Brevet FR2642484A1 — publié le 19900803

Cette invention est relative aux roulements et eLle con- cerne plus particulièrement une cage annulaire divisée pour un rou- lement à rouleaux. Une cage divisée est nécessaire lorsque la structure de la pièce sur laquelle doit être montée la cage est telle qu'il est impossible ou très difficile de mettre en place une cage circulaire en une seule pièce. Un exemple spécifique est la cage d'un roule- ment de maneton ou de tête de bielle, utilisé entre la partie d'un vilebrequin appelée maneton et l'extrémité d'une bielle se trouvant à l'opposé du piston. En beaucoup de cas, le vilebrequin est une pièce massive d'un seul tenant et il est impossible de mettre en place, autour du maneton, un roulement ou une cage circulaire en une seule pièce. Le roulement utilisé à cet endroit est du type à rouleaux et dans lequel les rouleaux sont mutuellement espacés par une cage. Celle-ci doit être divisée en au moins deux parties pour permettre la mise en place autour du maneton. Les cages divisées sont soumises à un système complexe de forces pendant le fonctionnement-du moteur. Ces forces provoquent fréquemmment la défaillance de la cage. La rupture d'une cage se produit généralement après plusieurs heures de fonctionnement à des vitesses qui correspondent à l'exécution de plusieurs centaines de milliers de cycles avant qu'il ne se produise la défaillance. Les ruptures ont tendance à se produire dans la même région des cages. IL s'agit de ruptures de fatigue ayant lieu dans cette région parce que les contraintes qui y sont exercées dépassent la limite d'endurance du matériau de la cage. Il est impossible de réduire les forces auxquelles sont soumises les cages parce qu'elles sont provoquées par les moteurs dans lesquels les roulements sont employés. Cependant, il est possible de réduire les contraintes dans des régions déterminées des cages en modifiant la structure de celles-ci. La présente invention procure une cage divisée nouvelle, pour roulements à rouleaux, qui réduit les contraintes dans les régions o se produisent des ruptures dans les cages conventionnelles. Décrite sommairement, la cage annulaire divisée selon l'invention est constituée de deux parties semi-circulaires, possé- dant chacune des alvéoles réceptrices de rouleaux, de forme géné- rale rectangulaire, qui sont mutuellement séparées circonférentiel- lement et sont définies par des traverses circonférentiellement séparées et par des portions circonférentielles de deux demi- cercles d'extrémité mutuellement séparés axiaLement. Les aires de section droite du milieu circonférentiel de ces portions circonfé- rentielLes des demi-cercles diminuent à partir du centre circonfé- rentiel des demi-cercles vers chaque extrémité circonférentielle des demi-cercles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré d'une cage annulaire divisée montée autour d'un maneton d'un vilebrequin; - la figure 2 est une vue de dessus d'une partie d'une cage divisée classique, à l'état développé ou à plat; - la figure 3 est une coupe prise suivant la ligne 3-3 de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation préféré de l'invention; - la figure 5 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation préféré de l'invention; et - la figure 6 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation préféré de l'invention. Dans les différentes figures, des éLéments semblables sont désignés par des références analogues. Lorsqu'on se reporte aux dessins et plus particulièrement à la figure 1, celle-ci montre un maneton 10 disposé entre et sup- porté par deux flasques 12 et 14 axialement séparés d'un vilebre- quin. Deux parties semi-circulaires 16 et 18 d'une cage divisée sont disposées autour du maneton 10. La partie 16 s'ajuste dans un chapeau de bielle 20 qui sert de bague extérieure pour les rou- leaux disposés dans la partie 16; la partie semi-circulaire 18 de la cage divisée s'ajuste dans une surface courbe 22 de la tête d'une bieLLe 24. Cette surface courbe sert de bague extérieure pour les rouleaux contenus dans la partie 18 de la cage divisée. Le maneton 10 sert de bague intérieure pour les rouleaux contenus dans Les deux parties 16 et 18. Deux vis 26 traversent le chapeau 20 et sont vissées dans des trous taraudés de la bielle 24 avec interposition des parties semi-circulaires 16 et 18, disposées autour du maneton 10. Lorsqu'on se reporte maintenant aux figures 2 et 3, on voit que chaque partie semi-circulaire de la cage comporte deux demi-cercles 30 et 32 axialement séparés l'un de l'autre. Des aLvéoles 34 de forme générale rectangulaire, destinées à recevoir chacune un rouleau ou plusieurs rouleaux, sont circonférentielle- ment séparées les unes des autres et sont définies par des traverses 36, également séparées circonférentiellement, ainsi que par des portions circonférentielles 38 et 40 des demi-cercles 30 et 32. La plupart des ruptures du matériau des cages se produit aux angles 42 des alvéoles situées