Brevet FR2002304A1 — publié le 19691017

i 2002304 La présente invention concerne une cage de roulement d'entraîneront unidirectionnel (a roue libre) à rouleaux, et plus particulièrement la construction des ressorts de la cage et le montage de ces ressorts dans le corps de la cage.. On connaît dans 5 l'art antérieur diverses solutions pour réaliser une cage acceptable du point de vue économique pour les accouplements de dimensions relativement petites. Ces cages sont entièrement en matière plastique moulée, avec les ressorts venus de moulage. Elles présentent de nombreux inconvénients, dont le principal est la rup-10 ture des ressorts. Par ailleurs, ces cages sont limitées par la nécessité d'utiliser des matières plastiques les plus élastiques et les plus coûteuses. Une deuxième solution consiste à réaliser l'ensemble de la cage en tôle, les ressorts étant venus de matière avec la cage. 15 Dans ce type de cage de retenue, il est nécessaire que le métal des ressorts soit pris dans le métal déplacé au cours de la formation des poches réceptrices des rouleaux. Le résultat en est que les ressorts sont d'un mauvais rendement. Une autre soluti'on proposée pour la réalisation d'une cage sa-20 tisfaisante consiste à réaliser le corps de la cage en tôle et les ressorts également en tôle, ces ressorts étant formes séparément et fixés au corps de la cage. Ici également les ressorts sont d'une construction peu satisfaisante,principalement en raison des difficultés de montage. 25 L'invention fournit une cage de retenue pour un accouplement unidirectionnel à rouleaux dont le corps' est moulé en matière plastique, suivant un mode de construction peu coûteux et dont les ressorts sont fabriqués séparément en tôle, de préférence en acier, le corps de la cage étant d'une construction dans laquelle 30 on peut facilement monter des ressorts d'un type très satisfaisant . Une autre caractéristique de l'invention consiste à réaliser, dans une cage d'accouplement unidirectionnel à rouleaux, un ressort du type elliptique simplement appuyé ; ce ressort ^est révé-35 lé très avantageux aussi bien du point de vue du prix de revient que de sa durabilité probable. Un autre objet de l'invention est de réaliser une nouvelle cage de retenue pour accouplements unidirectionnels à rouleaux, dont le corps puisse facilement être moulé en une matière 69 03479 2 2002304 plastique peu coûteuse et soit d'une construction dans laquelle on peut facilement monter des ressorts d'un type efficace sur les barreaux transversaux de la cage et où les moyens de montage des ressorts peuvent également être utilisés pour faciliter la rete-5 nue des rouleaux du fait qu'ils constituent une partie de l'ensemble de la cage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif et nullement limitatif une 10 forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin, la figure 1 est une vue de profil de la cage, certaines parties des couronnes latérales étant représentées avec arrachements et plusieurs des barreaux transversaux étant représentés en coupe 15 de façon à montrer clairement les relations entre les éléments constitutifs de la cage ; la figure 2 est une vue partielle en plan de la cage de la figure 1, certaines parties étant représentées en coupe ; la figure 3 est une vue partielle en plan de la cage qui ne 20 montre qu'un seul barreau transversal et un seul ressort ; la figure 4 est une vue partielle, à échelle agrandie en perspective éclatée montrant la partie de la cage représentée sur la figure 3 retournée de 180°; la figure 5 est un diagramme schématique représentant les 25 forces exercées sur l'un des ressorts. On a représenté sur le dessin une cage qui est particulièrement bien adaptée pour être utilisée comme élément d'un accouplement unidirectionnel à rouleaux, la cage étant désignée dans son ensemble par la référence 10. La cage 10 est composée de trois 30 éléments de base. Ces éléments comprennent un corps 11, une série de ressorts qui sont désignés dans leur ensemble par la référence 12 et un nombre égal de rouleaux 13- Le corps 11 de la cage est de préférence une pièce moulée, et il est formé en une matière plastique relativement peu coûteuse. Les ressorts 12 sont de pré-35 férence formés en lames ou fils d'acier et les rouleaux 13 sont naturellement en acier trempé. Les rouleaux 13 sont classiques et leurs détails sont donc peu importants pour la présente invention. Le corps 11 de la cage est formé de deux bagues latérales 14 et 15 qui sont assemblées par des barreaux transversaux 16 69 03479 3 2002304 orientes axialement, les barreaux 16 étant répartis à intervalles réguliers sur la circonférence. Il convient de remarquer que les barreaux transversaux 16 sont reliés aux