Brevet FR2754864A1 — publié le 19980424

ROULEMENT A DEUX RANGEES DE CORPS ROULANTS. A ROTULE DANS LA BAGUE EXTERIEURE ET A DEVERSEMENT LIMITE L'invention concerne un roulement à rotule sur deux rangées de corps roulants. Dans ce type de roulement, les corps roulants, qui sont maintenus entre une bague intérieure et une bague extérieure par une ou deux cage(s), toulent sur un premier chemin de roulement sphérique situé sur la bague extérieure et sur un deuxième et un troisième chemins de roulement situés sur la bague intérieure. Les deuxième et troisième chemins de roulement sont disposés sur la bague intérieure, en face du premier chemin de la bague extérieure de manière à ce qu'une des deux rangées roule sur le deuxième chemin et l'autre rangée sur le troisième chemin. Le premier chemin sphérique situé sur la bague extérieure autorise le déversement de la bague extérieure par rapport aux corps roulants et à la bague intérieure, c'est à dire la rotation de la bague extérieure par rapport à la bague intérieure autour d'un axe quelconque perpendiculaire à l'axe du roulement. C'est pourquoi il est nécessaire de maintenir positivement les corps roulants sur la bague intérieure, de manière à ce que, lors d'une opération de démontage autorisant un déversement de la bague extérieure par rapport à la bague intérieure, par exemple lors d'un démontage pour graissage, les corps roulants ne s'échappent pas. De manière classique, on connaît deux modes de réalisation de roulement à rotule sur deux rangées de rouleaux. Dans un premier mode de réalisation, une cage cylindro-conique, réalisée généralement en tôle d'acier emboutie et découpée, assure le maintien à la fois radial et axial par rapport au roulement, sur la bague intérieure, des rouleaux de chacune des rangées. Le maintien radial est procuré par le fait que les languettes de retenue de chacune des cagesformenun cône situé à l'extérieur du cône défini par les axes des rouleaux de la rangée maintenue par ladite cage, les cônes définis respectivement par la cage et la rangée correspondante ayant sensiblement le même angle au sommet. Il en résulte que les dimensions des fenêtres définies par les languettes de retenue desdites cages sont inférieures aux diamètres des rouleaux qu'elles reçoivent, ce qui procure le maintien. Ces évidements sont obtenus soit, comme on l'a déjà vu, à l'aide de languettes de retenue dans le cas d'une cage en tôle, soit par moulage dans le cas d'une cage enveloppante en plastique. Le maintien axial est réalisé par les flancs extérieurs des cages qui assurent également le centrage sur la bague intérieure. Mais l'épaisseur de ces flancs limite la longueur disponible, selon la dimension axiale du roulement, pour les rouleaux, ce qui réduit les efforts admissibles pour un roulement de dimensions extérieures données. Un second mode de réalisation permet de résoudre cet inconvénient : le maintien radial est procuré par une ou deux cage(s) ouverte(s), c'est à dire dépourvue(s) de flancs latéraux extérieurs. Ces cages, massives et enveloppantes sont généralement réalisées en alliage cuivreux. Leur surface de contact enveloppe suffisamment les rouleaux pour assurer le maintien radial desdits rouleaux sur la bague intérieure. Le maintien axial des rouleaux est lui réalisé par des collets réalisés sur le bord extérieur de chacun des deux chemins de roulement de la bague intérieure. Cette solution permet, du fait de l'absence de flancs extérieurs, d'exploiter pleinement la largeur disponible à l'intérieur du roulement pour augmenter la longueur des rouleaux. Cependant elle nécessite une bague intérieure à l'usinage complexe et donc coûteux. Les publications US5516215 et EP0374111 décrivent toutes deux des roulements à rotule à double rangée de rouleaux maintenus par des cages coniques, le cône défini par lesdites cage se situant à l'intérieur de celui défini par les axes des rouleaux. Le maintien radial des rouleaux sur ladite bague intérieure est réalisé par des languettes de retenue prévues sur les flans intérieurs des cages. Dans le cadre de la publication EP0374111, les languettes de retenues se terminent par des protubérances disposées entre les rouleaux, à l'extérieur du cercle formé par les centres desdits rouleaux, de manière à procurer un arrêt radial de ces mêmes rouleaux. Dans le cadre de la publication US5516215, les languettes de retenues coopèrent par embrèvement avec un creux prévu sur la face intérieure de chacun des rouleaux. Dans les deux cas, la complexité, soit des languettes, soit des rouleaux accroît considérablement le prix de revient du roulement. Le dispositif selon l'invention vise à pallier ces inconvénients. A cet effet, invention concerne un roulement comportant une