Brevet FR2618193A1 — publié le 19890120

Cette invention concerne les roulements à billes. Plus particulièrement, l'objet de l'invention est un roulement à billes de type nouveau, comprenant des bagues intérieure et extérieure fabriquées d'une bande de métal, ainsi qu'une cage élastique en matière plastique. Les roulements à contact angulaire.sont construits pour supporter des charges sous forme de poussées radiales et axiales. Pour quelques applications, on utilise une cage destinée à mainte- nir l'alignement des billes entre les pistes de roulement courbes des bagues intérieure et extérieure. IL est utile d'avoir un roule- ment dans lequel, après l'assemblage, les bagues, les billes et la cage soient convenablement maintenues ensemble pour que le roule- ment puisse être monté comme une unité dans un dispositif quel- conque. Un roulement à billes de fabrication facile et économique comporte une cage élastique produite par un processus de moulage par injection comprenant une seule opération. Un exemple d'un tel roulement est décrit dans le brevet des EUA 4 588 314 daté du 13 mai 1986, au nom de Joseph Anscher, et entituLé "Bearing Cage". Le roulement selon la présente invention utilise également une cage à billes fabriquée par un processus de moulage et il possède en plus des bagues intérieure et extérieure faites d'un matériau en bande plate. La bague intérieure, la bague extérieure et la cage selon l'invention procurent un roulement ayant une structure différente et perfectionnée comparativement aux roule- ments à billes actuellement fabriqués couramment, par exemple comme celui décrit dans le brevet des EUA 4 588 314. Succinctement, l'objet de l'invention est un roulement à billes comprenant une bague extérieure, une bague intérieure et une cage élastique, toutes de forme annulaire. La cage présente un certain nombre d'alvéoles à billes qui sont mutuellement espacés circonférentiellement et contiennent des biLles, de même que deux parties circulaires ou couronnes qui sont axialement séparées. Un prolongement formant un rebord annulaire est relié d'un seul tenant à l'une des couronnes par une transition annulaire. Le diamètre extérieur du rebord est plus petit que le diamètre extérieur de la couronne à laquelle il est relié. La bague extérieure possède une piste de roulement annuLaire pour les billes et une partie de sa surface interne est disposée à recouvrement par rapport à la transition annulaire de la cage. Le diamètre intérieur du bord situé radialement le plus à l'intérieur de cette partie de la surface interne est plus petit que le diamètre extérieur de la couronne de la cage élastique. La bague intérieure possède un chemin de roulement faisant face à celui de la bague extérieure. Le diamètre intérieur du rebord de la cage est plus grand que le diamètre extérieur de la bague intérieure. Ce rebord porte au moins un élément de retenue disposé à recouvrement par rapport à une extrémité axiale de la bague intérieure à l'état assemblé. L'élasticité de la cage élastique est telle que le roulement peut être assemblé en poussant la cage au-delà de ladite partie de la surface interne de la bague extérieure et en poussant la bague intérieure avec encliquetage au-delà des éléments de retenue de la cage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe d'un mode de nréalisation préféré d'un roulement à billes selon l'invention; - la figure 2 est une coupe partielle à plus grande échelle de l'ensemble formé de la bague extérieure, de la cage et des billes à l'état assemblé, avant l'insertion de la bague inté- rieure au-delà des ergots de retenue de la cage annulaire élas- tique; - la figure 3 est une coupe partielle semblable, mais après l'assemblage complet du roulement de la figure 1; - la figure 4 est une vue de côté de la cage élastique des figures 1 à 3; - la figure 5 est une coupe prise suivant les lignes et dans le sens des flèches 5-5 de la figure 4; et - la figure 6 est une coupe prise suivant les lignes et dans le sens des flèches 6-6 de la figure 4. Dans les différentes figures, des parties identiques sont désignées par Les mêmes références. Lorsqu'on se reporte au dessin et plus particulièrement à La figure 1, le roulement à billes, désigné dans son ensemble par la référence 10, comprend une bague extérieure 12 réalisée de tôle métallique et une bague intérieure 14, également en tôle métallique, entre