Roulement cylindrique à aiguilles à cage de guidage et procédé de fabrication de ce roulement L'invention a pour objet un roulement cylindri que à aiguilles, à cage de guidage comprenant une bague extérieure pourvue de rebords internes de retenue, une rangée circulaire d'aiguilles destinées à rouler sur la surface interne de la bague et une cage formée de deux cordons terminaux et de bar rettes délimitant des alvéoles de réception des ai guilles, la largeur minimum des alvéoles, mesurée sur un cercle intérieur par rapport au cercle primi tif de la rangée d'aiguilles,
étant inférieure au dia mètre des aiguilles, pour assurer la retenue de celles-ci lorsque le roulement est manipulé avant montage. Les aiguilles, faisant saillie vers l'intérieur par rapport à la cage et aux rebords de la bague extérieure, roulent, lorsque le roulement est mis en place sur un arbre ou autre, sur un chemin de rou lement qui n'est pas incorporé au roulement à ai guilles, considéré comme produit marchand.
Un tel roulement est particulièrement simple, puisque la cage n'a pas besoin d'être munie de moyens de retenue des aiguilles vers l'extérieur, cette fonction étant remplie par la bague extérieure. Il a été proposé de le fabriquer en déformant la cage pour réduire ses dimensions et lui permettre de franchir les rebords de la bague extérieure (par exemple en transformant sa section circulaire en une section en forme de haricot), puis en lui resti tuant sa forme cylindrique après mise en place dans la bague extérieure, dans laquelle les aiguilles ont été préalablement disposées et retenues à l'aide de graisse consistante. Ce procédé est séduisant par sa simplicité apparente.
En fait, la retenue provisoire des aiguilles à l'espacement uniforme voulu pour qu'elles pénètrent dans les alvéoles de la cage lors que celle-ci est remise en forme cylindrique est un procédé très onéreux, difficile à réaliser et incer tain.
II suffit qu'une seule aiguille se déplace hors de la position voulue pour compromettre la remise en forme circulaire de la cage et on comprend faci lement que l'on ne peut pas compter sur un main tien parfait des aiguilles à l'aide de graisse consis tante, compte tenu des, chocs, secousses, etc... au cours du montage, en supposant bien entendu qu'un moyen satisfaisant soit trouvé pour réaliser initiale ment une mise en place correcte des aiguilles, à une cadence correspondant aux exigences d'une production en grande série.
D'autre part, dans le roulement connu susvisé, la cage se trouve tout entière à l'intérieur du cercle primitif des aiguilles et les surfaces de guidage des aiguilles sur les barrettes, tangentes aux aiguilles, ne sont pas sur le cercle primitif. Les réactions de contact sont de ce fait nettement inclinées par rap port à la tangente au cercle primitif, c'est-à-dire qu'elles ont des composantes radiales et il est bien connu que celles-ci sont responsables de frotte ments et d'une usure rapide de la cage et des élé ments du roulement.
L'invention a pour but de remédier à ces incon vénients et de réaliser un roulement dans lequel la cage s'étend de part et d'autre du cercle primitif et possède des surfaces de guidage des aiguilles qui sont sensiblement normales au cercle primitif.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un tel roulement, qui consiste à partir d'une bande de tôle plane, à y poinçonner des ou vertures à flancs parallèles, à rouler la bande en un cylindre, à jonctionner les extrémités de celui-ci, à réduire les dimensions de la cage ainsi constituée en donnant aux cordons terminaux de celle-ci la forme d'une courbe à une ou plusieurs contre-cour- bures, à introduire la cage dans la bague extérieure et à reformer les cordons terminaux cylindrique- ment,
les aiguilles étant placées dans les alvéoles de la cage, soit avant, soit après cette remise en forme cylindrique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du roulement cylindrique objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe transversale partielle de ladite forme d'exécution du roulement.
La fig. 2 est une demi-coupe axiale correspon dante.
La fig. 3 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la fig. 1.
La fig. 4 montre en plan une partie de l'ébau che pour la confection de la cage.
La fig. 5 montre l'ébauche enroulée en cylindre. La fig. 6 montre un moyen de jonctionner les extrémités de l'ébauche.
