Brevet FR2491174A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne les roulements à rou- leaux cylindriques capables de supporter essentiellement des efforts radiaux en conservant un positionnement axial satis- faisant. Un domaine particulier de l'invention est constitué par celui des roulements, peu sensibles aux agressions, et s'accommodant d'un jeu non négligeable, utilisés notamment dans le montage de poulies marines et plus généralement dans le montage d'éléments tels que poulies, patins, utilisés dans des domaines variés, tels que les portes coulissantes, les engins de rééducation et les jouets, le jardinage, les loisirs. Dans les dispositifs connus de ce. genre, qui différent des dispositifs de grande précision avec ou sans lubrification, pour lesquels des dispositifs onéreux sont disponibles, le contact entre la partie tournante et le moyeu est soit lisse, soit réalisé au moyen de billes ou de rouleaux. Les contacts lisses engendrent des frottements trop élevés. Les billes s'écrasent lorsqu'elles sont réalisées en matière plastique ou en tout autre matériau de résistance analogue. Elles sont trop fragiles lorsqu'elles sont réalisées dans des maté- riaux tels que le verre. Quant aux rouleaux, satisfaisants en ce qui concerne la grande surface de roulement, leur position- nement axial n'est réalisé qu'au prix de frottements latéraux considérables. Le roulement, objet de l'invention, permet d'éviter ces inconvénients en ajoutant à la bonne portée des rouleaux un positionnement axial n'entrainant que des frottements latéraux minimes. Selon l'invention, le positionnement axial de l'élément tournant par rapport au moyeu et celui des rouleaux par rap- port à l'élément tournant et par rapport au moyeu est obtenu grâce à un dessin particulier des surfaces de l'élément tour- nant, des rouleaux et du moyeu, en regard les unes par rapport aux autres. Ces surfaces présentent la particularité de comporter des surfaces de révolution concaves ou convexes de génératri- cesdroitesou courbes qui, grâce à leur inclinaison par rapport à l'axe de rotation des rouleaux, du moyeu ou de l'élément tournant font que des forces appliquées radialement engendrent des forces axiales qui ramènent l'ensemble vers la position optimale. D'autre part, afin de diminuer encore les frottements latéraux, notamment ceux qui pourraient 8tre induits acciden- tellement, les rouleaux ont des extrémités de forme particu- lière présentant une protubérance au niveau de l'axe. Cette particularité peut être obtenue, par exemple, en donnant aux extrémités des rouleaux une forme conique ou de calotte sphé- rique. Selon une première variante de l'invention, un résultat tel que celui décrit plus haut est obtenu grâce à une forme biconique femelle A d'une partie de chaque rouleau correspondant à une forme biconique mâle B du moyeu et une forme biconique mâle C de l'élément tournant. Pour des raisons liées à la réalisation et à l'utilisation, les parties biconiques, ainsi que les ensembles dont elles font partie, peuvent 9tre réalisées d'une seule pièce ou de plusieurs pièces assemblées. Sur un m8me rouleau, un même moyeu ou un même élément tournant, l'ensemble A, B, C peut Ctre unique ou multiple et la surface cylindrique de portée peut être unique ou multiple. Selon une deuxième variante de l'invention, un résultat analogue est obtenu grâce à une forme biconique mâle D d'une partie de chaque rouleau correspondant à une forme biconique femelle E du moyeu et à une forme biconique femelle F de l'élément tournant. Egalementpour des raisons de réali- sation et d'utilisation, les parties biconiques ainsi que les éléments dont elles font partie peuvent 9tre réalisés d'une seule pièce ou de plusieurs pièces assemblées. L'ensemble D, E, F peut être unique ou multiple et la surface cylindrique de portée peut Etre unique ou multiple. Selon une troisième variante, les parties biconiques décrites dans la première et la deuxième variante sont rempla- cées par des parties coniques non contigUes. Pratiquement, un résultat optimum sera obtenu en limitant ces surfaces coniques à des couples symétriques, rejetés aux extrémités, par exemple G, G' pour les rouleaux, H. H' pour l'élément tournant et I, I' pour le moyeu ou encore J, J' pour les rouleaux, K, K' pour l'élément tournant et L, L' pour le moyeu. Les remarques faites précédemment concernant la multiplicité des pièces assemblées restent valables. D'autres variantes, choisies au coup par