Brevet FR2526097A1 — publié le 19831104

Roulement à billespour mouvements de translation longitudinale et de rotation La présente invention concerne un roulement à billes comportant, réparties sur son pourtour, des séries de billes fermées sur elles-mêmes pour des mouvements de translation longitudinale et de rotation d'un arbre et composé, première- ment d'une douille extérieure dans l'alésage de laquelle sont disposés en direction axiale des chemins concentriquement cylindriques pour les billes chargées, lesquels chemins débouchent de chaque côté chacun dans une cavité de renvoi radiale périphérique dudit alésage de la douille extérieure, deuxièmemement d'une cage en forme de douille disposée mobile en rotation dans ce même alésage en comportant des chemins de guidage en direction axiale pour les billes chargées et non chargées et deschemins de renvoi en trajet semi-circulaire ouverts radialement vers l'extérieur et reliant entre eux par paires lesdits chemins de guidage, tandis qu'une cavité de retour d-e forme aplatie et dirigée axialement est creusée pour les billes non chargées de chaque série, chaque fois entre deux chemins cylindriques pour billes chargées, soit dans l'alésage cylindrique de la douille extérieure, soit sur 1 'arbre cylindrique. Dans un roulement à billes de ce genre connu de par le brevet allemand 12 13 174, les chemins de renvoi semi- circulaires de chaque extrémité de la cage sont recouverts de l'extérieur par une cavité de renvoi radiale périphérique ménagée dans l'alésage de la douille extérieure afin que les billes soient maintenues dans lesdits chemins de renvoi Ce roulement à billes connu présente cet inconvénient que, dans les chemins de renvoie-les billes touchent la paroi dure de la cavité de renvoi de l'alésage de la douille extérieure, laquelle se déplace dans l'une ou l'autre direction par rapport à la cage selon le sens de rotation de l'arbre Les billes peuvent s'user par suite de frottement de glissement sur cette paroi guidant les billes Il s'exerce en même temps sur les billes des forces de frottement qui perturbent la révolution uniforme des billes de chaque série et provoquent en service un fâcheux bruit de marche. L'invention a pour objet un roulement à billes pour mouvements de translation longitudinale et de rotation du genre annoncé qui, même en cas de fréquents mouvements de rotation de l'arbre, ne soit affecté que d'une relativement petite usure de contact des billes dans la région des chemins de renvoi de la cage et qui, en outre, ne présente qu'un faible bruit de marche. Ce roulement à billes est caractérisé par le fait qu'à chacune de ses extrémités, la cage est reliée rigidement à un anneau d'extrémité recouvrant de dehors par une partie extérieure les chemins de renvoi de-ladite cage. Le roulement à billes selon l'invention fait que, indépendamment du sens et de la vitesse de rotation de l'arbre, les billes sont guidées, et recouvertes, uniformément, sans mouvements relatifs de la paroi de recouvrement, de l'extérieur dans les chemins de renvoi de la cage On obtient de la sorte une révolution sans à-coups et avec faible usure des billes de chaque série dans les chemins de guidage et de renvoi de la cage. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la partie extérieure de chaque anneau d'extrémité est disposée en pénétration radiale dans la cavité de renvoi correspondante de l'alésage de la douille extérieure et en glissement par sa face frontale axialement intérieure sur une surface d'épaule- ment de ladite douille extérieure qui limite axialement ladite cavité vers l'intérieur Il en résulte qu'en fonctionnement la cage peut absorber sans charge supplémentaire des billes des poussées axiales et les transmettre par sa face frontale intérieure à la surface d'épaulement de la cavité de renvoi correspondante de la douille extérieure La rotation des billes de chaque série n'est de la sorte *pas perturbée en fonction- nement par des poussées axiales éventuelles de la cage Un relativement faible jeu axial de glissement est en outre possible entre la face frontale axialement intérieure de chaque anneau d'extrémité et la surface d'épaulement opposée à celle-ci dans la douille extérieure, si bien que la cage ne peut effectuer que de faibles déplacements relatifs axiaux par rapport à la douille extérieure D'o une marche d'autant plus avantageusement calme cle la douille à, billes. Suivant une particularité avantageuse possible de l'invention, une étroite