Brevet FR2816015A1 — publié le 20020503

L'invention concerne de manière générale un palier à roulement possédant une capacité de rattrapage des faux-ronds du roulement ainsi qu'un procédé de rattrapage d'un faux-rond d'un palier à roulement. Lors de la réalisation d'un palier à roulement, il est possible de réduire les incertitudes de position et de rotation des éléments du palier, jeux internes compris, par un montage serré de ces éléments. Ainsi, un moyen connu pour régler la dispersion sur l'entraxe et le défaut de parallélisme d'un palier à roulement consiste en des appuis multiponctuels exercés par des vis sur la cage du palier, mais ce moyen manque de sensibilité et de rigidité. Toutefois, le manque de rigidité peut être compensé en coulant une résine comblant le jeu entre la cage et le bâti. Cependant, même lorsqu'on a annulé tous les jeux, il reste les faux-ronds de toutes les bagues concentriques du palier. Jusqu'à présent, la solution consiste à usiner des bagues à faux-ronds réduits. Non seulement cette solution est coûteuse, mais même si les faux-ronds sont réduits au maximum, ils ont un effet cumulatif, et au montage des bagues de roulement, on introduira toujours leur excentration. Il n'existe pas, à ce jour, de solution connue permettant de rattraper les faux-ronds d'un palier de roulement. La présente invention a donc pour objet de fournir un palier à roulement possédant une capacité de rattrapage des faux-ronds. La présente invention a également pour objet un procédé pour rattraper les faux-ronds d'un palier à roulement. Les buts ci-dessus sont atteints selon l'invention en disposant dans un palier à jeu nul : . entre une surface extérieure sphérique d'une bague extérieure de roulement et une surface intérieure sphérique d'un support extérieur de la bague extérieure de roulement, une bague excentrique sphérique pouvant être déplacée par glissement sur la surface extérieure sphérique de la bague extérieure de roulement et sur la surface intérieure sphérique du support extérieur de la bague extérieure, et entre une surface extérieure sphérique d'un support intérieur de la bague intérieure de roulement et une surface extérieure excentrique d'une bague intérieure de roulement, une bague excentrique sphérique pouvant être déplacée par glissement sur la surface extérieure sphérique du support intérieur et la surface extérieure sphérique de la bague intérieure de roulement. Plus précisément, la présente invention fournit un palier à roulement à rattrapage des faux-ronds qui comprend assemblés à jeu nul : . une bague extérieure de roulement ayant une surface extérieure et une surface intérieure de roulement, * une bague intérieure de roulement ayant une surface extérieure et une surface intérieure de roulement, 'des éléments de roulement disposés entre les surfaces intérieures de roulement des bagues de roulement extérieure et intérieure, 'une couronne extérieure de support et une couronne intérieure de support, ayant chacune une surface intérieure, les bagues de roulement étant maintenues entre les surfaces intérieures des couronnes de support extérieure et intérieure, caractérisé en ce que : . la surface extérieure de la bague extérieure de roulement et la surface intérieure de la couronne extérieure de support sont des surfaces sphériques dont les centres situés sur un même axe de révolution, sont écartés l'un de l'autre, de sorte que ces surfaces définissent entre elles un espace annulaire excentrique et sphérique, extérieur au roulement, . une bague extérieure excentrique, épousant la forme de l'espace annulaire extérieur, et disposée dans cet espace, . la surface extérieure de la bague intérieure de roulement et la surface intérieure de la couronne intérieure de support sont des surfaces sphériques dont les centres situés sur un même axe de révolution sont écartés l'un de l'autre de sorte que ces surfaces définissent entre elles un espace annulaire excentrique et sphérique, intérieur au roulement, . une bague intérieure excentrique, épousant la forme de l'espace annulaire intérieur, et disposée dans cet espace, et également caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour faire basculer les bagues excentriques intérieure et extérieure par glissement dans les espaces annulaires, grâce à quoi on peut rattraper les faux-ronds. Les paliers selon l'invention peuvent être tout type de paliers à roulement tels que des paliers à roulement à billes, à rouleaux ou à aiguilles, de préférence à billes ou à rouleaux. Dans une réalisation préférée de l'invention, les moyens de basculement des bagues excentriques sont constitués par trois vis de réglage disposées à 1200 sur une périphérie des bagues excentriques. On peut également utiliser quatre vis de réglage réparties à 90 . Dans une autre réalisation de l'invention, le palier à roulement défini ci-dessus est modifié pour permettre un réglage global du voile indépendamment des faux-ronds. Pour ce faire, on prévoit des moyens pour déplacer par glissement les bagues intérieure et extérieure de roulement. Ces moyens comprennent avantageusement des vis, par exemple trois vis de pression réparties à 1200 s'appuyant sur une périphérie des bagues de roulement. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représente respectivement : Figure 1, une vue en coupe schématique d'un palier à roulement à billes selon l'invention. Figure 2, une vue schématique agrandie du montage de la bague extérieure de roulement du palier de la Figure 1, montrant le décalage des centres des surfaces sphériques. Figure 3, une vue schématique agrandie du montage de la bague intérieure de roulement du palier de la Figure 1, montrant le décalage des centres des surfaces sphériques. Figure 4, une vue schématique en coupe du montage d'une bague excentrique sphérique située dans l'espace annulaire intérieur. Figure 5, une vue schématique en coupe d'un palier à roulement à rouleaux selon l'invention. Figure 6, une vue schématique en coupe du palier de la Figure 1, comportant des moyens de réglage du voile. En se référant aux figures où les mêmes éléments sont repérés par ces mêmes numéros de référence, et plus particulièrement à la Figure 1, on a représenté un palier à roulement à billes selon l'invention. Le palier comprend, comme cela est classique, une couronne extérieure de support 1 et une couronne intérieure de support 2 maintenant entre elles une bague extérieure de roulement 3 et une bague intérieure de roulement 4 emprisonnant des billes de roulement 5. L'ensemble est maintenu par au moins un écrou 10. La structure qui vient d'être décrite est classique et comme cela est bien connu, la couronne extérieure de support 1 est généralement fixée à un bâti et demeure fixe cependant que la couronne intérieure de support 2 est emmanchée sur un arbre tournant (non représenté) et tourne avec celui-ci. Comme on le voit sur la Figure 1, la surface extérieure 3b de la bague extérieure de roulement 3 et la surface extérieure 4b de la bague intérieure de roulement 4 sont sphériques. De même, la surface intérieure 1 a de la couronne extérieure de support 1 et la surface intérieure 2a de la couronne intérieure de support 2 sont sphériques. La Figure 2 montre que le centre C1a de la surface intérieure sphérique 1 a de la couronne extérieure 1 et le centre C3b de la surface extérieure sphérique 3b de la bague extérieure de roulement 3 sont situés sur l'axe du palier mais écartés l'un par rapport à l'autre, créant ainsi entre les surfaces sphériques 1a et 3b, un espace annulaire excentrique extérieur. La Figure 2 montre également qu'une bague excentrique 6 est disposée dans l'espace annulaire extérieur, c'est-à-dire entre la surface intérieure sphérique 1 a de la couronne sphérique extérieure 1 et la surface extérieure sphérique 3b de la bague extérieure de roulement 3. La bague excentrique 6 épouse la forme de cet espace annulaire extérieur. La Figure 3 montre que le centre C4b de la surface extérieure sphérique 4b de la bague intérieure de roulement 4 et le centre C2a de la surface intérieure sphérique 2a de la couronne intérieure de support 2 sont situés sur l'axe du palier, mais écartés l'un par rapport à l'autre créant ainsi entre les surfaces sphériques, un espace annulaire excentrique intérieur. La Figure 3 montre également qu'une bague excentrique 7 est disposée dans l'espace annulaire intérieur, c'est-à-dire entre la surface extérieure sphérique 4b de la bague intérieure de roulement 4 et la surface intérieure sphérique 2a de la couronne intérieure 2. D'après la Figure 1, des vis de réglage 8 et 9 sont prévues pour s'appuyer sur une des périphéries des bagues excentriques 6 et 7, respectivement, pour pouvoir par vissage, faire basculer les bagues excentriques 6 et 7 sur les surfaces sphériques correspondantes des couronnes de support 1,2 et des bagues de roulement 3,4 afin de pouvoir rattraper les faux-ronds éventuellement présents. Comme on le voit mieux sur la Figure 4, les centres C2a et C4b des surfaces sphériques 2a et 4b sont sur l'axe du palier mais décalés d'une distance a, comme le sont également les centres C1 a et C3b des surfaces sphériques 1 a et 3b. Ce décalage peut être le même ou différent. Comme les bagues excentriques 6 et 7 épousent respectivement les espaces annulaires extérieur et intérieur, leurs surfaces intérieure 6a, 7a et extérieure 6b, 7b sont complémentaires des surfaces sphériques des couronnes et des bagues de roulement