bague intérieure et une bague extérieure séparées par deux rangées de corps roulants, maintenus par une ou plusieurs cages et roulant d'une part sur un premier chemin de roulement sphérique situé sur la bague extérieure et d'autre part, sur un deuxième et un troisième chemins de roulement situés sur la bague intérieure, le roulement étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'arrêt, limitant le mouvement de rotation autour d'un axe quelconque perpendiculaire à l'axe du roulement, de la bague extérieure par rapport à l'ensemble constitué de la bague interne et des corps roulants. Le roulement ainsi constitué ne requiert pas de fixation positive des corps roulants sur la bague intérieure puisque la configuration rendant nécessaire une telle fixation, à savoir un déversement de la bague extérieure tel que ladite bague ne soit plus en contact avec les corps roulants, est interdit par la conception même du roulement sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des cages et/ou une bague intérieure complexe. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'arrêt sont constitués par un anneau monté dans une gorge circulaire pratiquée à la surface du premier chemin de roulement de la bague extérieure et disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe du roulement. Cette caractéristique permet d'utiliser un moyen d'arrêt très simple et peu coûteux, tout en préservant le déversement fonctionnel du roulement, déversement nécessaire et qui justifie l'emploi d'un roulement à rotule et qui se limite à quelques degrés. Ce déversement fonctionnel correspond alors au débattement angulaire existant entre l'anneau d'arrêt et les corps roulants. Selon une autre caractéristique de l'invention, la gorge est située entre les deux rangées de corps roulants. Cette configuration permet d'utiliser toute la largeur disponible du roulement pour avoir des corps roulants de dimensions maximales et donc des efforts admissibles optimisés. Selon une autre caractéristique de l'invention, la bague extérieure comporte un trou de graissage radial qui intercepte la gorge et la largeur de ladite gorge est inférieure au diamètre dudit trou de graissage. Cette caractéristique permet d'utiliser une bague extérieure standard car le trou de graissage, du fait de son diamètre, reste utilisable même lorsqu'un anneau est monté dans la gorge. Selon une autre caractéristique de l'invention, le roulement comporte une bague de guidage disposée entre les deux rangées de corps roulants et munie d'une rainure de passage des moyens d'arrêt. Cette caractéristique permet d'utiliser le principe de limitation du déversement selon l'invention, même lorsque le roulement est muni d'une bague de guidage des rouleaux, par exemple pour une utilisation dans des conditions de vibrations importantes. Selon une autre caractéristique de l'invention, la gorge est située à l'extérieur des deux rangées de corps roulants. Selon une autre caractéristique de l'invention, L'anneau d'arrêt fait partie d'un dispositif d'étanchéité du roulement, tel qu'un déflecteur ou un joint d'étanchéité. Ces caractéristiques permettent de simplifier le montage du roulement lorsque celui-ci comporte un dispositif d'étanchéité. En effet, l'anneau d'arrêt est alors intégré au dispositif d'étanchéité et l'ensemble peut être mis en place en une seule manipulation. Selon une autre caractéristique de l'invention, - les corps roulants sont des rouleaux en forme de tonneaux et de génératrice en arc de cercle, - les axes des rouleaux d'une même rangée sont concourants en un point de l'axe du roulement situé à l'extérieur du roulement et du côté de ladite rangée, - les rouleaux d'une même rangée sont maintenus par une cage conique et, - le cône défini par la cage est situé à l'intérieur de celui défini par les axes des rouleaux de la rangée correspondante ou coïncide avec lui. Selon une autre caractéristique de l'invention, les corps roulants sont des rouleaux en forme de tonneaux et de génératrice en arc de cercle maintenus par une ou deux cages enveloppantes. Ces caractéristiques permettent d'utiliser sur un roulement à rotule une bague intérieure et des rouleaux identiques quel que soit le type de cage utilisé. Avec le premier type de cage(s) en tôle, de conception simple et peu coûteuse, le fait que le cône défini par la cage soit situé à l'intérieur de celui défini par les axes des rouleaux permet d'optimiser la longueur des rouleaux et donc les efforts admissibles par le roulement pour un encombrement extérieur donné. De plus, ceci permet de monter tous les rouleaux sur la bague intérieure par l'extérieur de la cage sans avoir à déformer les fenêtres de la cage accueillant lesdits rouleaux. Il est donc possible