Brevet FR2882116A1 — publié le 20060818

L'invention concerne un palier à roulement et une cage destinée à être montée dans un tel palier à roulement. L'invention s'applique spécifiquement aux paliers à roulement conique, c'est-à- dire aux paliers comprenant des bagues intérieure et extérieure comprenant des pistes de roulement obliques entre lesquelles sont disposés des corps roulants coniques. Ce type de paliers, de par leur aptitude à supporter des efforts radiaux et axiaux io importants, trouve particulièrement son application dans les transmissions automobiles, en particulier dans les boîtes de vitesses. Un problème qui se pose pour ce type de palier est celui de la lubrification et de la protection vis à vis des particules solides de pollution, telles que des particules d'usure. On connaît des paliers à roulement dans lesquels est montée, entre les bagues intérieure et extérieure, une cage qui assure d'une part la fonction de positionnement des corps roulants les uns par rapport aux autres et d'autre part la fonction de filtration, c'est-à-dire de permettre le passage d'un fluide de lubrification du palier tout en formant obstacle au passage de particules solides. Selon des réalisations connues, la cage comprend un corps annulaire sur les bords transversaux duquel des déflecteurs s'étendent généralement radialement. En particulier, le document EP-A-O 644 343 décrit un palier à roulement conique comprenant une cage à laquelle des moyens d'étanchéité fermant l'espace entre les bagues intérieure et extérieure sont attachés. Un filtre est réalisé en prévoyant des ouvertures dans les moyens d'étanchéité. Toutefois, cette réalisation n'offre pas entière satisfaction quant à la qualité de la lubrification obtenue. En effet, les ouvertures localisées et essentiellement axiales ne permettent pas d'obtenir le passage régulier et uniforme d'une quantité suffisante de fluide de lubrification dans le palier. Du fait des efforts radiaux et axiaux importants, le palier présente alors des risques de détérioration rapide. En outre, de telles ouvertures ne sont pas adaptées à la lubrification des paliers à roulement conique qui nécessitent aune quantité importante de lubrifiants, notamment au niveau du contact entre le grand diamètre des corps roulants et l'épaulement du chemin de roulement intérieur. io Par ailleurs, les moyens d'étanchéité en contact avec les bagues intérieure et extérieur créent un couple de frottement qui réduit les performances du palier quant à la rotation relative de ses bagues et qui provoque une usure des moyens d'étanchéité. is D'autre part, la réalisation précitée complexifie le montage des paliers à roulement conique dans lesquels le montage de la bague extérieure sur la bague intérieure est effectué après la disposition des corps roulants sur la bague intérieure. L'invention vise à résoudre ces problèmes en proposant un palier à roulement conique comprenant une cage qui combine de façon simple et améliorée les fonctions de positionnement des corps roulants et de filtration. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un palier à roulement comprenant au moins une bague intérieure et une bague extérieure, lesdites bagues comprenant des pistes de roulement obliques entre lesquelles sont disposés des corps roulants coniques pourvus chacun d'un axe de rotation propre de sorte à permettre la rotation relative desdites bagues, une cage comprenant un corps généralement annulaire tronconique étant montée entre les bagues intérieure et extérieure, le corps comprenant des ouvertures équiréparties dans chacune desquelles un corps roulant est disposé généralement selon son axe de rotation propre, ladite cage comprenant en outre un déflecteur annulaire s'étendant généralement radialement à chacun des bords transversaux du corps, chaque déflecteur annulaire comprenant au moins une saillie intérieure et une saillie extérieure généralement radiales qui s'étendent de part et d'autre du corps en direction respectivement de la bague intérieure et de la bague extérieure, l'extrémité libre de chaque saillie étant disposée en regard et à distance de la bague correspondante de sorte que le palier présente des jeux fonctionnels axiaux et