correspondantes, respectivement 3b et 4b d'une part, et 1a et 2a, d'autre part. Par conséquent, leurs centres sont également sur l'axe du palier, mais aussi écartés d'une distance a. Les bagues excentriques 6 et 7 sont analogues à des biellettes rotulées à chacune de leurs extrémités. Une particularité réside dans le fait que la biellette a une longueur très faible a (décalage des centres) devant le rayon R des rotules (R/a > 20). Le centre d'une rotule décrit donc une calotte sphérique de rayon a autour du centre de l'autre rotule. Le déplacement d'une bague de roulement par rapport à sa couronne de support comporte deux translations à trajectoire sphérique et trois rotations. Cette liaison de type ponctuel se transforme en liaison complète grâce au coincement obtenu dès qu'on serre les écrous de fixation (le coincement est analogue à celui d'un emmanchement conique). Les bagues excentriques tridimensionnelles 6,7 sont capables d'engendrer une excentration qui contient le zéro, et dont l'amplitude maximale est suffisante pour absorber l'incertitude. Le déplacement axial parasite est négligeable. A titre d'exemple illustré sur la Figure 4, on fixe la distance a égale à 1,25 mm. Soient B1 et B2 les points d'application des vis 9 sur la bague excentrique 7. Les distances séparant C2a et B1 d'une part, et C2a et B2 d'autre part, sont toutes deux égales à 25 mm. Les vis 9 ont un pas de 0,5 mm. Si l'on dévisse de deux tours en B2 tandis que l'on visse de deux tours en Bl, la bague excentrique 7 bascule d'un angle a dont la tangente a une valeur proche de 1/25 = 0,04 correspondant à un angle de 2, 29 . Le déplacement radial x de C4b satisfait à la relation suivante : x = a. tan a = 1, 25. 0, 04 = 0, 05 mm = 50 um. La composante axiale parasite y vérifie la relation ci-après : y = a. (1-cos a) = 1, 25 (1-cos 2, 29 ) = 0, 001 mm = 1 um. L'angle de basculement a est largement inférieur à l'angle de frottement pour garantir le coincement au serrage. La dispersion dimensionnelle et la condition de parallélisme sur le bâti impose un domaine de réglage plus grand pour l'incertitude de position que pour l'incertitude de rotation. Toutefois, en général, la couronne de support extérieure 1 et la bague de roulement extérieure 3 sont dans le bâti et fixes, et la couronne intérieure de support 2 et la bague intérieure de roulement 4, sont fixés à un arbre et tournent avec celui-ci. De ce fait, pour la couronne extérieure de support 1 et la bague extérieure de roulement 3, les rotules sont plus grandes et on peut, pour obtenir une sensibilité plus grande, diminuer la distance entre les centres C3b et C1a (ou celles entre C4b et C2a), ou augmenter les distances C3bB1 et C3bB2 (ou C4bB1 et C4bB2). L'invention permet d'utiliser des bagues de roulement et des couronnes de support ayant des faux-ronds supérieurs à ceux antérieurement tolérés. Dans ce cas, on élargit la calotte sphérique décrite par les centres des rotules. Par exemple, pour a = 2,5 mm et un angle de basculement toujours de 2, 290, on obtient une translation radiale maximale x = 100 um (faux-rond maximum compensable 200 um) et une composante axiale parasite y = 2 um. On a représenté sur la Figure 5, un palier à roulement à rouleaux incorporant la présente invention. Mis à part l'emploi de rouleaux 5'à la place des billes 5 et l'adaptation des bagues de roulement 3,4 aux rouleaux 5', le rattrapage des faux-ronds se fait comme précédemment. La Figure 6 représente un palier semblable à celui de la Figure 1, dans lequel on a incorporé une possibilité de réglage du voile. Pour ce qui est de ce voile, l'orientation des bagues de roulement est donné par la face des écrous 10 et 11. On prévoit des vis de pression 12,13, par exemple trois vis de pression réparties à 120 , insérées respectivement dans chacun des écrous 10, et venant respectivement s'appuyer sur la périphérie de la bague extérieure de roulement 3 (vis 12) et la périphérie de la bague intérieure de roulement 4 (vis 13). On peut ainsi, par vissage des vis 12,13 régler le voile finale des bagues de roulement, indépendamment des faux-ronds. De préférence, on intercale des rondelles (non représentées) entre les vis et les bagues de roulement. De préférence, les rondelles sont des rondelles ayant une face plane et une face sphérique, la surface plane s'appuyant de préférence sur la bague de roulement. REVENDICATIONS 1. Palier à roulement qui comprend, assemblés à jeu nul : . une bague extérieure de roulement (3) ayant une surface extérieure (3b), et une surface intérieure de roulement (3a), . une bague intérieure de roulement (4) ayant une surface extérieure (4b) et une surface intérieure de roulement (4a), . des éléments de roulement (5,5') disposés entre les surfaces