« ROULEMENT A BILLES HYBRIDE A CONTACT OBLIQUE » L'invention concerne un roulement à billes, du type dit à contact oblique, comprenant : -une bague extérieure en acier, présentant deux pistes de roulement intérieures agencées sensiblement dos-à-dos et formées par des gorges de roulement dont la concavité est tournée radialement vers I'axe du roulement et axialement chacune ! atéra ! ement d'un côté respectivement du roulement, -une bague intérieure en acier, constituée de deux demi-bagues inté- rieures disposées côte-à-côte et aptes à tre préchargées axialement l'une contre l'autre, et présentant chacune une piste de roulement extérieure formée par une gorge de roulement dont la concavité est tournée radialement vers l'extérieur du roulement et axialement vers l'autre demi-bague intérieure, de sorte que la piste de roulement extérieure de chaque demi-bague intérieure est en regard de l'une respectivement des deux pistes de roulement intérieures de la bague extérieure, -deux rangées de billes, dont les billes de chaque rangée sont dispo- sées entre les deux pistes de roulement de l'une respectivement des deux pai- res de pistes de roulement en regard, et en contact oblique avec ces deux pis- tes de roulement, et -deux cages à billes, dont chacune retient les billes d'une rangée de billes respectivement et est disposée entre la bague extérieure et la demi- bague intérieure correspondante.

L'invention se rapporte plus particulièrement à des roulements à billes du type précité, de grande précision, par exemple de niveau ABEC7 ou 9, et notamment de qualité aéronautique.

Plus spécifiquement, l'invention concerne un roulement à billes du type précité, préchargé au montage par une précharge axiale des demi-bagues inté- rieures l'une contre l'autre, le roulement étant d'un grand diamètre et conve- nant à son application sur un dispositif de plateaux cycliques d'hélicoptère, c'est-à-dire un dispositif permettant la commande des pas collectif et cyclique des pales d'un rotor principal d'hélicoptère.

On connaît déjà des roulements à billes du type à contact oblique tel que défini ci-dessus, dont les bagues en acier coopèrent avec des billes éga- lement en acier.

Ces roulements connus ont pour inconvénient d'tre sujets à une oxy- dation, qui peut conduire à un écaillage des billes comme des pistes de roule- ment, entraînant une durée de vie imitée des roulements.

Le problème à la base de l'invention est de remédier à cet inconvénient principal des roulements à billes de ce type de t'état de la technique.

A cet effet, !'invention propose un roulement à billes à contact oblique du type défini ci-dessus, qui se caractérise en ce que les billes des deux rangées sont en céramique, au moins en surface, et les bagues en acier sont revtues, au moins sur leurs pistes de roulement, d'un revtement en alliage à base de chrome.

On obtient ainsi un roulement à billes hybride, qui procure une excel- lente protection anti-corrosion, alliée à un excellent comportement tribologique sous charge essentiellement axiale, ce qui correspond au mode d'utilisation pour lequel les roulements à billes à contact oblique préchargés sont particuliè- rement destinés.

Avantageusement de plus, les billes des deux jeux sont frittées en cé- ramique, ce qui procure en outre une réduction de masse importante, pouvant atteindre 10 % de la masse totale du roulement. Avantageusement, la cérami- que des billes est au moins en partie constituée de nitrure de silicium (Si3N4) ou de carbure de titane (TiC).

L'acier de la bague extérieure et I'acier des demi-bagues intérieures sont avantageusement choisis parmi les aciers suivants : aciers à roulement traditionnels ayant subis au moins une refusion sous vide, de préférence 100C6 VIM-VAR, ou des aciers inoxydables dans la masse, de préférence du type PYROWEAR 675 ou XD15N, ce qui permet d'obtenir une grande durée de vie du roulement.

Avantageusement en outre, le revtement en alliage de chrome est un revtement à forte teneur en chrome et dense, c'est-à-dire sensiblement sans porosité de surface, et d'une épaisseur d'environ 2 film à environ 5, um, réaiisé

par dépôt électrolytique, ce qui procure notamment une excellente protection anti-corrosion, résultant de la coopération de I'alliage de chrome du revtement des pistes des bagues avec la céramique des billes, tout en procurant une rigi- dité supérieure à celle des roulements connus de ce type.

