Brevet FR2574139A1 — publié le 19860606

MOYEN DE FIXATION D'UN PALIER A UN ARBRE Lorsque des structures de support telles que des chaises paliers, comportant des roulements à billes ou des roulements à rouleaux, sphé- riques ou coniques, sont utilisées pour le support d'arbres rotatifs, la bague de roulement intérieure doit être fermement verrouillée à S l'arbre afin que la structure de support et le matériel associé puis- sent fonctionner correctement et de façon efficace. S'il se produit un glissement, les forces générées vont être produites par la bague au lieu des billes ou rouleaux dans les roulements. Dans la mesure o une lubrification n'est pas appliquée à l'interface de l'arbre et de la bague intérieure, un tel glissement peut provoquer un contact de glissement métal-métal indésirable, avec un dégagement thermique asso- cié généré par la friction, une corrosion de frottement, de l'usure, et une défaillance éventuelle de certains des éléments cités ou de tous. De nombreux procédés ont été utilisés pour fixer la bague inté- rieure à l'arbre. Par exemple, la bague peut être fixée à l'arbre par serrage ou pressage, ce qui produit une prise relativement ferme mais nécessite des tolérances extrêmement étroites; c'est généralement plus coûteux que d'autres procédés et cela rend plus difficile l'enlèvement des éléments fixes. Un autre procédé plus courant implique l'utilisation de vis de calage, à filetage radial à travers la bague intérieure pour venir au contact de l'arbre dans un ajustement interfacial, ou à file- tage radial à travers un sur-collier et à travers un orifice non fileté dans la bague intérieure pour toucher l'arbre. Un autre procédé implique l'utilisation d'une vis de calage vissée axialement à travers un collier de serrage, de façon à buter contre un manchon adaptateur conique et à coincer le manchon contre la face extérieure à conicité opposée de la bague intérieure, combiné avec des vis de calage à disposition radiale dans un sur-collier, comme décrit dans le brevet US n 3.957.319, qui est la propriété des détenants de la présente invention. L'utilisation des vis de calage, dans tous les modes de réalisation décrits précédemment, présente certains inconvénients. La bague inté- rieure est généralement durcie dans la zone du chemin de roulement, avec une résiliance minimum permettant de résister aux forces de rotation et de poussée appliquées par les éléments de roulement à billes ou à rou- leaux; ainsi, lorsque des vis de calage sont vissées à travers la bague intérieure, toute vibration est transmise directement aux vis de calage à partir de la bague durcie, provoquant le desserrement des vis et le glissement de la bague. Les vis peuvent également provoquer un fléchissement aussi bien axial que radial de la bague intérieure, qui peut se prolonger dans la zone du chemin de roulement. Un tel fléchis- sement de la bague est indésirable en raison d'une concentration de la charge et d'une distortion et de vibrations nocives dans la structure de support. De plus, la plupart des vis de calage disposées radialement, qui sont vissées à travers un surcollier dans un orifice non fileté ou fente formée dans la bague intérieure, sont desserrées facilement par les vibrations ou autres mouvements produits par le fonctionnement du matériel, et présentent une tendance à "travailler" contre la bague intérieure, provoquant ainsi un desserrement et une usure supplémen- taires de la bague intérieure. En conséquence, un des objectifs principaux de la présente inven- tion est de perfectionner le fonctionnement des roulements à billes ou à rouleaux, en proposant un moyen pour la fixation d'un palier à un arbre, qui assure le verrouillage de la bague intérieure à l'arbre de façon qu'elle soit en rotation avec cet arbre, tout en réduisant au minimum les vibrations qui provoquent le desserrement de la bague fixée et le glissement subséquent. L'invention a également pour objectif de réduire la distortion et le bossage dans la bague intérieure en prévoyant des rainures, dans des zones sélectionnées d'un prolongement axial de la bague intérieure, qui réduisent au minimum le fléchissement du chemin de roulement provo- qué par les vis de calage. Un autre objectif de l'invention est de proposer un dispositif de support de serrage qui peut remplacer facilement les dispositifs de serrage classiques existants, qui comporte moins de pièces et qui est généralement moins coûteux que