fluide. En particulier, dans le cas présent d’un distributeur monté dans un arbre rotatif, un organe de rétention circonférentiel est un organe de rétention prévu sur tout ou partie d’une circonférence et pouvant accueillir un fluide centrifugé.

L’organe de rétention permet la formation d’un bassin de rétention de lubrifiant centrifugé du côté de distribution, et ainsi la formation d’une contre-pression s’opposant à la pression au sein du lubrifiant du côté d’alimentation. Cette contre-pression permet ainsi de s’opposer à la circulation de lubrifiant au sein du conduit de lubrification, et ainsi de réduire le débit de lubrifiant à travers le conduit de lubrification. Cette réduction de débit de lubrifiant peut alors être totalement ou partiellement compensée par l’augmentation de la section passage du conduit de lubrifiant. Ainsi, par rapport à un distributeur ne présentant pas d’organe de rétention, un distributeur muni d’un organe de rétention peut présenter un débit de lubrifiant similaire à travers le conduit de lubrifiant dans des conditions d’alimentation en lubrifiant du côté d’alimentation similaires malgré une section de passage de conduit de lubrification plus élevée. Un distributeur muni d’un organe de rétention et d’un conduit de lubrification de plus grande section de passage présente ainsi un plus faible risque d’obstruction du conduit de lubrification par des particules entraînées par le lubrifiant tout en assurant la fonction de lubrification au débit utile souhaité. La réduction de débit de lubrifiant peut également ne pas être compensée, ou seulement partiellement, ce qui permet de calibrer un faible débit utile de lubrification à travers le distributeur sans compromettre la fiabilité du distributeur. Un distributeur muni d’un organe de rétention présente ainsi une meilleure durée de vie, une meilleure fiabilité et une réduction de la fréquence et donc du coût d’opérations de maintenance.

Dans certains modes de réalisation, l’au moins un conduit de lubrification débouche sur le côté de distribution en regard de l’organe de rétention.

Une telle structure permet le remplissage en lubrifiant de l’organe de rétention suite à l’alimentation en lubrifiant par le conduit de lubrification. L’alimentation en lubrifiant du côté de distribution est assurée par le débordement de lubrifiant au-delà de l’organe de rétention.

Par « en regard » est compris une position en vis-à-vis, en particulier une position en vis-à-vis de l’organe de rétention à une position radiale commune. Par « en regard », peut également être considérée une position en vis-à-vis de l’organe de rétention compte tenu du parcours du lubrifiant. En effet, dans le sens d’écoulement du lubrifiant du côté d’alimentation vers le côté de distribution, le lubrifiant sort du conduit de lubrification du côté de distribution avec une vitesse ayant une composante axiale, du fait de l’écoulement dans le conduit de lubrification, et une composante radiale vers l’extérieure, sous l’effet de la centrifugation. L’organe de rétention peut être disposé dans une telle position « en regard » du conduit de lubrification dans une direction correspondant au parcours du lubrifiant en sortie du conduit de lubrification, permettant de recueillir le lubrifiant issu du conduit de lubrification.

Le présent exposé concerne également un assemblage comprenant un distributeur tel que défini précédemment et un arbre dans lequel le distributeur est monté.

Dans certains modes de réalisation, l’assemblage comprend une source de lubrifiant du côté d’alimentation de lubrifiant.

Dans certains modes de réalisation, l’arbre présente un orifice qui relie fluidiquement le conduit d’évacuation avec un extérieur de l’arbre.

On comprend que deux positions ou deux éléments sont « reliés fluidiquement » l’un(e) avec l’autre lorsqu’un fluide considéré peut s’écouler au moins dans un sens de l’un(e) vers l’autre.

La connexion fluidique du conduit d’évacuation avec un extérieur de l’arbre permet l’évacuation d’un excédent de lubrifiant vers un extérieur de l’arbre.

Le présent exposé concerne également un boîtier d’accessoires comprenant l’assemblage tel que défini précédemment. En particulier, l’assemblage peut être dans le boîtier d’accessoires à l’intérieur d’un pignon. Le pignon peut présenter une alimentation en lubrifiant en son intérieur, éventuellement coaxiale à l’assemblage. Le lubrifiant sortant du pignon étant ensuite dirigé vers des roulements ou des liaisons cannelées du boîtier d’accessoires.

