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Palier à rotule à centrage automatique et son procédé de fabrication.
La présente invention concerne un palier à rotule à centrage ou alignement automatique et un procédé pour sa fabri- cation.
On utilise des paliers à rotules à centrage automatique dans de nombreuses branches industrielles, parmi lesquelles il y a lieu de citer plus spécialement l'industrie aéronautique.
Ces paliers à rotules à centrage automatique présentent un avantage particulier lorsqu'ils sont incorporés;- à des disposi- tifs divers tels que l'extrémité d'une tige, par exemple. Ges tiges comportant des rotules à centrage automatique sont fré- quemment utilisées pour diverses commandes, par exemple pour commander les obturateurs d'un moteur.
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On sait qu'il existe déjà des paliers à rotules à centrage automatique, mais il semble qu'ils ne sont pas entièrement sa- tisfaisantes dans la pratique.. Un grave inconvénient des dispo- sitifs actuellement connus c'est que la cage a tendance à se séparer de la boule ou rotule. Un autre défaut réside dans le fait soit que la cage est trop serrée sur la boule, ce qui pro- duit un grippage empêchant l'ensemble de "jouer" librement, soit que la tolérance de f oncti onnement entre les deux éléments est trop grande.
La présente invention permet d'éviter les inconvénients précités en ce sens qu'il devient possible d'assurer une tolé- rance précise entre la boule et sa. cage, et que les deux éléments ne risquent pas de se séparer au cours de l'utilisation normale de l'ensemble.
Un autre but de l'invention est de créer un palier à rotule à centrage ou alignement automatique pouvant être fabriqué rapidement et soigneusement en vue de l' obtention d'un produit industriel de précision.
Sur le dessin annexé donné à titre d'exemple
La fig. 1 est une vue en élévation d'une cage qui peut servir à la mise en oeuvre de l' inventi on.
La fige 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe transversale de la cage que montre la fig. 1, mais qui contient une boule ou sphère tronquée représentée en élévation.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale de la machine à étamper, et montre les matrices dans la position d'étampage de la cage autour de la boule.
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La fig. 5 est une vue en coupe à plus grande échelle de la cage avant l' étampage .
La fig. 6 est une vue partielle en coupe de la cage après l'étampage.
La fig. 7 est une vue en coupe de la cage après l'opération d'étampage et avant l'usinage aux dimensions nécessaires, l'alé sage de la boule étant indiqué en pointillé.
La fig. 8 est une vue en coupe partielle montrant la boule dans sa position à l'intérieur de la cage terminée.
La fig. 9 est une vue en élévation d'un mode d'application de l'objet de l'invention.
Le dessin indique les différentes opérations à exécuter pour la mise en oeuvre de l'invention. 1 désigne une bille ou boule qui sera généralement faite en acier trempé et qui présente un alésage axial 2 . Cette boule doit être ajustée dans une cage 3 de telle manière qu'elle puisse tourner dans cette dernière. La cage sera généralement faite en bronze ou un autre alliage plus tendre que le métal de la boule.
La cage 3 est constituée par un élément annulaire, dont l'alésage 4 est destiné à recevoir la boule 1 , de la manière indiquée sur la fig. 3. Le diamètre de l'alésage 4 est très sen- siblement égal à celui de la boule 1, et n'en diffère que de quelques centièmes de millimètre. Ainsi que le montre la fig. 2, la cage se présente (vue en coupe transversale) sous la forme d'une clef de voûte en ce sens que son pourtour est muni d'une gorge périphérique 5 placée au milieu entre les deux extrémités de la cage et bordée de deux nervures cylindriques 6 et 7 de même diamètre et sensiblement parallèles à l'axe auxquelles sont rac- cordés deux biseaux ou cônes 8 et 9 situés entre l'alésage 4 et les nervures 6 et 7 .
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Il y a lieu de noter que la cage 3 est faite d'une seule pièce et que, suivant l'invention, cette cage est étampée autour de la boule 1 de façon à l'envelopper partiellement tout en lui permettant de tourner librement à l'intérieur de la cage. Il est nécessaire que le jeu entre la boule et la cage soit maintenu en deçà de certaines tolérances, afin que cette boule ne soit ni trop serrée, ni trop libre. Il est également essentiel que la cage enveloppe une partie suffisante de la boule pour que celles ci soit toujours maintenue à l'intérieur de la première.
Dans la fig. 4 est montré un dispositif qu'un peut utiliser pour l'étampage de la cage sur la boule. Ce dispositif comporte deux matrices 10 et 11 . La matrice 11 présente une cavité cylindrique 12 destinée à recevoir un prolongement cylindrique 13 en vue du guidage des deux matrices lorsque celles-ci s'en- gagent sur la pièce à traiter. Chaque matrice est munie d'un alésage central 14-15 .Les deux alésages communiquent respec- tivement avec des contre-alésages 16 et 17.Les alésages 14 et 15 reçoivent des broches de guidage 18 munies chacune d'un collet 19 . Ces collets s'engagent respectivement dans les contre- alésages 16 et 17 qui sont respectivement taraudés en 20 et 21 pour recevoir des vis de réglage indiquées en 22 .
