Brevet FR2580348A1 — publié le 19861017

Roulement à billes et procédé de fabrication de pièces de celui-ci L'invention est relative à un roulement à billes comportant une bague extérieure et une bague intérieure et au moins une rangée de billes disposes entre les bagues et en contact avec des chemins de roulement formés dans chaque bague, les billes étant espacées entre elles au moyen d'éléments d'espacement disposés entre les billes, de telle sorte qu'une rangée de billes est constituée de façon alternée de billes et d'éléments d'espacement, et à un procédé de fabrication de pièces de celui-ci. Des roulements à billes sous différentes formes de réalisation sont utilisables dans des environnements différents, les environnements différents donnant donc lieu à des exigences différentes. Dans les utilisations sous température élevée, par exemple sur des wagonnets de hauts fourneaux, il est nécessaire que les éléments constitutifs du roulement puissent supporter la température produite sans être endommagés ni détruits. En particulier, le lubrifiant du roulement est sensible aux fortes températures. Dans la technique antérieure, au lieu de graisse, on sait utiliser du graphite comme lubrifiant dans des roulements pour hautes températures. Du graphite est ainsi appliqué en couche superficielle sur un ou plusieurs éléments de roulement généralement en acier.Le graphite peut être utilisé à des températures de plusieurs centaines de degrés, alors que l'huile ou la graisse ne peut être utilisée à des températures supérieures à environ 1500C. Cependant, les propriétés lubrifiantes du graphite sont plutôt mauvaises, ce qui signifie que seuls des roulements soumis à des vitesses de fonctionnement modérées peuvent être lubrifiés au graphite. La fragilité et la résistance limitée du graphite signifient que la couche lubrifiante de graphite réalisée selon des procèdes classiques est détruite assez rapidemellt, si bien que les propriétés de lubrification sont perdues et que le roulement doit être remplacé ou soumis à un nouveau traitement de graphitage. En ce qui concerne ce que l'on appelle les coussinets autolubrifiants, on sait fabriquer la cage des éléments roulants en une matière poreuse frittée qui contient du graphite. Une telle cage est destinée à être imprégnée d'huile et ntest pas conçue pour les hautes températures. Réaliser une cage entièrement en graphite est difficile en raison de la fragilité et de la résistance relativement mauvaise du graphite. Une cage est une pièce relativement grosse comportant des sections assez minces et est donc facilement endommagée si elle est réalisée en un matériau fragile. D'autres-pièces de roulements telles que les bagues et les éléments roulants ne conviennent pas pour être fabriqués en graphite à cause des contraintes de compression qui surviennent dans ces pièces. En ce qui concerne certaines cages, on sait également utiliser des éléments d'espacement séparés faits d'une matière ordinaire pour cages et placés entre les éléments roulants d'un roulement en remplacement d'une cage classique. La présente invention vise à réaliser un roulement à billes comprenant des pièces réalisables de préférence en graphite afin que le roulement puisse être utilisé sans lubrification par huile ou graisse dans des environnements très chauds, et à réaliser un procédé de fabrication simple, rapide et peu coûteux de ces pièces de roulements. On atteint cet objectif en ce que chaque élément d'espacement est réalisé en graphite, et a une forme sensiblement en T et est disposé de manière que la partie verticale du T s'intercale entre deux billes parallèlement à l'axe du roulement et avec la partie horizontale du T disposée sur un côté de la rangée de billes, toutes les partie-s mentionnées en dernier se trouvant sur le même côté de la rangée de billes et formant un anneau qui correspond au cercle primitif dune rangée de billes, en ce que les éléments d'espacement sont courbes en projection dans un plan perpendiculaire à l'axe du roulement, le rayon de courbure correspondant principalement audit cercle primitif, en ce qu'une des bagues du roulement est pourvue d'un flasque qui y est monté et qui recouvre au moins partiellement la fente entre les bagues du roulement, axialement à l'extérieur desdites parties horizontales du T des éléments d'espacement, et en ce que l'on découpe une ébauche, se présentant sous la forme d'une barre de graphite à section transversale sensiblement en T, en longueurs voulues correspondant à l'extension radiale de l'organe d'espacement dans le roulement au moyen d'un organe coupant qui donne une surface de coupe cylindrique dont le rayon correspond sensiblement au rayon du cercle primitif de la rangée de billes du roulement. Chaque élément d'espacement (segment de cage) pour les billes faisant partie du roulement a une section relativement épaisse comparativement à ses dimensions La forme est simple, ce qui signifie que la fabrication s'effectue facilement avec un minimum d'opérations. En d'autres termes, les éléments peuvent être fabriqués sans difficultes en graphite avec le procédé selon lvinvention. Le roulement peut être aisément conçu de manière à ce que sa fonction soit assurée dans les cas où se produisent des mouvements assez lents, ce qui a lieu dans le domaine d'application prévu du roulement. L'invention sera décrite ci-après plus en détail en regard du dessin annexé, sur lequel : la figure 1 represente une coupe axiale d'une partie d'un roulement selon une forme de réalisation de l'invention la figure 2 est une coupe selon II-II de la figure 1 et les figures 3 et 4 représentent des projections orthogonales à une plus grande échelle d'un élément d'espacement selon une forme de réalisation de l'invention. Le roulement représenté est un roulement à double rangée de billes, une bille 1 de chaque rangée de billes étant représentée à la figure 1. Les billes sont en contact avec des chemins de roulement formes dans une bague extérieure 2 et une