Brevet FR2483024A1 — publié le 19811127

L'invention concerne un dispositif à paliers à vitesse élevée s'appliquant de façon particulière au montage d'une broche utilisée dans l'industrie textile et dans lequel les pistes intérieures des deux paliers antifriction disposés à une certaine distance axiale sont des gorges périphériques ménagées sur l'arbre lui-même de la broche. Dans le passé on demandait aux broches à poulie et à cour- roie et aux broches de "métiers à retordre à friction" uti- lisées dans les machines servant à texturer les filaments de fibres synthétiques, comme par exemple le Nylon, la rayonne, le polyester, etc., de fonctionner à des vitesses allant de 000 à 12 000 tr/mn, ce qui correspondait à une vitesse du fil d'environ 600 m/mn, mais de récentes influences compétiti- ves et autres ont imposé que la vitesse du fil soit doublée, ce qui signifie que les broches, qui fonctionnaient dans la gamme de valeurs indiquée, devaient maintenant fonctionner dans la gamme de 20 000 à 25 000 tr/mn. Les broches existan- tes n'ont pas été à la hauteur de ce travail et sont l'objet de défaillances prématurées fréquentes, ce qui nécessite un arrêt de la machine pour mettre en oeuvre la précédure requise peu commode et peu rentable de remplacement. De façon typique le dispositif à broche et paliers, qui est soumis à une telle défaillance, se compose d'un arbre de broche allongé comportant deux pistes espacées à proximité d'une de ses extrémités. Les bagues extérieures de roulement sont montées avec un ensemble de billes dans chacune des pistes intérieures de l'arbre et avec une entretoise tubulaire disposée entre les bagues extérieures de manière à maintenir un espacement fixe entre les deux paliers à billes ainsi for- més. Les composants décrits sont montés dans l'alésage d'un coussinet de montage et les extrémités de ce dernier sont dé- formées intérieurement sur le pourtour des limites extérieu- res du point de vue axial, des bagues extérieures ainsi main- tenues espacées, en vue d'assurer un maintien permanent de l' écartement fixé des paliers à billes. Le contour extérieur du coussinet de montage est adapté au montage avec serrage de la broche et de sa suspension à paliers sur un rail de montage ou analogue d'une machine textile. On peut penser qu'une défaillance des dispositifs exis- tants indiqués à broche et paliers aux vitesses plus élevées mentionnées est imputable à un jeu axial et/ou radial dans l'un des paliers ou dans les deux paliers. A une vitesse de rotation élevée, chaque bille, qui est concernée par un tel jeu, subit une rotation autour de l'un de ses axes et par con- séquent le contact avec un pur roulement de la bille sur sa piste de roulement se détériore, avec apparition simultanée d'un contact avec glissement ou patinage, ce qui signifie une usure et un arrachement accélérés. Pour remplacer un disposi- tif à broche et paliers défectueux, il faut enlever l'ensem- ble du coussinet de montage ainsi que les composants défec- tueux qu'il contient. Un objet de la présente invention est de fournir un dis- positif à paliers perfectionné du type indiqué et apte fonda- mentalement à fonctionner à des vitesses plus élevées. Un autre objet de l'invention est de fournir un disposi- tif à paliers de ce type, qui maintiendra automatiquement une coopération avec un pur roulement (c'est-à-dire sans glisse- ment) entre les billes et les pistes, à des vitesses nettement supérieures à celles du fonctionnement à vitesse doublée, qui est couramment demandé. Un autre objet de l'invention à satisfaire aux demandes indiquées cidessus au moyen d'un dispositif à paliers et à broche, qui soit de façon effective une cartouche pouvant être aisément démontée du coussinet de montage dans lequel elle est installée. Un autre objet de l'invention est de satisfaire aux exi- gences indiquées ci-dessus au moyen d'une construction fonda- mentalement simple à monter et à démonter par rapport aux constructions antérieures. Un autre objet de l'invention est de prévoir une caracté- ristique de blocage sélectif vis-à-vis d'un démontage involon- taire d'une telle construction. La présente invention résout les problèmes posés au moyen d'un dispositif unitaire à paliers préchargés à contact angu- laire, dans lequel la direction de la précharge avec contact angulaire est choisie de manière à placer l'arbre de la broche sous contrainte, entre les pistes intérieures