Brevet FR2831232A1 — publié le 20030425

La présente invention concerne une cage pour roulement axial, du type comportant un voile sensiblement en forme d'anneau circulaire qui a un axe et qui comprend des alvéoles destinées à recevoir des corps de roulement, chaque alvéole débouchant sur deux surfaces frontales opposées du voile. On connaît des roulements axiaux ou butées . De tels roulements comprennent une cage, deux plaques de roulement et des aiguilles. Les aiguilles sont disposées dans des alvéoles ménagées dans la cage. Afin de réduire les forces de frottement et l'usure du roulement, de la graisse est disposée dans les alvéoles avant l'assemblage du roulement. Lors du fonctionnement du roulement, la graisse est soumise à des forces centrifuges et est éjectée radialement du roulement, ce qui réduit la durée de vie du roulement et ! ou nécessite un re-graissage régulier de celui-ci. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient et de proposer un roulement qui ait une durée de vie augmentée. A cet effet, l'invention a pour objet une cage du type précité, caractérisée en ce que le voile comporte en outre sur au moins l'une des surfaces frontales des organes de retenue radiale de la graisse, ces organes étant destinés à être recouverts par une plaque de roulement à l'état assemblé du roulement. Suivant des modes particuliers de réalisation la cage selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - chaque organe s'étend d'une zone radialement extérieure jusque dans une zone radialement intérieure de telle sorte que de la graisse qui se déplace circonférentiellement par rapport à l'axe pendant le fonctionnement du roulement soit déviée radialement vers les alvéoles ; - les alvéoles définissent un domaine annulaire circulaire des alvéoles sur lesdites surfaces frontales, au moins un organe s'étend à partir d'une première zone située circonférentiellement entre deux alvéoles et radialement à l'intérieur du domaine annulaire jusque dans une seconde zone située circonférentiellement en regard d'une alvéole et radialement en dehors du domaine annulaire ; - ladite seconde zone est située radialement à l'extérieur du domaine annulaire ; - les organes sont formés par au moins une lèvre d'étanchéité fermée faisant tout le tour du voile ; - les organes sont formés par deux lèvres d'étanchéité faisant tout le tour du voile, dont la première lèvre entoure les alvéoles radialement à l'extérieur et dont la seconde lèvre entoure les alvéoles radialement à l'intérieur ; - les organes comprennent des parties périphériques qui entourent complètement le bord de chaque alvéole ; - les parties périphériques des lèvres d'étanchéité de deux alvéoles voisines respectives sont reliées par un segment de liaison venu de matière avec les lèvres d'étanchéité ; - les organes sont venus de matière avec le voile ; - les organes sont en une matière élastomère ; - le voile est en une matière plastique injecté ; - les organes sont moulés sur le voile ; et - les organes sont en contact frottant avec les plaques de roulement au moins pendant le fonctionnement du roulement. L'invention a en outre pour objet un ensemble de roulement axial comprenant une cage, deux plaques de roulement, des corps de roulement disposés dans les alvéoles de la cage et de la matière de graissage, caractérisé en ce que la cage est une cage telle que définie ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - La Figure 1 est une vue en coupe axiale d'un roulement selon l'invention ; - La Figure 2 est une vue du détail Il de la Figure 1 à plus grande échelle ; - La Figure 3 est une vue axiale de la cage du roulement de la Figure 1 ; - La Figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la Figure 3 ; - La Figure 5 est une vue du détail V de la Figure 3 à plus grande échelle ; - La Figure 6 représente le détail VI de la Figure 4 à plus grande échelle ; - La Figure 7 est une vue axiale d'un second mode de réalisation d'une cage selon l'invention ; et - La Figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII-VIII de la Figure 7 à plus grande échelle. Sur la Figure 1 est représenté un roulement axial ou butée selon l'invention, désigné par la référence générale 2. Le roulement 2 comprend un axe central X-X et un plan médian M-M. Les expressions axiale et radiale seront utilisées dans ce qui suit par rapport à l'axe X-X. Comme on le voit sur la Figure 2, le roulement 2 comporte une cage 