Le présent exposé concerne également un aéronef comprenant le boîtier d’accessoires, dans lequel l’aéronef est par exemple un avion ou un hélicoptère.

Le présent exposé concerne également un procédé de distribution de lubrifiant à l’intérieur d’un arbre rotatif dans lequel est monté une cloison d’un distributeur de façon à diviser l’intérieur de l’arbre entre un côté d’alimentation en lubrifiant de l’arbre et un côté de distribution de lubrifiant de l’arbre, la cloison présentant une surface de contact en contact avec l’arbre, comprenant les étapes de :
alimenter en lubrifiant du côté d’alimentation,
distribuer du lubrifiant depuis le côté d’alimentation de l’arbre vers le côté de distribution de l’arbre, à travers la cloison,
évacuer du lubrifiant à travers la surface de contact lorsqu’un niveau de lubrifiant du côté d’alimentation de l’arbre excède un niveau critique d’évacuation.

Un tel procédé permet d’assurer la fonction de lubrification vers le côté de distribution après l’alimentation en lubrifiant du côté d’alimentation, tout en assurant l’évacuation d’un excédent de lubrifiant hors du distributeur. L’excédent de lubrifiant peut ensuite être évacué hors de l’arbre.

Ce procédé peut être mis en œuvre au moyen d’un distributeur de lubrifiant selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits précédemment.

Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de mise en rotation de l’arbre, de sorte que l’alimentation et l’évacuation de lubrifiant sont réalisées par centrifugation.

La est une vue en coupe brisée à plans sécants d’un assemblage comprenant un distributeur selon un premier mode de réalisation monté dans un arbre.

La représente une vue en perspective écorchée du distributeur selon le premier mode de réalisation.

La est un agrandissement du détail III de la .

La est un agrandissement du détail IV de la d’un distributeur selon le premier mode de réalisation.

La est une vue en perspective écorchée d’un distributeur selon un deuxième mode de réalisation.

La est une vue partielle en coupe du détail VI de la , lors du fonctionnement du distributeur selon le deuxième mode de réalisation.

Sur les figures 1 à 6, une distribution partielle et schématique de lubrifiant 90 est représentée par une surface présentant un motif de remplissage avec des tirets. Un écoulement partiel et schématique de lubrifiant 90 est représenté par une flèche pleine.

La représente une vue en coupe brisée à plans sécants d’un assemblage comprenant un distributeur 30 selon un premier mode de réalisation monté dans un arbre 20 par l’intermédiaire de paliers 24. La est une vue selon les plans de coupe I-I de la .

Le distributeur 30 comprend une cloison 40, et est monté dans l’arbre 20 au moyen d’une surface de contact 55. En particulier, cette surface de contact 55 est une surface radialement extérieure de la cloison 40.

La cloison 40 délimite un côté d’alimentation 92 de lubrifiant, où peut se trouver un organe d’alimentation 80 permettant d’alimenter le côté d’alimentation 92 en lubrifiant, et un côté de distribution 94, où peut se trouver une zone ou un organe à lubrifier (non représentés).

L’arbre 20 présente un axe principal de rotation 12 ici confondu avec l’axe de rotation du distributeur 30.

Dans les modes de réalisation des figures 1 à 6, le distributeur 30 est représenté avec une forme enveloppe symétrique par rotation autour de l’axe 12.

La cloison 40 comprend au moins un conduit de lubrification 54 formant un passage entre le côté d’alimentation 92 et le côté de distribution 94, et permettant la distribution de lubrifiant depuis le côté d’alimentation 92 vers le côté de distribution 94 à travers la cloison 40. Le conduit de lubrification 54 s’étend au moins en partie selon la direction axiale. Dans les modes de réalisation des figures 1 à 6, le conduit de lubrification 54 est représenté axial. Le conduit de lubrification 54 peut, alternativement ou en complément, présenter toute configuration permettant de former un chemin d’alimentation en lubrifiant à travers la cloison 40 et entre le côté d’alimentation 92 et le côté de distribution 94.