distantes l'une de l'autre. La force de précharge est fournie par un seul res- sort hélicoïdal qui agit entre (et par conséquent écarte axialement) les manchons-entretoises, qui sont placés en contact sous charge constante, avec les bagues extérieures de roule- ment, par l'intermédiaire desquelles l'action de contact angu- laire est développée. Ci-après on va décrire de façon détaillée la présente in- vention en se référant aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe longitudinal d'un dispo- sitif à broche et paliers selon l'invention, représenté ins- tallé dans un coussinet de montage; les figures 2 et 3 sont des vues en élévation latérale ana]oguesmontrant le dispositif à broche et paliers de la figure 1, pour deux positions différentes des pièces; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale partielle montrant une seconde forme de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, l'invention est représentée en étant appliquée à un arbre allongé de broche 10 comportant deux gorges formant pistes intérieures 11-12, situées à proximité d'une extrémité de l'arbre 10 en étant à une distance axiale réciproque D1. L'arbre 10 et sa suspension à paliers anti- friction constituent un dispositif pouvant être manipulé en tant qu'unité et maintenu, avec possibilité d'enlèvement, dans l'alésage 13 d'un coussinet de montage 14. Le contour exté- rieur du coussinet 14 comporte une collerette 15 et un file- tage 16 permettant le montage sur un rail ou sur une autre pièce d'un châssis d'une machine textile, telle que par-exem- ple une machine servant à texturer les filaments. Chacune des pistes 11-12 forme la partie intérieure d'un couple de paliers opposés à contact angulaire, qui com- portent également des bagues extérieures de roulement 17-18 et des ensembles de billes 19-20. Chaque ensemble de billes est un ensemble préassemblé de billes correctement espacées, maintenu par une bague de retenue adéquate 21-22, par exemple du type constitué par une matière plastique moulée par injec- tion. Chacune des bagues extérieures de roulement 17-18 est du type spécifique à contact angulaire, dans lequel l'extrémité extérieure du point de vue axial est contrepercée,- comme re- présentée en 23, en direction du plan passant par les centres de courbures des pistes, ce qui permet un montage de la bague extérieure-sur l'ensemble associé de billes 19. L'alésage 13 du coussinet de montage 14 est apte à recevoir et loger la surface cylindrique extérieure de chacune des bagues exté- rieures 17-18. Deux manchons-entretoises semblables 25-26 possèdent également des surfaces cylindriques extérieures s' adaptant à l'alésage; chaque manchon 25 (26) porte contre la bague extérieure 17 (18), qui lui est voisine, et les ex- trémités d'un ressort hélicoidal 27 établissent un contact à précharge, avec appui par compression, avec les contre- perçages de positionnement 28-29 présents dans les extrémités voisines des manchons 25-26. Comme on le voit mieux sur les figures 2 et 3, les corps annulaires des manchons 25-26 sont écartés en étant situés à une distance relativement faible D2, ce qui permet d'utiliser réellement l'ensemble de la por- tée D3 entre les baques extérieures 17-18 pour l'alignement stabilisé des manchons dans l'alésage (13) et par conséquent - une répartition périphérique uniforme des forces de précharge axiale aux bagues extérieures respectives 17-18. L'arbre 10 est placé sous contrainte entre les pistes 11-12 et il en résulte une grande stabilité, analogue à celle d'une boite à large base, pour le maintien de la position centrée de 1' arbre 10 dans le dispositif à paliers et dans son coussinet de montage 14. Conformément à une caractéristique de l'invention, les manchonsentretoises comportent des ensembles correspondants crabot-encoche 30-31 sur le manchon 25 et 30'-31' sur le manchon 26; les ensembles 30-31 peuvent être décalés angulai- rement de 1800 dans l'extrémité intérieure du manchon 25, les ensembles 30'-31' présentant un décalage similaire dans l'ex- -30 trémité (intérieure) voisine du manchon 26. Lorsque les en- sembles 30-31' et 31-30' sont en coïncidence du point de vue angulaire (figure 2), il est possible de déplacer par compres- sion les manchons 25-26 en vue d'occuper complètement l'écar- tement D2, en réduisant de ce fait de la quantité D2 l'écarte- ment D3 des bagues extérieures; d'autre part lorsque ces en- sembles