radiaux entre les saillies et les bagues, lesdits jeux étant dimensionnés pour permettre le passage d'un fluide de lubrification du palier et former obstacle au passage de particules solides. Ainsi, le palier à roulement selon l'invention présente une combinaison de io quatre jeux à la fois radiaux et axiaux de sorte à assurer un passage régulier et une quantité suffisante de fluide de lubrification. Par ailleurs, l'absence de contact entre les saillies et les bagues simplifie le montage du palier et permet d'éviter l'ajout d'un couple de frottement tout en formant obstacle au passage de particules solides. Selon une réalisation particulière, au moins l'un des bords transversaux de la bague extérieure est situé entre les bords transversaux de la bague intérieure, les saillies extérieure et intérieure du déflecteur annulaire correspondant ayant leur extrémité libre disposée en regard respectivement d'une surface radiale de la bague extérieure et d'une surface axiale de la bague intérieure. Cette réalisation est adaptée au déplacement du fluide de lubrification dans le palier à roulement conique pour permettre une lubrification satisfaisante du palier. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne une cage destinée à être montée dans un palier à roulement selon le premier aspect, ladite cage comprenant un corps généralement annulaire tronconique, le corps comprenant des ouvertures équiréparties dans chacune desquelles un corps roulant est destiné à être disposé généralement selon son axe cie rotation propre, ladite cage comprenant en outre un déflecteur annulaire s'étendant généralement radialement à chacun des bords transversaux du corps, chaque déflecteur annulaire comprenant au moins une saillie intérieure et une saillie extérieure généralement radiales qui s'étendent de part et d'autre du corps, les dimensions de chaque déflecteur annulaire étant prévues pour que l'extrémité libre de chaque saillie soit disposée en regard et à distance de la bague correspondante et permettre la formation de jeux fonctionnels axiaux et radiaux entre les saillies et les bagues, lesdits jeux étant dimensionnés pour permettre le passage d'un s fluide de lubrification du palier et former obstacle au passage de particules solides. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: i0 la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un palier à roulement conique comprenant une cage selon un premier mode de réalisation assurant le positionnement de corps roulants coniques les uns par rapport aux autres entre des pistes de roulement obliques réalisées sur des bagues intérieure et extérieure, ladite cage comprenant un déflecteur annulaire à chacune des extrémités d'un corps annulaire tronconique, chaque déflecteur comprenant des saillies annulaires continues, des jeux fonctionnels axiaux et radiaux étant formés entre les saillies et les bagues; - la figure 2 est une vue en perspective de la cage du côté du petit diamètre du palier à roulement conique de la figure 1; - la figure 3 est une vue de la face transversale de la cage du côté du petit diamètre du palier à roulement conique de la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale de la cage selon la ligne IV- IV de la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un palier à roulement 3o comprenant une cage selon un deuxième mode de réalisation, chaque déflecteur comprenant une pluralité de saillies adjacentes, la surface transversale extérieure de chaque déflecteur étant incurvée en direction de l'autre déflecteur; la figure 6 est une vue en perspective de la cage du côté du petit diamètre du palier à roulement conique de la figure 5; la figure 7 est une vue de la face transversale de la cage du côté du petit 5 diamètre du palier à roulement conique de la figure 5; la figure 8 est une vue en coupe longitudinale de la cage selon la ligne VIII-VIII de la figure 7; to la figure 9 est une vue en coupe longitudinale d'un palier à roulement comprenant une cage selon un troisième mode de réalisation, le déflecteur annulaire du côté du grand diamètre étant associé sur le bord transversal du corps par des moyens d'association; - la figure 10 est une vue en perspective de la cage du côté du