Brevet FR2402105A1 — publié le 19790330

La présente invention concerne une cage pour roulements à rouleaux. On connaît des cages pour des roulements à rouleaux cylindriques qui sont guidées par le chemin de roulement de la bague extérieure ou de la bague intérieure, en contact avec celle-ci, comme celle décrite dans le brevet des E.U.A. nO 3.675.292. La cage de ce type a pour caractéristique de pouvoir eAtre déplacée relativement en douceur pendant la rotation du roulement puisqu'elle est guidée par la surface du chemin de roulement. Toutefois, la cage provoque un frottement de glissement entre sa surface qui prend appui sur le chemin de roulement et la portée qui la reçoit, en plus du frottement de glissement qui se produit entre les rouleaux et les surfaces de la cage qui définissent les cavités.La surface accrue qui donne naissance aux frottements de glissement provoque une élévation de la température du roulement et une plus grande usure de la cage. La production de chaleur et de particules de métal usé qui en résulte accélère la dégradation du lubrifiant. Les surfaces coulissantes sont soumise à une adhésion thermique qui rend le roulement hors d'usage prématurément. En particulier, quand le roulement -est monté dans une position inclinée, une adhésion thermique risque de se produire entre la surface de la cage prenant appui sur le chemin de roulement et la portée qui la reçoit. Le brevet des E.U.A. nO 3.647.273 décrit un roulement comportant des éléments annulaires pour -une cage et des éléments de tiges ou d'entretoises qui forment des pièces séparées de telle sorte que les rouleaux sont d'abord introduits dans les cavités et les éléments annulaires et les éléments d'entretoises sont ensuite assemblés avec des rivets ou des moyens analogues. Ce roulement est long à assembler du fait que les éléments annulaires et les éléments d'entretoises de la cage qui sont séparés les uns des autres doivent être assemblés. En outre, quand le roulement comportant la cage résulsante est utilisé dans des conditions dures, à grande vitesse de rotation par exemple, les parties de liaison sont susceptibles de se desserrer, de e détériorer ou de subir des incidents analogues. Ainsi, la cage de ce type a pour inconvénient d'être peu rigide. Les roulements à rouleaux cylindriques sont conçus de telle sorte que l'une des bagues, la bague intérieure ou la bague extérieure du roulement, est démontable à volonté, de telle sorte que quand la bague intérieure par exemple est démontée, les parties restantes comprenant la bague extérieure, les rouleaux ét la cage sont maintenus assemblés du fait que la structure unitaire assemblée rend le roulement très avantageux à manipuler pour le transporter ou le monter dans des machines. Pour assurer ces avantages, la cage doit comporter des moyens pour retenir les rouleaux dans ses cavités une fois qu'ils y ont été placés. Quand de tels roulements sont installés dans des machines, la bague intérieure démontée et ltensemble formé par la bague extérieure, les rouleaux et la cage sont assemblés pour former un roulement lorsque toutes les pièces sont en place. Toutefois, avec des roulements dans lesquels les rouleaux peuvent avoir un déplacement radial important par rapport au roulement, il est extrême- ment difficile de monter la bague intérieure ou l'arbre tournant en place et ceci prend beaucoup de temps.Pour réduire le déplacement radial des rouleaux, il devient nécessaire de positionner le moyen de retenue des rouleaux près du cercle moyen des rouleaux dans toute la mesure du possible ; mais si la cage est ainsi con çue, la distance radiale entre ltélément d'entretoise et les moyens de retenue des rouleaux diminue, et il en résulte inévitablement que les éléments annulaires de la cage auront une dimension radiale plus faible et une résistance limitee. Brièvement, avec les cages connues jusqu'alors, il est extrèmement difficile de concevoir des moyens avec lesquels les rouleaux peuvent être retenus sur la cage sans pouvoir tomber hors de la cage, radialement par rapport au roulement lorsque la cage~est manipulée après que les rouleaux ont été placés dans les cavités de celle-ci et, également, il est difficile de prévoir des moyens pour régler le déplacement radial des rouleaux par rapport au roulement quand le roulement doit tre monté dans une machine de façon à