Par ailleurs, la cloison 40 comprend au moins un conduit d’évacuation 52 formant un passage entre le côté d’alimentation 92 et la surface de contact 55. Ce conduit d’évacuation 52 permet l’évacuation d’un excédent de lubrifiant à travers la cloison 40 vers la surface de contact 55, cet excédent pouvant ainsi être recueilli par l’arbre 20 et renvoyé vers un réservoir de lubrifiant (non représenté). Le conduit d’évacuation 52 s’étend au moins en partie selon une direction radiale. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 6, le conduit d’évacuation 52 est représenté radial. Le conduit de d’évacuation 52 peut, alternativement ou en complément présenter toute configuration permettant de former un chemin d’évacuation de lubrifiant vers un extérieur du distributeur 30.

Le conduit d’évacuation 52 peut présenter une section de passage entre 1 mm² et 20 mm², de préférence entre 5 et 20 mm². La section de passage d’un conduit permet de limiter le débit maximum de lubrifiant traversant le conduit.

D’autres valeurs de sections de passage du conduit d’évacuation 52 seront décrits en référence au mode de réalisation de la .

Le conduit de lubrification 54 peut présenter une section de passage de l’ordre de 1 mm². Une telle section de passage permet de limiter le débit d’alimentation en lubrifiant du côté de distribution 94 à un débit utile prédéterminé.

Les conduits peuvent présenter une section transverse de forme quelconque. Optionnellement, les conduits peuvent présenter une section transverse de forme circulaire.

La surface de contact 55 peut présenter une rainure 56. Cette rainure 56 s’étend dans une direction circonférentielle, sur tout ou partie du contour de la surface de contact 55. Il est également possible de prévoir une pluralité de rainures 56 séparées les unes des autres, dans la direction circonférentielle, par des portions dépourvues de rainure.

Comme illustré sur la , une extrémité du conduit d’évacuation 52 peut déboucher sur la rainure 56. La rainure 56 peut par ailleurs être positionnée en face d’un orifice d’évacuation 22 de l’arbre 20, permettant de recueillir le lubrifiant évacué.

Comme on le voit sur la , le conduit d’évacuation 52 et le conduit de lubrification 54 peuvent être traversés par un même plan imaginaire 14 transverse à l’arbre 20, optionnellement orthogonal à l’axe 12, c’est-à-dire radial. Autrement dit, dans un repère cylindrique ayant pour axe l’axe principal 12, un tel plan orthogonal correspond à l’ensemble mathématique de points ayant une même coordonnée selon l’axe principal 12.

D’une autre façon, les projections orthogonales respectives du conduit d’évacuation 52 et du conduit de lubrification 54 sur l’axe principal 12 ont une portion en commun, c’est-à-dire que les projections orthogonales respectives du conduit d’évacuation 52 et du conduit de lubrification 54 sur l’axe principal 12 forment respectivement deux segments ayant une intersection non nulle. La projection orthogonale d’un point sur un axe correspond au point d’intersection entre ledit axe et la droite perpendiculaire audit axe passant par ledit point et par ledit axe. La projection orthogonale d’un conduit correspond à l’ensemble des projections orthogonales des points qui le délimitent.

Comme représenté sur la , la rotation de l’arbre 20 autour de l’axe principal 12 entraîne une centrifugation du lubrifiant de sorte que le lubrifiant est plaqué sur une surface interne de l’arbre 20, et, par conséquent, entraîne une accumulation du lubrifiant par croissance centripète d’un niveau de lubrifiant à partir de cette surface interne de l’arbre 20.

Lorsque le niveau de lubrifiant atteint le niveau du conduit de lubrification 54, le lubrifiant déborde le conduit de lubrification 54 et est distribué par le conduit de lubrification 54 à travers le distributeur vers le côté de distribution 94.

Lorsque le niveau de lubrifiant atteint le niveau du conduit d’évacuation 52, le lubrifiant déborde le conduit d’évacuation 52 et est évacué par le conduit d’évacuation 52 en dehors du distributeur 30.

Comme représenté sur les figures 1 à 4, une extrémité du conduit de lubrification 54 du côté d’alimentation 92 est située radialement plus à l’extérieur que l’extrémité du conduit d’évacuation 52 du côté d’alimentation 92. Ainsi, le débordement du conduit de lubrification 54 par le lubrifiant est réalisé y compris pour un niveau de lubrifiant plus faible qu’un niveau critique de lubrifiant. Le niveau critique d’évacuation est défini comme un niveau de lubrifiant entraînant le débordement du conduit d’évacuation 52 par le lubrifiant.