4, deux plaques de roulement 6,8 et une pluralité de corps de roulement, en l'occurrence des aiguilles 10. Les aiguilles 10 ont une forme cylindrique à axe Y-Y et un diamètre d (voir Figure 2). La cage 4 maintient les aiguilles 10 dans une position radiale définie par rapport à l'axe X-X, de telle sorte que leurs axes Y-Y s'étendent radialement sensiblement dans le plan médian M-M, et circonférentiellement à l'écart les unes des autres. Les plaques de roulement 6,8 ont la forme de disque annulaire. A l'état assemblé du roulement, les plaques 6,8 sont disposées coaxialement par rapport à l'axe X-X. Une surface 12,14 de chaque plaque 6,8 s'applique contre les aiguilles 10. Sur les Figures 3 à 6, la cage 4 du roulement est représentée plus en détail. La cage 4 comprend un voile 16 qui a la forme d'un disque annulaire à axe X-X et qui a une épaisseur e (voir Figure 6). Il présente deux surfaces frontales 18,20, de part et d'autre du plan médian M-M. Des alvéoles 22 parallèlépipédiques, dont chacune débouche sur les deux surfaces frontales 18,20, sont ménagées dans le voile 16. Chaque alvéole 22 délimite un bord 24,26 rectangulaire sur chaque surface frontale 18,20 du voile 16. Chaque alvéole 22 reçoit, à l'état assemblé du roulement 2, une aiguille 10. Des nez de retenue 28,30 font saillie circonférentiellement sur les deux longues côtés des bords 24,26 de chaque alvéole (voir Figures 5 et 6). Ces nez de retenue 28,30 maintiennent les aiguilles 10 sensiblement dans le plan médian MM. Un bord annulaire 32,34 fait saillie sur chaque surface frontale 18,20 du voile 16, coaxialement à l'axe X-X. Chacun de ces bords 32,34 présente un diamètre intérieur adapté au diamètre extérieur des plaques de roulement 6,8 et comporte trois rebords de retenue 36,38 s'étendant radialement vers l'intérieur et réparti circonférentiellement. A l'état assemblé, comme représenté sur la Figure 2, ces rebords 36,38 chevauchent les bords des plaques de roulement 6,8 et retiennent axialement ces dernières. Le voile 16 comporte en outre deux lèvres d'étanchéité 40,42 qui forment des organes de retenue radiale de graisse. Les deux lèvres d'étanchéité 40, 42 sont disposées de part et d'autre du plan médian M-M. Etant donné qu'elles sont identiques, une seule lèvre sera décrite dans ce qui suit. La lèvre d'étanchéité 40,42 fait saillie sur la surface frontale 16,18 du voile. Elle comporte une base 44,46, noyée dans la matière du voile 16, et une portion saillante 48,50. La portion saillante 48,50 comporte un évidement 52,54 ayant une section transversale en forme de V, ouverte vers la plaque de roulement 6,8. L'évidement 52 délimite, dans la portion saillante 18,50, deux bords d'étanchéité 56,58, destinés à s'appliquer contre la plaque de roulement. La portion saillante 48,50 de la lèvre d'étanchéité 40,42 fait saillie sur la surface frontale 18,20 d'une valeur s. La hauteur h globale des deux portions saillantes 48,50 et de l'épaisseur e du voile 16 est, à l'état non assemblé du roulement, supérieur au diamètre d des aiguilles 10. La lèvre d'étanchéité 40,42 est réalisée par exemple en un elastomère thermoplastique, tel que le HYTREL (nom commercial). Le voile 16 est par exemple en polyamide 4-6 avec 30% de fibres de verre ou en polyamide 6-6 avec 25% de fibres de verre. Les bases 44,46 des lèvres d'étanchéité 40,42 sont surmoulées sur le voile 16. En vue axiale, comme représenté sur la Figure 5, la lèvre d'étanchéité 40,42 comporte des parties périphériques 60, qui entourent complètement le bord 24,26 d'une alvéole 22 à une distance b. Les parties périphériques 60 de la lèvre d'étanchéité 40,42 de deux alvéoles 22 voisines sont reliées par un segment de liaison 64 venue de matière avec les parties périphériques 60. Ainsi, les parties périphériques 60 de la lèvre d'étanchéité 40,42 sont reliées les unes aux autres en formant un anneau (voir Figure 3). En conséquence, la lèvre d'étanchéité 40, 42 peut être fabriquée d'une seule pièce et peut être facilement manipulée dans le cas où la lèvre d'étanchéité est une pièce détachée du voile (voir ci-après). A l'état assemblé du roulement 2, une plaque de roulement 6,8 s'applique sur les bords d'étanchéité 56,58 par contact frottant (voir Figure 2). A l'état assemblé du roulement 2, celui-ci délimite un espace de graissage 66 de chaque aiguille 10 empli de graisse 68. Cet espace 66 est délimité par les parties périphériques 60 des lèvres d'étanchéité 