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le type de- paliers à rouleaux connu sous le nom de paliers à rouleaux sphériques à double rangée, a été l'objet de progrès de construction pendant plusieurs décades. Les formes de paliers qui ont été mises au point jusqu'à présent ont été très bien adaptées à un grand nombre d'applications de paliers. On s'est cependant continuellement efforcé d'aug- menter davantage la capacité de charge et de diminuer le prix de revient de fabrication par des perfectionnements dans la construction. Il a cependant été impossible d'atteindre le ré- sultat voulu sans augmenter en même temps le frottement dans le palier.
On peut mentionner comme exemples à ce sujet les @
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tentatives faites. pour abandonner le guidage des rouleaux par des brides fixes en faveur du guidage des rouleaux par la cage seule ou au moyen d'un anneau de gudage détaché ou par ces deux moyens réunis. Ces moyens ont d'ordinaire pour résultat une capacité de charge plus grande et des prix de revient plus bas, mais ont en revanche conduit sans exception à des paliers dans lesquels les pertes par frottement ont été considérablement accrues. Les paliers ainsi produits ont un domaine d'application réduit et ne conviennent pas aux 'gran- des vitesses.
Le type de paliers semblant donner le plus de pro- messes est celui décrit et représenté sur la figure 1 du bre- vet belge n 283.552. Bien que cette construction soit ainsi connue depuis trente ans elle n'a pas été utilisée avec suc- cès en pratique. La raison en est que l'anneau de guidage détaché ne peut servir de guide aux rouleaux avec une préci- sion suffisante que s'il est lui-même guidé de façon précise.
La- présente invention a pour but une solution du problème de l'anneau de guidage détaché suivant laquelle le palier à rouleaux sphériques atteint sa capacité de charge ma- ximum à un prix de revient minimum sans augmenter le frottement dans le palier. Elle se caractérise principalement par le fait que l'anneau de guidage peut se déplacer simultanément dans la direction de l'axe et dans une direction radiale en étant .guidé sur une surface cylindrique faisant partie de l'anneau de roulement intérieur entre les surfaces de rou- lements.
L'invention est représentée sur le dessin en annexe dans lequel la figure 1 représente une coupe suivant le plan axial d'un palier à rouleaux sous une forme correspondant à l'invention, et les figures 2 et 3 des coupes analogues cor- respondant à d'autres formes de l'invention.
Le palier correspondant à la figure 1 comprend un anneau extérieur 1 ayant une surface de roulement intérieure
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sphérique 2 commune aux deux rangées de rouleaux 3a et 3b.
L'anneau intérieur 4 possède une surface de roulement 5a et 5b pour chaque rangée de rouleaux. les profila de ces sur- faces de roulement sont des arcs de cercle ayant un rayon égal ou légèrement supérieur à celui de la sphère du chemin de roulement extérieur. Entre ces deux surfaces de roulements, l'anneau intérieur est pourvu d'une surface cylindrique 6.
Les rouleaux 3a et 3b roulent sur la sphère de l'anneau ex- térieur et-sur les surfaces de roulement de l'anneau intérieur.
Les profils des surfaces de roulement des rouleaux sont-des arcs de cercle convexes ayant un rayon légèrement.inférieur aux rayons des profils de la sphère et des surfaces de rou- lement sur l'anneau intérieur. Lorsque le palier n'est pas sous charge, chaque rouleau vient par conséquent en contact avec la sphère et avec la surface de roulement intérieure en un point. Les surfaces de roulement des rouleaux sont symétri- ques, et les points de contact sont par conséquent situés au milieu du rouleau, à l'endroit où son diamètre est le plus grand. Cette position des rouleaux est celle d'équilibre axial qu'ils prennent chaque fois qu'ils ne sont pas soumis à des efforts provenant de certaines pièces du palier autres que les surfaces de roulement.
Lorsque le palier est chargé, ils prennent en principe la même position bien que les points de contact deviennent alors des surfaces de contact ellip- tiques.
Un anneau de guidage détaché 7 est placé entre les rangées de rouleaux et peut se déplacer suivant l'axe par rap- port à l'anneau intérieur sur lequel il est centré en étant supporté sur la surface cylindrique 6. L'anneau de guidage est, cependant, fixé avec précision dans chacun des deux sens par rapport aux rangées de rouleaux car il remplit l'espace axial existant entre eux lorsqu'ils prennent leur position
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d'équilibre telle que déterminée par les surfaces de roule- ment des anneaux. L'anneau de guidage n'est pas soumis à des efforts de butée provenant des rouleaux aussi longtemps qu'ils occupent leurs positions correctes, c'est-à-dire aussi long- temps que les axes de rotation des rouleaux coupe.nt l'axe du palier.