fente d'étanchéité est formée entre la surface d'enveloppe de la partie extérieure de chaque anneau d'extrémité et la cavité de renvoi correspondante de l'alésage de la douille extérieure Les cheimins de renvoi de la cage sont protégés de la sorte contre la pénétration de poussière nuisible ou impureté analogue de l'entourage du roulement En même temps le lubrifiant, sous forme de graisse, se maintient à l'intérieur du roulement àa billes Conjointement au mode de réalisation préféré évoqué ci-dessus, cette disposi- v tion offre l'avantage qu'aucune souillure en provenance de l'entourage du roulement ne peut pénétrer jusqu'à la fente de glissement comprise entre la face frontale axialement inté- rieure de l'anneau d'extrémité et la surface d'épaulement opposée de la douille extérieure en provoquant là une usure à effet d'émeri nuisible. Suivant d'autres particularités avantageuses possibles de l'invention qui simplifient avant tout la fabrication du roulement à billes: la cavité de renvoi est formée par un tournage cylindrique ouvert axialement vers le dehors dans l'alésage de la douille extérieure; chaque anneau d'extrémité est réalisé en un matériau, par exemple une matière plastique, élastique et comporte dans son alésage une saillie radiale s'enclenchant en assemblage par interpénétration dans une rainure correspondante de la surface d'enveloppe de la cage; dans la zone du chemin de renvoi de la cage, une ouverture radialement traversante est ménagée, pour le plein des billes, dansla douille extérieure. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de deux modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexée, sur lequel: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un roulement à billes pour mouvements de translation longitudinale et de rotation selon ladite invention; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale par- tielle suivant la ligne A-À de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une autre variante de roulement à billes selon l'invention; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale par- tielle suivant la ligne B-B de la figure 3. Dans le roulement à billes selon-les figures 1 et 2, les références 1 et 2 désignent respectivement une douille extérieure en acier pour roulements ou analogue et une cage en forme de douille maintenue mobile en rotation dans l'alé- sage de la douille extérieure 1 et pouvant être réalisée en matière plastique Le roulement à billes présente quatre séries de billes 3, 4 fermées sur elles-mêmes et réparties sur son pourtour. La douille extérieure 1 comporte dans son alésage des chemins de roulement 5 concentriquement cylindriques, dirigés axialement et répartis uniformément sur son pourtour pour les billes chargées 4 Ces chemins de roulement 5 débouchent de part et d'autre chaque fois dans une cavité de renvoi 6 radiale périphérique ménagée dans l'alésage de la douille extérieure. La cage 2 présente sur son pourtour alternativement un chemin de guidage 7 de direction axiale pour les billes chargées 4 et un chemin de guidage axial 8 pour les billes non chargées 3 de chaque série de billes Les chemins de guidage 7, 8 sont reliés entre eux par paires à leurs extrémités par des chemins de renvoi semi-circulaires de la cage 2 Ces chemins de renvoi 9 de la cage 2 sont ouverts radialement vers l'extérieur Ils possèdent, comme on le voit dans le secteur arraché 10 de la figure 1, une partie de fond- 11 bombéevers l'extérieur et deux sections en forme d'arcs de cercle qui guident radialement vers l'extérieur les billes 3, 4 lors de leur révolution dans les chemins de guidage 7, 8 et chemins de renvoi correspondants 9. Entre deux chemins de roulements cylindriques 5 de de l'alésage de la douille extérieure 1 il existe chaque fois une cavité de retour 12 de forme aplatie et de direction axiale pour les billes non chargées 3 Ces cavités de retour 12, pouvant être fraisées par creusage dans un alésage initia- lement cylindrique de la douille extérieure 1, ont une forme en arc de cercle, le fond de chacune d'elles étant formé par le rayon 13 La largeur, vue en direction périphérique, de chaque cavité de retour 12 est à peu près égale à la largeur, déterminée par l'angle a, des chemins de roulement cylindriques. La distance périphérique entre le chemin de guidage de direction axiale 7 et le chemin de guidage de direction axiale correspondant 8 de chaque série de billes 3, 4 est fixée par l'angle Y, qui est sensiblement égal à l'angle a