bague intérieure 3 et sont sépares dans chaque rangée par des éléments d'espacement 4 disposés entre les billes. Chaque rangée de billes est donc constituée de façon alternée de billes et d'éléments d'espacement, comme on le voit à la figure 2. Chaque élément d'espacement est réalisé en graphite et a une brme sensiblement en T. La forme est représentée aux figures 3 et 4. La forme en T comporte une partie verticale, qui est la partie 5 sur les figures ; et une partie horizontale, qui est la partie 6. L'élément d'espacement est disposé de telle manière dans le roulement que la partie verticale 5 s'intercale entre deux billes parallèlement à l'axe du roulement, alors que la partie horizontale du T est disposée sur le côté de la rangée de billes. Toutes les parties horizontales des T de chaque rangée de billes se trouvent sur le même côté de la rangée de billes et forment un anneau qui correspond au cercle primitif de la rangée de billes. Une bague de roulement, qui, dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, forme la bague de roulement 3, est pourvue d'un flasque 7 qui y est monté et qui recouvre au moins partiellement la fente entre les bagues 2 et 3 du roulement axialement à l'extérieur des parties horizontales 6 des T des éléments d'espacement, ce flasque maintenant les éléments d'espacement, qui sont disposés intérieurement par rapport audit flasque, en position de façon qu'ils ne puissent s'échapper de leur position entre les billes. Afin de réaliser un bon contact entre les billes ct les éléments d'espacement dans un roulement neuf, les raccordements entre les parties horizontales et verticales des T des éléments de séparation sont de préférence en forme d'arcs concaves, le rayon R de l'arc étant à peu près aussi grand que le rayon des billes. La forme des éléments d'espacement n'est donc pas modifiée notablement par l'usure au contact des billes et les relations dimensionnelles prédéterminées sont maintenues dans le roulement pendant la duree de vie du roulement. Si les éléments d'espacement ont une autre forme, l'usure au contact des billes leur donne au bout d'un certain temps une forme préférable, qui implique en revanche un plus grand jeu dans le roulement. Les éléments d'espacement peuvent être fabriqués rapidement, aisément et à partir d'unè ébauche préparée d'une manière connue en soi et se présentant sous la forme d'une barre de graphite à section transversale selon la figure 4. La barre est successivement découpée en longueurs voulues correspondant à l'extension radiale d'un élément d'espacement dans le roulement. La découpes"effectue à l'aide d'un moyen de coupe, par exemple une scie à lame rotative cylindriquedont les dents s'étendent dans le sens de l'axe du cylindre, grâce à quoi on obtient une surface de coupe cylindrique dont le rayon correspond sensiblement au rayon du cercle primitif de la rangée de billes du roulement. La figure 3 montre la forme en arc des surfaces de coupe, le rayon de la surface de coupe concave correspondant au rayon extérieur de la lame de scie et le rayon de la surface de coupe convexe correspondant au rayon interne de la lame de scie. Sur une lame de scie mince, ces rayons sont presque égaux. Un élément d'espacement réalisé de cette manière est prêt à être utilisé sans autre usinage dans un roulement et un roulement comportant de tels éléments d'espacement est de préférence utilisable dans certaines applications où interviennent des températures élevées. On améliore encore les propriétés à haute température si les bagues de roulement et/ou les billes sont phosphatées. Le contact entre les billes et les segments en graphite produit un effet de lubrification sur les billes, ce qui donne au roulement une durée de vie relativement bonne dans l'environnement où il est prévu de l'utiliser. REVENDICATIONS 1. Roulement à billes comportant une bague extérieure (2) et une bague intérieure (39 et au moins une rangee de billes (1) disposées entre les bagues et en contact avec des chemins de roulement formés dans chaque bague, les billes étant espacées entre elles au moyen d'éléments d'espacement (4) disposes entre les billes, de telle sorte qu'une rangée de billes est constituée de façon alternée de billes et d'éléments d'espacement, caractérisé en ce que chaque élément d'espacement est réalisé en graphite, et a une forme sensiblement en T et est disposé de manière que la partie verticale (5) du T s'intercale entre deux billes parallèlement à l'axe du roulement et avec la partie horizontale (6) du T disposée sur un côté de la rangée de billes, toutes les parties mentionnées en dernier se trouvant sur le même côté de la rangée de billes et formant un anneau qui correspond au cercle primitif d'une rangée de billes, en ce que les éléments d'espacement sont courbes en projection dans un plan perpendiculaire à l'axe du roulement, le rayon de cou-rbure correspondant principalement audit cercle primitif, et en ce qu'une des bagues du roulement est pourvue d'un flasque (7) qui y est monté et qui recouvre au moins partiellement la fente entre les bagues du roulement, axialement à l'extérieur desdites parties horizontales du T des éléments d'espacement. 2. Roulement à billes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les raccordements entre les parties horizontales et la partie verticale du T des éléments d'espacement sont en forme d'arcs concaves, le rayon de l'arc (R) étant à peu près aussi grand que le rayon des billes. 3. Procéde de fabrication d'éléments d'espacement pour un roulement à bille selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on découpe une ébauche, se présentant sous la forme d'une barre de graphite à section transversale sensiblement en T, en longueurs voulues correspondant à l'extension radiale de l'organe d'espacement dans le roulement au moyen d'un organe coupant qui donne une surface de coupe cylindrique -dont le rayon correspond sensiblement au rayon du cercle primitif de la rangee de billes du roulement.