grand diamètre du palier à roulement de la figure 9; la figure 11 est une vue de la face transversale de la cage du côté du petit diamètre du palier à roulement de la lfigure 9; la figure 12 est une vue en coupe longitudinale de la cage selon la ligne XII-XII de la figure 11; les figures 13a et 13b sont des vues partielles des détails respectivement A et B de la figure 12 représentant les moyens d'association du déflecteur au corps, lesdits moyens comprenant des plots de centrage et des crochets sur le bord transversal du corps et des orifices sur le déflecteur annulaire; la figure 14 est une vue en coupe longitudinale de la cage selon la ligne XIV-30 XIV de la figure 11; la figure 15 est une vue partielle du détail C de la figure 14; les figures 16a et 16b sont des vues respectivement du déflecteur du côté du grand diamètre et du corps de la cage de la figure 9, le déflecteur étant séparé du corps annulaire. En relation avec les figures, on décrit un palier à roulement d'axe D comprenant une première bague 1 et une deuxième bague 2 coaxiales et comprenant chacune une piste de roulement 3 oblique par rapport à l'axe D. Toutefois, la description réalisée en relation avec ce mode de réalisation est to directement transposable à un palier comprenant des première 1 et deuxième 2 bagues sur chacune desquelles deux pistes de roulement 3 sont réalisées, la première bague 1 et/ou la deuxième bague 2 pouvant être réalisées en deux parties comprenant chacune une piste de roulement 3. Dans la suite de la description, les termes axial ou longitudinal ou latéral et radial ou transversal font référence à des plans respectivement parallèles et perpendiculaires à l'axe D. D'autre part, les termes extérieur et intérieur font référence à des plans longitudinaux respectivement à distance et à proximité de l'axe D ou à des plans transversaux situés respectivement à proximité et à distance des bords transversaux du palier. Les inclinaisons des pistes de roulement 3 sont réalisées de sorte que l'écart radial entre les pistes de roulement 3 diminue conjointement avec l'écart radial entre chaque piste de roulement 3 et l'axe D. Le palier à roulement présente alors un grand diamètre à proximité du bord transversal où l'écart radial entre les pistes de roulement 3 d'une même bague 1, 2 est le plus grand et un petit diamètre à proximité du bord transversal où l'écart radial entre les pistes de roulement 3 d'une même bague 1, 2 est le plus petit. Des corps roulants coniques 4 identiques pourvus chacun d'un axe de rotation propre R sont disposés entre les pistes de roulement obliques 3 de sorte à permettre la rotation relative des première 1 et deuxième 2 bagues par rapport à l'axe D. Le maintien en position des corps roulants coniques 4 les uns par rapport aux autres entre la première bague intérieure 1 et la deuxième bague extérieure 2 est obtenu au moyen d'une cage montée entre lesdites bagues. La cage comprend un corps généralement annulaire tronconique 5 qui présente une surface intérieure et une surface extérieure inclinées par rapport à l'axe D. L'inclinaison générale du corps 5 est sensiblement la même que celle des pistes de roulement 3 et la dimension axiale du corps annulaire correspond to sensiblement à la dimension axiale des pistes de roulement 3. En outre, l'épaisseur du corps 5, à savoir l'écart radial entre ses surfaces intérieure et extérieure, est généralement inférieure au diamètre de la section circulaire des corps roulants coniques 4. Par ailleurs, cette épaisseur augmente sensiblement depuis le petit diamètre vers le grand diamètre du palier. Le corps 5 comprend des ouvertures équiréparties 6 dans chacune desquelles un corps roulant conique 4 est disposé généralement selon son axe de rotation propre R. Sur les figures, l'axe de rotation propre R des corps roulants 4 est situé en-dessous de la surface intérieure du corps annulaire 5. Le corps annulaire 5 présente alors, entre deux ouvertures 6 consécutives, des ponts de matière 7 de forme générale pyramidale dont les bases 8 forment la surface extérieure du corps annulaire 5. A proximité du grand diamètre, une rainure axiale 9 est réalisée sur une portion de chacune des faces latérales des ponts de