En cas de rotation de l'arbre cylindrique 14 et de rotation correspon- dante de la cage 2 par rapport à la douille extérieure 1, les conditions de charge des billes 3, 4 représentées sur la figure 1 se modifient de façon connue en soi, à savoir que les billes chargées 4 parviennent alors sous la cavité de retour 12 voisine de la douille extérieure 1 et sont déchargées en conséquence En même temps les billes non chargées arrivent sous le chemin de roulement cylindrique 5 de la douille extérieure 1 et sont chargées. A chacune de ses deux extrémités, la cage 2 est reliée rigidement à un anneau d'extrémité 16 recouvrant de dehors par une partie extérieure 15 ses chemins de renvoi 5 Les deux anneaux d'extrémité 16 du roulement à billes peuvent être réalisés en une matière plastique élastique Chaque anneau d'extrémité 16 est maintenu sur la cage 12 par enclenchement en assemblage par interpénétration d'une saillie radiale 17 dans une rainure 18 ménagée sur la surface d'enveloppe de ladite cage. La partie extérieure 15 de chaque anneau d'extrémité 16.est établie en forme de douille et est disposée en péné- tration radiale dans la cavité de renvoi correspondante 6 de l'alésage de la douille extérieure 1 Une étroite fente d'étanchéité 19 est formée entre la surface d'enveloppe cylindrique de la partie extérieure 15 de chaque anneau d'extrémité 16 et, au fond de la cavité de renvoi correspon- àante 6 de la douille extérieure 1, une paroi cylindrique tournée radialement vers l'intérieur. La partie extérieure 15 de chaque anneau d'extrémité 16 avancée en saillie radialement intérieure dans la cavité de renvoi correspondante 6 de la douille extérieure 2 est munie d'une face frontale 20 axialement intérieure qui est disposée glissante sur une surface d'épaulement 21 de la douille extérieure 1 qui limite axialement vers l'intérieur la cavité de renvoi 6 Les deux cavités de renvoi 6 de la douille extérieure 1 sont formées par un-tournage cylindrique ouvert axialement vers l'extérieur La cage 2 est ainsi maintenue axialement dans la douille extérieure 1 par les deux anneaux d'extrémité 16 sans le secours d'anneaux ressorts ou analogues fixés dans l'alésage de ladite douille extérieure. Une ouverture de déversement radialement continue 22 dont le diamètre est au moins égal à celui des billes 3, 4 est creusée dans la douille extérieure 1 Cette ouverture 22 est placée dans la région des chemins de renvoi 9 de la cage 2. Lors de l'assemblage du roulement à billes, on fait glisser tout d'abord axialement l'un des deux anneaux d'extré- mité 16 sur la cage 2 et on l'enclenche en assemblage par inter- pénétration par sa saillie 17 dans la rainure 18 de la cage 2. Par son extrémité qui ne porte pas encore d'anneau 16, on insère ensuite la cage 2 axialement dans la douille extérieure 1 jusqu'à ce que l'anneau d'extrémité 16 mis en place vienne toucher par sa face frontale 20 la surface d'épaulement correspondante 21 de la douille extérieure 1 Après quoi, par rotation de la cage 2 dans la douille extérieure 1, on amène l'ouverture de déversement 22 au-dessus d'un des chemins de renvoi 9 de ladite cage 2 et l'on introduit successivement les billes 3, 4 dans ce chemin jusqu'à la formation d'une série fermée sur elle-même Les chemins de guidage 7, 8 présentent de façon connue en soi des surfaces de guidage radialement convergentes vers l'intérieur, si bien que les billes 3, 4 introduites ne peuvent pas sortir radialement de la cage vert l'intérieur On fait tourner ainsi l'cuwe e 22 a dessus ad chacun des chemins de renvoi 9 de l'extrémité en question de la cage 2 et complète le roulement 'a billes de séries de billes 3, 4 fermées sur elles-m 8 mes et réparties sur son pourtour* Pour finir, on glisse l'autre anneau d'extrémité 16 axialement vers l'intérieur sur la cage 2 du côté de l'ouverture 22 et on l'enclenche dans la rainure 18 En même temps la partie extérieure 15 de cet anneau d'extrémité 16 parvient entre la douille extérieure 1 et la cage 2 et ferme l'ouverture de déversement 22 en sorte que les billes 3, 4 ne puissent pas échapper vers l'extérieur par ladite ouverture 22. Les figures 3 et 4 représentent un roulement à billes pour mouvements de translation longitudinale et de rotation modifié par rapport au premier tout en présentant la même structure La cage 2 est donc à nouveau reliée rigidement, sur chacune de ses extrémités, à un anneau 16 qui comporte une partie extérieure 15 recouvrant de dehors les chemins de renvoi 9 du côté