ne coïncident pas angulairement (figure 3), il est possible de réduire l'écartement entre les manchons en l'ame- nant à la valeur nettement inférieure D4. L'écartement D. est de préférence égal ou supérieur à la longueur axiale effec- tive du contreperçage 23 (24> des bagues extérieures, c'est- à-dire l'écartement D5, et l'écartement D4 est inférieur à l'écartement D5, dans un but qui va être indiqué ci-après. Lors de la fabrication du dispositif à broche et paliers, manipulable sous la forme d'une unité (10-17,18-19-20-25-26- 27), la petite extrémité saillante 10' de l'arbre 10 est ser- rée sur un axe vertical, l'arbre 10 faisant saillie vertica- lement vers le haut. On fait glisser le premier ensemble de billes 19, pré-assemblé avec sa bague de retenue 21, sur 1' extrémité supérieure de l'arbre 10 et on l'amène au point d' engagement des billes (19) dans la gorge de la piste 11. On fait ensuite glisser la bague extérieure 17 pardessus les billes 19 et l'on met en place le manchon 25, le ressort 27, le manchon26 et la bague extérieure 18, dans cet ordre. En- suite, après avoir amené en coïncidence les ensembles 30-31' et 30'-31 (figure 2), on déplace la bague 18 et le manchon 26 de manière à supprimer l'écartement D2, tandis qu'on fait glisser un second ensemble de billes 20 et sa bague de rete- nue 22 sur l'extrémité de l'arbre 10 et on amène les billes dans l'accès alors dégagé aboutissant à la seconde gorge for- mant piste intérieure 12, à la suite de quoi on relâche la bague 18 qui, en étant repoussée par le ressort, vient s' appliquer automatiquement par-dessus les billes 20. Le dispo- sitif peut être maintenant manipulé sous la forme d'une unité et est placé dans un état empêchant toute possibilité de dé- montage involontaire en amenant par rotation les entretoises -26 dans une position non coincidante (figure 3). Le dispo- sitif décrit constitue maintenant un dispositif préchargé à contact angulaire, danélequel l'arbre est placé sous contrain- te, et prêt à être inventorié ou utilisé. Pour mettre en place le dispositif préchargé à paliers dans le coussinet 14, une extrémité de l'alésage aura été effectivement fermée au moyen d'une bague élastique 33 logée dans une gorge voisine et retenant un disque de protection 34 réalisé par exemple en Téflon ou en tout autre matériau approprié. Le dispositif à paliers inséré vient en butée lors- que la bague extérieure 17 contacte le disque de protection 34. A ce moment-là on met en place un second disque de pro- tection 35 et un faible jeu D6 existe entre ce disque et la 2 483024 gorge qui reçoit une seconde bague élastique de retenue 36. Ce faible jeu D6 garantit que les paliers 19-20 resteront préchargés avec un contact angulaire à tout moment et indépen- damment de la position instantanée que le dispositif à pa- liers peut prendre par rapport au coussinet 14. La figure 4 représente une construction modifiée dans laquelle l'ensemble des contacts du dispositif à paliers avec l'alésage 13 du coussinet 14 sont réalisés par l'intermé- diaire des manchons-entretoises tels que le manchon 25'. Ce dernier possède une longueur suffisamment plus importante que celle du manchon 25 (figure 1) pour permettre le logement et le montage de la bague extérieure de roulement 17' dans un contre-perçage 37 situé dans l'extrémité extérieure du man- chon 25'. On comprendra qu'une construction similaire s'appli- que au second manchon 26' (non représenté), mais avec un lo- gement et un montage de l'autre bague extérieure 18 dans le contre-perçage d'extrémité. Les constructions décrites du dispositif à paliers pré- chargés et à cartouche sont censées satisfaire aux objectifs indiqués. Dans un systèmme de coussinet (14) dans lequel 1' invention est destinée à remplacer le dispositif peu satisfai- sant existant, avec un arbre 10 d'un diamètre de 0,794 cm et une longueur de 9,525 cm et supporté par l'intermédiaire des paliers préchargés décrits 19-20, dont l'écartement des plans passant par les centres des billes à une valeur effective de 3,048 cm, le dispositif à paliers a fonctionné longuement de façon uniforme et sans--problème à une vitesse de 40 000 tr/mn, qui dépasse largement les conditions requises habituelles de doublement de la vitesse. Bien que l'nvention ait été décrite de façon détaillée pour des formes préférées de réalisations représentées on com- prendra que des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de