40,42, par le voile 16, par les plaques de roulement 6,8 et par les aiguilles 10. On constate que la cage 4 selon l'invention permet un graissage individuel de chaque aiguille 10. Le roulement axial est fabriqué de la façon suivante. On fabrique le voile 16 par injection de matière thermoplastique, en prévoyant des rainures pour les anneaux des lèvres d'étanchéité 40,42. Puis on surmoule les deux anneaux des lèvres d'étanchéité 40,42 en matière élastomère sur le voile 16. On enclique une aiguille 10 dans chaque alvéole 22 et on emplit l'espace libre entre chaque aiguille 10 et l'alvéole concernée 22 avec de la graisse 68. Enfin, on enclique les plaques de roulement 6,8 de part et d'autre sur la cage 4 de telle sorte qu'elles recouvrent les aiguilles 10 et les lèvres d'étanchéité 40,42. A l'état assemblé du roulement, les plaques de roulement 6,8 sont poussées contre les bords d'étanchéité 56,58 et s'appliquent contre ces derniers. En variante, on fabrique deux anneaux de lèvre d'étanchéité 40,42, par exemple par moulage de matière élastomère. On fabrique la cage 20 par injection de matière thermoplastique, en prévoyant des rainures pour les anneaux des lè- vres d'étanchéité 40,42. Puis on pose les anneaux 40,42 dans ces rainures. A l'état monté du roulement 2 et pendant son fonctionnement, les plaques de roulement 6,8 sont en contact frottant avec les bords 56,58, et même sous des vitesses de rotation importantes, la graisse 68 est retenue radialement vers l'intérieur dans les alvéoles 22 par les lèvres d'étanchéité 40,42. Lorsque le roulement 2 est à l'état arrêté, la graisse 68 est également empêchée par les lèvres d'étanchéité 40,42 de s'échapper radialement des alvéoles 22 sous la force de la pesanteur. Il est à noter que, en modifiant la distance b entre le bord 24,26 de l'alvéole 22 et la lèvre d'étanchéité 40,42, le volume de l'espace de graissage 66 peut être réglé. Le volume de cet espace et le volume de graisse utilisé pour le roulement 2 sera choisi en fonction de la durée de vie nécessaire du roulement. De plus, le fait que les lèvres d'étanchéité 40,42 entourent complètement le bord 24,26 de chaque alvéole 22, conduit à un volume mort faible empli de graisse. En conséquence, la quantité de graisse exactement nécessaire pour le bon fonctionnement du roulement peut être utilisée. Par ailleurs, les lèvres d'étanchéité 40,42 évitent un encrassement des aiguilles 10 de l'extérieur et contribuent à l'augmentation de la durée de vie du roulement 2. En variante, une partie périphérique 60 des lèvres d'étanchéité 40,42 entoure deux ou plus de deux alvéoles 22. Sur les Figures 7 et 8 on a représenté un second mode de réalisation de la cage selon l'invention. Comme on le voit sur la Figure 7, en vue axiale, les alvéoles 22 forment un domaine annulaire D d'alvéoles sur chaque surface frontale 18,20 du voile 16. Les alvéoles 22 définissent des premières zones Z1 et secondes zones intérieures Z21 et extérieures Z2E. Les premières zones Z1 sont situées radialement à l'intérieur du domaine d'alvéoles D et circonférentiellement entre deux alvéoles 22 voisines. Les secondes zones sont situées radialement en dehors du domaine annulaire D à l'extérieur Z2E et à l'intérieur Z21, et circonférentiellement en regard d'un alvéole 22. Comme différence par rapport au premier mode de réalisation, le voile 16 de la cage 4 comporte deux lèvres d'étanchéité radialement extérieure 40E, 42E et intérieure 401, 421 en saillie sur chaque surface frontale 18,20 du voile 16. Chaque lèvre d'étanchéité 40E, 401, 42E, 421 est formée par une nervure 56,58 venue de matière avec le voile 16, et ayant une section méridienne par rapport à l'axe X-X en forme de triangle avec la pointe dirigée vers la plaque de roulement 6,8 associée à l'état assemblée. Chaque lèvre d'étanchéité 40E, 401, 42E, 421 est fermée et fait tout le tour du voile 16. Les lèvres d'étanchéité 40E, 401, 42E, 421 ont une forme radialement ondulée. La lèvre d'étanchéité extérieure 40E, 42E comprend des segments 70E qui s'étendent à partir d'une première zone Z1 jusque dans la seconde zone extérieure adjacente Z2E. La lèvre d'étanchéité intérieure 401, 421 comprend des seg- ments 701, qui s'étendent à partir d'une première zone Z1 jusque dans la seconde zone intérieure adjacente Z21. En d'autres termes, les segments 70E, 701 s'étendent obliquement par rapport aux directions radiale et circonférentielle. Cette cage 