Après alimentation en lubrifiant du côté d’alimentation 92, le lubrifiant peut être distribué depuis le côté d’alimentation 92 de l’arbre 20 vers un côté de distribution 94 de l’arbre 20 à travers la cloison 40, suite au débordement du conduit de lubrification 54.

Lorsque que le niveau de lubrifiant du côté d’alimentation 92 de l’arbre 20 excède le niveau critique d’évacuation, correspondant au débordement du conduit d’évacuation 52, un excédent de lubrifiant est évacué à travers le conduit d’évacuation 52, puis à travers la surface de contact 55. L’alimentation et l’évacuation de lubrifiant sont alors réalisées par centrifugation sous l’effet de la rotation de l’arbre 20.

En référence notamment à la , on définit la distance rE correspondant à la distance à l’axe 12 du niveau critique d’évacuation. On définit la distance rL correspondant à la distance à l’axe 12 du niveau de débordement du lubrifiant du conduit de lubrification 54. Autrement dit, les distances rE et rL mesurent ici les niveaux de lubrifiant permettant au lubrifiant d’entrer respectivement dans le conduit d’évacuation 52 et dans le conduit de lubrification 54. Les distances rE et rL satisfont la relation rE < rL.

Dans le mode de réalisation de la , le conduit d’évacuation 52, et en particulier l’extrémité radialement extérieure du conduit d’évacuation 52 du côté d’alimentation 92, est situé à une distance rE de l’axe principal 12. Le conduit de lubrification 54, et en particulier le point radialement le plus à l’extérieur de l’extrémité du conduit de lubrification 54 du côté d’alimentation, 92 est situé à une distance rL de l’axe principal 12. En d’autres termes, l’extrémité du au moins un conduit de lubrification 54 du côté d’alimentation 92 est située radialement plus à l’extérieur que l’extrémité du au moins un conduit d’évacuation 52 du côté d’alimentation 92.

La présente un agrandissement du détail III de la , correspondant à une vue en coupe selon un plan axial comprenant un conduit de lubrification 54 du distributeur 30 selon le premier mode de réalisation.

La illustre la distribution de lubrifiant du côté de distribution 94 à travers le conduit de lubrification 54.

Dans le présent mode de réalisation, le conduit de lubrification 54 est représenté à une distance non-nulle de la surface extérieure 55. Toutefois, le conduit de lubrification 54 peut être formé sur la surface extérieure 55, de façon à assurer la distribution de lubrifiant du côté de distribution 94 même pour une faible quantité de lubrifiant du côté d’alimentation 92, autrement dit pour un faible niveau de lubrifiant dans l’arbre. Dans un tel cas, la rainure 56 peut être interrompue circonférentiellement, de façon à empêcher l’évacuation de lubrifiant du conduit de lubrification 54 vers la rainure 56.

La présente un agrandissement du détail IV de la , correspondant à une vue en coupe selon un plan axial comprenant un conduit d’évacuation 52 d’un distributeur 30 selon le premier mode de réalisation. Le niveau de lubrifiant représenté est similaire au niveau de la , et représente un niveau de lubrifiant dépassant le niveau critique d’évacuation.

Dans le premier mode de réalisation, une augmentation du débit d’alimentation en lubrifiant dans l’arbre 20 du côté d’alimentation 92 entraîne une augmentation du niveau de lubrifiant dans l’arbre 20 du côté d’alimentation 92. Cette augmentation du niveau de lubrifiant correspond à la formation d’un excédent de lubrifiant, qui est alors évacué par le conduit d’évacuation.

Ainsi, dans le premier mode de réalisation, un excédent de lubrifiant est évacué de façon à maintenir le niveau de lubrifiant à un niveau similaire ou inférieur au niveau critique d’évacuation. Comme indiqué précédemment, l’accumulation de lubrifiant est donc limitée.

Un tel maintien du niveau de lubrifiant à un niveau inférieur au niveau critique d’évacuation peut être réalisé par un conduit d’évacuation 52 présentant une section de passage comprise entre 5 et 10mm².