bagues latérales 14 et 15 en des positions adjacentes au bord radialement intérieur de 5 ces bagues. Les bagues latérales maintiennent les rouleaux et les ressorts dans les positions relatives appropriées dans le sens axial. Chaque barreau transversal 16 est construit de façon à donner un appui approprié à l'un des ressorts 12. Sn outre, chacun des 10 barreaux 16 est d'une configuration propre à former un siège pour un rouleau 13 adjacent, ce siège coopérant avec un ressort 12 placé en opposition pour retenir le rouleau dans le corps 11 de la cage. On voit maintenant que l'espace compris entre les deux barreaux transversaux adjacents lo est considéré comme une poche 15 dans laquelle l'un des rouleaux 13 se loge, comme on l'a indiqué clairement sur la figure 1. La poche est désignée par la référence 17- Chaque barreau transversal 16 porte deux pattes d'extrémités 18 et une patte centrale 20 qui font saillie vers l'extérieur sur 20 ce barreau dans une direction générale radiale. Les pattes d'ex-, trémitë font corps avec les bagues latérales 14 et 15 et renforcent les liaisons entre les bagues latérales et les barreaux transversaux 16. Les deux pattes d'extrémités 18 présentent des surfaces 21 situées dans un même plan, destinées à entrer en con-25 tâct avec le ressort, et qui sont dirigées dans un premier sens tandis que la patte 20 présente une surface 22 destinée à entrer en contact avec le ressort (figure 3), qui est dirigée dans le sens opposé et qui est également située dans le même plan que les surfaces 21. 30 II convient de remarquer que la patte 20 présente la forme d'un segment de cylindre et qu'elle est disposée entièrement dans les limites du prolongement radial du barreau transversal 16 correspondant. Par contre, les pattes d'extrémité 21 sont adjacentes à un bord longitudinal du barreau transversal sur lequel elles 35 sont formées et elles font saillie au delà de ce bord dans le sens circonférentiel, ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figupe 1. Le bord longitudinal de chaque barreau transversal 16 le long duquel les pattes d'extrémités 18 sont disposées est désigné par la référence 23 et il est incliné de façon à être dirigé vers 69 03479 it 2002304 l'extérieur dans une direction générale radiale. La face de chaque patte d'extrémité 18 qui est la plus éloignée de la surface 21 de cette patte, est désignée par la référence 24 et elle présente en coupe une forme angulaire. Il convient de remarquer que 5 la face 24 de chaque patte d'extrémité 18 coopère avec le bord longitudinal 23 du barreau transversal 16 qui porte cette patte pour définir un siège de rouleau désigné dans son ensemble par la référence 25. Chaque ressort 12 est de préférence pris dans une bande ou lame d'acier de largeur et d'épaisseur constante et il 10 comprend une partie de base 28 de longueur légèrement inférieure à la longueur des barreaux transversaux 16, ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 3- Chaque ressort 12 comprend également deux branches 29 qui sont raccordées aux extrémités de la partie de base 28 par des pliages intermédiaires 30. Les branches 29 sont 15 convergentes et se terminent à leurs extrémités libres par des bords rabattus 32 de faible longueur. Les bords rabattus 32 sont raccordés aux branches 29 par des parties arronàies 31 qui sont destinées à entrer en contact avec les rouleaux. Du fait que les surfaces 21 des pattes d'extrémités 18 et la 20 surface 22 de la patte centrale 20 portées par chaque barreau transversal 16 se trouvent dans un même plan, lorsqu'un ressort 12 est mis en place sur le barreau transversal 16 correspondant, les extrémités de la partie de base 28 du ressort sont incurvées et cette partie de base prend une forme en arc qui dirige sa con-25 cavité vers les branches 29. Il en résulte que chaque ressort 12 est retenu élastiquement en place sur son barreau transversal 16. Il est visible sur la figure 2 que, lorsqu'un rouleau est mis en place dans sa poche 17, les parties 31 des branches du ressort 12 correspondant sont appuyées sur le rouleau 13 et que les bran-30 ches 29 sont infléchies vers la partie de base 28 tandis qu'il se produit un certain degré de flexion dans les pliages 30 en raison de ce mouvement des branches 29. Il se produit également un fléchissement plus accentué de la partie de base 28 en raison des efforts exercés sur les pliages 30. On voit que lorsque la cage de 35 retenue 10 est montée à l'intérieur de l'élément extérieur de forme classique, d'un accouplement unidirectionnel et sur un arbre, les rouleaux 13 se trouvent refoulés radialement vers l'extérieur par l'arbre (non représenté) pour faire saillie radialement au delà des bagues latérales 14 et 15, et sont mis en prise 69 03479 2002304 avec les rampes de carnes (non représentées) de l'élément extérieur de l'accouplement. Il en résulte un fléchissement encore plus accentué des ressorts 12, les branches 29 de ces ressorts se rapprochant encore davantage de la partie de base. 23. 