de réaliser un matage des bords des fenêtres qui ainsi réalisés pourront assurer à eux seuls le centrage de la cage. La cage est donc centrée sur les corps roulants et ne nécessite plus un centrage sur la bague interne. De plus, le maintien axial est procuré par les pistes de roulement en regard sur les bagues intérieure et extérieure, du fait du déversement limité à quelques degrés. Aussi, les flancs extérieurs qui assuraient, selon l'art antérieur, le maintien axial et le centrage sur la bague intérieure, peuvent être réduit au minimum. Les cages du second type sont enveloppantes, c'est à dire que leur profil épouse celui des rouleaux, procurant ainsi le maintien radial desdits rouleaux. Elles sont généralement réalisées en alliage cuivreux. Ce type de cage, bien que plus enveloppante que les cages en tôle, ne procurent pas de maintien axial des corps roulants. C'est pourquoi, sur les roulements à rotule selon l'art antérieur, leur utilisation s'accompagne toujours d'une bague intérieure spécifique procurant des collets de maintien assurant, à la périphérie des pistes de roulement, un arrêt axial des rouleaux. Le roulement selon l'invention s'affranchit de tels collets, le maintien axial procuré par les pistes de roulement en regard sur les bagues intérieure et extérieure, suffisant, du fait d'un déversement limité à quelques degrés. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple de dispositif selon l'invention, en référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue en demi-coupe d'une première variante de roulement selon l'invention, - la figure 2 est une vue en demi-coupe du roulement de la figure 1 muni d'une bague de guidage des corps roulants. - la figure 3 est une vue en demi-coupe d'une deuxième variante de roulement selon l'invention. La première variante du roulement selon l'invention, représentée sur la figure 1, est constituée de deux rangées de rouleaux 1 en forme de tonneaux et de génératrice en arc de cercle maintenus entre une bague intérieure 2 et une bague extérieure 3. La bague extérieure 3 comporte un premier chemin de roulement 3a sphérique et la bague intérieure 2 comporte un deuxième 2a et un troisième2b chemins de roulement disposés en face du premier chemin 3a de manière à ce qu'une des deux rangées de rouleaux 1 roule sur le deuxième 2a chemin et l'autre rangée sur le troisième 2b chemin, les deux rangées roulant bien évidemment sur le premier chemin3a. Les deuxième 2a et troisième 2b chemins de roulements de la bague intérieure 2 sont orientés de manière à ce que les axes des rouleaux 1 de chaque rangée se croisent, à l'extérieur du roulement, en un point situé sur l'axe O du roulement et du côté de ladite rangée. Les rouleaux 1 sont maintenus par deux cages coniques 4a,4b, réalisées par exemple en tôle emboutie et découpée. Chacune de ces cages coniques 4a,4b comporte un flanc extérieur 5a,5b qui se prolonge par des ponts 6a,6b parallèles aux axes des rouleaux 1 et qui se raccordent euxmêmes à un flanc intérieur 7a,7b. Un anneau 8 d'arrêt est monté dans une gorge 9 réalisée sur le premier chemin de roulement 3a de la bague extérieure 3 et située dans le plan médian du roulement, entre les deux rangées de rouleaux 1. Cet anneau 8 d'arrêt limite le déversement possible de la bague extérieure 3 par rapport à l'ensemble constitué de la bague intérieure 2 et des rouleaux 1, c'est à dire le mouvement de rotation autour d'un axe quelconque perpendiculaire à l'axe O du roulement, de la bague extérieure 3 par rapport audit ensemble. En effet, en cas de déversement, les rouleaux 1 d'une des deux rangées viennent en contact, par leur face intérieure lb contre l'anneau 8. Le déversement autorisé d'un coté ou de l'autre du plan médian du roulement est donc limité à l'angle a défini, par la face intérieure lb d'une rangée de rouleaux 1 en position initiale et l'anneau 8. Cet angle a de quelques degrés environ, suffit à assurer la liberté angulaire recherchée dans les montages incorporant un roulement à rotule. Du fait de cette limitation du déversement de la bague extérieure 3, le maintien positif des rouleaux 1 sur la bague intérieure 2 n'est plus indispensable car les quelques degrés de déversement autorisé ne permettent pas aux rouleaux 1 de quitter le contact avec le premier chemin de roulement 3a de la bague extérieure 3. Il n'est donc plus nécessaire que les fenêtres créées par les ponts 6a,6b, entre les flancs intérieurs 7a,7b et extérieurs 5a,5b, soient situées au-delà des axes la des rouleaux 1, par rapport à l'axe O du roulement. Ainsi, il est possible de diminuer le diamètre des cages coniques 4a,4b et les ponts 6a,6b sont disposés, par rapport aux axes la des roulements 1, de manière à ce que le cône défini