rendre le roulement aisé à mettre en place. La présente invention concerne des cages pour roulement à rouleaux permettant d'obtenir des roulements exempts des problèmes sus-mentionnés. C'est un objet de l'invention de prévoir une cage dans laquelle les parties annulaires de la cage et les parties de tige servant d'entretoises de celle-ci sont faites en une seule pièce, sans utiliser de rivets ou de moyens de fixation analogues, et qui peut être déplacée en étant guidée seulement par les- rouleaux pendant la rotation du roulement, la cage ayant donc une résistance accrue et entralanant une production de chaleur et une usure réduites par suite d'une réduction de la surface de frottement. C'est un autre objet de la présente invention de prévoir une cage de retenue des rouleaux pour des roulements à rouleaux cylindriques dans lesquels les moyens pour retenir les rouleaux et les moyens pour régler le déplacement radial des rouleaux par rapport au roulement ont une construction relativement simple, qui peut être mise en oeuvre sans limiter la conception des parties annulaires et des parties d'entretoises de la cage ; la cage est donc très simple, rigide et robuste dans son intégralité de façon à pouvoir être mise en oeuvre avantageusement quand le roulement doit être entraîné à grande vitesse et sous des charges élevées et à permettre le montage aisé du roulement dans des machines. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci Joints dans lesquels - La figure 1 est une vue en perspective, en coupe représentant un mode de réalisation de la présente invention ; - La figure 2 est une vue en coupe agrandie suivant la ligne A-A dans la figure 3 ; - La figure 3 est une vue de profil, en élévation du mode de réalisation de la figure 2 vue suivant la ligne B-B de celle-ci - Les figures 4 à 9 sont des vues en plan montrant chacune la forme d'une partie saillante ; - La figure est une vue de profil, en élévation de la partie saillante représentée dans la figure 9, vue suivant la ligne C-C dans cette figure ; - La figure Il est une vue en coupe représentant un mode de réalisation modifié ; et - La figure 12 est une vue partielle, en élévation, de profil, de ce mode de réalisation. Les figures 1 à 3 représentent une cage selon la présente invention comportant deux éléments annulaires 2 disposé près des extrémités apposées des rouleaux 1, plusieurs éléments d'entretoises 3 s'étendant à partir des surfaces périphériques intérieures des éléments annulaires 2 et reliant les élémerts 2 axialement par rapport au roulement pour former des cavités 4 pour les rouleaux disposées circonférentiellement par rapport au roulement, et plusieurs parties saillantes 5 disposées sur la périphérie extérieure des éléments annulaires 2, radialement, vers l'extérieur par rapport à ceux-ci et s'étendant à partir des éléments annulaires 2, par paire, opposés l'une à l'autre axialement et dirigées vers l'intérieur du roulement. Les parties saillantes 5 servent à retenir les rouleaux dans les cavités 5 de la cage pour les empocher de tomber et servent également à régler la valeur du déplacement radial des rouleaux 1 dans les cavités 4 Les éléments d'entretoi- ses 3 et les parties saillantes 5 sont formées en une seule pièce avec les éléments annulaires 2 à partir d'une pièce annulaire massive par formage à la machine. Les faces latérales 31 des éléments d'entretoises 3 définissant les cavités 4 s'étendent à partir- des faces latérales intérieures des éléments annulaires 2 vers l'intérieur et dans une direction centripète par rapport aux cavités et sont adaptées pour guider les rouleaux 1 dans les cavités 4.Comme on le voit dans la figure 3, les parties saillantes adjacentes 5 ont des faces latérales parallèles à une ligneL passant-par le centre 1 du rouleau immédiatement adjacent et par le cEntre02 du roulement . L'espacement a entre les faces latérales disposées face à face est, de façon appropriée, plus petit que ou sensiblement égal au diamètre du rouleau 1. Quand les rouleaux 1 ont été placés dans les cavités 4, les extrémités intérieures 51 des parties saillantes 5 sont déformées plastiquement et mises à une forme telle que celle représentée dans les figures 4 à 10 pour retenir les rouleaux 1 dans les cavités 4, les empêchant de tomber dans la direction radiale.La valeur du déplacement des rouleaux 1 radialement