Les faces latérales de l'anneau de guidage sont des zones de sphère ayant leurs centres respectifs au point d'in- tersection des axes des rouleaux avec l'axe du palier. Les faces des rouleaux touchant l'anneau de guidage sont planes.
Le contact entre le rouleau et l'anneau de guidage est par conséquent un arc de cercle le long du bord du rouleau, et s'étend par conséquent sur une certaine distance dan<s la direction périphérique du palier. Entre les limites détermi- nées par la déformation élastique dans le palier, on empêche pour cette raison les rouleaux de prendre une position oblique avec leurs axes coupant l'axe du palier. Ce procédé de gui- dage est considérablement plus précis que le guidage au moyen d'une cage lorsque le palier est soumis entièrement ou princi- pelement à une charge radiale. Le palier fonctionne alors sans aucun jeu entre les extrémités des rouleaux et l'anneau de guidage puisque toutes les cages des rouleaux doivent être construites de manière à ce qu'il y ait un certain jeu entre le rouleau et la cage.
Le palier correspondant à la figure 1 est muni d'une cage, 8a et 8b pour chaque série de rouleaux. Des essais appronfondis ont montré,de façon certaine, que le moment de frottement dans le palier est considérablement réduit si le palier est muni d'un anneau de guidage tel que'décrit au lieu d'être dépourvu d'anneau de guidage, si les cages des rouleaux existent dans les deux cas.
L'anneau de guidage peut se déplacer suivant l'axe @
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par rapport à l'anneau intérieur afin qu'il puisse suivre sans résistance le déplacement axial des rangées de rouleaux lors- que le rouleau est soumis à une poussée. Dans ce cas, un certain déplacement axial relatif a lieu entre les anneaux des paliers. Les rouleaux doivent alors aussi pouvoir se dé- placer axialement s'ils doivent conserver leur position d'é- quilibre dans laquelle-les points d'application des résultantes de la charge sont situés aux milieux des rouleaux. Ceci est nécessaire si la distribution de l'effort au contact entre le rouleau et l'anneau -doit toujoursrester aussi favorable que possible et si la capacité de charge du palier doit par consé- quent être aussi élevée que possible.
Le centrage précis de l'anneau de guidage sur l'an- neau de roulement a pour but d'éviter qu'il ne prenne une po- sition excentrique et que, par conséquent, par suite de sa forme en coin, il n'engage forcément les rouleaux le long d'une partie de la périphérie du palier, en laissant un jeu entre la surface de guidage et les extrémités des rouleaux en d'autres endroits de la périphérie. Dans un cas semblable, la distribution d'efforts dans certains des rouleaux serait influencée de façon défavorable comme le serait le guidage de certains des autres rouleaux. Ceci a la plus grande impor- tance tant en ce qui concerne la capacité de charge du palier que le frottement.
L'anneau de guidage est placé contre l'anneau inté- rieur etcentré sur lui, ceci étant une condition nécessaire pour permettre à l'anneau de guidage d'être construit avec une hauteur radiale suffisante pour que son contact avec cha- que rouleau puisse atteindre une distance suffisante dans la direction périphérique, de manière à ce que le guidage des rouleaux soit aussi efficace que possible et, en plus, pour rendre le guidage possible dans des paliers de langeur relati-
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vement grande.
Un anneau de guidage peut être centré dans l'anneau extérieur comme il est représenté dans le brevet français n 727.842, mais seulement dans le cas où le palier est relativement étroit et même dans ce cas, la hauteur de l'anneau ne peut pas, pour des raisons d'ordre pratique, être rendué suffisante pour donner un guidage parfaitement satis- faisant. Ceci ne s'applique du reste qu'à des paliers du type considéré, c'est-à-dire des paliers à rouleaux sphériques à double rangée ayant des anneaux de roulement intégraux.
Lorsque le palier est soumis à une charge au cours de la rotation, des efforts ; s'exercent qui tendent à incli- ner les rouleaux, puisque les efforts de frottement ne sont, et ne peuvent pratiquement jamais être complètement équili- brés. Ce moment doit être contrebalancé sans permettre aux rouleaux de s'incliner. Ceci ne peut être accompli en guidant les rouleaux au moyen de la cage par suite du jeu nécessaire entre les rouleaux et les poches des rouleaux. D'autre part, l'anneau de guidage peut absorber ce moment à condition que les forces qui agissent sur lui à ce moment ne déplacent pas l'anneau de sa position exacte. Puisque l'anneau de guidage est assujetti entre les rangées de rouleaux sans jeu, il ne peut 'se déplacer axialement à moins que les deux rangées de rouleaux ne soient déplacées axialement au même instant.