les moyens classiques; la durée de vie élevée de ce dispositif doit assurer la sécurité de fonctionnement des roulements montés sur arbre. Ces objectifs et d'autres encore sont atteints par la présente invention qui concerne un moyen de fixation d'un palier à un arbre, avec une bague intérieure comportant un chemin de roulement disposé autour de l'arbre pour recevoir les éléments de rouleaux ou de billes du palier. En prolongement axial d'un ou deux côtés du chemin de roule- ment, se trouve un prolongement ou portion terminale qui est également disposé autour de l'arbre et comporte un ensemble d'orifices filetés, de préférence disposés à l'intérieur d'un arc de 1800. Des moyens de fixation sont vissés radialement à travers les orifices de façon à toucher l'arbre et à défléchir le prolongement en contact avec celui- ci. Afin d'empêcher ou de réduire au minimum l'extension du fléchis- sement dans le chemin de roulement lui-même, des rainures sont prévues dans la paroi du prolongement entre le chemin de roulement et les moyens de fixation. D'autres objets et avantages de la présente invention vont apparaître de la description ci-après, en se référant aux dessins annexes. Les 'figures représentent: Figure 1: une vue en perspective du moyen de fixation d'un palier a un arbre, selon un mode de réalisation de la présente invention, re- présenté ici par une chaise palier classique avec roulement à rouleaux, une partie du boîtier de palier étant représentée en vue éclatée; Figure 2: une vue en perspective d'une forme modifiée de la pré- sente invention, illustrant à nouveau son utilisation dans une chaise palier; Figure 3: une vue en élévation de la présente invention fixée à un arbre, l'arbre étant représenté en coupe transversale et les tirets désignant une rainure excentrée; Figure 4: une vue fragmentaire, latérale, en élévation du dispo- sitif représenté sur la figure précédente, montrant la rainure excentrée; Figure 5: une vue en élévation, en bout, d'une forme modifiée de la présente invention fixée à un arbre, à nouveau avec l'arbre en coupe transversale, et les tirets représentant une rainure concentrique; Figure 6: une vue en élévation, de côté, fragmentaire du présent dispositif représenté sur la figure précédente, montrant la rainure concentrique; Figure 7: une vue en élévation, en bout, d'une forme modifiée de la présente invention fixée à un arbre, l'arbre étant représenté en coupe transversale et les tirets représentant une rainure concentrique; Figure 8: une vue en élévation, en bout, d'une forme modifiée de la présente invention fixée à l'arbre, l'arbre étant représenté en coupe transversale, et les tirets représentant une rainure excentrée; Figure 9: une vue en coupe transversale du mode de réalisation représenté sur la figure précédente, la coupe étant réalisée suivant la ligne 9-9 de la figure 8; Figure 10: une vue en élévation, en bout, d'une forme modifiée de la présente invention fixée & l'arbre, l'arbre étant représenté en coupe transversale, et les tirets représentant une rainure excen- trée; et Figure 11: une vue en coupe transversale du mode de réalisation représenté sur la figure précédente, la coupe étant réalisée suivant la ligne 11-11 de la figure 10. En se référant plus spécialement aux dessins et en particulier à la figure 1, l'indice 20 désigne d'une manière générale le moyen de fixation d'un palier à un arbre représentant la présente invention. i5 L'invention comprend la bague de roulement intérieure 22 et un prolon- gement axial ou partie terminale 23 qui dépasse du boîtier 24 de la chaise palier 26 à un bout ou aux deux bouts, comme représenté ici.- Dans les structures de paiier telles que la chaise palier 26, la bague intérieure 22 doit être verrouillée à l'arbre, tandis que la bague extérieure 28 est verrouillée au boîtier 24. Un palier du type roulement à billes ou à rouleaux, comme représenté ici, est alors généralement glissé sur l'arbre, et il est verrouillé à l'arbre. La présente invention peut être réalisée avec des éléments de palier 30 du type billes (non représenté) ou du type rouleaux, et suivant diver- ses structures, la chaise palier 26 représentée ici servant d'exemple général. Soit le prolongement entier de la bague intérieure 22, soit des parties de la bague intérieure dans la zone de montage des vis de calage, sont constitués par un métal plus mou et plus résilient que le chemin de roulement 32 durci, qui reçoit les éléments