par rapport au roulement est réglable en ajustant de façon appropriée la valeur de la déformation plastique des extrémités 51 des parties saillantes dans la direction circonférentielle de la cage. La cage du mode de réalisation décrit ci-dessus, m "e me quand elle est adaptée à un grand nombre de rouleaux l,c'est-à- dire même quand elle comporte un grand nombre de cavités 4 destinées à autre utilisées dans un roulement à rouleaux ayant une capacité de charge élevée, permet de régler aisément la valeur du déplacement des rouleaux I dans la direction radiale du roulement de la manière que l'on décrira ci-après et conserve néanmoins une résistance satisfaisante. On remarquera que la partie saillante 5 est disposée sur la périphérie extérieure des éléments annulaires 2, radialement, vers l'extérieur par rapport à ceux-ci et qu'elle à une face latérale parallèle à la ligne L passant par le centre O du rouleau adjacent 1 et par le centre 02 du roulement. Par conséquent, même quand les cavités adjacentes 4, 4 sont espacées circonférentiellement d'une distance faible, la largeur m de la partie saillante 5 peut être importante. Ceci permet aux parties saillantes 5 de retenir aisément les rouleaux I dans les cavités 4 sans leur permettre de tomber hors de la cage, radialement, vers l'extérieur du roulement et de régler la valeur du déplacement des rouleaux 1 dans la direction radiale du roulement quand les parties saillantes sont déformées plastiquement au niveau de leurs extremités 51,par exemple, suivant l'une des formes représentées dans les figures 4 à 10. Les extrémites 51 ont alors une rigidité accrue. Quand on cherche à augmenter la largeur h des éléments annulaires 2 pour donner à la cage une rigidité accrue dans sa direction radiale, la structure susmentionnée assure une grande liberté de conception du fait que plus la largeur h des éléments annulaires 2 est importante, plus la largeur m des parties saillantes 5 sera importante. Par ailleurs, les éléments d'entretoises 3 qui sont formées au niveau de la périphérie intérieure des éléments annulaires 2 auront invariablement une largeur n réduite si l'espacement circonférentiel entre les cavités adjacentes 4 est faible.Cependant, du fait que les faces latérales 31 des éléments d'entretoises 3 définissant en partie les cavités 4 sont inclinées de façon à guider convenablement les rouleaux dans les cavités 4, de telle sorte que les faces latérales opposées 31, 31 des éléments d'entretoises 3 forment un angle a d'au moins 30 par exemple, les éléments d'entretoises 3 conservent une résistance suffisante même si leur largeur n est fable. I1 va de soi que la cage a un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur de la bague extérieure 7 et un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur de la bague intérieure 8, et elle est guidée par les rouleaux 1 sans tenir en contact avec les bagues intérieure et extérieure 7 et 8. Les formes données aux extrémités intérieures 51 des parties saillantes 5 par suite de déformation seront décrites ci-après en relation avec les figures 1 à 10. La figure 4 représente une partie saillante 551 comportant un dégagement central 6 ayant une largeur appropriée et s'étendant sur toute la longueur axiale de la partie saillante 551. Les parties d'extrémité 511 de la partie saillante 551 sont écartées l'une de l'autre dans une direction circonférentielle par rapport à la cage. La figure 5 représente une partie saillante 552 comportant un dégagement semblable 6 formé seulement dans la partie de l'extrémité de la partie saillante de façon à être désormé plastiquement et ayant des parties d'extrémité 512 écartées de la même manière. La présence du dégagement 6 facilite l'écartement des parties d'extrémité 511 ou 512 par déformation plastique, sans soumettre les parties saillantes 551 ou 552 à la force de déformation quand cela n'est pas nécessaire et, donc, sans réduire la précision dimensionnelle de la cage. Par conséquant, les parties saillantes 551 et 552 ayant les formes représentées dans les figures 4 et 5 sont appropriées quand la partie saillante a une largeur relativement importante pour régler le déplacement des rouleaux 1 à une valeur faible dans la direction radiale du roulement.Les figures 6 à 8 représentent des parties saillantes dont les extrémités ont été écartées au moyen d'un outil