coup seront obtenues en remplaçant les surfaces coniques des variantes précédentes par des surfaces engendrées par des courbes diver- ses transformant, en cas de contact, une poussée radiale en poussée axiale recentrant l'ensemble. D'autres variantes comporteront plusieurs rangées de rouleaux, disposés côte à côte ou en étages, ou suivant un arrangement combinant les deux, s'inspirant ainsi des nombreu- ses réalisations mécaniques parfaitement connues, en mécanique de précision notamment. Dans les cas de besoins particuliers, par exemple lorsqu'il sera nécessaire de supporter de fortes charges ra- diales, on pourra associer aux rouleaux décrits précédemment, dont la surface portante radialement pourra être réduite, des rouleaux uniquement porteurs P, positionnés alors par les premiers rouleaux. Les extrémités de ces rouleaux porteurs auront une forme présentant les mêmes propriétés que celles des rouleaux positionneurs. S'il s'avère souhaitable de rédui- re encore les frottements latéraux, notamment si les deux catégories de rouleaux sont animés de vitesses différentes, des billes pourront utilement être intercalées entre rouleaux porteurs et rouleaux positionneurs. La figure 1 et la figure 2 représentent deux types de réalisation utilisant respectivement la première et la deuxième variante. La symétrie qui a été utilisée dans les dessins n'illustre qu'une particularité de la disposition. En effet les variantes concernées admettent mais m'impliquent pas la symétrie. Les figures 3 et 4 représentent des dispositions selon la troisième variante. Naturellement, la symétrie qui a été adoptée ne représente ici qu'un cas particulier, nullement li- mitatif. La figure.5 représente une disposition combinant deux rouleaux positionneurs à un rouleau porteur P. La symétrie de l'ensemble n'est là encore qu'un cas particulier et le fait que rouleau porteur et rouleauxpositionneuis ont le même dia- mètre n'est également qu'un cas particulier. La figure 6 représente une vue de profil d'un rouleau, particulier, suivant la première revendication. Le rouleau est symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à son 0lOaxe. Les parties 1 et 1' sont en forme de calotte sphérique limitant les frottements latéraux accidentels. Les parties 2 et 2', cylindriques, assurent la fonction principale, à savoir le roulement en supportant les actions radiales. Les parties 3 et 3' forment une partie biconique femelle assurant le re- centrement de l'ensemble en agissant sur les formes biconiques m9les correspondantes du moyeu et de l'élément tournant. La figure 7 représente, en coupe, une utilisation d'un cas particulier de la présente invention, à savoir une poulie destinée à la navigation de plaisance. Entre un moyeu 5 et un réa 6 sont montés des rouleaux 4. S'y ajoutent, comme sur la plupart des poulies, des joues 7, des lattes de renfort 8 et un axe 9. Est également représenté un cordage 10. La coupe considérée étant un plan d'ensemble, les jeux néces- saires au fonctionnement et accessoirement au montage n'ont pas été représentés. En ce qui concerne la réalisation pratique de l'in- vention, dans les cas o, par exemple, le nombre de parties est limité- et o des matériaux tels que des matières plas- tiques sont utilisés, on aura intérgt à opérer de la façon suivante: après disposition de la presque totalité des rou- leaux à leur position définitive entre moyeu et partie tournante, on introduit en force le ou les derniers rouleaux. Ceci, bien entendu, dans la mesure o la plasticité des matériaux utilisés le permet. Autrement, il sera nécessaire de réaliser l'ensemble en plusieurs pièces assemblées au cours du montage. L'invention est utilisable dans de nombreux domaines o elle remplace avantageusement, à résultat égal des disposi- tifs compliqués et onéreux, et à prix-égal, des dispositifs peu satisfaisants. R E N D I C A T I 0 N S 1) Roulement à rouleaux cylindriques, tolérant des jeux non négligeables et présentant une bonne résistance aux agressions telles que la corrosion, caractérisé en ce qu'il comporte une dispositif permettant un ajustement axial de l'ensemble tournant, comprenant, sur chaque rouleau 4 une forme biconique femelle A en regard d'une forme biconique mâle B du moyeu 5 et d'une forme biconique mâle C de l'élément tournant 6, disposées d'une façon telle qu'une force radiale appliquée sur l'élément tournant 6, transmise via le roulement 4 sur le moyeu 5 suivant une ligne de contact appartenant