de rouleaux 30. Le prolongement est pourvu d'un ensemble d'orifices filetés 34, tels que les trois représentés dans le mode de réalisation des figures 1-7, afin de recevoir des moyens de fixation tels que les vis de calage 36. Les vis de calage sont disposées de façon radiale et à l'intérieur d'un arc inférieur à 180 , et la présente invention peut 2574 1 3 9 être mise en oeuvre avec un minimum de deux vis de calage comme dans le mode de réalisation des figures 8-11, ou avec autant de vis que nécessaire, selon les dimensions de l'ensemble. Dans le mode de réalisation représenté avec trois vis de calage, chaque vis applique une tension à la partie terminale de la bague intérieure, cette ten- sion étant transmise à travers le métal relativement plus mou aux vis supplémentaires, tendant ainsi à empêcher le desserrement des vis par vibration ou autre. De plus, la force de maintien est nette- ment plus élevée, comme le montre la figure 3. Ainsi, le contact de verrouillage entre l'arbre et la partie terminale prolongée est établi entre les vis. Généralement, l'utilisation de vis de calage vissées radialement à travers le prolongement de la bague intérieure afin de parvenir au contact de l'arbre, produit un fléchissement souhaitable du prolongement de la bague, du fait que le fléchissement et le con- tact qui en résulte verrouillent ensemble les éléments. Toutefois, si le fléchissement est important, il peut se prolonger dans la zone du chemin de roulement, conduisant à une concentration de charge in- désirable, à une distortion de la structure de palier, et à une vibra- tion nocive. Afin d'empêcher ou de réduire au minimum le prolongement du flé- chissement dans le chemin de roulement, des rainures sont prévues dans la paroi interne ou externe du prolongement de la bague intérieure, entre la zone de montage des vis de calage et le chemin de roulement, afin d'absorber la force appliquée au prolongement. La rainure peut être excentrée ou en forme d'arc, comme la rainure 38 dans la bague intérieure 23, représentée en figure 2, et peut s'étendre partiellement autour de la surface ou paroi intérieure péréphérique du prolongement ou, comme le montrent les figures 1, 3 et 4, la rainure, telle que la rainure excentrée 40, peut s'étendre partiellement autour de la surface ou paroi extérieure périphérique du prolongement. Selon une variante, comme le montrent les figures 5 à 7, la rainure peut être concentrique ou annulaire et s'étendre autour de toute la paroi externe ou interne du prolongement, comme la rainure concentrique extérieure 60 dans la bague intérieure 62, représentée en figures 5 et 6, ou la rainure concentrique intérieure 64 dans la bague intérieure 66, représentée en figure 7. Les rainures comportent des soudures arrondies pour empêcher la concentration des contraintes, et elles servent à absorber la force exercée sur la prolongement de la bague ainsi qu'à empêcher ou réduire la pénétration de la distortion dans la zone du chemin de roulement, assurant ainsi au chemin de roulement la conservation de sa configu- ration initiale. Des formes modifiées de la présente invention sont représentées en figures 8 et 9 et en figures 10 et 11. En figures 8 et 9, le pro- longement de la bague intérieure 68 est pourvu de deux trous filetés , disposés avec un écart d'environ 65 , pour recevoir les vis de calage 72. Une rainure excentrée 74 est prévue dans la paroi exté- rieure du prolongement, des deux côtés de celui-ci, entre la zone de montage des vis de calage et le chemin de roulement. En figures et 11, la disposition des trous filetés 70 et des vis de calage 72 est similaire à celle présentée en figures 8 et 9; toutefois ici une rainure excentrée 76 est prévue dans la paroi intérieure du pro- longement de la bague intérieure 78. Le prolongement entier des bagues 68 et 78, ou des parties de ce prolongement dans la zone des vis de calage, sont ramollies comme indiqué plus haut, afin de pou- voir subir une distortion et faciliter ainsi l'action de verrouillage. Le prolongement subit un fléchissement plus important lorsqu'on uti- lise deux vis de calage que lorsqu'on en utilise trois ou plus; toutefois, les rainures empêchent ou réduisent la pénétration du fléchissement dans le chemin de roulement. Comme dans les modes de réalisation précédents, les rainures peuvent être également concentri- ques et s'étendre autour de toute la surface ou paroi périphérique intérieure ou extérieure