Des ressorts hélicoïdaux 23 sont interposés entre les broches de guidage 18 et les vis de réglage 22 à l'intérieur des contre-alésages. Chaque broche de guidage 18 est munie d'un téton central 24, proportionné pour s'ajuster dans l'alésage 2 de la boule 1 . Les matrices in- férieure et supérieure présentent des évidements 25 et 26 munis d'une paroi évasée 27 centrée sur la broche de guidage correspon- dante.
La matrice supérieure 11 est fixée à un poinçon approprié pour être poussée de haut en bas contre la pièce placée à l'inté-
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rieur de la matrice inférieure, et dont le centrage est assuré par la broche 18.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, on enduit de graisse l'alésage 4 de la cage, ou la surface périphérique de la boule 1 . Cette graisse doit avoir une viscosité élevée. Elle peut être appliquée sur la cage à la température ambiante, qu'on supposera égale à 26 C. Après l'application de la graisse, on peut réduire la température à 4 C environ.
On place ensuite la cage et la boule dans la matrice inférieure, et dans la position que montre la fig. 4, avec l'alésage 2 de la boule 1 centré par la broche de guidage, tandis que la nervure 6 de la cage 3 repose sur la surface inclinée ou conique 27 . On voit que, lorsque la pièce est placée dans la matrice inférieure de la manière qui vient d'être décrite, la surface inclinée 27 est amenée en contact avec l'arête périphérique 28 de la cage, (Fig. 4). Lorsque la matrice supérieure 11 descend, le téton 24 ,de la broche de guidage 18 supérieure s'engage dans l'alésage de la boule, tandis que la paroi inclinée supérieure 27 s'appli- que sur l'arête périphérique 29 de la cage,
exactement comme la surface inclinée 27 inférieure s'applique sur l'arête 28 de la manière indiquée sur la fig. 4. Une pression est alors exercée sur la pièce par les deux matrices. La cage est étampée vers l'intérieur autour de la boule, de la manière indiquée sur les figs. 6,7 et 8.
Les biseaux annulaires 8 et 9 sont déformés, et passent de la f orme représentée sur la fige 5 à la forme que montrent les figs. 6 et 7. Ils sont ainsi transformés en surfaces planes, sensiblement perpendiculaires à l'axe de la cage, tandis que les bandes cylindriques 6 et 7 , qui étaient jusque là dans
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an même plan, sont maintenant inclinées dans des directions opposées, ainsi que le montre clairement la fig. 7. La gorge 5 est progressivement refoulée vers l'extérieur, de sorte que cette partie est alors sensiblement aplatie.
Etant donné que l'épaisseur de la paroi de la cage est inégale par suite déjà présence de la gorge médiane 5 , cette partie oppose la moindre résistance à la déformation lorsque les matrices sont amenées en contact avec les arêtes 28 et 29 . Les extrémités de la cage sont donc facilement déformées ou étampées vers l'intérieur.
L'opération d'étampage donne finalement à la cage l'aspect indiqué sur la fig. 7. a viscosité de la graisse est augmentée par la tempéra- ture abaissée à 4 C et, après l'étampage, cette graisse adhère encore sous la forme d'une pellicule aux surfaces à emboîter l'une sur l'autre. Il n'est pas indispensable que la graisse soit appliquée à la température ambiante. On peut également tremper la boule ou la cage, ou les deux, dans de la graisse chaude, et procéder ensuite à l'étampage, ou placer l'ensemble lubrifié, ou chaque élément dans un réfrigérateur, avec de la glace sèche, par exemple, avant d'exécuter l'étampage. Le refroidissement brusque, quoique préférable, n'est pas essentiel.
On peut le supprimer si on désire ajuster plus rigoureusement.
On peut utiliser d'ailleurs un lubrifiant moins visqueux, sans modifier la température après l'application de ce lubrifiant sur la boule ou la cage, ou les deux. Après l'étampage, on introduit l'ensemble de la boule et de la cage dans un solvant, en vue de l'élimination de la graisse entre les deux éléments.
On obtient ainsi le jeu désiré entre les surfaces de travail de la cage et de la boule. On peut monter le dispositif sur un tour,
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et rectifier la surface extérieure pour supprimer une partie de la cage, et lui donner le diamètre extérieur désiré. Cette cage reçoit ainsi l'aspect final que montre la fig. 8.