intérieures de roulement (3a, 4a) des bagues de roulement, extérieure (3) et intérieure (4), respectivement, . une couronne extérieure de support (1) ayant une surface intérieure (1 a) et une couronne intérieure de support (2) ayant une surface intérieure (2a), caractérisé en ce que : * la surface extérieure (3b) de la bague extérieure de roulement (3) et la surface intérieure (1 a) de la couronne extérieure de support (1) sont des surfaces sphériques dont les centres respectifs (C3b) et (C1a), situés sur un même axe de révolution, sont écartés l'un de l'autre, de sorte que les surfaces (3b) et (1a) définissent entre elles un espace annulaire extérieur excentrique et sphérique, . une bague extérieure excentrique (6), épousant la forme dudit espace annulaire extérieur et disposée dans ledit espace, . la surface extérieure (4b) de la bague intérieure de roulement (4) et la surface intérieure (2a) de la couronne intérieure de support (2) sont des surfaces sphériques dont les centres (C4b) et (C2a), situés sur un même axe de révolution sont écartés l'un de l'autre, de sorte que les surfaces (4b) et (2a) définissent entre elles un espace annulaire intérieur excentrique et sphérique, * une bague intérieure excentrique (7) épousant la forme dudit espace annulaire intérieur et disposée dans ledit espace ; et en ce que . des moyens (8,9) sont prévus pour faire basculer par glissement les bagues excentriques extérieure (6) et intérieure (7) respectivement dans les espaces annulaires extérieur et intérieur, grâce à quoi on peut rattraper les faux-ronds. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (8,9) de basculement sont constitués par plusieurs vis de réglages disposées sur une périphérie des bagues excentriques (6,7). 3. Palier à roulement selon la revendication (2), caractérisé en ce que les vis de réglage sont au nombre de trois et sont disposées à 1200 sur la périphérie des bagues excentriques (6,7). 4. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les vis de réglage sont au nombre de 4 et sont disposées à 900 sur la périphérie des bagues excentriques (6,7). 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le palier à roulement est choisi parmi les paliers à roulement à billes, à rouleaux ou à aiguilles, de préférence les paliers à billes ou à rouleaux. 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (12,13) pour déplacer par glissement les bagues de roulement extérieure (3) et intérieure (4), grâce à quoi on peut régler le voile global indépendamment des faux-ronds. 7. Palier à roulement selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (12,13) de déplacement par glissement sont trois vis de pression disposées à 1200 sur une périphérie des bagues de roulement (3,4). 8. Procédé pour rattraper les faux-ronds d'un palier à jeu nul comprenant : * une bague extérieure de roulement (3) ayant une surface extérieure (3b), et une surface intérieure de roulement (3a), * une bague intérieure de roulement (4) ayant une surface extérieure (4b) et une surface intérieure de roulement (4a), . des éléments de roulement (5,5') disposés entre les surfaces intérieures de roulement (3a, 4a) des bagues de roulement extérieure (3) et intérieure (4), respectivement, une couronne extérieure de support (1) ayant une surface intérieure (1 a) et une couronne intérieure de support (2) ayant une surface intérieure (2a), lesdites bagues de roulement (3,4) étant maintenues entre les surfaces intérieures (1a, 2a) des couronnes de support extérieure (1) et intérieure (2), caractérisé en ce qu'il consiste à disposer dans le palier à jeu nul : * une bague extérieure excentrique (6) entre la surface extérieure (3b) de la bague extérieure de roulement (3) et la surface intérieure (1a) de la couronne extérieure de support (1), lesdites surfaces extérieure (3b) de la bague extérieure de roulement (3) et intérieure (1a) de la couronne extérieure de support (1) étant sphériques, ladite bague extérieure excentrique (6) pouvant être déplacée par glissement sur la surface extérieure sphérique (3b) de la bague extérieure de roulement (3) et sur la surface intérieure sphérique (1 a) de la couronne extérieure de support (1), et 'une bague intérieure excentrique (7) entre la surface extérieure (4b) de la bague intérieure de roulement (4) et la surface intérieure (2a) de la couronne intérieure de support (2), lesdites surfaces extérieure (4b) de la bague intérieure de roulement (4) et intérieure (2a) de la couronne intérieure de support (2) étant sphériques, ladite bague intérieure excentrique (7) pouvant être déplacée par glissement sur la surface extérieure (4b) de la bague intérieure de roulement (4) et sur la surface intérieure (2a) de la couronne intérieure de support (2).