Brevet FR2702202A1 — publié le 19940909

I ROULEAU MONTE TOURNANT SUR DES PALIERS PAR UNE ARTICULATION A ROTULE L'invention concerne un rouleau monté sur des paliers On connaît déjà (FRA-2 650 576) un rouleau monté tournant sur des paliers, destiné par exemple à supporter une charge qui se déplace sur une série de rouleaux identiques montés côte à côte Il est constitué d'un cylindre à l'extrémité duquel est monté au moins un embout La liaison entre le cylindre et l'embout est une liaison conique Le cylindre peut être plein ou constitué par une chemise traversée de part en part par un arbre métallique Dans ce dernier cas les embouts sont montés sur l'arbre métallique, l'un au moins des embouts étant appliqué de manière élastique (par exemple au moyen de ressorts helicoidaux) contre la chemise. Un rouleau de ce type permet d'assurer la coaxialité du cylindre et de l'embout sous charge En effet, cette coaxialité n'est pas affectée lorsque l'on applique une charge, même élevée, sur le rouleau Cependant, un dispositif de ce type présente aussi un certain nombre d'inconvénients En théorie, le contact entre l'embout et le cylindre (plein ou creux) s'effectue sur une zone tronconique, à savoir la portée du rouleau sur l'embout En pratique, en raison du fait que le cylindre et l'embout ne peuvent pas être parfaitement ajustés à cause des tolérances d'usinage, le contact s'effectue seulement selon une zone allongée répartie de part et d'autre d'une génératrice de contact Cette zone de contact se déplace avec la rotation du rouleau En d'autres termes, lorsque le rouleau tourne, le contact entre l'embout et la chemise s'effectue progressivement sur toute la périphérie de la circonférence L'arbre métallique se déforme sous la charge. En conséquence, la zone de contact déjà réduite à une zone allongée située le long de la génératrice par suite des tolérance d'usinage, se transforme en une zone d'appui ponctuelle La pression de contact entre l'embout et le rouleau augmente alors considérablement jusqu'à dépasser la valeur limite admissible pour la céramique Ceci conduit donc à un effritement et/ou une fissuration de la céramique. La présente invention a pour objet un rouleau, destiné de manière non limitative à des applications dans le domaine de l'industrie verrière ou de la sidérurgie, qui remédie à ces inconvénients Il comprend une chemise et un arbre traversant cette chemise Il permet de conserver une surface de contact suffisante entre l'embout et la chemise (ou un rouleau plein) en dépit de la flexion inévitable de l'arbre sous charge Par surface de contact suffisante il faut entendre que cette surface sera suffisamment importante pour que la pression de contact entre les matériaux ne dépasse jamais une valeur limite admissible De cette manière on évite la fissuration -du matériau qui constitue la chemise, par exemple un matériau céramique, de telle sorte que la durée de vie de l'installation est largement augmentée. Ces buts sont atteints conformément à la présente invention par le fait qu'une articulation à rotule est prévue entre la chemise et l'arbre. De cette manière la surface de la zone de contact entre la chemise et l'arbre n'est pas diminuée lorsque ce dernier fléchit sous charge de même aucun effort de flexion supplémentaire n'est imprimé au rouleau. L'articulation à rotule pourra être réalisée entre la chemise et/ou un embout. Selon une variante de réalisation l'articulation à rotule pourra être réalisée entre l'arbre et un embout Elle pourra être obtenue par une pièce intermédiaire montée sur une portée, par exemple conique, de la chemise D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit effectuée en référence aux figures annexées Sur ces dessins: la figure 1 est une représentation schématique partiellement en coupe d'un rouleau conforme à un art antérieur connu; la figure 2 illustre la zone de contact entre la chemise et l'embout dans le cas d'un rouleau du type représenté sur figure 1; la figure 3 est une vue en coupe partielle