La fig. 7 montre la déformation de la cage pour sa mise en place.
La fig. 8 est une vue partielle, correspondant à la fig. 7, montrant comment la cage peut être gar nie d'aiguilles avant mise en place, et la fig. 9 est une coupe axiale d'une variante de la cage.
En se référant aux fig. 1 à 3, le roulement à aiguilles représenté comprend une bague extérieure 1, dont la paroi cylindrique interne possède des qualités de surface convenables pour constituer le chemin de roulement 2 pour une rangée circulaire d'aiguilles 3, logées dans les alvéoles d'une cage comprenant deux cordons annulaires terminaux 4 et 5, reliés par des barrettes longitudinales 6. La bague 1 comporte des rebords internes 7 et 8 de retenue de la cage, dont les parois internes pos sèdent des qualités de surface convenables pour résister aux frottements éventuels contre les cordons 4 et 5 si la cage vient à se déplacer axialement.
Ces rebords sont formés par décolletage ou par emboutissage ou une opération analogue, alors que l'ébauche de bague est encore malléable, et les, trai tements thermiques, chimiques ou thermochimi- ques de durcissement superficiel ou à coeur ne sont exécutés qu'ensuite mais avant mise en place des aiguilles, ce qui évite les difficultés rencontrées lorsque les rebords sont formés après mise en place de celles-ci. Toutefois, cette façon d'opérer néces site un procédé particulier pour la mise en place de la cage et des aiguilles, qui sera décrit ci-après.
On remarquera plus particulièrement à la fig. 3 que la cage s'étend de part et d'autre du cercle pri mitif de la rangée d'aiguilles et possède des surfa ces de guidage 9 et 10, constituées par les flancs, des barrettes 6, qui sont sensiblement normales au cercle primitif, comme indiqué par les droites en traits mixtes N. La largeur de l'alvéole, entre les surfaces 9 et 10, sur le cercle primitif, est égale, à un léger jeu près, au diamètre des aiguilles 3.
En service, les aiguilles 3 ne peuvent venir au contact des surfaces de guidage 9 et 10 qu'en des points situés très près du cercle primitif et par suite les réactions d'appui sont à peu près tangentielles, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de composantes radia les appréciables, disposition essentielle pour éviter les frottements excessifs et l'usure rapide de la cage.
En raison de la convergence approximative des flancs 9 et 10 vers l'axe du roulement, les aiguilles ne sont pas retenues par la cage vers l'extérieur et sont retenues uniquement par le fait qu'elles por tent contre le chemin de roulement 2. Vers l'inté rieur, elles. sont retenues par le chemin de roule ment A, qui peut être la surface cylindrique exté rieure d'un arbre B ou d'une douille emmanchée sur l'arbre. Avant que le roulement soit mis en place sur l'arbre, les aiguilles sont empêchées de s'échap per du fait que, grâce à la convergence des flancs 9 et 10, la largeur entre ceux-ci, sur la face interne 11 de la cage, est inférieure au diamètre des aiguil les.
Pour que la cage soit retenue dans la bague extérieure et que le roulement puisse par consé quent être manipulé sans perte des aiguilles., le diamètre extérieur de la cage doit être supérieur au diamètre intérieur des rebords 7 et 8 de la bague 1. Comme ces derniers sont formés avant mise en place de la bague et des aiguilles, celle-ci ne peut avoir lieu que moyennant une réduction des dimen sions radiales de la cage.
Le procédé de fabrication décrit ci-après permet de résoudre ce problème. Suivant ce procédé, on part d'une bande de tôle plane D (fig. 4) dans la quelle sont poinçonnées; des ouvertures 12, laissant subsister des cordons latéraux 4 et 5, reliés par des barrettes 6, dont les flancs sont parallèles. Cette bande de tôle est roulée sous forme d'un cylindre (fig. 5), de sorte que les flancs d'une barrette res tent parallèles entre eux mais que les flancs de deux barrettes consécutives deviennent conver gents, comme représentés par les droites en traits mixtes N à la fig. 3.