matières 7. Les ponts de matière 7 présente alors sur ladite portion des surfaces sensiblement parallèles dont l'écart transversal est inférieur à l'écart transversal des bords de la base 8. Les paliers à roulement conique, c'est-à-dire comprenant des pistes de roulement obliques 3 entre lesquelles sont disposés des corps roulants coniques 4, sont utilisées pour permettre la rotation relative d'une première pièce solidaire de l'une des bagues par rapport à une deuxième pièce solidaire de l'autre bague tout en supportant des charges axiales et radiales importantes. En particulier, ces paliers sont utilisés dans les transissions de véhicule automobile, en particulier dans les boîtes de vitesses. De ce fait, la lubrification du palier et la protection vis à vis de l'introduction entre les bagues 1, 2 des particules solides de pollution, telles que des particules d'usure, sont déterminantes pour obtenir un palier dont la durée de vie est satisfaisante. Outre la fonction de positionnement des corps roulants 4 les uns par rapport aux autres entre les bagues 1, 2, on prévoit que la cage réalise également la fonction de filtration, c'est-à-dire de permettre le passage d'un fluide de io lubrification du palier et de former obstacle au passage de particules solides. Pour ce faire, la cage comprend en outre un déflecteur annulaire 10 qui s'étend généralement radialement à chacun des bords transversaux du corps annulaire 5. La cage comprend alors un déflecteur annulaire 10 de plus grand diamètre situé du côté du grand diamètre du palier et un déflecteur annulaire 10 de plus petit diamètre situé du côté du petit diamètre du palier. Chaque déflecteur annulaire 10 comprend au moins une saillie intérieure 11 et une saillie extérieure 12 généralement radiales qui s'étendent de part et d'autre du corps 5 en direction respectivement de la bague intérieure 1 et de la bague extérieure 2. Les dimensions, tant radiale que axiale, de chaque déflecteur annulaire 10 sont prévues pour que l'extrémité libre de chaque saillie 11, 12 soit disposée en regard et à distance de la bague correspondante 1, 2. Le palier présente ainsi des jeux fonctionnels 13 axiaux et radiaux entre les saillies intérieures 11 et la bague intérieure 1 et entre les saillies extérieures 12 et la bague extérieure 2. Les jeux fonctionnels 13 sont dimensionnés pour permettre la réalisation optimale de la fonction de filtration. De plus, cette réalisation de la fonction de filtration est améliorée par la combinaison des quatre jeux fonctionnels 13 à la fois axiaux et radiaux entre les saillies 11, 12 et les bagues 1, 2. D'autre part, les jeux fonctionnels 13 permettent d'empêcher le passage des particules extérieures de pollution sans contact frottant entre les saillies 11, 12 et les bagues 1, 2. On évite ainsi d'ajouter un couple de frottement lors de la rotation relative des bagues 1, 2 et donc de nuire aux performances du palier. En outre, la palier tel qu'il vient d'être décrit présente des facilités de montage puisque les jeux fonctionnels 13 permettent le montage de la bague extérieure 2 sur la bague intérieure 1 sur laquelle les corps roulants coniques 4 disposés dans la cage sont montés. En outre, la fonction de filtration est obtenue de façon simple puisqu'elle ne nécessite pas d'usinage particulier. On évite ainsi, par exemple, la réalisation de portée de contact sur les bagues intérieure 1 et extérieure 2 qui peuvent être standards ou la réalisation d'orifices dans les déflecteurs 10. to Sur les figures, on prévoit qu'au moins l'un des bords transversaux de la bague extérieure 2 soit situé entre les bords transversaux de la bague intérieure 1. En particulier, la bague extérieure 2 présente une dimension axiale inférieure à celle de la bague intérieure 1, les bords transversaux des bagues intérieure 1 et extérieure 2 du côté du petit diamètre du palier sont disposées sensiblement dans le même plan alors que le bord transversal de la bague extérieure 2 du côté du grand diamètre est situé entre les bords transversaux de la bague intérieure 1. Outre la réduction de l'encombrement axial du palier, cette réalisation est particulièrement adaptée pour l'amélioration de la fonction de filtration