représentant un rouleau conforme à l'invention; les figures 4, 5, 6 sont des vues de détail de modes particuliers de réalisation de la présente invention; la figure 7 est une vue schématique en perspective qui illustre la zone de contact de la chemise sur l'embout. Sur la figure 1 la référence 1 désigne un arbre Il traverse une chemise 2 réalisée en un matériau réfractaire par exemple la céramique Un embout, par exemple métallique, 3 est monté à une extrémité de la chemise 2 Un deuxième embout, désigné par la référence 4, est monté à l'autre extrémité de l'arbre Dans l'exemple de réalisation représenté l'embout 3 est monté fixe sur l'arbre L'embout 4 est monté coulissant sur cet arbre 1 et un ressort hélicoïdal 5 permet de le plaquer contre la chemise 2 (sur la figure la chemise et les deux embouts ont été représentés espacés pour une meilleure lisibilité du dessin) A chacune de ces extrémités la chemise 2 comporte une surface tronconique 6 tandis que les embouts 3 et 4 comportenf une zone tronconique 7 dont l'angle de conicité est égal à celui de la zone 6 L'angle de conicité est de préférence relativement important afin d'éviter les phénomènes de coincement du cône mâle (la chemise) dans le cône femelle (embouts 3 et 4). Ce rouleau présente les inconvénients qui ont été mentionnés antérieurement, à savoir le fait que la zone de contact entre chacun des embouts 3 et 4 et la chemise 2 se réduit à une zone quasiment ponctuelle lorsque l'arbre 1 fléchit sous charge. On a représenté sur la figure 2, la zone de portée de la chemise (ou d'un rouleau plein) sur un embout dans le cas d'un montage de l'art antérieur On voit que cette zone 17, de faible largeur, se répartit de part et d'autre d'une génératrice de la partie tronconique de la chemise 2 Ceci provient du fait que le diamètre de la partie tronconique de la chemise 2 est nécessairement légèrement inférieur au diamètre intérieur de l'embout (non représenté) et également au fait que l'embout, rigide, se déforme peu On comprendra qu'un faible défaut d'alignement de l'embout par rapport au rouleau réduit fortement la zone de contact 17 - On a représenté sur la figure 3 un rouleau conforme à l'invention qui permet de remédier aux inconvénients du rouleau décrit en référence à la figure 1 On retrouve, de manière identique, les pièces numérotées de 1 à 7 Toutefois les embouts 3 et 4 ont été modifiés de manière à présenter, au lieu des surfaces tronconiques 7, des portées sphériques 8 On note également la présence d'une pièce intermédiaire 9 disposée entre la chemise 2 et chacun des embouts 3 et 4 Chacune des pièces 9 présente la forme d'une bague Sa face tournée vers les embouts 3 et 4 présente une portée sphérique de même rayon de sphéricité que les surfaces 8 des embouts 3 et 4 Les faces des bagues 9 dirigées vers la chemise 2 présentent une portée tronconique de même conicité que les surfaces 6 de la chemise 2. Lorsque l'arbre 1 fléchit sous charge la zone de contact entre la pièce intermédiaire 9 et la portée sphérique 8 des embouts 3 et 4 se déplace de manière à maintenir constante la surface de la zone de contact Le porte-à-faux est supprimé en grande partie. On a représenté sur les figures 4 à 6 des variantes de réalisation Sur la figure 4 il n'y a pas de pièce intermédiaire entre l'embout et la chemise Une portée sphérique 11 est formée directement sur la chemise 2 Sur la figure 5 la pièce intermédiaire 12 présente des faces tronconiques et sphériques inversées par rapport à la pièce 9 Sa face tronconique est dirigée vers les embouts 3 et 4 tandis que la face sphérique est dirigée vers la chemise 2. De préférence la pièce intermédiaire 9, 12 présente une largeur et une épaisseur faibles relativement à son diamètre Cela permet de changer l'orientation de la zone de contact. En effet, parce que la pièce intermédiaire présente une faible largeur, elle peut se déformer facilement de façon élastique de manière à s'adapter à la forme de la chemise (zone de contact entre la bague et la chemise ou