du prolongement. Dans tous les modes de réalisation décrits ici, une rainure excentrée ou concentrique, intérieure ou extérieure, ou une combinai- son de rainures de ce type, peut être prévue sur un côté ou sur les deux côtés du prolongement de la bague intérieure. Par exemple, une seule rainure d'un côté peut permettre l'application de forces suf- fisantes sur les vis de calage pour fixer la bague intérieure à l'arbre dans des installations de faible capacité, sans qu'un fléchissement appréciable vienne empiéter sur le chemin de roulement. Lorsqu'une action de maintien plus importante est nécessaire, et qu'une plus grande force est appliquée aux vis de calage, des rainures peuvent être prévues des deux côtés de la bague prolongée afin d'assurer qu'un fléchissement du prolongement ne va pas provoquer de bossage, ou que ses effets sur la configuration du chemin de roulement seront réduits. Selon une variante, une rainure intérieure peut être utilisée d'un côté avec une rainure extérieure de l'autre, ou, lorsque c'est pos- sible, suivant l'épaisseur de paroi du prolongement, on peut prévoir et une rainure intérieure et une rainure extérieure des deux côtés. De même, deux ou plusieurs vis de calage peuvent être utilisées, selon les caractéristiques de l'installation. Les vis de calage sont disposées à l'intérieur d'un arc de 180 environ, et l'utilisation préférée de trois vis assure une tension sur toutes les vis, améliore l'action de verrouillage élastique et augmente la résistance aux vibra- tions. La rainure, qu'elle soit arquée ou annulaire, s'étend sur un arc plus large que celui des vis de calage pour absorber la force appliquée au prolongement de la bague intérieure par les vis de calage. Dans l'utilisation et le fonctionnement du présent moyen pour la fixation d'un palier à un arbre, la bague intérieure est glissée par- dessus le bout de l'arbre et, comme les tolérances sont généralement très serrées, elle est taraudée en position sur l'arbre. Le ou les pro- longements axiaux de la bague comprennent au moins deux, et de préfé- rence trois trous filetés radiaux pour recevoir des moyens de fixation appropriés, tels que des vis de calage, disposées à l'intérieur d'un arc de 180 . Le prolongement entier ou des portions de ce prolongement dans la zone des trous filetés, sont constituées par un métal relati- vement résilient afin de se défléchir plus facilement vers l'arbre et transmettre la tension appliquée par une des vis de calage, à travers le prolongement, aux autres vis de calage. Cela se produit avec toutes les vis de calage, et comme les vis sont vissées radialement à travers les trous pour venir au contact de I'arbre, le prolongement est forcé d'être en contact de verrouillage avec l'arbre sur le côté opposé aux vis de calage. Le contact de verrouillage ainsi établi, en combinaison avec les vis de calage, assemble la bague intérieure et l'arbre, empê- chant une rotation relative entre eux. Etant donné que le fléchissement provoqué dans le prolongement de la bague ne doit pas s'étendre au chemin de roulement proprement dit, les rainures en évidement sont prévues entre les vis de calage et le chemin de roulement. Les rainures peuvent être excentrées ou arquées, ou bien concentriques ou annulaires, et s'étendent sur un arc plus large que celui formé par les vis de calage. Les rainures absorbent les forces appliquées, empêchant ou réduisant ainsi la pénétration de la distortion dans le chemin de roulement. Si un seul mode de réalisation du moyen de fixation d'un palier à un arbre et plusieurs modifications de ce mode de réalisation ont été représentées et décrites ici en détails, divers changements et d'autres modifications peuvent être apportés à l'invention sans que l'on sorte pour autant du domaine de cette invention. 2574 1 39 REVEN:DI CATIONS 1. Moyen de fixation d'un palier à un arbre, caractérisé en ce qu'il comprend: a. une bague de roulement intérieure (22) avec un chemin de roulement disposé autour de l'arbre pour recevoir les éléments de roulement (30); b. au moins une portion terminale (23) annulaire disposée autour de l'arbre et se prolongeant en direction axiale à partir du chemin de roulement; c. un ensemble de moyens de fixation (36) vissés:radialement à travers la portion terminale pour venir au contact de l'arbre; et d. des rainures (38) s'étendant en direction périphérique dans la portion terminale entre les moyens de fixation et le chemin de roulement. 