de la cage dans un palier à roulement conique. En effet, les saillies extérieure 11 et intérieure 12 du déflecteur annulaire 10 du côté du grand diamètre peuvent avoir leur extrémité libre disposée en regard respectivement d'une surface radiale 14 de la bague extérieure 2 et d'une surface axiale 15 de la bague intérieure 1. Ainsi, on combine, du côté du grand diamètre du palier, d'une part la disposition particulière des saillies 11, 12 par rapport aux surfaces des bagues 1, 2 et d'autre part la présence des rainures 9. Cette combinaison permet d'obtenir un passage régulier d'une quantité suffisante de fluide de lubrification. De plus, la combinaison est adaptée à la lubrification particulière d'un palier à roulement conique. Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 4, le corps annulaire 5 et les déflecteurs annulaires 10 sont venus de matière. Les déflecteurs 10 ont une surface transversale extérieure 16 généralement bombée vers l'extérieur et comprennent une saillie intérieure 11 et une saillie extérieure 12 qui sont annulaires et continues. Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 5 à 8, les déflecteurs 10 comprennent une pluralité de saillies intérieures 11 et extérieures 12 adjacentes. Les saillies 11, 12 sont disposées sur les bords transversaux des ouvertures 6 de sorte que les déflecteurs annulaires présentent une alternance d'ailettes 17 sur les bords transversaux et d'encoches 18 entre les ouvertures 6. Pour permettre de repousser les particules solides en contact avec la cage, la surface transversale extérieure 16 de chaque déflecteur 10 est incurvée en direction de l'autre déflecteur 10. En variante non représentée, la cage peut présenter une combinaison de déflecteurs annulaires 10 réalisés selon le premier ou le deuxième mode décrit ci-dessus. On peut notamment prévoir que l'un des déflecteurs annulaires 10 ou les deux déflecteurs annulaires 10 présentent une saillie annulaire et continue d'un côté du corps et une alternance d'ailettes 17 et d'encoches 18 de l'autre côté du corps. En outre, l'un des déflecteurs annulaires 10 peut présenter une surface transversale extérieure 16 bombée vers l'extérieur et l'autre déflecteur 10 peut présenter une surface transversale extérieure 16 incurvée en direction du déflecteur 10 présentant une surface transversale extérieure 16 bombée. Par ailleurs, le cage peut être réalisée en plusieurs parties associées par des moyens appropriés. En particulier, le corps annulaire 5 peut comprendre plusieurs parties, notamment deux parties. On peut également prévoir, conformément au troisième mode de réalisation représenté sur les figures 9 à 16, que le déflecteur annulaire 10 de plus grand diamètre soit associé sur le bord transversal du corps 5 par des moyens d'association. En variante éventuellement complémentaire, le déflecteur annulaire 10 de plus petit diamètre peut être associé au corps 5 par des moyens d'association. 2882116 Il Les moyens d'association peuvent comprendre des plots de centrage 19 et des crochets 20 réalisés sur le bord transversal du corps annulaire 5, les plots de centrage 19 et les crochets 20 coopérant avec des orifices 21 réalisés sur le déflecteur annulaire 10. Sur la figure 16b, le corps 5 est pourvu de cinq crochets 20 équirépartis disposés dans le prolongement de ponts de matière 7 et de cinq plots de centrage 19 disposés chacun à égale distance de deux crochets 20 consécutifs. io En outre, pour améliorer la tenue des crochets dans les orifices 21, le déflecteur annulaire 10 peut présenter un rebord 22 s'étendant radialement depuis la saillie extérieure 12 en obturant partiellement chaque orifice 21. REVENDICATIONS 1. Palier à roulement comprenant au moins une bague intérieure (1) et une bague extérieure (2), lesdites bagues comprenant des pistes de roulement obliques (3) entre lesquelles sont disposés des corps roulants coniques (4) pourvus chacun d'un axe de rotation propre (R) de sorte à permettre la rotation relative desdites bagues, une cage comprenant un corps (5) généralement annulaire tronconique étant montée entre les bagues intérieure (1) et extérieure (2), le corps comprenant des ouvertures (6) équiréparties dans chacune desquelles un