Ces propriétés favorables, et en particulier l'excellent comportement tri- bologique sous charge, entraînent une dégradation fortement réduite des graisses de lubrification d'un tel roulement, par rapport à ce qui est constaté sur les roulements de mme type de l'état de la technique.

A raison de la protection anti-corrosion ainsi assurée, de la rigidité supé- rieure obtenue et de la réduction de la dégradation des graisses de lubrifia- tion, il en résulte qu'un roulement selon l'invention présente des coûts de maintenance très réduits.

La protection des bagues du roulement peut encore tre améliorée en revtant la face extérieure de la bague extérieure et/ou la face intérieure de chaque demi-bague intérieure au moins partiellement d'un dépôt de cuivre.

Concernant les cages à billes, chacune d'elles présente avantageuse- ment une partie périphérique latérale externe décalée radialement vers l'extérieur par rapport à sa partie périphérique latérale interne, par laquelle chaque cage est centrée autour d'une portée cylindrique sur la face extérieure de la demi-bague intérieure correspondante. En outre, chaque cage à billes peut tre monobloc et métallique ou en composite, par exemple en aluminium ou en bronze, ou encore en composite avec une matrice synthétique armée de fibres, éventuellement tressée, par exemple en CELERON (marque déposée) ou en fibres courtes de carbone dans une matrice P. E. E. K. (polyether-ether- cetone).

Un roulement à billes hybride à contact oblique préchargé selon l'invention, et de grand diamètre, trouve une application particulièrement avantageuse à l'équipement de dispositifs à plateaux cycliques pour hélicop- tère, et, plus généralement, dans toutes les applications dans lesquelles des efforts axiaux importants sont encaissés, entre un arbre rotatif et un carter fixe par exemple.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'un exemple de réalisation décrit en référence aux dessins annexés, sur lesquels : -la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale d'un roulement à billes hybride à contact oblique préchargé selon l'invention, -la figure 2 représente la bague extérieure du roulement de la figure 1 en coupe transversale, à une échelle supérieure, -la figure 3 représente une coupe transversale d'une demi-bague inté- rieure du roulement de la figure 1, dans les mmes conditions que la figure 2, -la figure 4 est une demi-coupe axiale de l'une des deux cages à billes du roulement de la figure 1, et -la figure 5 est une vue en coupe transversale de la cage de la figure 4.

La figure 1 représente un roulement hybride à double rangée de billes 1 en céramique, à contact oblique entre une bague extérieure 2 monobloc et une bague intérieure 3 constituée de deux demi-bagues intérieures 4 et 5, dispo- sées côte-à-côte et axialement préchargées l'une contre l'autre en service.

Plus précisément, la bague extérieure 2 est en acier et de forme géné- rale cylindrique. Cette bague extérieure 2 comprend une partie centrale 6 de diamètre externe plus faible que celui de ses deux parties latérales 7 et 8, entre lesquelles la partie centrale 6 s'étend, et qui chacune présente l'une respecti- vement de deux pistes de roulement intérieures 9 et 10. Ces pistes 9 et 10 sont réalisées sous la forme de gorges de roulement, de révolution autour de I'axe X-X du roulement et orientées sensiblement dos-à-dos, c'est-à-dire de gorges 9 et 10 de section radiale en arc-de-cercle présentant leur concavité radiale- ment vers I'axe X-X du roulement et axialement chacune latéralement vers t'extérieur du roulement, du côté de la partie latérale 7 ou 8 correspondante.

Latéralement à t'extérieur de chaque gorge de roulement 9 ou 10, la partie latérale 7 ou 8 correspondante de la bague extérieure 2, présente, dans sa face latérale, trois encoches 11 ou 12, équidistantes en direction circonfé- rentielle sur la périphérie latérale de la partie latérale 7 ou 8 correspondante, ces encoches 11 et 12 de la bague extérieure 2 étant destinées à réaliser une retenue en rotation de cette bague extérieure 2 sur un carter par exemple.