par lesdits ponts 6a,6b soit situé à l'intérieur de celui défini par les axes la des rouleaux 1 ou coïncide avec lui. Cette diminution du diamètre des cages coniques 4a,4b permet une diminution du diamètre des flancs extérieurs 5a,5b, ce qui permet de libérer de l'espace axial sur les faces extérieures îc des roulements 1. Cet espace est mis à profit pour utiliser, à encombrement extérieur égal, des rouleaux 1 plus long, ce qui permet de transmettre des efforts plus élevés avec un roulement aux dimensions extérieures inchangées. De plus, et contrairement aux roulements décrits dans les publications US5516215 et EP0374111 qui permettent également d'utiliser tout l'espace axial pour allonger au maximum les rouleaux 1, le roulement selon l'invention permet de s'affranchir de tout système de retenue des rouleaux. Dans le cas où les conditions d'utilisation entraînent des vibrations importantes, il est possible d'utiliser un roulement à rotule comportant une bague de guidage 10 disposée entre les deux rangées de rouleaux 1. Dans ce cas, et conformément à la figure 2, la bague de guidage 10 comportera, à sa périphérie extérieure, une rainure circulaire 10a suffisamment profonde pour accueillir l'anneau 8 d'arrêt et suffisamment large par rapport audit anneau 8 pour assurer le déversement fonctionnel. L'angle a est alors défini par la face de la rainure 10a de la bague de guidage 10 en position initiale et l'anneau 8, comme il est représenté en figure 2. Dans tous les cas, le montage s'effectue de la manière suivante : la ou les cages coniques 4a,4b sont mises en place sur la bague intérieure 2, avec, éventuellement, la bague de guidage 10. On amène l'anneau d'arrêt 8 en position entre les deux rangées de rouleaux 1, puis on introduit les rouleaux 1 à l'intérieur des fenêtres réalisées entre les ponts 6a,6b des cages coniques 4a,4b, de la périphérie vers le centre du roulement. L'ensemble est introduit à l'intérieur de la bague extérieure 3. L'anneau d'arrêt 8, qui est en général fendu, est emboîté dans la gorge 9 de la bague extérieure 3 par déformation élastique. Il est clair que les flancs extérieurs 5a,5b des cages coniques 4a,4b n'assurent pas le maintien axial des rouleaux 1. Ce maintien axial est réalisé par la simple coopération des chemins de roulement en regard des bagues intérieure 2 et extérieure 3 rendues inséparables. De plus, le montage des rouleaux 1 par l'extérieur des cages 4a,4b permet de ne pas déformer les fenêtres des cages 4a,4b accueillant lesdits rouleaux 1. Il est donc possible de réaliser un matage des bords des fenêtres qui, ainsi traités, pourront assurer à eux seuls le centrage des cages 4a,4b sur la bague intérieure 2. Les cages 4a,4b sont donc centrées sur les rouleaux 1 et ne nécessitent plus un centrage sur la bague interne 2. Aussi, on peut très bien envisager un mode de réalisation dans lequel les flancs extérieurs 5a,5b n'assurent plus le centrage des cages 4a,4b coniques sur la bague interne 2. Une seconde variante de l'invention, représentée sur la figure 3, utilise une cage ouverte 1 1 disposée entre les deux rangées de rouleaux 1. Les cages ouvertes 1 1 de ce type, généralement réalisées en alliage cuivreux, par exemple en laiton, sont plus massives et plus enveloppantes que les cages fermées 4a,4b en tôle de la première variante. Ce caractère enveloppant leur assure un bon centrage et les dispense d'autres moyens de centrage. Le montage s'effectue de la même façon que pour la première variante décrite ci-dessus sauf en ce qui concerne l'introduction des rouleaux 1 dans la cage 1 1 qui s'effectue selon l'axe O du roulement. Le maintien axial des rouleaux 1 est également procuré par la coopération des chemins de roulement 3a,2a,2b en regard des bagues intérieures 2 et extérieures 3 solidarisées par l'anneau 8. Ceci permet de s'affranchir des collets de maintien axial des rouleaux 1 qui sont indispensables sur les roulements à rotule et à cage(s) ouverte(s) selon l'art antérieur. Dans tous les cas, les roulements selon l'invention permettent d'utiliser différents types de cages de maintien, toutes dépourvues de moyens de retenu des rouleaux, et ce, avec une bague intérieure et des rouleaux standards. L'usinage supplémentaire sur la bague extérieure 3, nécessaire à la réalisation de la gorge 9 de maintien de l'anneau 8 d'arrêt n'exige pas une grande précision contrairement à celui des collets sur la bague intérieure ou celui de rouleaux destinés à coopérer avec des languettes de maintien selon l'art antérieur. En effet, lors du fonctionnement normal du roulement, l'anneau 8 d'arrêt n'est pas en contact avec les corps roulant. Il n'intervient qu'en cas de démontage du roulement; son positionnement n'exige donc pas une