corps roulant (4) est disposé généralement selon son axe de rotation propre (R)., ladite cage comprenant en outre un déflecteur annulaire (10) s'étendant généralement radialement à chacun des bords transversaux du corps (5), ledit palier étant caractérisé en ce que chaque déflecteur annulaire (10) comprend au moins une saillie intérieure (11) et une saillie extérieure (12) généralement radiales qui s'étendent de part et d'autre du corps (5) en direction respectivement de la bague intérieure (1) et de la bague extérieure (2), l'extrémité libre de chaque saillie (11, 12) étant disposée en regard et à distance de la bague (1, 2) correspondante de sorte que le palier présente des jeux fonctionnels (13) axiaux et radiaux entre les saillies (11, 12) et les bagues (1, 2), lesdits jeux étant dimensionnés pour permettre le passage d'un fluide de lubrification du palier et former obstacle au passage de particules solides. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des bords transversaux de la bague extérieure (2) est situé entre les bords transversaux de la bague intérieure (1), les saillies extérieure (12) et intérieure (11) du déflecteur annulaire (10) correspondant ayant leur extrémité libre disposée en regard respectivement d'une surface radiale (14) de la bague extérieure (2) et d'une surface axiale (15) de la bague intérieure (1). 3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague extérieure (2) présente une dimension axiale inférieure à celle de la bague intérieure (1). 4. Cage destinée à être montée dans un palier à roulement selon l'un quelconque des revendications 1 à 3, ladite cage comprenant un corps (5) généralement annulaire tronconique, le corps (5) comprenant des ouvertures (6) équiréparties dans chacune desquelles un corps roulant (4) est destiné à être disposé généralement selon son axe de rotation propre (R), ladite cage comprenant en outre un déflecteur annulaire (10) s'étendant généralement radialement à chacun des bords transversaux du corps (5), chaque déflecteur annulaire (10) comprenant au moins une saillie intérieure io (11) et une saillie extérieure (12) généralement radiales qui s'étendent de part et d'autre du corps (5), les dimensions de chaque déflecteur annulaire (10) étant prévues pour que l'extrémité libre de chaque saillie (11, 12) soit disposée en regard et à distance de la bague (1, 2) correspondante et permettre la formation de jeux fonctionnels (13) axiaux et radiaux entre les saillies (11, 12) et les bagues (1, 2), lesdits jeux étant dimensionnés pour permettre le passage d'un fluide de lubrification du palier et former obstacle au passage de particules solides. 5. Cage selon la revendication 4, caractérisée en ce que le corps annulaire (5) comprend des ponts de matière (7) entre les ouvertures (6), une rainure axiale (9) étant réalisée sur une portion de chacune des faces latérales des ponts de matières (7), lesdites rainures étant situées à proximité du déflecteur annulaire (10) de plus grand diamètre. 6. Cage selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la surface transversale extérieure (16) d'au moins un déflecteur (10) est incurvée en direction de l'autre déflecteur (10). 7. Cage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'un déflecteur (10) comprend au moins une saillie (11, 12) annulaire continue. 8. Cage selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'un déflecteur (10) comprend au moins une pluralité de saillies (11, 12) adjacentes, lesdites saillies étant disposées sur les bords transversaux des ouvertures (6) de sorte que le déflecteur annulaire (10) présente une alternance d'ailettes (17) sur lesdits bords transversaux et d'encoches (18) entre les ouvertures (6). 9. Cage selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce qu'au moins un déflecteur annulaire (10) est associé sur le bord transversal du corps (5) par des moyens d'association. io 10. Cage selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens d'association comprennent des plots de centrage (19) et des crochets (20) réalisés sur le bord transversal du corps (5), les plots de centrage (19) et les crochets (20) coopérant avec des orifices (21) réalisés sur le déflecteur annulaire (10).