la présente invention.Par exemple des ren- foncements ménagés dans les manchons-entretoises 25-26 en des emplacements diamétralement opposés et extérieurs du point de vue axial fournissent un accès pratique aux doigts d'un gaba- rit de compression pour maintenir l'annulation de l'écartement D2 au cours d'un montage ou d'un démontage du dispositif à broche et paliers formant cartouche. REVENDICATIONS 1. Dispositif à broche utilisé dans le domaine textile ou analogue, caractérisé par le fait qu'il comporte un arbre de broche (10) possédant deux pistes périphériques de circu- lation de billes (11,12) situées en deux emplacements situés à une certaine distance (D1) décomptée longitudinalement, deux dispositifs de retenue de billes comportant chacun un en- semble de billes retenues (19,20), avec les billes d'un ensem-- ble de billes situées dans l'une desdites pistes et les billes de l'autre ensemble de billes situées dans l'autre piste, une bague extérieure de roulement (17,18) à contact angulaire étant montée sur chaque ensemble de billes suivant la direction axiale pour venir contacter les billes sous l'effet d'une charge, dans l'espace axial entre les plans passant par les centres des billes des ensembles de billes, et un dispositif (25-26) à ressort (27) en liaison, sous l'action d'une charge de compression axiale, avec lesdites bagues extérieures de roulement. 2. Dispositif à broche selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que ledit dispositif à ressort est formé par un seuVressort hélicoidal (27). 3. Dispositif à broche selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que lesdites pistes situées sur l'arbre sont à une distance axiale réciproque (D1) dépassant nettement le diamètre de l'arbre et qu'un machon-entretoise (25,26) associé à une bague extérieure est en aboutement contre chaque bague extérieure de roulement (17,18) dans l'espace compris entre lesdites bagues, et que lesdits manchonsentretoises enserrent entre eux un jeu axial lorsqu'ils sont en aboutement contre leurs bagues extérieures respectives voisines et possèdent des systèmes respectifs d'aboutement de positionnement destinés à contacter les extrémités opposées dudit ressort. 4. DispositiF à broche selon la revendication 3, caracté- risé par le fait que les surfaces extérieures desdites bagues extérieures de roulement et desdits manchons-entretoises pos- sèdent le même diamètre. 5. Dispositif à broche selon la revendication 3, caracté- risé par le fait que le système d'aboutement de positionnement situé dans chacun desdits manchons-entretoises est un contre a perçage (28,29) apte à recevoir, par emboîtement axial, une extrémité dudit ressort. 6. Dispositif à broche selon la revendication 3, caracté- risé par le fait que les extrémités voisines axialement des- dits manchons-entretoises sont caractérisées par des ensembles à crabot et encoche (30--31) qui s'étendent axialement et sont décalés angulairement et qu'il existe au moins une position angulaire relative desdits manchons, dans laquelle ces ensem- bles sont alignés de manière à permettre un déplacement par compression axiale des manchons l'un vers l'autre sur une première distance qui dépasse leur capacité de déplacement sous compression axiale lorsque lesdits ensembles ne sont pas dans un tel alignement, ladite première distance étant égale au moins sensiblement à la distance axiale dont le plan ra- dial du lieu des centres de courbures de la piste sur l'une desdites bagues extérieures de roulement est décalé de l'ex- trémité, extérieur du point de vue axial, de cette bague extérieure. 7. Dispositif à broche selon la revendication 3, caracté- risé par le fait que l'extrémité extérieure du point de vue axial de chaque manchon-entretoise possède un contre-perçage (37) dans lequel est logée la bague extérieure voisine de roulement. 8. Dispositif à broche selon la revenciation 3, caracté- risé par le fait que lesdits manchons-entretoises sont-des composants en matière plastique moulée par injection, qui sont identiques. 