dans les segments circonféren- tiellement médians 44 et 46 des demi-cercles 30 et 32. Lorsqu'on se réfère à La figure 3, il est existe une for- mule de base: M contrainte = M2 bh o M-= couple fléchissant b = longueur axiale du demi-cercle d'extrémité h = dimension radiale du demi-cercle d'extrémité La contrainte est donc réduite, pour n'importe quelle charge M donnée, lorsque b ou h est ou sont augmentés; l'augmentation de h est plus efficace. La place disponible pour accroître b et h est limitée par La structure du vilebrequin et de la bielle. IL n'est pas souhai- table d'augmenter b et h globalement. Des rouleaux plus courts permettraient un accroissement de b, mais la capacité de charge du roulement serait amoindrie. De plus, l'augmentation globale de b et h conduirait à des cages plus lourdes, entraînant des charges plus importantes. Heureusement, il existe une solution - cettlle apportée par l'invention - qui ne demande pas la réduction de la contrainte dans l'ensemble de la cage, mais seulement dans les segments médians 44 et 46 des demi-cercles d'extrémité 30 et 32. Avec cette solution, on peut obtenir des segments médians, dans le sens circonférentiel, plus lourds en amincissant tes extrémités des demi-cercles. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, chaque partie semi-circulaire de la cage divisée possède des alvéoles à rouleaux 50 circonférentiellement séparées et définies par des traverses 52, également séparées circonférentiellement, et par des portions circonférentielles 54, 56 de deux demi-cercles 58 et 60 axialement séparés l'un de l'autre. La Longueur axiale b de chaque demi-cercle de cet exemple est constante. La dimension radiale h de chaque demi-cercle diminue au contraire à partir du milieu circonférentiel du demi-cercle vers chacune de ses extrémités. La figure 5 montre également un mode de réalisation selon lequel les parties semi-circulaires possèdent chacune des alvéoles à rouleaux 62 de forme générale rectangulaire, circonférentielle- ment séparées mutuellement et définies par des traverses 64 et des portions circonférentielles 66 et 68 de deux demi-cercles d'extré- mité 70 et 72. La dimension radiale h de chacun des demi-cercles 70 et 72 est constante, mais leur longueur axiale b diminue de façon con- tinue depuis le milieu circonférentiel des demi-cercles vers chacune de leurs extrémités circonférentielles. La figure 6 montre un mode de réalisation selon lequel les parties semicirculaires de- la cage annulaire divisée possèdent également des alvéoles à rouleaux 80 de forme générale rectangu- laire, mutuellement séparées circonférentiellement et définies par des traverses 82 et par des portions circonférentielles 84 et 86 de deux demicercles 88 et 90 mutuellement séparés axialement. Une encoche 92 est formée au milieu de chaque portion circonférentielle 84 du demi-cercle 88. Une encoche 94 est formée dans chaque portion circonférentielle 86 du demi-cercle 90. Les profondeurs des encoches augmentent à partir du milieu circonférentiel de chaque demi-cercle vers chacune des extrémités circonférentielles de celui-ci. REVENDICATIONS 1. Cage annulaire divisée pour un roulement, comprenant deux parties semicirculaires qui possèdent chacune des alvéoles de forme générale rectangulaire, destinées à recevoir des rouleaux, qui sont circonférentiellement séparées et sont définies par des traverses séparées circonférentiellement et par des portions cir- conférentielles de deux demi-cercles d'extrémité axialement séparés l'un de l'autre, caractérisée en ce que les aires de section droite du milieu circonférentiel des portions circonférentielles (54, 56; 66, 68; 84, 86) des demi-cercles d'extrémité (58, 60; 70, 72; 88, 90) diminuent à partir des segments médians (44, 46) des demi- cercles, dans le sens circonférentiel, vers chaque extrémité, dans le sens circonférentiel, des demi-cercles. 2. Cage divisée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur axiale (b) de chaque demi-cercle d'extrémité (58, 60) est constante et la dimension radiale (h) de chaque demi- cercle diminue de façon continue à partir du segment médian, dans le sens circonférentiel, du demi-cercle vers chacune de ses extrémités dans le sens circonférentiel. 3. Cage divisée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dimension radiale (h) de chaque demi-cercle d'extrémité (70, 72) est constante et la longueur axiale (b) de chaque demi- cercle diminue de façon continue à partir du segment médian du demicercle, dans le sens circonférentiel, vers chacune de ses extrémités dans le sens circonférentiel. 4. Cage divisée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une encoche (92, 94) est formée à chaque milieu dans le sens circonférentiel des portions circonférentielles des demi-cercles d'extrémité (88, 90), les profondeurs des encoches augmentant à partir du segment médian de chaque demi-cercle, dans le sens circonférentiel, vers chacune de ses extrémités dans le sens circonférentiel.