Brevet FR2878006A3 — publié le 20060519

FR 2878006 A3 20060519 FR 0505326 A 20050526 Cage de rétention souple à étriers L'invention concerne une cage de rétention pour les billes d'un 5 roulement à billes, ainsi qu'un roulement comprenant une telle cage de rétention. On connaît de nombreuses géométries de cage comprenant une bague annulaire sur laquelle sont prévues des cavités de rétention io d'une bille. De façon classique, une cavité est formée par une calotte hémisphérique dont la géométrie est agencée pour permettre l'introduction et la rétention d'une bille. Le document EP-0 592 839 a proposé de réaliser une cavité dont la section transversale est configurée sensiblement en forme de C, les cavités communiquant entre elles dans la région centrale autour d'une ligne circonférentielle qui passe par les centres des billes. Cette réalisation permet, en supprimant les ponts de séparation entre les billes, de réduire la distance entre deux billes adjacentes. Les cages de rétention connues présentent des limitations qui sont principalement dues à la bague ainsi qu'aux réalisations des cavités qui induisent un caractère massif pour ladite cage. En effet, ce caractère massif induit un manque de souplesse qui conduit à une absence d'adaptabilité des cages en fonction de la géométrie du roulement ou de celle des billes. Par conséquent, il est nécessaire de développer une cage par type de roulement, même si la géométrie de deux roulements diffère peu ou si, pour une même géométrie, on souhaite modifier le diamètre des billes. En outre, la rigidité des cages massives rend nécessaire, sous peine de rupture, la réalisation d'une étape d'humidification pour augmenter la souplesse de la cage avant l'introduction des billes. Cette étape complique le montage du roulement et pose également des problèmes de contrôle des dimensions de la cage. Par ailleurs, le caractère massif des bagues de rétention induit un 5 encombrement important de celle-ci dans le roulement, tant radialement du fait de la présence de la bague qu'axialement du fait de la présence de matière pour former les cavités autour des billes. La géométrie des cages connues pose également un problème de io limitation de la lubrification au niveau du contact entre la cavité et la bille. En effet, la dimension de cette surface de contact étant importante, la circulation du lubrifiant sur elle n'est pas réalisée de façon optimale. Enfin, la quantité de matière nécessaire pour la réalisation des cages de rétention suivant l'art antérieur induit un prix et un poids qui sont importants. L'invention vise notamment à proposer une cage de rétention du type sans séparation circonférentielle entre les billes qui présente une géométrie permettant de surmonter les limitations mentionnées ci-dessus, tout en conservant une rétention optimale des billes lors de la rotation relative des bagues du roulement. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose une cage de rétention des billes d'un roulement à billes le long d'un chemin circulaire, ladite cage comprenant une succession d'étriers de rétention d'une bille qui sont associés côte à côte le long dudit chemin circulaire pour former la géométrie annulaire 'de la cage, un étrier étant réalisé par une boucle de matière qui est repliée axialement de sorte à présenter un logement pour la bille, ladite boucle comprenant deux zones respectivement intérieure et extérieure et deux zones latérales respectivement avant et arrière qui sont conformées pour assurer la rétention de la bille dans le logement, les moyens d'association des étriers étant agencés pour que les logements de deux étriers adjacents communiquent le long du chemin circulaire. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un roulement à billes comprenant une bague intérieure, une bague extérieure et des billes disposées entre lesdites bagues pour permettre la rotation relative desdites bagues, ledit roulement comprenant en outre une telle cage de rétention, dans laquelle chaque bille est retenue dans un étrier. i0 D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une représentation en perspective d'une cage de rétention selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue de face de la cage de rétention de la figure 1; - les figures 2a et 2b sont des représentations agrandies 20 partielles montrant un étrier de rétention vu respectivement selon les flèches A et B de la figure 2; la figure 3 est une représentation en coupe longitudinale d'un roulement selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel la cage selon la figure 1 est montée; la figure 4 est une représentation en perspective de la cage de rétention de la figure 3 dans laquelle chaque bille est retenue dans un étrier, ladite cage étant disposée sur la bague intérieure du roulement de la figure 3. En relation avec les figures, on décrit un mode de réalisation d'une cage de rétention des billes 1 d'un roulement à billes le long d'un chemin circulaire 2. En particulier, une telle cage permet de maintenir l'équirépartition des billes 1 le long du chemin circulaire 2 formé entre les pistes de roulement, de sorte à assurer la rotation. La cage est formée d'une seule pièce, par exemple par moulage d'un matériau polymérique tel que le PA 6.6, éventuellement chargé pour améliorer ses caractéristiques mécaniques. En variante, on peut prévoir que la cage soit réalisée d'une seule pièce à partir d'une bande métallique qui est découpée à la longueur souhaitée puis assemblée, notamment