Roulement à rouleaux. La présente invention concerne des perfec tionnements apportés aux roulements à rou leaux cylindriques rotatifs tournant en sui vant une orbite cylindrique et construit de faeon à durer longtemps et à supporter de fortes charges par rapport à l'encombrement dans le sens radial du roulement.
Ces perfectionnements s'appliquent parti- eulièrement aux roulements du type à rou- Icaux cylindriques couramment connus sous le nom de roulements à aiguilles, dont les rou leaux ont un diamètre relativement faible par rapport. à leur longueur, c'est-à-dire que la longueur du rouleau est au moins égale au triple de son diamètre et. que le diamètre ne dépasse généralement pas 5 mm.
Ces roule ments supportent de fortes charges radiales et peuvent être réglés d'ans le sens de l'axe entre l'arbre et leur logement, mais, en raison de la lon'ueur des rouleaux, ceux-ci sont particu lièrement susceptibles d'y prendre une posi tion oblique ou en sens inverse sous l'effet de la flexion. éventuelle d'un arbre ou du défaut d'alignement. de L'arbre avec le logement coan- plémentaire, ou si les extrémités des rouleaux oti de leurs guides sont si peu que ce soit dissymétriques.
La présente invention a pour objet un roulement à rouleaux, comprenant une bague de roulement au moins, ainsi qu'une cage des tinée à guider les rouleaux et tournant. libre ment avec eux, caractérisé en ce que l'une des bagues de roulement comporte des deux côtés des rebords latéraux présentant des surfaces radiales intérieures servant de guidage pour les extrémités des rouleaux et des surfaces axiales portant la cage et lui servant de gui dage, les surfaces axiales des rebords et la. surface extérieure de la cage se trouvant. approximativement sur le cercle primitif des axes des rouleaux et lesdites surfaces axiales des rebords n'étant espacées des parties de la surface extérieure de la cage avec lesquelles elles coopèrent que par un jeu suffisant pour ménager entre elles un frottement. de glisse ment.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme et des variantes d'exé cution du roulement. à rouleaux selon l'inven tion.
Les fig. 1. à 10 représentent une première forme d'exécution d'un roulement à aiguilles comportant des rebords latéraux en une seule pièce disposés sur une bague de roulement extérieure.
La fig. 1 est une élévation latérale, avec arrachements faisant apparaître la construc tion intérieure.
La. fig. 2 est. une vue en plan du roule ment, dont. une portion de la bague de roule ment est arrachée de façon à faire apparaître la cage et les aiguilles.
La. fig. 3 est une coupe transversale sui vant la ligne 3-3 de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe, à très grande échelle, d'une portion du roulement à Pinté- rieur de la circonférence en traits mixtes clé la fig. 1 et dont la bague de roulement inté rieure est, supprimée.
La fig. 5 est une élévation extérieure d'un fragment. de la cage et de quelques aiguilles. La fig. 6 est une coupe transversale sui vant la ligne 6-6 de la fig. 5.
La fig. 7 est une élévation intérieure d'une portion du fragment de la cage de la fig. 5. La fig. 8 est une coupe transversale par tielle indiquant la position d'une aiguille sur le point d'être poussée à travers une fenêtre de la. cage dans la. bague de roulement.
La. fig. 9 est une coupe suivant la ligne 9-9 de la fig. 10 et indique de quelle ma nière on forme des dispositifs de retenue des aiguilles sur les barres de guidage en for mant des rainures dans les parois intérieures des barres au moyen d'une étampe rotative à nervures périphériques.
La fig. 10 est une coupe suivant la. ligne brisée 10-10 de la fig. 9.
Les fig. 11 à 13 représentent une variante de roulement cylindrique à aiguilles repré senté aux fig. 1 à 10.
La fig. 11 est. une élévation latérale dont certains éléments sont arrachés pour faire apparaître la construction intérieure.
La. fig. 12 est une coupe à très grande échelle d'une portion du roulement suivant. la ligne 12-12 de la fig. 13 et dont la bague de roulement intérieure a été supprimée.
La fig. 13 est une coupe transversale.
La fig. 14 indique, sous forme schéma tique, de quelle manière on -forme les dispo sitifs de retenue sur les barres de guidage d'une cage au moyen d'une étampe rotative à dents.
La fig. 15 est une coupe partielle d'une autre forme d'exécution constituant un roule ment à. aiguilles et comportant des rebords latéraux sur une bague de roulement inté rieure, une des aiguilles étant sur le point d'être introduite dans le chemin de roulement, en passant par une fenêtre de la cage.