en forme de coin triangulaire engagé axialement entre elles. La figure 6 montre une partie saillante 553 comportant deux parties d'extrémité séparées 513 qui sont écartées l'une de l'autre. La figure 7 représente une partie saillante 554 comportant deux parties d'extrémité séparées 514 dont l'une seulement est écartée dans la direction circonférentielle. La figure 8 représente une partie saillante 555 ayant des parties d'extrémité séparées 515 formées par l'insertion d'un coin en deux endroits. Comme les parties saillantes 551 et 552 représentées dans les figures 4 et 5, la partie saillante 555 est appropriée quand elle a une largeur relativement importante. Avec les modes de réalisation représentés dans les figures 4 et 5 et défa décrits, le dégagement 6 s'étend dans toute l'épaisseur de la partie saillante , radialement par rapport au roulement alors que les figures 9 et 10 représentent une partie saillante- 556 dans laquelle un dégagement 61 est formé seulement sur le côté dirigé radialement vers l'extérieur de la partie saillante pour former des parties d'ex trémité 516 en réalisant le dégagement 61. Le dégagement 61 peut être formé plus facilement par brochage par exemple. Lorsque l'on déforme plastiquement l'extrémité intérieure 51 de la partie saillante avec un coin ou un outil approprié analogue enfoncé dans la face d'extrémité axialement par rapport au roulement, la face d'extrémité extérieure 53 de la partie saillante 5 doit être supportée par un moyen de support non représenté pour supporter la force axiale de l'coutil de façon à assurer une précision dimensionnelle de l'ensemble de la cage. Avec la cage selon la présente invention, les faces d'extrémité extérieures 53 des parties saillantes 5 viennent à ras de la face latérale extérieure de l'élément annulaire 2 et des faces d'ex extrémité extérieure 34 des éléments d' entretoises 3, ces faces étant disposées sur le nleme plan et s'étendant radialement par rapport au roulement.Par conséquent, la face d'appui du moyen de support s'ap plique contre la face latérale de la cage venant en contact uniforme avec celle-ci contre la force exercée par l'outil en forme de coin sur les parties saillante 5 sans permettre à cette force de produire une influence quelconque sur l'élément annulaire ou les éléments d'entretoises 3. I1 en résulte que le déplacement des rouleaux 1 dans la direction radiale du roulement est réglable en déformant plastiquement les extrémités intérieures de la partie saillante 51 sans nuire à la précision dimensionnelle de la cage. La cage de la présente invention, construite comme on l'a décrit, se présente typiquement sous la forme d'un cassis circulaire comportant des éléments annulaires 2 disposés parallèlement aux extrémités opposées des rouleaux, respectivement, et des éléments d'entretoises 3 reliant les éléments 2 et définissant des cavités 4 pour les rouleaux. En traits interrompus dans la figure 3, est représentée une modification d'un élément annulaire 2 suivant laquelle chaque partie de celui-ci comprise entre les éléments 3, 3 adjacents est droite. Les extrémités opposées des élements d'entretoises 3 peuvent être inclinées, tel qu'en 32 sur leur parties extérieures, c'est-à-dire radialement, vers l'intérieur, par rapport au rouie- ment alors que les parties saillantes 5 peuvent être inclinées de façon semblable en 52 sur leur côté extérieur, c 'est-à-dire au niveau des parties d'épaulement de celles-ci,d'oW il résulte que le poids de la cage peut être réduit sans affecter sa résistance. Les figures Il et 12 représentent une variante comportant des éléments annulaires 22 disposés près des extrémités opposées des rouleaux 11, respectivement et des éléments d'entreroises 33 reliant les éléments annulaires 22 et disposées sur la périphérie extérieure des éléments annulaires 22, radialement par rapport à ceux-ci pour définir des cavités 44 pour les rouleaux. Comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, les faces latérales défi- nissant les cavités sont inclinées à un angle requis ou cintrées de façon appropriée pour venir en contact avec les rouleaux 11. A l'inverse du mode de réalisation précédent, les parties saillantes 55 s'étendent à partir de la périphérie intérieure des élément annulaires 22, opposés axialement deux à deux et dirigés vers l'intérieur par rapport aux éléments 22 en