par soudage. La cage comprend une succession d'étriers de rétention 3 d'une bille 1 qui sont associés côte à côte le long du chemin circulaire 2 io pour former la géométrie annulaire de ladite cage. Un étrier 3 est réalisé par une boucle de matière 4 qui est repliée axialement de sorte à présenter un logement 5 pour la bille 1. Dans le cas d'une cage métallique, les boucles 4 sont notamment repliées préalablement à l'assemblage. Dans la description, les termes axial et radial sont définis par rapport à l'axe de rotation du roulement, les termes extérieur et intérieur sont définis par rapport à la direction radiale centrifuge, les termes avant et arrière sont définis par rapport au sens de rotation de la bague tournante du roulement. Sur la boucle de matière 4, on peut définir les quatre zones de rétention suivantes: deux zones respectivement intérieure 4a et extérieure 4b; 25 deux zones latérales respectivement avant 4c et arrière 4d. Ces quatre zones 4a-4d sont conformées pour assurer la rétention de la bille 1 dans le logement 5 formé par le repliement de la boucle 4. Selon cette réalisation, la bille 1 est en contact avec la cage au niveau de ces zones 4a-4d, en laissant libre la partie de la surface de la bille 1 qui est disposée dans l'ouverture de la boucle 4. Ainsi, l'étrier de rétention 3 ne s'étendant pas autour de la bille 1, la circulation du lubrifiant sur la surface de la bille 1 est facilitée, ce qui améliore l'efficacité de celui-ci. Dans le mode de réalisation représenté, les quatre zones de rétention 4a4d présentent une géométrie sensiblement en forme de C dont les extrémités sont reliées deux à deux pour former la boucle 5 de matière 4 (voir figures 2a-2b). Dans cette réalisation, la totalité de la circonférence de la boucle de matière 4 forme donc les zones de rétention 4a-4d. La dimension des zones de rétention 4a-4d est adaptée pour io permettre un contact de la boucle 4 sur la bille 1 qui soit suffisamment serrant pour assurer une rétention optimale de la bille 1 dans le logement 5 lors de la rotation relative des bagues du roulement. En outre, la géométrie de la boucle 4 lui confère une élasticité qui est favorable à la fiabilité de sa fonction de rétention. En variante, on pourrait prévoir des zones de rétention de forme et/ou de taille différente en fonction des contraintes de rétention à remplir. Dans le mode de réalisation représenté, la liaison entre les zones de rétention 4a-4d est réalisée de sorte que la boucle 4 présente un plan de symétrie P1 sensiblement radial. En outre, l'extrémité extérieure 4b est rabattue axialement dans le plan P2 (voir figure 3) de sorte à refermer radialement le logement 5 pour assurer une bonne rétention de la bille 1 suivant la direction axiale. La boucle de matière 4 présente une géométrie en coupe qui est globalement cylindrique. Toutefois, pour améliorer le contact entre la bille 1 et la boucle 4, on peut prévoir que les surfaces de contact soient sensiblement sphériques. Les moyens d'association des étriers 3 entre eux sont formés d'un pont de matière 6 qui est prévu entre deux étriers 3 adjacents. En particulier, les ponts de matière 6 sont agencés pour que les logements 5 de deux étriers 3 adjacents communiquent le long du chemin circulaire 2. Ainsi, en supprimant les ponts de matière entre les billes, cette réalisation permet, sur un même diamètre primitif soit d'ajouter une bille, soit de monter des billes de diamètre supérieur et donc, pour le même encombrement du roulement, d'augmenter sa capacité de charge. En outre, la suppression des ponts de matière de séparation permet de faciliter le moulage de la cage. Enfin, la distance entre deux billes 1 adjacentes s'en trouve également réduite. i0 Dans le mode de réalisation représenté, un pont de matière 6 est prévu pour associer ensemble les parties intérieures des zones latérales 4c-4d de deux boucles 4 adjacentes, et les parties latérales des zones intérieures 4a desdites boucles. En outre, l'épaisseur des ponts de matière 6 est sensiblement égale à celle des boucles 4, ce qui permet notamment de laisser libre la communication entre les logements 5 de deux étriers 3 adjacents. Selon une caractéristique représentée, les ponts de matière 6 sont discrets, c'est-à-dire qu'ils ne communiquent pas les uns avec les autres, notamment le long du chemin circulaire 2. Par conséquent, la cage de rétention est du type sans bague intérieure formant base pour des éléments de rétention, ce qui limite le caractère massif de ladite cage, tout en limitant son poids et donc son prix. En outre, toujours pour limiter le caractère massif de la cage et donc augmenter sa souplesse, on peut prévoir que l'épaisseur des ponts de matière 6 et l'épaisseur des boucles de matière 4 soient comprises entre 1 et 5 mm, notamment entre 1 et 2 mm. Suivant l'invention, il est donc possible de réaliser des cages de rétention qui, du fait de leur géométrie, présentent une certaine souplesse. Ainsi, une cage est adaptable à différente géométrie de roulement, par exemple pour des gammes de roulements dont le diamètre primitif varie de 0,5 mm à 1 mm. En outre, l'utilisation de billes 1 de diamètre différent est également rendue possible, notamment en relation avec la possibilité offerte par la suppression de la séparation circonférentielle entre les logements 5, telle que présentée précédemment. Par ailleurs, la souplesse de la cage de rétention selon l'invention permet de s'affranchir de l'étape d'humidification préalable à