Ceci est la cas lorsque le palier est soumis à une poussée telle que décrite plus haut, mais dans ce cas, le guidage est maintenu de façon efficace si le palier n'a pas de jeu entre les limites déterminées par la déformation élastique. Les forces de poussées qui se produisent entre les rouleaux et l'anneau de guidage à cause du moment d'inclinaison sur les rouleaux varient d'ailleurs avec ce moment. Le moment d'in - clinaison dépend à son tour de la charge sur les rouleaux et de sa variation pendant la marche des rouleaux. Dans la
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zone chargée du palier, le moment est relativement ...'grand, et dans la zone sans charge, il est relativement faible.
Les forces agissant sur l'anneau de guidage auront par conséquent une grandeur différente en différents endroits de la péri- phérie. L'anneau de guidage a nécessairement une section ayant sensiblement la forme d'un coin et c'est pourquoi les résultantes radiales des forces agissant sur l'anneau à partir des deux rangées de rouleaux seront grandes le long de la moitié de la périphérie et petites le long de l'autre moitié.
L'anneau de guidage sera par conséquent soumis à une change radiale dans la direction suivant laquelle agit la charge radiale du palier. Un centrage effectif de l'anneau de guides sur l'anneau de roulement est par conséquent nécessaire pour assurer au guidage des rouleaux son plein effet.
Si l'anneau de guidage était libre de prendre une position excentrique, les rouleaux dans la zone chargée s'in- clineraient à cause de la section en forme de coin de l'anneau de guidage tandis que les rouleaux dans la z8ne non chargée seraient poussés vers l'extérieur à partir du plan médian du palier et seraient obligés par les surfaces de roulement de reglïsser en arrière à leurs positions d'équilibre quand ils entrent dans la zone de charge. Le centrage de l'anneau de guidage a par conséquent une grande influence sur les pertes de frottement dans le palier considéré dans son ensemble.
Le palier correspondant à la figure 2 possède des rou- leaux non symétriques 3a et 3b c'est-à-dire que le diamètre le plus grand des rouleaux est placé plus près des extrémités intérieures des rouleaux. Les¯ points de contact sous condi- tion sans charge sont situés dans le plan du plus grand dia- mètre du rouleau, et l'anneau de guidage n'est par conséquent pas soumis à la charge dans ce cas dans les mêmes conditions que lorsqu'on utilise l'anneau de guidage du palier conformé-
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ment à la figure 1.
1/ influence de la forme dyssymétrique des rouleaux sera, cependant que le frottement et le mo- @ ment d'inclinaison appliqué auxrouleaux seront 'moindres que dans le premier cas puisque la surface de roulement des rou- leaux se rapproche davantage du cône de roulement théorique.
Le palier correspondant à la figure 3 possède des rouleaux 3a et 3b ayant la même forme de surface de roulement que le palier correspondant à la figure 2. La largeur de l'anneau de guidage 7 est, cependant, telle qu'elle force les rouleaux à venir au contact avec les surfaces de roulement au milieu des rouleaux. Les rouleaux s'appuientainsi constam- ment contre l'annaau de guidage avec une force déterminée géométriquement par les forces agissant entre les rouleaux et les surfaces de roulement et l'écartement des lignes d' ac- tion de ces forces. Dans le but d'absorber les forces ainsi créées, les surfaces de contact de l'anneau de guidage et des extrémités des rouleaux ont la forme d'une sphère ayant son centre au point d'intersection entre les axes des rou- leaux et l'axe du palier.
Les. rouleaux viennent ainsi en contact avec 1 Panneau de guidage suivant une surface de façon connue, ce qui en général est nécessaire pour absorber la composante axiale de la charge des rouleaux. Dans les paliers correspondant aux figures 1 et 2 il n'existe auùne composante de ce genre, et le contact peut par conséquent être pratique- ment une ligne, ou même deux points séparés dans la direction périphérique du palier. Il est avantageux, au point de vue du fonctionnement du palier, d'avoir une surface de contact unie même dans ce cas, bien que cette condition entraîne des prix de revient plus élevés.
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