La fig. 16 est une coupe axiale de la fig. 15. Le roulement à aiguilles représenté aux fig. 1 à 10 comporte une bague de roulement extérieure l., à. rebords 2 et 3 en une seule pièce, symétriques dirigés dans le sens radial et espacés suivant l'axe, qui comportent des faces axiales symétriques 2a. et. 3a dans un plan cylindrique commun et des faces radiale symétriques 2b et 3b dirigées dans le sens transversal par rapport à l'axe de la. bague.
-Un chemin de roulement des aiguilles est mé nagé entre les faces 2b et 3b et a une forme convexe suivant l'axe, comme l'indique le che min de roulement 4 de la fi-. 3. Cette cour bure suivant l'axe du chemin de roulement est juste suffisante pour que les aiguilles s'ap pliquent plus fortement par leur portion cen trale que par leurs extrémités ou pour ména ger aux extrémités des aiguilles un jeu suffi sant pour empêcher les charges de s'appliquer fortement ou de se concentrer sur les extré mités des aiguilles ou sur les bords extérieurs du chemin de roulement. Le chemin de roule ment peut. être cylindrique comme l'indique la fig. 13 au lieu d'avoir une forme courbe suivant l'axe.
Une cage de guidage tubulaire 5 à. fenêtres et introduite dans la bague de roulement, clé Tacon que ses bords continus recouvrent. les surfaces annulaires axiales 2a et 3a des, rebords 2 et 3 et s'ajustent à frottement. de glissement sur elles. Les rebords 2 et 3 cons tituent le seul support de la cage, et un libre jeu de marche est ménagé entre la cage et les rebords. Ce jeu est généralement de l'ordre de 0,12 mm par exemple, ou moins, de sorte qu'il n'existe pas de jeu radial ou flottement appréciable de la cage dans la bague de roule ment.
Les fentes de la cage forment des fenêtres 6 de logement des aiguilles limitées ehacune par des surfaces radiales des bords de la cage dirigés transversalement par rapport à l'axe de la cage et par les surfaces 7 des barres 8 en une seule pièce avec les bords de la. cage.
Les surfaces intérieures des barres 8 sont estampées de façon à former des rainures 9, desquelles le métal est refoulé latéralement dans les fenêtres 6, pour former des disposi- tifs de retenue 10 des aiguilles cylindriques symétriques 11, qui peuvent tourner sur leurs axes respectifs et tournent suivant une orbite cylindrique dont. l'axe coïncide avec l'axe de la cage. Les extrémités 1.2 de chaque aiguille sont arrondies et les axes de rotation de ces extrémités sont situés sur un cercle primitif qui coïncide sensiblement avec la ligne de jonction entre les surfaces périphériques annu laires des rebords de la cage et les surfaces annulaires 2a et 3ca des rebords 2, 3 de la bague.
La largeur périphérique des barres 8 est plus grande que leur épaisseur radiale, et les surfaces périphériques intérieures et exté rieures des barres et des rebords sont sensi blement parallèles entre elles, en donnant ainsi aux surfaces intérieures et extérieures de la cage une forme sensiblement continue d'un contour général cylindrique. Les faces (les barres et des rebords eii contact avec les aiguilles se trouvent entre ces surfaces inté rieures et extérieures et dans une position transversale par rapport à elles.
Les faces transversales des barres et les faces tranver- sales des rebords qui limitent chaque fenêtre sont parallèles entre elles, au moins dans leurs portions voisines du cercle primitif suivant lesquelles elles sont en contact avec les aiguilles et les guident.
Les aiguilles sont guidées en partie pen dant que le roulement. fonctionne du fait que leurs périphéries sont en contact avec les sur faces parallèles des barres adjacentes en des points voisins du cercle primitif et à une dis- tanee inférieure à la moitié de l'épaisseur ra diale des barres 8 à partir de leurs surfaces périphériques voisines du chemin de roule ment 4, en évitant ainsi toute tendance d'une aiguille à monter sur la cage et en réduisant au minimum la tendance éventuelle des ainiilles ou de la cage à prendre une position oblique.
Les extrémités symétriques des aiguilles 1.1 sont de préférence arrondies par passage au tonneau et, étant donné que leurs axes de rotation sont situés sur un cercle primitif coïncidant sensiblement avec la ligne de jonc- tion entre les bords de la. cage et les surfaces périphériques 2a et 3a, une faible portion seulement des surfaces de bout des aiguilles est en contact avec le rebord et les surfaces 2b et 3b et avec les parties coopérantes de la surface périphérique extérieure de la cage 5.