La jonction des extrémités de la bande peut être réalisée en ménageant aux extré mités de l'ébauche deux demi-barrettes 6a-6b (fig. 6) comportant un biseau pour la soudure de celles- ci à l'aide de métal d'apport, comme représenté en 13. Ainsi se trouve réalisée la cage cylindrique des fig. 1 à 3, qu'il s'agit de mettre en place dans la bague extérieure.
Ce résultat est obtenu en déformant la cage en vue de réduire ses dimensions radiales, ce qui peut être réalisé facilement en déformant les cordons 4 et 5. On peut, par exemple, refouler une partie de ceux-ci vers le centre pour déformer le cercle et le transformer en une figure en rognon ou hari cot , comprenant une partie extérieure curviligne convexe, une partie intérieure curviligne concave et des courbes de raccordement, le périmètre de cette figure étant égal à celui du cercle initial, la contre- courbure est calculée de façon que la plus grande dimension du rognon ou haricot soit infé rieure au diamètre du cercle,
c'est-à-dire que la cage déformée puisse franchir les rebords 7 et 8 de la cage. Toutefois, une telle déformation est con sidérable et exige des courbes de raccordement à petit rayon de courbure, qui risquent de soumettre le métal à une fatigue excessive. Il est préférable de déformer la cage de façon à obtenir une sorte d'étoile curviligne à plusieurs branches (en prin cipe quatre au minimum) pour que la réduction de dimension radiale soit obtenue sans exagération des courbures.
La fig. 7 montre la cage déformée suivant une étoile à quatre branches, inscrite dans un cercle de diamètre D' plus petit que le diamètre intérieur D des rebords 7 et 8 de la bague 1. Dans cet état, la cage peut être introduite dans la bague 1, après quoi les cordons 4 et 5 peuvent être reformés cir culairement par exemple. Les aiguilles peuvent en suite être mises en place dans leurs alvéoles en les forçant entre les barrettes, par déformation élasti que de celles-ci.
On pourrait aussi, comme représenté à la fig. 8, et à condition de réduire encore davantage le dia mètre D' pour tenir compte de la saillie des aiguil les, garnir les alvéoles de la cage déformée avec les aiguilles, retenues en place à l'aide de graisse consistante par exemple, les aiguilles ne trouvant leur place définitive qu'après remise en forme cy lindrique de la cage.
Il est déconseillé de retenir les aiguilles 3 sur le chemin de roulement 2 à l'aide de graisse consis tante et d'introduire ensuite la cage vide, comme le représente la fig. 7, car il serait pratiquement im possible de présenter toutes les aiguilles correcte ment en regard des alvéoles et de redonner ensuite à la cage sa forme correcte.
Les extrémités de l'ébauche cylindrique de la fig. 5, au lieu d'être jonctionnées par soudage, peuvent l'être par collage, brasage, agrafage, etc.
Lors de la remise en forme cylindrique de la cage à l'intérieur de la bagne, le mandrinage peut être accompagné au besoin d'une légère dilatation ou augmentation du diamètre de la cage, par défor mation permanente des cordons latéraux 4 et 5.
En service, par suite de la convergence vers l'axe des faces latérales 9 et 10 des alvéoles, la cage se centre automatiquement, avec un léger jeu de fonctionnement sur la couronne d'aiguilles. Elle n'a donc pas besoin de comporter de moyens spé ciaux de centrage par rapport à la bague extérieure 1, s'appuyant sur le chemin de roulement exté rieur ou des parties solidaires de ce chemin.
Dans certains cas, et notamment lorsque la cage est soumise à des forces d'inertie tendant à l'excen trer par rapport au chemin de roulement, les bar- rettes, dans leur partie médiane, peuvent être re courbées comme représenté<I>en 6a</I> à la fig. 9 de façon à limiter l'excentrement possible par leur contact avec le chemin de roulement intérieur A ou extérieur 2, les parties des barrettes se trouvant sur le cercle primitif C assurant le guidage correct des aiguilles.
Les roulements ainsi réalisés constituent une solution simple et particulièrement économique, notamment du fait que la fabrication de la bague extérieure 1 est rendue entièrement indépendante de la fabrication de la cage.