Dans la fig. 9 est montrée une des applications pos- sibles de l'invention. Un montant 30 est façonné pour recevoir la cage. Il est muni à cet effet d'un orifice 31 dans lequel on ajuste la cage. Celle-ci peut être insérée à force ou bien maintenue d'une autre manière dans l'orifice. La tolérance à obtenir entre la boucle et la cage est déterminée par la viscosité de la graisse utilisée sur la paroi intérieure de la cage ou bien sur la surface périphérique de la boule ou sur les deux. Cette tolérance entre la boule et sa cage est réglée par un-choix judicieux de la viscosité de la graisse.
Cette viscosité est à son tour réglée par la température. titre d'exemple, on peut vérifier qu'une graisse fabriquée par la société a méri caine : CHICAGO MANUFACTURING & DISTRIBUTING COMPNAY et connue sous l'appellation de "Center Point Lube", se comportera d'une manière satisfaisante dans la mise en oeuvre de l'invention. Cette graisse particulière contient environ 50% d'huile minérale et 41,5% d'un support provenant d'une huile brute, le reste étant formé par une matière d'addition telle que le soufre et le chlore. L'utilisa- tion de ces matières d'additions règle la résistance mécanique de la pellicule ou la résistance au cisaillement de la graisse.
La viscosité de cette graisse, mesurée en degrés Saybold uni- versels, est à 82 C de 39,5 centistokes, à 32 C de 4880 sec.= 1100 centistokes et à 21 C de 15500 sec.= 3500 centistokes.
Cette graisse particulière est utilisée pour l'emboutissage à grande profondeur, pour l'étampage sur les pointes de centrage
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de tours et pour d'autres applications. On peut vérifier qu'elle est capable de résister à une pression de 350 kg/cm2. Elle se distingue par de bonnes propriétés d'adhérence. Pour une opé- rati on d'étampage, telle qu'elle est appliquée à la mise en oeuvre de l'invention, il est essentiel que la graisse ou plus généralement le lubrifiant reste entre la boule et la cage pen- dant l'étampage. En effet, dans le cas contraire, il pourrait en résulter des points non lubrifiés qui entraîneraient le grippage de la boule à l'intérieur de la cage, après l'élimi- nation de la graisse par lavage.
En réglant la température après l'application de la graisse entre la boule et la cage, on peut obtenir des tolérances différentes entre ces éléments.
Cette tolérance entre la boule et la cage terminée ne dépend pas seulement de la viscosité de la graisse ou de l'huile, mais également de la forme de la cage par rapport à celle des matrices, qui exerce un effet direct sur la pression entre les surfaces, et sur le jeu initial entre la boule et la surface intérieure cylindrique de la cage. Pour l'obtention des ré- sultats les plus favorables, ce jeu initial doit être aussi réduit que possible. titre d'exemple seulement, on peut indiquer ici qu'on a constaté qu'une cage, destinée à recevoir une boule ayant un diamètre de 13,5 mm, et à être amenée à la largeur finale de 8,40 mm, peut être convenablement déformée par les matrices, à condition que les biseaux 8 et 9 soient sensiblement inclinés d'un angle de 14 5 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de la cage.
Les surfaces 27 des matrices font un angle de 25 à peu près avec l'axe des alésages 14 et 15. De cette manière, les surfaces inclinées 27 arrivent en contact avec
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l'arête périphérique entre les nervures cylindriques 6 et 7 et les biseaux 8 et 9. Les angles précités conduisent à un étant*- page convenable de la cage autour de la sphère. Il en résulte que la cage se présente sous la forme que montre la fig. 7, les surfaces 6 et 7 étant inclinées selon un angle inférieur à vU , par rapport à un plan horizontal. Il en résulte également que la rectification finale n'entraîne pratiquement aucune perte de métal.
Il semble inutile d'insister sur le fait que les boules sont taillées de façon à présenter des faces planes parallèles 32 et 33 perpendiculaires à leur axe. Il semble également inutile de donner ici des explications concernant le fonctionnement au- tres que celles que contient la description qui précède, qui n'indique pas seulement le dispositif, nais également le procédé pour la mise en oeuvre de l' invention. Cependant, le nouveau dispositif présente de nombreux avantages par rapport aux dis- positifs qu'en trouve actuellement sur le marché, étant donné que la cage est d'une seule pièce et constituée de telle manière que sa surface intérieure épouse la surface de la boule et qu'elle ne permette pas à la boule de s'échapper.
Aucune pression axiale ne peut chasser la boule de la cage, lorsque celle-ci est encas trée dans un élément tel que le montant que représente la fig. 9.
Pendant l'étampage de la cage par les matrices, les broches de guidage 18 Taintiennent la boule 1 bien centrée. Ces broches de guidage peuvent reculer dans les alésages 14 et 15 à l'en- contre de l'action des ressorts de compression.