lesquelles est disposée une cage élastique en matière plastique, désignée globalement par la référence 16. Tous ces trois composants du roulement ont une forme annulaire. L'épaisseur de la bague extérieure est sensiblement constante sur toute sa longueur; il en va de même pour la bague intérieure 14. La surface annulaire externe de la bague extérieure possède un segment annulaire 18 s'incurvant vers l'intérieur à une extrémité et un premier segment annulaire 20 qui est droit en section et s'étend axialement à partir du segment incurvé vers l'intérieur. Un second segment annulaire 22 de forme droite en section, s'étend axialement dans le sens de son éloignement du segment droit 20 et radialement vers l'intérieur sous un angle aigu, faisant un angle de 45 par exemple avec un plan axial défini par le segment droit 20. La surface annulaire interne de la bague extérieure 12 possède un segment annulaire 24 s'incurvant vers l'intérieur à une extrémité et un segment annulaire 26 qui est droit en section et s'étend axialement à partir du segment courbe 24. Un second segment annulaire 28 de forme droite en section, s'étend axialement dans le sens de son éloignement du segment droit 26 et vers l'intérieur sous un angle aigu, de 45 par exemple, avec un plan axial défini par le segment droit 26. Les extrémités libres des segments courbes 18 et 24 sont reliées entre elles par une surface de liaison 30 perpendiculaire à elles et orientée axialement. Les extrémités libres du segment externe 22 et du segment interne 28 sont reliées entre elles par une surface de liaison 32 qui est perpendiculaire à elles et s'étend obliquement. La bague intérieure 14 possède une surface annulaire radialement externe avec un segment 34 qui s'incurve vers l'exté- rieur à une extrémité et un segment annulaire 36 de forme droite en section, qui s'étend axialement à partir du segment courbe 34. La surface radialement interne de la bague intérieure possède un segment 38 s'incurvant vers l'extérieur à une extrémité et un segment annulaire 40 de forme droite en section, qui s'étend axia- lement à partir du segment courbe 38. Les extrémités libres des segments courbes 34 et 38 sont reliées entre elles par une surface annulaire 42 orientée axialement. Les extrémités libres des segments axiaux 36 et 40 sont reliées entre elles par une surface annulaire 44 orientée radialement. Le segment courbe 34 de la bague intérieure est situé axialement à distance du segment courbe 24 de la surface interne de la bague extérieure. Les segments droits de la bague extérieure s'étendent suivant une direction axiale à partir des segments courbes de cette bague. Les segments droits de la bague intérieure s'étendent suivant la direction axiale opposée à partir des segments courbes auxquels ils se raccordent. Le segment courbe 34 sur la surface externe de la bague intérieure constitue une piste de roulement pour les billes, piste qui est située en regard de celle formée par le segment courbe 24 de la surface interne de la bague extérieure. La cage 16 en plastique comporte des alvéoles 46 (voir figure 4) qui sont uniformément espacés circonférentiellement et dans chacun desquels vient se placer une bille 48 (voir notamment figure 1). La cage élastique 16 se compose d'une couronne intérieure , d'une couronne extérieure 52 située axialement à distance de la couronne intérieure et d'une partie intermédiaire de liaison 54, dans laquelle sont uniformément espacés circonférentiellement les alvéoles 46. Ces derniers se prolongent dans la couronne intérieure et dans la couronne extérieure 52. Un prolongement formant un rebord annulaire 55 est relié d'un seul tenant à la couronne extérieure 52 par un changement de section ou transition annulaire 56. Le rebord 55 fait saillie axialement de l'ouverture de la bague extérieure 12 et son diamètre extérieur est plus petit que celui de la couronne 52. La transition annulaire 56 est parallèLe au segment interne oblique 28 de la bague extérieure et est recouverte par lui. Le diamètre extérieur de la couronne 52 est plus grand que le plus petit diamètre intérieur du segment annulaire oblique 28. La surface interne 60 du rebord annulaire 55, voir la figure 3, est orientée axialement et s'étend parallèLement et à recouvrement avec la surface axiale 42 reliant les extrémités des segments courbes 34 et 38 de la bague intérieure. Des ergots de retenue 