Pour diverses raisons liées par exemple à un écoulement en lubrifiant non stationnaire ou à une alimentation non stationnaire en lubrifiant du côté d’alimentation, le premier mode de réalisation peut présenter un niveau de lubrifiant dépassant le niveau critique d’évacuation et se stabilisant temporairement à un niveau au-delà du niveau critique d’évacuation

Le conduit d’évacuation 52 est alors saturé en lubrifiant, et le lubrifiant est évacué par le conduit d’évacuation 52 à un débit sensiblement constant correspondant au débit maximal de lubrifiant pouvant être évacué à travers le conduit d’évacuation 52, jusqu’à ce que le niveau de lubrifiant redevienne inférieur au niveau critique d’évacuation.

Un régime d’évacuation de lubrifiant par le conduit d’évacuation 52 à un débit sensiblement constant sous l’effet d’une accumulation de lubrifiant à un niveau au-delà du niveau critique d’évacuation peut également être favorisé par la réduction de la section du conduit d’évacuation 52 de façon à réduire le débit de lubrifiant pouvant être évacué par le conduit d’évacuation 52, favorisant l’accumulation de lubrifiant du côté d’alimentation de lubrifiant. Pour favoriser un régime d’évacuation en lubrifiant à débit sensiblement constant, une section du conduit d’évacuation 52 peut être choisie entre 1 mm² et 5 mm².

La présente une vue en perspective écorchée d’un distributeur 30 selon un deuxième mode de réalisation.

Le deuxième mode de réalisation est semblable aux premier et deuxième modes de réalisation, et les éléments communs ne seront pas à nouveau détaillés.

Dans le deuxième mode de réalisation, le distributeur 30 présente un organe de rétention 70 circonférentiel du côté de distribution 94 et relié à la cloison 40. Le conduit de lubrification 54 peut déboucher sur le côté de distribution 94 en regard de l’organe de rétention 70 circonférentiel.

Comme représenté sur la , représentant le détail VI de la , l’organe de rétention 70 forme ainsi une collerette s’étendant radialement vers l’intérieur à partir d’une périphérie de la cloison 40, et définissant un espace dans lequel peut se former un bassin 72 de rétention de lubrifiant. Le bassin 72 de rétention de lubrifiant peut ainsi se remplir de lubrifiant, du côté de distribution 94, de façon à former une contre-pression au sein du lubrifiant s’opposant à la circulation du lubrifiant à travers le conduit de lubrification 54.

La contre-pression dans le bassin 72 dépend de l’écart entre les niveaux de lubrifiant de part et d’autre du conduit de lubrification 54, à savoir du côté d’alimentation 92 et du côté de distribution 94. Cet écart est représenté par l’écart de hauteur de lubrifiant ΔR. En particulier, dans la représentation de la dans laquelle le lubrifiant atteint un niveau correspondant au niveau critique d’évacuation du côté d’alimentation 92 et le lubrifiant atteint un niveau de débordement de l’organe de rétention 70 du côté de distribution 94, cet écart de hauteur ΔR correspond à l’écart de hauteur, mesuré radialement, entre le point le plus intérieur d’une portion radiale 74 de l’organe de rétention 70 et le niveau critique d’évacuation du côté d’alimentation 92.

La portion radiale 74 de l’organe de rétention 70 permet ainsi de contrôler un niveau de contre-pression maximal qui sera exercé au sein du lubrifiant, en cas du remplissage complet du bassin 72 formé par l’organe de rétention 70. La distribution de lubrifiant du côté de distribution 94 est assurée par le fait que le lubrifiant déborde la portion radiale 74 de l’organe de rétention 70. Comme illustré sur la , on définit la distance rC correspondant à la distance à l’axe 12 du niveau de débordement du lubrifiant de la portion radiale 74 de l’organe de rétention 70. Comme représenté sur la , l’extrémité radialement intérieure de la portion radiale 74 de l’organe de rétention 70 est située à une distance rC de l’axe 12. Ainsi, dans la représentation de la , l’écart de hauteur de lubrifiant ΔR satisfait la relation ΔR = rC – rE.

Dans les premier et deuxième modes de réalisation, la cloison 40 peut comprendre en une partie extérieure une bague 50 présentant la surface de contact 55 avec l’arbre 20, et une paroi 58 permettant d’obturer l’intérieur de la bague 50.