9. Article manufacturé du type comportant un coussinet allongé de montage d'une broche possédant des organes exté- rieurs permettant le montage dudit coussinet sur un rail de montage et analogue d'une machine textile et comportant un dispositif unitaire à broche et à paliers préchargés, caracté- risé par le fait que le coussinet possède un alésage cylindri- que rectiligne, que le dispositif à paliers comporte un con- tour extérieur cylindrique lui permettant d'être logé, avec possibilité d'enlèvement, dans l'alésage du coussinet, que ledit dispositif à paliers comporte un arbre de broche (10) d'une l&ongmeur dépassant celle dudit coussinet et possède près de lrune de ses extrémités, une piste périphérique de roule- ment de billes (11, 12) en deux emplacements à une distance longitudinale réciproque inférieure à la longueur de l'alésage du coussinet, une bague extérieure de roulement (17,18) à contact angulaire et un ensemble associé de billes (19,20) montés dans chacune desdites pistes distantes, suivant une direction axiale pour établir un contact sous charge avec les billes dans l'espace axial situé entre les plans passant par les centres des billes des ensembles respectifs de billes, et un ressort (27) relié sous l'effet d'une charge de compres- sion axiale auxdites bagues extérieures de roulement, qui s' adaptent dans l'alésage du coussinet, et un dispsoitif de posi- tionnement axial amovible coagissant entre les positions dis- tantes l'une de l'autre dans l'alésage du coussinet et les extrémités, extérieures du point de vue axial, des bagues extérieures de roulement dudit dispositif à paliers pour le maintien axial du dispositif à paliers inséré. 10. Article selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit dispositif de positionnement-axial comporte, en chacune des positions distantes dans l'alésage du coussinet, une gorge pour une bague élastique et la bague élastique associée (33,36). 11. Article selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il existe un jeu axial entre le dispositif à pa- liers et au moins l'un desdits dispositifs de positionnement axial. 12. Article selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'un dispositif de protection de palier (34,35) est monté dans l'alésage du coussinet et est interposé entre cha- que dispositif de positionnement axial et la bague extérieure voisine de palier. 13. Article selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la portée axiale entre les extrémités extérieures desdites bagues extérieures de roulement est égale au moins au double du diamètre de l'alésage dudit coussinet de montage. 14. Article selon la revendication 9, caractérisé par le fait que deux manchons-entretoises (25,26) identiques, possé- dant un diamètre extérieur qui est égal esssentiellement au diamètre de l'alésage du coussinet, sont disposés entre et sont en aboutement contre lesdites bagues extérieures de roulement, ledit ressort prenant appui contre lesdits man- chons-entretoises et repoussant ces derniers entre les billes desdits ensembles de billes, en appliquant auxdits manchons une charge axiale dirigée vers l'extérieur. 15. Article selon la revendication 9, caractérisé par le fait que deux manchons-entretoises identiques possédant un diamètre extérieur, qui est sensiblement égal au diamètre de l'alésage du coussinet, possèdent des contre-perçages (37) respectifs situés à des extrémités opposées extérieures du point de vue axial et dans lesquels prennent appui les bagues extérieures voisines de roulement, et possèdent des contre- perçages au niveau de leurs extrémités voisines, internes du point de vue axial, dans lesquels prend appui l'extrémité voi- sine dudit ressort qui repousse lesdits manchons contre les billes desdits ensembles de billes, par application d'une charge axiale dirigée vers l'extérieur. 16. Article selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé par le fait que les extrémités voisines axialement desdits manchons-entretoises sont caractérisées par les en- sembles (30-31) de crabots et de crabot-encoche s'étendant axialement et décalés angulairement et qu'il existe au moins une position angulaire relative desdits manchons, pour la- quelle lesdits ensembles sont alignés de manière à permettre un déplacement par compression axiale desdits manchons l'un vers l'autre sur une première distance qui dépasse leur capa- cité de déplacement sous compression axiale lorsque lesdits ensembles ne sont pas dans un tel alignement, ladite première distance étant égale au moins ensiblement à la distance axiale (D5) dont le plan radial du lieu des centres de courbure de la piste de l'une desdites bagues extérieures de roulement (17, 18) est décalé de l'extrémité extérieure du point de vue axial, de cette bague extérieure.