l'introduction des billes 1. En effet, les étriers 3 peuvent se io déformer élastiquement lors de la disposition de la bille 1 dans le logement 5. En outre, cette souplesse permet l'introduction des billes 1 dans le logement 5 au choix suivant l'une des trois directions 11, 12 et 13 représentées sur la figure 2b. La cage de rétention selon l'invention présente également un encombrement tant radial qu'axial qui est réduit, ce qui est avantageux compte tenu des contraintes dimensionnelles importantes au niveau de l'espace de roulement formé entre les bagues d'un roulement. En particulier, ce gain de place au niveau de la cage peut être mis à profit pour améliorer l'étanchéité du roulement. L'invention concerne également un roulement à billes comprenant une bague intérieure 7, une bague extérieure 8 et des billes 1 disposées entre lesdites bagues pour permettre la rotation relative desdites bagues. Le roulement comprend en outre une cage de rétention dans laquelle chaque bille 1 est retenue dans un étrier 3. Dans le mode de réalisation représenté, la partie intérieure des 3o ponts de matière 6 est pourvue d'un clip 6a qui s'étend dans l'alésage de la géométrie annulaire. Le clip 6a est formé d'une lèvre axi-radiale qui est engagé dans une gorge annulaire intérieure 7a de la bague intérieure 7. Cette réalisation permet d'assurer par clipsage le maintien axial de la bague intérieure 7 dans la bague extérieure 8. En outre, à l'opposé axialement de la gorge annulaire 7a, le roulement comprend un joint formé d'une armature externe 9 emmanchée dans la bague extérieure 8 et d'une armature interne 10 emmanchée sur la bague intérieure 7, de sorte à former un espace annulaire entre lesdites armatures. Une lèvre élastomérique 11 est associée à l'armature externe 9, ladite lèvre comprenant deux io parties libres qui sont en appui frottant sur une face respectivement axiale et radiale de l'armature interne 10. REVENDICATIONS 1. Cage de rétention des billes (1) d'un roulement à billes le long d'un chemin circulaire (2), ladite cage comprenant une succession d'étriers de rétention (3) d'une bille (1) qui sont associés côte à côte le long dudit chemin circulaire pour former la géométrie annulaire de la cage, un étrier (3) étant réalisé par une boucle de matière (4) qui est repliée axialement de sorte à présenter un logement (5) pour la bille (1), ladite boucle comprenant deux zones lo respectivement intérieure (4a) et extérieure (4b) et deux zones latérales respectivement avant (4c) et arrière (4d) qui sont conformées pour assurer la rétention de la bille (1) dans le logement (5), les moyens d'association des étriers (3) étant agencés pour que les logements (5) de deux étriers (3) adjacents communiquent le long du chemin circulaire (2). 2. Cage de rétention selon la revendication 1, caractérisée en ce que les quatre zones de rétention (4a-4d) présentent une géométrie sensiblement en forme de C dont les extrémités sont reliées deux à deux pour former la boucle (4). 3. Cage de rétention selon la revendication 2, caractérisée en ce que la boucle de matière (4) présente un plan de symétrie (P1) sensiblement radial. 4. Cage de rétention selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la boucle de matière (4) présente une géométrie en coupe qui est globalement cylindrique, les surfaces de contact avec la bille (1) pouvant être sensiblement sphériques. 5. Cage de rétention selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'association des étriers (3) sont formés d'un pont de matière (6) prévu entre deux étriers (3) adjacents. i0 6. Cage de rétention selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un pont de matière (6) est prévu pour associer ensemble les parties intérieures des zones latérales (4c, 4d) de deux boucles (4) adjacentes, et les parties latérales des zones intérieures (4a) desdites boucles. 7. Cage de rétention selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les ponts de matière (6) sont discrets. 8. Cage de rétention selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'épaisseur des ponts de matière (6) est sensiblement égale à celle des boucles (4). 9. Cage de rétention selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que l'épaisseur des ponts de matière (6) et l'épaisseur des boucles (4) sont comprises entre 1 et 5 mm. 10. Cage de rétention selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que la partie intérieure des ponts de matière (6) est pourvue d'un clip (6a) qui s'étend dans l'alésage de la géométrie annulaire. 11. Cage de rétention selon l'une quelconque des revendications 1 à 25 10, caractérisée en ce qu'elle est formée d'une seule pièce par moulage d'un matériau polymérique, éventuellement chargé. 12. Cage de rétention selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle est formée d'une seule pièce à partir d'une bande métallique qui est découpée à la longueur souhaitée puis assemblée. 13. Roulement à billes comprenant une bague intérieure (7), une bague extérieure (8) et des billes (1) disposées entre lesdites i0 bagues pour permettre la rotation relative desdites bagues, ledit roulement comprenant en outre une cage de rétention selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle chaque bille (1) est retenue dans un étrier (3). 14. Roulement à billes selon la revendication 13 lorsqu'elle dépend de la revendication 11, caractérisé en ce que la bague intérieure (7) comprend une gorge annulaire intérieure (7a) dans laquelle les clips (6a) sont disposés.