62 sont dirigés radialement vers l'intérieur à partir de la surface interne 60 du rebord de la couronne 52 par une surface radiale recouvrant, à l'état assemblé, le segment courbe 38. Ils sont mutuellement espacés circonférentiellement et chacun d'eux est aligné avec un alvéole 46 pour une bille. Lors de l'assemblage du roulement, grâce à son élasticité, la cage 16 peut être poussée au-delà du bord 70 situé radialement le plus à l'intérieur (voir figure 2) du segment oblique 28. Cette opération peut être effectuée avant ou après la mise en place des billes 48 dans les alvéoles 46 de la cage. Les alvéoles sont con- formés pour que les billes, une fois engagées avec encliquetage dans les alvéoles soient parfaitement bien maintenues en place dans la cage, même à l'état désassemblé. Le recouvrement créé par la différence entre le diamètre extérieur de la couronne 52 de la cage et le diamètre de l'arête 70 du segment incliné 28 à l'intérieur de la bague extérieure, est suffisant pour maintenir la cage et la bague extérieure 12 ensemble. Un jeu 74 est prévu dans les alvéoles de la cage pour permettre aux billes de tomber radialement à l'intérieur, comme le montre la figure 2, si bien que le diamètre pris sur l'ensemble des billes 48 est légèrement plus petit que le diamètre intérieur au niveau de l'arête 70 du segment oblique 28. L'opération finale d'assemblage consiste à pousser la bague intérieure 14 à la position illustrée sur les figures 1 et 3 en faisant passer sa partie de plus grand diamètre au-delà des ergots de retenue de la cage, avec encliquetage. Ensuite, la bague intérieure est convenablement maintenue en place dans le roulement et elle pousse les billes 48 radialement vers l'extérieur vers leurs positions de contact ou de fonctionnement, comme le montre la figure 3. Le diamètre pris sur l'ensemble des billes à cette posi- tion est plus grand que le diamètre intérieur de l'arête 70 du segment oblique 28 de la bague extérieure 12, de sorte que cette dernière est également maintenue convenablement en place sur le roulement. REVENDICATIONS 1. Roulement à biLLes,-possédant une bague extérieure annulaire (12), une bague annulaire intérieure (14) et une cage annulaire élastique (16), caractérisé en ce que la cage présente des alvéoles (46) espacés circonférentiellement, deux parties circulaires ou couronnes (50, 52) axialement séparées, un prolongement annulaire formant un rebord (55) et une transition annulaire (56) reliant le rebord (55) d'un seul tenant à l'une (52) des couronnes, le diamètre extérieur du rebord étant plus petit que le diamètre intérieur de la couronne (52) à laquelLe il est relié, une bille (48) étant disposée dans chaque alvéoLe (46), la bague extérieure présentant une piste annulaire de roulement (24) pour les billes et un segment de surface interne (28) recouvrant la transition annulaire (56) de la cage, le diamètre intérieur du bord (70) situé radialement le plus à l'intérieur de ce segment de surface interne (28) étant plus petit que le diamètre extérieur de ladite couronne (52) de la cage, la bague intérieure (14) possédant une piste de roulement (34), pour les billes, qui est situé en regard de la piste de roulement (24) de la bague extérieure, le diamètre intérieur du rebord annulaire (55) de la cage étant plus grand que le diamètre extérieur de la bague intérieure (14), ce rebord (55) de la cage possédant au moins un élément de retenue (62) s'étendant à partir de ce rebord et recouvrant une extrémité axiale de la bague intérieure, l'élasticité de la cage annulaire étant telle que le roulement peut être assemblé en poussant la cage (16) au-delà dudit segment de surface interne (28) de la bague extérieure et en poussant la bague intérieure (14) avec encliquetage au-delà de l'élément de retenue (62) de la cage. 2. Roulement selon la revendication 1, dans lequel la cage porte, en tant qu'éléments de retenue (62), des ergots de retenue espacés circonférentiellement. 3. Roulement selon la revendication 2, dans lequel un ergot de retenue (62) est aligné avec chaque alvéole (46) de la cage. 26 18193 4. Roulement selon la revendication 3, dans lequel la transition annulaire (56) de la cage est parallèle audit segment de surface interne (28) de la bague extérieure. 5. Roulement selon la revendication 4, dans lequel ledit segment de surface interne (28) de la bague extérieure fait un angle aigu avec un plan orienté axialement de la bague extérieure. 