4 est fabriquée entièrement en une matière à la base de polyamide 4-6, par exemple en STANYL (nom commercial). Bien entendu, d'autres matières appropriées peuvent être utilisées pour la fabrication de la cage. L'assemblage d'un roulement à partir de cette cage est identique à celui du premier mode de réalisation. Pendant le fonctionnement du roulement 2, lorsque les plaques de roulement 6,8 se déplacent par rapport à la cage 4, de la graisse 68, qui se trouve à des emplacements radialement en dehors du domaine d'alvéoles D, est balayée radialement vers ce domaine D, et contribue de nouveau au graissage des aiguilles 10. De plus, cette cage est facile à fabriquer grâce aux lèvres d'étanchéité 40E, 401, 42E, 421 venues de matière avec la cage 4. REVENDICATIONS 1. Cage pour roulement axial, du type comportant un voile (16) sensiblement en forme d'anneau circulaire qui a un axe (X-X) et qui comprend des alvéoles (22) destinées à recevoir des corps de roulement (10), chaque alvéole (22) débouchant sur deux surfaces frontales (18,20) opposées du voile (16), caractérisée en ce que le voile (16) comporte en outre sur au moins l'une des surfaces frontales (18,20) des organes (40,42 ; 40E, 401, 42E, 421) de retenue radiale de la graisse (68), ces organes étant destinés à être recouverts par une plaque de roulement (6,8) à l'état assemblé du roulement. 2. Cage selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque organe (40E, 401, 42E, 421) s'étend d'une zone radialement extérieure (Z2E, 21) jusque dans une zone radialement intérieure (21, Z21) de telle sorte que de la graisse (68) qui se déplace circonférentiel le ment par rapport à l'axe (X-X) pendant le fonctionnement du roulement soit déviée radialement vers les alvéoles (22). 3. Cage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les alvéoles (22) définissent un domaine annulaire circulaire (D) des alvéoles sur lesdites surfaces frontales (18,20), en ce qu'au moins un organe (40E, 401, 42E, 421) s'étend à partir d'une première zone (21) située circonférentiellement entre deux alvéoles (22) et radialement à l'intérieur du domaine annulaire (D) jusque dans une seconde zone (Z2E, Z21) située circonférentiellement en regard d'une alvéole (22) et radialement en dehors du domaine annulaire (D). 4. Cage selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite seconde zone (Z2E) est située radialement à l'extérieur du domaine annulaire (D). 5. Cage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les organes sont formés par au moins une lèvre d'étanchéité (40E, 401, 42E, 421) fermée faisant tout le tour du voile (16). 6. Cage selon la revendication 5, caractérisée en ce que les organes sont formés par deux lèvres d'étanchéité (40E, 401, 42E, 421) faisant tout le tour du voile (16), dont la première lèvre (40E, 42E) entoure les alvéoles (22) radialement à l'extérieur et dont la seconde lèvre (40E, 42E) entoure les alvéoles (22) radialement à l'intérieur. 7. Cage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les organes (40,42) comprennent des parties périphériques (60) qui entourent complètement le bord (24,26) de chaque alvéole (22). 8. Cage selon les revendications 5 et 7 prises ensemble, caractérisée en ce que les parties périphériques (60) des lèvres d'étanchéité (40,42) de deux alvéoles (22) voisines respectives sont reliées par un segment de liaison (66) venu de matière avec les lèvres d'étanchéité (40,42). 9. Cage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les organes (40E, 401, 42E, 421) sont venus de matière avec le voile (16). 10. Cage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les organes (40,42) sont en une matière élastomère. 11. Cage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le voile (16) est en une matière plastique injecté. 12. Cage selon les revendications 10 et 11 prises ensemble, caractérisée en ce que les organes (40,42) sont moulés sur le voile (16). 13. Cage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les organes (40,42 ; 40E, 401, 42E, 421) sont en contact frottant avec les plaques de roulement (6,8) au moins pendant le fonctionnement du roulement. 14. Ensemble de roulement axial comprenant une cage, deux plaques de roulement (6,8), des corps de roulement (10) disposés dans des alvéoles (22) de la cage et de la matière de graissage (68), caractérisé en ce que la cage (4) est une cage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13.