Le contact des extrémités des aiguilles, avec ces surfaces de la bague et de la cage tour nant l'une par rapport à l'autre empêche toute tendance au mouvement de déplacement axial de la cage.
Les aiguilles ont des longueurs arbitraires, telles qu'on les obtient dans les machines auto matiques à cisailler et à passer au tonneau, mais le centre de leurs extrémités peut être meulé pour en augmenter l'uniformité linéaire.
Suivant les fig. 1 à 3, les aiguilles sont supportées normalement par la surface 13 convexe dans le sens de l'axe d'une bague de roulement intérieure 14. Mais la bague de roulement intérieure peut être supprimée, comme l'indique la fig. 4, et le roulement peut être monté directement sous forme de man chon sur un arbre, tourillon, etc. Les :dispo sitifs de retenue 10 sont généralement hors de contact avec les aiguilles lorsqu'ils sont en contact avec une bague de roulement inté rieure, un arbre ou un tourillon.
Pour établir la relation nécessaire entre les éléments en mouvement et les éléments de guidage, le rayon de chaque aiguille doit être sensiblement égal à la distance radiale de l'orbite entre le sommet du chemin de roule ment 4 et le plan cylindrique commun des surfaces 2a et 3a. Le diamètre extérieur de l a cage doit être sensiblement égal au diamètre du cercle primitif des axes des aiguilles. Ces cotes peuvent varier pour tenir compte du jeu et des tolérances de fabrication, mais la zone contenant la ligne de jonction ne doit pas se trouver à une distance du cercle pri mitif supérieure à 10% du diamètre d'une aiguille.
L'épaisseur de la paroi de la cage ne doit pas dépasser sensiblement un tiers du diamètre d'une aiguille, et la largeur des fenê tres de la cage ne doit être que légèrement. supérieure au diamètre d'une aiguille. Il résulte de ces proportions et. disposi tions relatives que les axes de rotatiorf des aiguilles se déplacent sur un cercle primitif qui coïncide sensiblement avec la ligne de jonction entre les surfaces annulaires coopé rantes des rebords et de la. cage, et chaque aiguille des roulements des fig. 1 à 14 est guidée symétriquement au voisinage du cercle primitif du fait que les surfaces de ses extré mités, qui se trouvent à l'intérieur du cercle primitif, sont en contact.
avec les surface, radiales des bords de la cage, et que les sur faces de ses extrémités à l'extérieur du cercle primitif sont en contact avec les surfaces ra diales 2b et 3b des nervures 2 et 3. Il n'existe sensiblement pas de surface, voisine d'tln rayon de l'orbite coupant l'axe d'une aiguille et située à l'intérieur et à l'extérieur du cercle primitif, qui soit en contact avec les surfaces radiales des bords de la cage ou avec les sur faces des rebords de la. bague. Par consé quent, les mouvements de ces surfaces de l'extrémité d'une aiguille en sens opposés pen dant le mouvement épicvcloïdal de l'aiguille n'exercent pas des efforts opposés (et sou vent inégaux) contre une surface continue unique d'un rebord.
Si on considère, à titre d'exemple, une force appliquée à la. bague 1 la faisant tour ner dans le sens des aiguilles d'une montre, les aiguilles reçoivent un mouvement épi- cycloïdal suivant une orbite cylindrique autour de l'axe x du roulement. Si on considère un rayon orbital<I>x'</I> passant par l'axe x et par l'axe 9 d'une aiguille 11, chaque surface de bout de l'aiguille voisine de ce rayon et en dehors du cercle primitif tourne autour de l'axe 9 dans la direction du mouvement de l'aiguille sur son orbite et la portion de cette surface voisine de l'axe y est en contact avec une surface 2b ou 3b et est. guidée par elle.
Au même moment, chaque surface de bout d'une aiguille voisine de ce rayon de l'orbite et à. l'intérieur du cercle primitif tourne au tour de l'axe y en sens inverse du mouvement de l'aiguille sur son orbite et la portion de cette surface voisine de l'axe y est en contact avec la surface radiale de la cage et est gui- dée par cette surface, dont la mobilité par rapport à la. bague fait disparaître les efforts qui seraient. dus à ces mouvements opposés des surfaces de bout de l'aiguille et s'exerce raient contre une surface continue telle qu'un rebord.
Les rainures des barres 8 de formation des dispositifs de retenue 10 peuvent être facile ment. obtenues en montant une cage 5 dans le siège cylindrique d'un mandrin < 1 (fig. 9) et en l'empêchant de tourner au moyen de griffes 13 qui poussent fortement l'extrémité de la cage contre un épaulement. du siège du mandrin. Une étampe rotative comportant des nervures C est montée sur un arbre D et tourne contre les surfaces intérieures des barres 8, de façon à v former des rainures espa cées 9 et des dispositifs de retenue 7.0 refoulés.