La bague 50 peut comprendre au moins un conduit d’évacuation 52 et/ou au moins un conduit de lubrification 54. La bague 50 peut comprendre au moins deux conduits d’évacuation 52 et au moins deux conduits de lubrification 54, notamment tels que précédemment décrits.

La bague 50 peut présenter une première surface 51 s’étendant au moins radialement vers l’intérieur depuis la surface de contact 55, et une deuxième surface 53 s’étendant au moins axialement entre la première surface 51 et la paroi 58. En particulier, dans les représentations des figures 1 à 6, la première surface 51 s’étend selon une direction radiale et présente une composante nulle selon la direction axiale, et la deuxième surface 53 s’étend selon une direction axiale et présente une composante nulle selon la direction radiale.

Le conduit de lubrification 54 peut ainsi déboucher sur la première surface 51 ; et le conduit d’évacuation 52 peut ainsi déboucher sur la deuxième surface 53.

Un épaulement 60 peut aussi être formé entre la bague 50 et la paroi 58.

L’épaulement 60 peut être formé par la première surface 51 et la deuxième surface 53.

L’épaulement 60 peut être circulaire vu dans un plan radial. L’épaulement 60 peut également être de forme non circulaire, par exemple ellipsoïdal, c’est-à-dire de sorte que les distances de l’épaulement 60 à l’axe principal 12 varie sur un parcours circonférentiel d’une surface interne de l’épaulement 60, en l’occurrence de la deuxième surface 53.

Dans le cas où la deuxième surface 53 a une composante radiale nulle, la position radiale de la deuxième surface 53, située au niveau l’épaulement 60, correspond alors au niveau critique d’évacuation situé à la distance rE de l’axe 12.

Dans les représentations des figures 1 à 6, la paroi 58 est représentée axialement plus mince que la bague 50. Cette configuration permet une meilleure compacité du distributeur 30. Toutefois, on comprend que les fonctions de distribution et d’évacuation reposent sur le positionnement des conduits de lubrification 54 et d’évacuation 52, et peuvent ainsi être également assurées par un distributeur 30 dans lequel la paroi 58 n’est pas plus mince que la bague 50, dès lors que l’extrémité du au moins un conduit de lubrification 54 du côté d’alimentation 92 est située radialement plus à l’extérieur que l’extrémité du au moins un conduit d’évacuation 52 du côté d’alimentation 92.

Le premier et le deuxième mode de réalisation ont été décrits avec un conduit d’évacuation 52 et un conduit de lubrification 54. Toutefois, dans ces modes de réalisation, comme illustré, une pluralité de conduits d’évacuation 52 et/ou une pluralité de conduits de lubrification 54 peut être utilisée. Par exemple, les conduits d’évacuation 52 peuvent être au nombre de deux ou plus. Les conduits de lubrification 54 peuvent être au nombre de deux ou plus. Dans le cas d’une pluralité de conduits d’évacuation 52 (respectivement de lubrification 54), lesdits conduits peuvent avoir tout ou partie des caractéristiques précitées, c’est-à-dire en particulier être identiques ou non.

En outre, diverses dispositions d’une pluralité de conduits d’évacuation 52 et d’une pluralité de conduits de lubrification 54 peuvent être définies comme ci-dessous, ainsi que les dispositions correspondant à des combinaisons compatibles des dispositions suivantes.

Les conduits d’évacuation 52 peuvent être régulièrement espacés les uns des autres.

Les conduits de lubrification 54 peuvent être régulièrement espacés les uns des autres.

Les conduits d’évacuation 52 et de lubrification 54 peuvent être régulièrement espacés les uns des autres.

Les conduits d’évacuation 52 et de lubrification 54 peuvent être alternativement disposés dans une direction circonférentielle.

Sur un contour circonférentiel, on peut définir des positions angulaires exprimées en degré entre 0 et 360° le long du parcours circonférentiel d’un point quelconque jusqu’à même point après un tour circonférentiel.

Sur un tel contour circonférentiel, les conduits d’évacuation 52 peuvent être situés aux positions 0 ;180°, et les conduits de lubrification 54 peuvent être situés aux positions 90 ; 270°.

Bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des modifications et des changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation illustrés/mentionnés 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

Distributeur (30) de lubrifiant comprenant :
une cloison (40) configurée pour être montée à l’intérieur d’un arbre (20) rotatif autour d’un axe (12), de façon à diviser l’intérieur de l’arbre (20) entre un côté d’alimentation (92) en lubrifiant et un côté de distribution (94) de lubrifiant, la cloison (40) présentant une surface de contact (55) destinée à venir au contact de l’arbre (20),
la cloison (40) comprenant au moins un conduit de lubrification (54) formant un passage entre le côté d’alimentation (92) et le côté de distribution (94), et au moins un conduit d’évacuation (52) formant un passage entre le côté d’alimentation (92) et la surface de contact (55), dans lequel
l’extrémité du au moins un conduit de lubrification (54) du côté d’alimentation (92) est située radialement plus à l’extérieur que l’extrémité du au moins un conduit d’évacuation (52) du côté d’alimentation (92).
Distributeur (30) selon la revendication 1, dans lequel la cloison (40) comprend une bague (50) présentant ladite surface de contact (55), et une paroi (58) configurée pour obturer l’intérieur de la bague (50).
Distributeur (30) selon la revendication 2, dans lequel l’au moins un conduit de lubrification (54) et/ou l’au moins un conduit d’évacuation (52) sont formés dans la bague (50).
Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’au moins un conduit de lubrification (54) et l’au moins un conduit d’évacuation (52) sont agencés de sorte à être traversés par un même plan imaginaire transverse à l’arbre (20).
Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel la cloison (40) présente un épaulement (60) formé entre la bague (50) et la paroi (58).
Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel la bague (50) présente une première surface (51) s’étendant au moins radialement vers l’intérieur depuis la surface de contact (55), et une deuxième surface (53) s’étendant au moins axialement entre la première surface (51) et la paroi (58), et dans lequel l’au moins un conduit de lubrification (54) débouche sur la première surface (51), et l’au moins un conduit d’évacuation (52) débouche sur la deuxième surface (53).
Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la surface de contact (55) présente au moins une rainure (56) s’étendant selon la direction circonférentielle, de préférence telle que l’au moins un conduit d’évacuation (52) débouche sur la rainure (56).
Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la section de passage de l’au moins un conduit d’évacuation (52) est supérieure à la section de passage de l’au moins un conduit de lubrification (54).
Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’au moins un conduit de lubrification (54) s’étend sensiblement axialement.
Distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant un organe de rétention (70) circonférentiel du côté de distribution (94) et relié à la cloison (40).
Distributeur (30) selon la revendication 10, dans lequel l’au moins un conduit de lubrification (54) débouche sur le côté de distribution (94) en regard de l’organe de rétention (70).
Assemblage comprenant un distributeur (30) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, un arbre (20) dans lequel le distributeur (30) est monté et comprenant de préférence une source de lubrifiant (80) du côté d’alimentation (92) de lubrifiant.
Assemblage selon la revendication 12, dans lequel l’arbre (20) présente un orifice (22) qui relie fluidiquement le conduit d’évacuation (52) avec un extérieur de l’arbre (20).
Procédé de distribution de lubrifiant à l’intérieur d’un arbre (20) rotatif dans lequel est monté une cloison (40) d’un distributeur (30) de façon à diviser l’intérieur de l’arbre (20) entre un côté d’alimentation (92) en lubrifiant de l’arbre (20) et un côté de distribution (94) de lubrifiant de l’arbre (20), la cloison (40) présentant une surface de contact (55) en contact avec l’arbre (20), comprenant les étapes de :
alimenter en lubrifiant du côté d’alimentation (92),
distribuer du lubrifiant depuis le côté d’alimentation (92) de l’arbre (20) vers le côté de distribution (94) de l’arbre (20), à travers la cloison (40),
évacuer du lubrifiant à travers la surface de contact (55) lorsqu’un niveau de lubrifiant du côté d’alimentation (92) de l’arbre (20) excède un niveau critique d’évacuation.
Procédé selon la revendication 14, comprenant une étape de mise en rotation de l’arbre (20), de sorte que l’alimentation et l’évacuation de lubrifiant sont réalisées par centrifugation.