très grande précision. C'est pourquoi le surcoût induit sur la bague extérieure 3 est sans comparaison avec les simplifications apportées sur la bague intérieure 2, les cages de maintien ou les rouleaux 1. Le roulement selon l'invention permet donc d'améliorer les performances en termes d'effort admissible dans un encombrement donné, et ce à partir de pièces standards. Dans le cas ou le roulement possède des dispositifs d'étanchéité, il peut être avantageux de disposer la gorge 9 à l'extérieur des deux rangées de rouleaux 1. En effet, il est alors possible d'intégrer l'anneau 8 au dispositif d'étanchéité correspondant à la face du roulement portant la gorge 9. Ceci permet de simplifier le montage du roulement puisque l'ensemble constitué du dispositif d'étanchéité et de l'anneau 8 peut être mis en place en une seule manipulation. La diminution de l'espace disponible pour le contact des rouleaux 1 sur la piste de roulement 3a de la bague extérieure 3, due à la position latérale de la gorge 9, existerait de toute façon, en raison de la présence du dispositif d'étanchéité. Aussi, un tel montage ne limite guère la capacité d'un roulement destiné dès le départ à comporter un dispositif d'étanchéité. Enfin, dans le cas ou la gorge 9 est située au milieu des deux rangées de rouleaux 1, sa largeur sera choisie inférieure au diamètre du trou de graissage 12 qui est un trou radial traversant la bague extérieure 3 dans le plan médian du roulement. Ainsi, le graissage. pourra être effectué, même après la mise en place de l'anneau 8. Bien entendu, I'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, tout autre moyen d'arrêt de la bague extérieure 3 équivalent conviendrait également. On peut par exemple utiliser un moyen d'arrêt non permanent, opérationnel lors du positionnement du roulement dans son environnement et que l'on vient retirer ensuite. Un tel moyen d'arrêt pourrait constituer par exemple en une goupille. De plus, le principe selon l'invention est également applicable lorsque les corps roulants sont des billes. REVENI)ICATIONS 1) Roulement comportant une bague intérieure (2) et une bague extérieure (3)séparées par deux rangées de corps roulants (1), maintenus par une ou plusieurs cages (4a,4b,1l) et roulant d'une part sur un premier chemin de roulement (3a) sphérique situé sur la bague extérieure (3) et d'autre part, sur un deuxième (2a) et un troisième (2b) chemins de roulement situés sur la bague inférieure (2), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'arrêt (8,9), limitant le mouvement de rotation autour d'un axe quelconque perpendiculaire à l'axe (O) du roulement, de la bague extérieure (3) par rapport à l'ensemble constitué de la bague intérieure (2) et des corps roulants (1). 2) Roulement selon la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens d'arrêt sont constitués par un anneau (8) monté dans une gorge (9) circulaire pratiquée à la surface du premier chemin de roulement (3a) de la bague extérieure (3) et disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe (O) du roulement. 3) Roulement selon la revendication 2 caractérisé en ce que la gorge (9) est située entre les deux rangées de corps roulants (1). 4) Roulement selon la revendication 3 caractérisé en ce que la bague extérieure (3) comporte un trou de graissage (12) radial qui intercepte la gorge (9) et en ce que la largeur de ladite gorge (9) est inférieure au diamètre dudit trou de graissage (12). 5) Roulement selon l'une quelconque des revendication 3 ou 4 caractérisé en ce qu'il comporte une bague de guidage (10) disposée entre les deux rangées de corps roulants (1) et munie d'une rainure (10a) de passage de l'anneau (8). 6) Roulement selon la revendication 2 caractérisé en ce que la gorge (9) est située à l'extérieur des deux rangées de corps roulants (1). 7) Roulement selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'anneau (8) fait partie d'un dispositif d'étanchéité du roulement. 8) Roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que - les corps roulants sont des rouleaux (1) en forme de tonneaux et de génératrice en arc de cercle, - les axes (la) des rouleaux (1) d'une même rangée sont concourants en un point de l'axe (O) du roulement situé à l'extérieur dudit roulement et du côté de ladite rangée, - les rouleaux (1) d'une même rangée sont maintenus par une cage conique (4a,4b) et, - le cône défini par la cage (4a,4b) est situé à l'intérieur de celui défini par les axes (la) des rouleaux (1) de la rangée correspondante ou coïncide avec lui. 9) Roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les corps roulants sont des rouleaux (1) en forme de tonneaux et de génératrice en arc de cercle maintenus par une ou deux cages (9) enveloppantes.