5 II convient de remarquer que les bagues latérales 14 et 15 sont munies, sur leurs surfaces périphériques externes, de bossages 33 adjacentes aux divers barreaux transversaux 16. Les bossages 33 sont en contact avec des surfaces de butée (non représentées) prévues sur l'élément extérieur classique de l'accouplement 10 unidirectionnel de façon à empêcher le corps 11 de la cage de retenue de tourner à l'intérieur dudit élément extérieur de l'accouplement, ou à limiter le mouvement relatif entre le corps de la cage de retenue et l'élément extérieur de l'accouplement à une rotation d'un angle très limité. 15 II convient également de souligner ici que, pour assurer la mise en position correcte du corps 11 de la cage de retenue dans un élément extérieur d'accouplement unidirectionnel sans que la cage ne soit coincée le long de ses bords, la paroi latérale externe de la bague latérale 14 porte une série de boutons 34 et 20 que la paroi latérale externe de la bague latérale 15 est munie d'une saillie annulaire 35 d'un seul tenant. Il va de soi que les positions relatives de la cage et de l'élément extérieur classique de l'accouplement, sont telles que, lorsque l'accouplement est en prise, les rouleaux 13 sont appli-25 qués plus étroitement contre les ressorts 12 en provoquant un fléchissement encore plus accentué des branches 29- On voit donc que, non seulement les ressorts 29 sont soumis à une charge constante mais qu'ils subissent également des flexions répétées en raison de l'actionnement et du relâchement de l'accouplement 30 dont la cage 10 fait partie. On se reportera maintenant aù schéma de la figure 5 où l'on a représenté les forces exercées sur le ressort 12. Le ressort 12 est chargé identiquement en des points adjacents aux extrémiéés des branches 29 par deux forces P/2, où P est égale à la charge 35 totale exercée sur le ressort 12 par les rouleaux. A la charge exercée sur le ressort 12 s'oppose la résistance de forces opposés et égales qui s'exercent sur les extrémités de la partie de base 28, chacune de ces forces étant de même égale à P/2. On a représenté deux dimensions sur la figure 5. La première 6.9 03479 6 2002304 dimension L est égale à la moitié de la distance séparant les lignes d'action des forces de réaction exercées sur la partie de base 23. L'autre dimension a est égale à la distance séparant les forces appliquées des forces de réaction qui leur sont adjacentes. 5 Dans un ressort simple, du type appuyé à ses extrémités ou du type encastré et en porte-à-faux, la contrainte maximale admissible est déterminée par la formule suivante : Contrainte max. = 3 Eyh = K 2 L2 10 où E = module d'élasticité y = flexion dans le sens de P h = épaisseur du ressort L = longueur Lorsque le ressort est du type appuyé à ses extrémités, L est 15 égal à la moitié de l'écartement des appuis. Par contre, lorsque le ressort est du type poutre encastrée, L est égal à la distance séparant l'appui du ressort de la charge appliquée. Il résulte clairement de ce qui précède que, avec les ressorts appuyés à leurs extrémités, et les ressorts du type poutre encas-20 trée, où la dimension L est fixée en raison des limitations qui affectent l'espace disponible, on n'a aucune possibilité de réaliser un ressort ayant l'efficacité maximale. Par contre, avec le ressort elliptique simplement appuyé suivant la présente invention, on obtient une possibilité de modification des dimensions 25 relatives du ressort qui permet de réaliser le ressort du meilleur rendement pour une installation particulière considérée. Ceci est dû au fait que la contrainte maximale du ressort 12 est déterminée par la formule suivante : Contrainte max. = o Eyh 30 5 f a +2ad+2d -6a L 1 L SCâ+d)-1 En introduisant K = 3 Eyh. on obtient, 2 2 IT 2 Contrainte max. = 4 KL 35 5 fa2+2ad+2d2+6a2L ~1 5(a+dr Il ressort de ce qui précède que la cage de retenue 10 présente de nombreux avantages comparativement aux constructions de la technique antérieure. Ces avantages comprennent non seulement la réalisation d'un ressort qui peut être calculé de façon à 69 03479 7 2002304 posséder la longévité maximale dans les conditions de fonctionnement requises mais de plus la réalisation d'un ensemble qui peut être fabriqué économiquement et dont on peut modifier la construction pour l'adapter à des conditions particulières de 5 fonctionnement ou à des conditions d'environnement inhabituelles, par exemple, à des hautes températures et des conditions de lubrification difficiles. Il va de soi que la forme de réalisation de l'invention décrite ci-dessus à titre explicatif et nullement limitatif peut 10 être modifiée dans ses éléments constitutifs en restant dans le cadre des caractéristiques essentielles définies par les revendications annexées. 