zone de contact entre la bague et l'embout) On a représenté sur la figure 7 la zone de portée (ou zone de contact) 19 de la chemise 2 (ou d'un rouleau plein) sur un embout dans le cas d'un rouleau conforme à l'invention, en particulier dans le cas d'utilisation d'une pièce intermédiaire telle que 9, 12 La zone 19 se répartit sur un arc de cercle d'un diamètre d'une section droite de la partie tronconique de la chemise 2 Cet arc de cercle est défini par un angle au centre a La valeur de l'angle a dépend la flexibilité de la pièce intermédiaire 9, 12. Etant donné que la largeur et l'épaisseur d'une telle pièce sont relativement faibles, elle se déforme sous charge et épouse la forme de la chemise sur un arc d'angle au centre a On conçoit qu'en cas de variation de l'alignement entre l'embout et la chemise, la surface de la zone de contact 19 est peu diminuée Etant donné que la zone de contact ne diminue pas, comme c'est le cas dans l'art antérieur, lorsque l'arbre 1 fléchit sous charge, il n'est plus nécessaire de surdimensionner l'épaisseur de la chemise Il en résulte une diminution du poids propre de cette dernière. Par suite de la diminution de l'épaisseur de la chemise 2, la surface d'appui du palier sur l'arbre 1 peut facilement être répartie de part et d'autre du plan d'application de la charge qui s'exerce sur l'embout 4, à savoir le poids propre de la chemise 2 augmenté de la chargée transportée par cette dernière On évite ainsi l'effet de coincement qui pouvait être observé dans l'art antérieur. On a représenté sur la Fig 8 une variante de réalisation dans laquelle l'articulation à rotule est réalisée non entre la chemise et l'embout, mais entre l'embout et l'arbre 1. A cet effet une bague 20 est montée sur l'arbre 1 Elle comporte une surface sphérique 22 Le centre de la sphère est situé sur l'axe longitudinal 24 de l'arbre 1 De cette manière l'embout 4 peut pivoter autour du centre O, réalisant une articulation à rotule. De préférence la pièce intermédiaire 9, 12 est réalisée en un matériau présentant un bon coefficient de frottement métal/métal, par exemple le cuivre-. La figure 6 représente une variante de réalisation danslaquelle l'articulation à rotule est obtenue par une surface sphérique 15 formée sur la chemise, en appui sur une surface tronconique 16 de l'embout. Bien que dans les figures 3 à 6 on ait décrit et représenté un rouleau creux (chemise), l'invention s'applique également au cas d'un rouleau plein. REVENDICATIONS 1 Rouleau, comprenant une chemise ( 2) et un arbre ( 1) traversant la chemise ( 2), caractérisé par au moins une articulation à rotule entre la chemise et l'arbre. 2 Rouleau selon la revendication 1 caractérisé par au moins un embout ( 3, 4) placé à une extrémité de la chemise ( 2) et monté sur l'arbre ( 1). 3 Rouleau selon revendication 2 caractérisé en ce que l'articulation à rotule est réalisée entre la chemise ( 2) et l'embout ( 3, 4). 4 Rouleau selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'articulation à rotule est réalisée entre l'arbre ( 1) et l'embout ( 3,4). Rouleau selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'articulation à rotule est obtenue par une pièce intermédiaire ( 9, 12) montée sur une portée ( 6) de la chemise et placée entre la chemise et l'embout ( 3, 4). 6 Rouleau selon la revendication 5 caractérisé en ce que la pièce intermédiaire ( 12) comporte une surface sphérique qui prend appui sur ladite portée de la chemise ( 2). 7 Rouleau selon la revendication 5 caractérisé en ce que la pièce intermédiaire ( 9) comporte une surface sphérique qui prend appui sur une portée sphérique de l'embout ( 3,4). 8 Rouleau selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que la pièce intermédiaire ( 9,12) est réalisée en un matériau présentant un bon coefficient de frottement, par exemple le cuivre. 9 Rouleau selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que la pièce intermédiaire ( 9, 12) est une bague de largeur et d'une épaisseur faibles relativement à son diamètre