2. Moyen selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent au moins deux vis de calage disposées à l'in- térieur d'un arc de 180 . 3. Moyen selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rainures s'étendant partiellement autour de la bague intérieure, de façon parallèle à l'arc formé par les vis de calage. 4. Moyen selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion terminale comporte des surfaces circonférentielles intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la surface intérieure. 5. Moyen selon la revendication 3, caractérisé en ce que la portion terminale comporte des surfaces circonférentielles intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la surface extérieure. 6. Moyen selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent trois vis de calage disposées à l'intérieur d'un arc de 180 . 7. Moyen selon la revendication 6, caractérisé en ce que la rainure 2 5 7 4 1 3 9 - s'étend partiellement autour de _a bague intérieure, de façon paral- lèle à l'arc formé par les vis de calage. 8. Moyen selon la revendication 7, caractérisé en ce que la portion terminale comporte des surfaces circonférentielles intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la surface intérieure. 9. Moyen selon la revendication 7, caractérisé en ce que la portion terminale comporte des surfaces circonférentielles intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la surface extérieure. 10. Moyen selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure s'étend entièrement autour de la portion terminale, de façon parallèle à l'arc formé par les vis de calage. 11. Moyen selon la revendication 10, caractérisé en ce que la portion terminale comporte des surfaces circonférentielles intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la surface intérieure. 12. Moyen selon la revendication 10, caractérisé en ce que la portion terminale comporte des surfaces circonférentielles intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la surface extérieure. / 13. Moyen selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion terminale comporte des surfaces circonférentielles intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la surface circonféren- tielle intérieure. 14. Moyen selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion terminale comporte des surfaces intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la surface circonférentielle extérieure. 15. Moyen selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chemin de roulement est constitué par un matériau durci afin de résister au mouvement du palier, et que la portion terminale est constituée par un matériau relativement plus mou. 16. Moyen pour fixer un palier à un arbre, caractérisé en ce qu'il 2 5 7 4 1 3 9 comprend: a. une bague intérieure avec un chemin de roulement et un orifice axial destiné à recevoir un arbre; b. des portions terminales annulaires sur la bague intérieure, s'étendant axialement de part et d'autre du chemin de rou- lement; c. un ensemble de moyens de fixation disposes radialement dans les portions terminales à l'intérieur d'un arc de ; et d. une rainure formée dans les portions terminales entre les moyens de fixation et le chemin de roulement et s'étendant en direction périphérique suivant un arc plus large que celui formé par les moyens de fixation. 17. Moyen selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent trois vis de calage vissées radialement à travers chacune des portions terminales pour venir au contact de l'arbre. 18. Moyen selon la revendication 16, caractérisé en ce que les portions terminales comportent des parois intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la paroi intérieure. 19. Moyen selon la revendication 16, caractérisé en ce que les portions terminales comportent des parois intérieure et extérieure et que la rainure est formée dans la paroi extérieure., 20. Moyen selon la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent trois vis de calage vissées radialement a travers chacune des portions terminales pour venir au contact de l'arbre. 21. Moyen selon la revendication 20, caractérisé en ce que la rainure est une rainure annulaire destinée à empêcher le fléchissement du chemin de roulement. 22. Moyen selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent au moins deux vis de calage vissées radialement à travers les portions terminales pour venir au contact de l'arbre.