69 03479 Q u 2002304 REVENDICATIONS 1. Cage de retenue pour un accouplement unidirectionnel caractérisée en ce qu'elle comprend un corps comportant deux bagues latérales réunies entre elles par des barreaux espacés circonféren- 5 tiellement, les bagues latérales et les barreaux transversaux définissant des poches espacées circonférentiellement qui sont destinées à recevoir les rouleaux et qui sont séparées les unes des autres par les barreaux transversaux, et un ressort porté par chaque barreau transversal et qui fait saillie dans la poche ad- 10 jacente, chaque ressort comprenant une partie de base et deux branches convergentes qui sont réunies à ladite partie de base par des pliages intermédiaires. 2. Cage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque ressort est du type elliptique simplement appuyé. 15 3- Cage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque ressort est monté de façon démontable sur les barreaux respectifs . 4. Cage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque barreau transversal comprend des pattes qui servent d'ap- 20 pui aux surfaces opposées de la partie de base du ressort correspondant, pour fixer ce ressort en position et le retenir sur chaque barreau transversal. 5. Cage de retenue suivant les revenâications 1 et 4, caractérisée en ce que les pattes de chaque barreau transversal ont 25 leurs faces dirigées dans deux sens opposés, et présentent des surfaces qui servent d'appui aux faces opposées de la partie de base du ressort, ladite partie de base du ressort étant incurvée. 6. Cage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque barreau transversal comprend deux pattes et une patte in- 30 termédiaire dirigée dans le sens opposé, ces pattes servant d'appui à des surfaces opposées de la partie de base du ressort correspondant pour fixer la position de ce ressort et le retenir sur le barreau transversal, les pattes de chaque barreau transversal ayant leurs faces dirigées dans- deux sens opposés et pré- 35 sentant des surfaces qui servent d'appui, aux deux faces opposées de la partie de base du ressort, ladite partie de base étant incurvée, toutes les surfaces des pattes de chacun des barreaux transversal qui servent d'appui au ressort se trouvant dans un ïaême plan. 69 03479 s 2002304 7» Cage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque barreau transversal comprend deux pattes et une patte intermédiaire dirigée en sens inverse, les pattes servant d'appui aux deux surfaces opposées de la partie de base du ressort cor-5 respondant pour fixer la position de ce ressort- sur chaque barreau transversal et le retenir sur ce barreau, les deux pattes de chaque barreau transversal présentant des surfaces qui coopèrent avec le barreau transversal pour définir des sièges destinés à recevoir un rouleau, sièges dont la concavité est dirigée vers 10 une poche adjacente, et qui sont disposés à l'oppose du ressort contenu dans cette poche pour coopérer avec ce dernier pour retenir le rouleau dans ladite poche. 8. Cage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque barreau transversal comprend deux pattes et une patte in- 15 termédiaire dirigée en sens opposé, les pattes servant d'appui aux surfaces opposées de la partie de base du ressort correspondant pour fixer la position de ce ressort et le retenir sur chaque barreau transversal, les deux pattes de chaque barreau transversal ayant des surfaces qui coopèrent avec le barreau 20 transversal correspondant pour définir des sièges destinés à recevoir un rouleau, les sièges dirigeant leur concavité vers une poche adjacente, et disposés à l'opposé du ressort contenu dans cette poche pour coopérer avec ce dernier, et un rouleau étant monté dans chaque poche et serré entre les sièges et le ressort 25 correspondants. 9. Cage de retenue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de cette cage est en matière plastique moulée et que les ressorts sont formés de métal en feuille. 10. Ressort particulièrement destiné à être utilisé comme 30 élément d'une cage de retenue pour un accouplement unidirectionnel à rouleaux, caractérisé en ce qu'il est du type elliptique, simplement appuyé et qu'il comprend une partie de base définissant les moyens de montage de ce ressort et des branches qui partent des extrémités opposées de cette partie de base et dont les 35 extrémités libres définissent les moyens qui coopèrent avec le rouleau.