Chacune des demi-bagues intérieures 4 et 5 en acier comporte, comme représenté pour la demi-bague intérieure 4 sur la figure 3, une partie axiale in- terne 13, de forme cylindrique, de diamètre intérieur plus grand et de diamètre extérieur plus petit que ceux d'une partie axiale externe ou latérale 14, qui pré- sente une piste de roulement extérieure 15. L'autre demi-bague intérieure 5 est d'une structure symétrique de celle de la demi-bague intérieure 4 et comporte également une partie axiale interne 16 et une partie axiale externe ou latérale 17 présentant une piste de roulement extérieure 18, les deux demi-bagues in- térieures 4 et 5 étant espacées axialement l'une de l'autre d'un interstice cal- culé, au repos, et préchargées axialement l'une contre l'autre, au montage du roulement en configuration d'utilisation, et alors en contact axial par leurs par- ties axiales internes 13 et 16. Les pistes de roulement extérieures 15 et 18 ont la forme de gorges de roulement également de révolution autour de X-X, de section radiale en arc-de-cercle et dont la concavité de chacune est tournée radialement vers l'extérieur du roulement et axialement vers la piste de roule- ment extérieure 18 ou 15 de l'autre demi-bague intérieure 5 ou 4, c'est-à-dire que les pistes de roulement extérieures 15 et 18 de la bague intérieure 3 sont sensiblement disposées face-à-face.

Les billes 1 d'une rangée sont montées en contact roulant entre la gorge de roulement extérieure 15 de la demi-bague intérieure 4 et la gorge de roule- ment intérieure 9 en regard sur la bague extérieure 2, tandis que les billes 1 de l'autre rangée sont montées en contact roulant entre la gorge de roulement extérieure 18 de la demi-bague intérieure 5 et la gorge de roulement intérieure 10 en regard sur la bague extérieure 2.

Les billes 1 sont ainsi montées à contact oblique, par rapport au plan médian et radial P-P du roulement, qui est un plan de symétrie pour les com- posants du roulement, et qui correspond au plan de contact axial des demi- bagues intérieures 4 et 5 par leurs parties axiales internes 13 et 16, lorsque le roulement est préchargé axialement au montage, en configuration d'utilisation.

Le roulement comprend également deux cages à billes 19 et 20, égale- ment symétriques par rapport au plan radial P-P, et chacune monobloc. La cage 19 retient les billes 1 de la première rangée entre la bague extérieure 2 et

la demi-bague intérieure 4, entre lesquelles cette cage 19 est disposée, tandis que I'autre cage 20 retient les billes 1 de la seconde rangée entre la bague extérieure 2 et la demi-bague intérieure 5, entre lesquelles cette cage 20 est disposée. Comme représenté sur les figures 4 et 5 pour la cage 19, chacune des cages 19 et 20, qui est traversée radialement d'alvéoles 24 logeant cha- cune l'une respectivement des billes 1 correspondantes, comporte une partie périphérique latérale externe 21 décalée radialement vers l'extérieur par rap- port à une partie périphérique latérale interne 22 de cette mme cage 19 ou 20, qui est centrée par cette partie périphérique latérale interne 22 autour d'une portée cylindrique extérieure 23 (voir figure 3) ménagée sur la demi-bague inté- rieure correspondante 4 ou 5, entre la gorge de roulement 15 ou 18 corres- pondante et la partie axiale interne 13 ou 16 correspondante.

A noter que ces parties axiales internes 13 et 16 présentent également, sur leur périphérie latérale interne, au moins une encoche permettant la rete- nue en rotation des deux demi-bagues 4 et 5 de la bague intérieure 3 sur un arbre monté dans le roulement.