On pose la cage sur les surfaces 2b et 3b d'une bague de roulement et on pousse les aiguilles 11 à. travers les fenêtres 6 dans le canal entre les rebords 2 et 3. Le métal de la tôle, de préférence en acier, qui constitue la cage et dont le coefficient de dilatation est sensiblement le même que celui des bagues de roulement, est suffisamment élastique pour permettre aux aiguilles 11 de passer brusque ment au-delà des dispositifs de retenue 10 et à ces dispositifs de revenir élastiquement dans leur position en empêchant ainsi les aiguilles de tomber hors des fenêtres.
Les fig. 11 à. 1.1 représentent une va riante dans laquelle le chemin de roulement 4' est cylindrique, les extrémités 12' des aiguilles 11 sont chanfreinés suivant un angle d'envi ron 45 ;
le diamètre de la ligne de jonction entre les rebords des extrémités de la cage 5 et des surfaces 2a, et 3a des rebords 2' et 3' est. un peu plus grand que celui du cercle pri mitif des aiguilles 11, et. les dispositifs de rete nue 10' consistent en languettes estampées dans les fenêtres au moyen des dents C' des nervures de l'étampe C. La bague de roule ment intérieure 14' de cette forme de cons truction comporte une surface cylindrique en contact avec les rouleaux.
Les surfaces périphériques des rebords de la cage 5 de cette forme de construction et les surfaces périphériques 2a et $a. des rebords 2' et 3' de la cage (et par conséquent la ligne (le jonction entre ces surfaces périphériques) se trouvent en dehors du cercle primitif des aiguilles 11., mais à une distance en dehors de ce cercle primitif clé moins de 1011/o du dia mètre < les aiguilles. Par suite, la surface de bout (le chaque aiguille en mouvement en sens inverse de 1a direction du mouvement de l'ai-.
,aille sur :son orbite est en contact avec une surface radiale de la cage seulement, mais cette surface est aussi en contact avec une petite portion insignifiante clé la surface de bout de l'aiguille en mouvement dans le même sens que le mouvement de l'aiguille sur son orbite, et la majeure partie de cette dernière surface est en contact. avec une face radiale d'un rebord.
Les points de contact de guidage entre les aiguilles et les parois des fenêtres de la cage se trouvent plus loin dans les fenêtres que clans la. forme de réalisation des fig. 1 à 10. Mais ces points de contact sont toujours à une distance inférieure à la moitié de l'épais seur radiale d'une barre à partir de sa surface périphérique la plus voisine du chemin de roulement 4'. Par conséquent, les aiguilles en fonctionnement sont guidés principalement du fait du contact de leurs surfaces périphéri- clues avec les faces transversales de la cage en des points voisins du cercle primitif des aiguilles et ce guidage n'est guère compromis. sinon pas du tout, par le contact des extré mités des aiguilles avec leurs guides mobiles par rapport à elles.
Les fig. 15 et 16 représentent un roule ment à. aiguilles avec bague de roulement inté rieure 100, qui comporte de chaque côté un rebord latéral 102, dont les surfaces périphé riques s'ajustent, à frottement glissant sur les bords d'une cage<B>105,</B> de façon que la ligne de jonction entre les bords de la cage et les rebords de la couronne coïncide sensiblement avec le cercle primitif de l'aiguille 111.
Pour as, embler ce roulement, on pousse les aiguilles en dedans en les faisant passer sur les dispo sitifs de retenue 110 qui ont été formés anté rieurement en refoulant le métal des rainures 109 des barres 108. Les dispositifs de retenue reviennent élastiquement en place après qu'on a fait passer les aiguilles sur eux et empê chent les aiguilles de tomber hors de la cage lorsqu'ils n'existe pas de bague de roulement. extérieure ou de logement les supportant.
La cage de cette forme d'exécution est. portée par les rebords 102. Les aiguilles sont. en contact avec les faces transversales des barres<B>1.08</B> en des points de contact situés à une distance inférieure à la moitié de l'épais seur radiale des barres à partir de leurs sur faces les plus voisines clu chemin de roule ment 1.04 entre les rebords 102.
Les dispositifs de retenue 1.1.0 sont nor malement hors de contact avec les périphéries des aiguilles pendant que le roulement fonc tionne, et sont estampés dans les surfaces des barres 108 éloignées du chemin de roulement 1.04, en restant à l'intérieur du contour géné ral de la. surface de la cage.