correspondant de la cage 2 Dans ces chemins de renvoi 9, les billes sont de même guidées radialement vers l'extérieur par ie fond bombé dans la même direction de la partie 11, mais il n'est pas ménagé de cavité axiale de retour dans l'alésage cylindrique de la douille extérieure 1 Au lieu de cela, des cavités axiales de retour 23 uniformément réparties sur le pourtour de l'arbre 14 qui sont sinon cylindriques sont prévues pour les billes non chargées 3 de chaque série. Ces cavités de retour 23 sont établies en méplats faciles à réaliser de l'arbre 14. En cas de rotation de l'arbre 14 dans l'un ou l'autre sens, les billes chargées 4 de l'un des deux chemins de guidage axiaux 7, 8 de chaque série sont amenées alternativement au-dessus de la cavité de retour 23 de l'arbre 14 et par conséquent déehargées En même temps, l'autre chemin deguidage correspondant 8 des billes non chargées 3 parvient entre l'alésage cylindrique de la douille extérieure 1 et une des parties cylindriques de l'arbre 14, si bien que ces billes 3 peuvent transmettre une charge radiale de l'arbre 14 à la douille extérieure 1 insérée dans un carter non représenté. Si, en fonctionnement, l'arbre 14 se trouve déplacé axialement dans l'un ou l'autre sens par rapport à la douille extérieure 1, les billes chargées 3, 4 roulent en direction longitudinale entre la partie cylindrique de l'arbre 14 et le chemin de roulement cylindrique 5 de la douille extérieure 1 o REVENDICATIONS 1 Roulement à billes comportant, réparties sur son pourtour, des séries de billes fermées sur elles-mêmes pour des mouvements de translation longitudinale et de rotation d'un arbre et composé, premièrement d'une douille extérieure dans l'alésage de laquelle sont disposés en direction axiale des chemins de roulement concentriquement cylindriques pour les billes chargées, lesquels chemins débouchent de chaque c 8 té chacun dans une cavité de renvoi radiale périphérique de l'alésage de la douille extérieure, deuxièmement d'une cage en forme de douille disposée mobile en rotation dans ce m Ome alésage en comportant des chemins de guidage de direction axiale pour les billes chargées et non chargées et des chemins de renvoi en trajet semi-circulaire ouverts radialement vers l'extérieur et reliant entre eux par paires ces chemins de guidage, tandis qu'une cavité de retour de forme aplatie et dirigée axialement est creusée pour les billes non chargées de chaque série, chaque fois entre deux chemins cylindriques pour billes chargées, soit dans l'alésage cylindrique de la douille extérieure, soit sur l'arbre cylindrique, roulement à billes caractérisé par le fait qu'à chacune de ses extrémités, la cage ( 2) est reliée rigidement à un anneau d'extrémité ( 16) recouvrant de dehors par une partie extérieure ( 15) les chemins de renvoi ( 9) de ladite cage ( 2). 2 Roulement à billes selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la partie extérieure ( 15) de chaque anneau d'extrémité ( 16) est disposée en pénétration radiale dans la cavité de renvoi correspondante ( 6) de l'alésage de la douille extérieure ( 1) et en glissement par sa face frontale axialement intérieure ( 20) sur une surface d'épaulement ( 21) de la douille extérieure ( 1) qui limite axialement vers l'intérieur ladite cavité de renvoi. 3 Roulement à billes selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'une étroite fente d'étanchéité ( 19) est formée entre la surface d'enve- loppe de la partie extérieure ( 15) de chaque anneau d'extrémité ( 16) et la cavité de renvoi ( 6) correspondante de l'alésage de la douille extérieure ( 1). 4 Roulement à billes selon l'une quelconque des revendications 1 a 3 caractérisé par le fait que la cavité de renvoi ( 6) est formée par un tournage cylindrique ouvert axialement vers le dehors réalisé dans l'alésage de la douille extérieure ( 1). Roulement à billes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que chaque anneau d'extrémité ( 16) est réalisé en un mratériau, par exemple une matière plastique, élastique et comporte dans son alésage une saillie radiale ( 17) s'enclenchant en assemblage par inter- pénétration dans une rainure correspondante ( 18) de la surface d'enveloppe de la cage ( 2). 6 Roulement à billes selon l'une quelconque des revendications 1 ' 5 caractérisé par le fait que, dans la zone des chemins de renvoi ( 9) de la cage ( 2), une ouverture radialement continue ( 22) est mér agée, pour le-plein des billes ( 3, 4), dans la douille extérieure ( 1).