Les billes 1 des deux rangées de billes sont frittées en céramique, par exemple en Si3N4 ou TiC. Ces billes 1 en céramique coopèrent avec les gor- ges de roulement 9,10 et 15,18 des bagues 2 et 3 en acier qui sont revtues, au moins sur les gorges de roulement, mais en variante sur toutes leurs surfa- ces lorsque I'acier des bagues 2 et 3 n'est pas inoxydable, d'un revtement d'un alliage dense à forte teneur en chrome. L'acier choisi pour réaliser les ba- gues 2 et 3 est un acier à grande durée de vie, par exemple un acier à roule- ment traditionnel du type 10OC6 élaboré par un procédé comportant une dou- ble refusion sous vide, lui donnant de grande propriétés inclusionnaires (pour limiter les inclusions), un tel acier étant couramment dénommé 100C6 VIM- VAR. L'acier des bagues 2 et 3 peut également tre un acier inoxydable dans la masse, dont l'inoxydabilité perdue au niveau des pistes 9,10,15 et 18 par une cémentation pratiquée sur ces pistes pour augmenter la dureté, est com- pensée par le revtement d'alliage de chrome dense sur les pistes de roule- ment, un tel acier inoxydable dans la masse étant de préférence l'un de ceux commercialisés sous la dénomination PYROWEAR 675 de la société

CARPENTER (USA), et sous la dénomination commerciale XD15N de la So- ciété française AUBERT ET DUVAL.

Le revtement d'alliage de chrome dense est un revtement sensible- ment sans porosité de surface, dont l'épaisseur est d'environ 2 pm à environ 5 pLm, et qui est réalisé par dépôt électrochimique, et plus précisément électroly- tique. Ce dépôt est de préférence réalisé en mettant en oeuvre le procédé de dépôt électrolytique connu sous le nom de marque « Electrolizing », mis en oeuvre en France par la société DELAGE ELECTROLIZING S. A. de Chambéry, France. Ce procédé permet de déposer par voie électrolytique un revtement de surface en un alliage dense, non magnétique, extrmement dur, à forte te- neur en chrome, à surface lisse régulière, uniforme, sans porosité ni nodule, procurant une protection contre la corrosion, une augmentation de la résistance à l'usure et une réduction des frottements, notamment.

Eventuellement, le revtement d'alliage de chrome dense peut tre ap- plique sur toute la surface intérieure de la bague extérieure 2 comme sur toute la surface extérieure de chaque demi-bague intérieure 4 ou 5, lorsque I'acier des bagues 2 et 3 n'est pas inoxydable.

Eventuellement également, un revtement de cuivre peut tre déposé sur toute ou partie de la surface extérieure de la bague extérieure 2 et/ou sur toute ou partie de la surface intérieure de chaque demi-bague intérieure 4 ou 5, que I'acier des bagues 2 et 3 soit ou non inoxydable.

Concernant les cages 19 et 20, dont les faces latérales ne débordent pas des faces latérales des bagues 2 et 3, chaque cage 19 ou 20 monobloc peut tre métallique, par exemple en bronze ou en aluminium. Mais chaque cage 19 ou 20 peut également tre en matériau composite, par exemple avec une matrice synthétique en une résine thermoplastique telle que la résine P. E. E. K. (polyether-ether-cetone) armée de fibres de renfort, par exemple de fibres courtes de carbone. En variante, chaque cage 19 ou 20 composite peut également tre réalisée dans le matériau commercialisé sous le nom de mar- que de CELERON, et réalisé à partir d'une trame tressée en coton enduite de résine polymérisée.

Le roulement décrit ci-dessus permet une réduction de masse impor- tante, de l'ordre de 10 % grâce à la réalisation des billes 1 en céramique, et of- fre une rigidité supérieure à celle des réalisations de t'état de la technique, ainsi qu'une excellente protection anti-corrosion alliée à un comportement tribologi- que sous charge essentiellement axiale qui est excellent, en raison de la coo- pération de la céramique des billes 1 avec le revtement d'alliage de chrome dense des gorges de roulement des bagues 2 et 3. II en résulte également une dégradation des graisses et huiles de lubrification qui est fortement réduite, par rapport aux roulements de mme type de t'état de la technique, et donc un coût de maintenance réduit.

Dans son application à l'équipement de dispositifs à plateaux cycliques pour hélicoptères, un roulement à billes selon l'invention permet d'atteindre 1200 heures de fonctionnement suivant un cycle opérationnel de t'hélicoptère sans regraissage.