6. Roulement selon la revendication 5, dans lequel ledit segment de surface interne (28) de la bague extérieure fait un angle d'environ 45 avec ledit plan. 7. Roulement à billes comprenant des bagues intérieure et extérieure et une cage à billes en matière plastique, caractérisé en ce que La bague extérieure (12) et la bague intérieure (14), toutes deux de forme annulaire, sont en tôLe métallique, la bague extérieure (12) possédant une surface annulaire interne et une sur- face annulaire externe, comportant chacune un segment annulaire (24, 28) s'incurvant vers l'intérieur à une extrémité, un premier segment annulaire (26, 20) de forme droite en section, s'étendant axialement à partir du segment courbe, et un second segment annu- laire (28, 22) de forme droite en section, s'étendant axialement en s'éloignant du premier segment droit et radialement vers l'inté- rieur sous un angle d'environ 45 avec un plan orienté suivant le premier segment droit correspondant, le segment courbé interne (24) constituant une piste de roulement pour les billes et les deux extrémités des surfaces interne et externe étant chaque fois reliées entre elles par une surface (30, 32) perpendiculaire aux surfaces interne et externe, la bague intérieure (14) possédant des surfaces annulaires interne et externe comportant chacune un seg- ment (34, 38) s'incurvant vers l'extérieur à une extrémité et un segment annulaire (34, 40) de forme droite en section, qui s'étend axialement à partir du segment courbe, les extrémités libres des segments courbes étant reliées entre elles par une surface (42) orientée axialement, les extrémités libres des segments droits étant reliées entre elles par une surface (44) orientée radiale- ment, les segments courbes (34, 38) de la bague intérieure étant axialement espacés des segments courbes (24, 18) de la bague exté- rieure et les segments droits adjacents (36, 40) de la bague inté- rieure et Les segments droits adjacents (26, 20) de la bague exté- -rieure s'étendant axialement dans des directions opposées à partir des segments courbes auxquels ils sont raccordés, le segment annu- laire courbe (34) sur la surface externe de La bague extérieure constituant une piste de roulement, pour les billes, qui est située en regard du segment annulaire courbe (24) de la surface interne de la bague extérieure,, la cage (16), en matière plastique élastique et de forme annulaire, comprenant une couronne intérieure (50) et une couronne extérieure (52), une partie annulaire intermédiaire de liaison (54), dans laquelle sont formés des alvéoles (46) destinés à recevoir des billes et qui sont mutuellement espacés circonféren- tiellement, les alvéoles s'étendant jusque dans les couronnes inté- rieure et extérieure, un prolongement annulaire formant un rebord (55) et une transition annulaire (56) reliant ce rebord (55) d'un seul tenant à la couronne extérieure (52), le rebord faisant axia- lement saillie de l'ouverture de la bague extérieure (12) et son diamètre extérieur étant plus petit que celui de la couronne exté- rieure, la transition (56) étant parallèle au segment annulaire de surface interne (28) s'étendant sous un angle d'environ 45 avec un plan orienté suivant le premier segment droit (26, 20) correspon- dant et ce segment de surface incliné (28) recouvrant la transition (56) de la cage, la surface interne (60) du rebord annulaire (55) étant parallèle à la surface (42), orientée axialement, reliant les extrémités des segments courbes (34, 38) de la bague intérieure et ladite surface interne (60) du rebord recouvrant cette surface de liaison (42) à l'extrémité de la bague intérieure, de même que des ergots de retenue (62) , dans une disposition o un ergot est aligné avec chaque alvéole (46), les ergots de retenue s'étendant radiale- ment vers l'intérieur à partir de la surface interne (60) du rebord annulaire (55), chaque ergot possédant une surface orientée radia- lement à partir de la surface interne du rebord et recouvrant le segment courbe (38) à l'intérieur de la bague intérieure (14), 2618 193 t'élasticité de la cage (16) en plastique étant telle que le roule- ment peut être assembLé en poussant la cage au-delà de la partie incLinée (28) de la bague extérieure et en poussant La bague inté- rieure (14) avec encliquetage au-deLà des ergots de retenue (62) de la cage.