relation spatiale appropriée avec les éléments d'entretoises 33. Comme avec le mode de réalisation-déJà décrit, quand les rouleaux l1 ont été placés dans les cavités 44, les extrémités intérieures des parties saillantes 55 sont ouvertes et mises à l'une des formes représentées dans les figures 4 à 10 pour retenir les rouleaux ll dans les cavités.Egalement, le déplacement des rouleaux 11 dans la direction radiale du roulement est réglable en ajustant les parties d'extrémité intérieures des parties saillantes 55 ouvertes dans une direction circonférentielle par rapport à la cage à une valeur désirée. Du fait de la construction qur-précède, les cages de la présente invention sont guidées par les rouleaux dans les cavités, sans venir en contact avec la bague intérieure et la bague extérieure et, de ee fait, ne présentent pas les inconvénients mentionnés teis qu'une élévation de la température de la cage, une dégradation du lubrifiant et une usure due au frottement de glissement, comme les cages prévues pour être guidées par l'une des bagues du roulement. La présente cage a une résistance élevée et elle peut e"tre utilisée dans des conditions dures puisqu'elle est réalisée à partir d'une seule piece annulaire, massive par usinage et forme une pièce monobloc comportant des parties d'entretoises, des éléments annulaires et des parties saillantes. Les parties saillantes destinées à retenir les rouleaux en position et à régler le déplacement des rouleaux radialement par rapport au roulement s'étendent axialement sur une faible longueur. Les éléments d'entretoises définissant les cavités pour les rouleaux et guidant les rouleaux ont une structure simple en ce sens que leurs faces latérales se présentent sous la forme d'une surface inclinée ou cintrée à un angle spécifié approprié. Avec de telles caractéristiques structurelles, la eage est très facile à babriquer, légère et compacte. Les rouleaux sont retenus en place et la valeur de leur déplacement radial est réglable aisément simplement en déformant plastiquement les parties saillantes seulement. Ceci assure que les dimensions des éléments d'entretoises et que la dimension radiale des éléments annulaires pourra être déterminée cornme on le désire en fonction de l'utilisation du roulement dans lequel la cage doit être incorporée tout en assurant la résistance mécanique désirée de la cage. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Cage pour un roulement à rouleaux, d'un type comportant des cavités pour retenir les rouleaux, disposée entre les bagues intérieure et extérieure du roulement et maintenue hors de contact avec les bagues intérieure extérieure, caractérisée en ce qu'elle comprend deux éléments annulaires disposés près des extrémités opposées des rouleaux, des éléments d'entretoises disposés au niveau de la périphérie intérieure ou extérieure des éléments annulaires, également espacés circonfrérentiellement par rapport à cette périphérie pour définir les cavités pour les rouleaux, et des parties saillantes s'étendant vers l'intérieur à partir de la périphérie intérieure ou extérieure des éléments annulaires en face des éléments d'entretoises, radialement par rapport aux éléments annulaires, de manière à coopérer avec ceux-ci , les éléments annulaires, les éléments d'entretoises et les parties saillantes formant une seule pièce. 2 - Cage de roulement selon la revendication 1, caractérisee en ce que chacun des éléments annulaires est un élément circulaire, de section rectangulaire, placé sensiblemeit au niveau du cercle moyen des rouleaux et concentrique à celui-ci. 3 - Cage de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments d'entretoises ont des faces latérales qui définissent les cavités et sont inclinées pour supporter les rouleaux. 4 - Cage de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités intérieures des parties saillantes sont ouvertes par un coin ou un outil analogue à un coin. 5 - Cage de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités opposées des éléments d'entretoises sont inclinées sur leurs côtés extérieurs. 6 - Cage de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que des parties saillantes ont des épaulements inclinés. 7 - Cage de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties des éléments annulaires disposées entre deux éléments d'entretoises adjacents sont droites.