auxdits éléments biconiques, a pour effet de contribuer à réa- liser l'ajustement axial des rouleaux, de l'élément tournant et du moyeu les uns par rapport aux autres. Ce dispositif, dit positionneur, est disposé au niveau du plan de symétrie de l'ensemble, perpendiculaire à l'axe du roulement. Il y a donc deux surfaces portantes cylindriques, symétriques, par rouleau. Chaque élément du roulement, le moyeu, l'élément tournant, chaque rouleau est réalisé en une seule pièce. Les extrémités de chaque rouleau comportent une forme convexe telle qu'une calotte sphérique ou un c8ne. 2) Roulement à rouleaux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif positionneur comporte sur chaque rouleau une partie biconique mâle D en regard d'une partie biconique femelle E du moyeu et d'une partie biconique femelle F de l'élément tournant, en lieu et place, respectivement, des parties biconiques A, B et C. 3) Roulement à rouleaux suivant les revendications 1 et 2,caractérisé en ce que la symétrie par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du roulement n'est plus respectée, le dispositif positionneur qui peut lui-même être symétrique, étant alors décalé axialement, l'une des deux portées cylindri- ques pouvant alors être alors réduite fortement. Un espace de forme quelconque n'entravant pas le fonctionnement, peut sépa- rer deux c8nes d'inclinaisons opposées. 4) Roulement à rouleaux suivant les revendications 1 ou 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte, toujours avec un seul moyeu, un seul élément tournant et une seule rangée de rouleaux, non pas un dispositif positionneur mais plusieurs, pas forcément identiques et non pas une seule surface cylindri- que portante mais plusieurs. ) Roulement à rouleaux suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le dispositif positionneur n'est s s plus constitué par un ensemble de forme biconique, c'est-à- dire de c8nes juxtaposés, soit par la petite soit par la gran- de base, mais par des c8nes G et G' pour les rouleaux H et H' pour l'élément tournant et I et I' pour le moyeu, cônes qui sont situés de part et d'autre de la partie cylindrique de portée des rouleaux et donc de chaque cGté de l'élément tour- nant et du moyeu. L'inclinaison des c6nes est orientée de façon telle que, pour les rouleaux, les extrémités ont un diamètre supérieur à celui du cylindre portant. 6) Roulement à rouleaux suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les inclinaisons des c8nes>respective- ment notés J, J', K, K', L et L' sont orientées de façon telle que, pour les rouleaux, le diamètre des extrémités est infé- rieur à celui du cylindre portant. 7) Roulement à rouleaux suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfa- ces coniques, donc engendrées par des droites, sont remplacées, en totalité ou en partie, par des surfaces engendrées, toujours suivant un axe de symétrie, par des courbes de formes variées, réalisant un effet positionneur. 8) Roulement à rouleaux cylindriques, tolérant des jeux non négligeables et présentant une bonne résistance aux agressions telles que la corrosion, caractérisé en ce que les rouleaux décrits dans les revendications précédentes ont un r8le essentiellement positionneur, le rôle porteur étant dévolu à des rouleaux cylindriques qui coulisseraient axiale- ment s'ils n'étaient maintenus en place par les rouleaux positionneurs précités. Le contact entre rouleaux porteurs et rouleaux positionneurs se faisant grâce à une forme adéquate des extrémités des uns et des autres leur permettant d'avoir un contact quasi-ponctuel suivant leur axe. Calottes sphériques et cônes font partie des formes adéquates. Rouleaux porteurs et rouleaux positionneurs peuvent être de diamètres différents. 7, 9) Roulement à rouleaux selon la revendication e caractérisé en ce que le contact entre rouleaux porteurs et rouleaux positionneurs sont assuré par des billes destiné5 à réduire davantage les frottements. 10) Roulement à rouleaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rouleaux sont disposés soit en plusieurs étages, soit en plusieurs rangées, soit suivant une disposition combinant ces deux arrangements. 11) Roulement à rouleaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour en faciliter la fabrication ou pour toute autre raison liée no- tamment à l'utilisation, chaque rouleau, le moyeu et l'élément tournant sont réalisés, chacun, en une ou plusieurs parties assemblées avant ou lors du montage final.