Brevet FR2883941A1 — publié le 20061006

Dispositif de cage pour roulement, roulement et réducteur harmonique La présente invention concerne le domaine des cages de roulement, notamment des roulements de réducteurs harmoniques. Les réducteurs harmoniques sont connus en eux-mêmes, notamment par les documents US 4 715 247, US 4 840 090 ou encore US 2002/017 88 61. Un réducteur harmonique comprend généralement un générateur d'ondes pourvu d'un noyau central de forme elliptique, un engrenage flexible à denture extérieure monté sur le générateur d'ondes par l'intermédiaire d'un roulement et une couronne circulaire rigide à denture dirigée vers l'intérieur. L'engrenage flexible a un diamètre primitif légèrement inférieur à celui de la couronne, et en général deux dents en moins. L'engrenage flexible est déformé par le générateur d'ondes elliptique et engrène la denture de la couronne par le grand axe de l'ellipse. Dès que le générateur d'ondes est entraîné en rotation, la zone d'engrènement se déplace avec le grand axe de l'ellipse. A chaque rotation complète du générateur d'ondes, l'engrenage flexible se déplace par rapport à la couronne d'un angle correspondant à deux dents. Les réducteurs harmoniques offrent une bonne précision de positionnement, un couple élevé, un jeu angulaire faible, un rapport de réduction important et une bonne raideur en torsion. Les roulements utilisés dans les réducteurs harmoniques comprennent une bague extérieure, une bague intérieure et des éléments roulants montés entre les bagues. Au moins l'une des bagues possède une section axiale très mince pour se déformer élastiquement dans le sens radial et prendre le profil elliptique du générateur d'ondes sur lequel elle est montée. Du fait que les trajectoires suivies par les éléments roulants ne sont pas circulaires comme dans le cas d'un roulement conventionnel, mais elliptiques, les éléments roulants ne se déplacent pas exactement à la même vitesse dans le sens circonférentiel suivant leur position angulaire. En outre, les éléments roulants ont un certain déplacement relatif dans le sens radial par rapport à la cage qui présente une forme générale circulaire. Il faut donc donner aux billes un degré de liberté circonférentielle et radiale relativement important par rapport aux alvéoles de la cage. Le document US 3 285 099 décrit une cage pour roulement de réducteur harmonique réalisée en matériau synthétique et comportant des alvéoles assurant la séparation circonférentielle des billes avec un jeu circonférentiel important entre l'alvéole et la bille, la cage étant retenue axialement par rapport aux billes par l'intermédiaire d'un flasque extérieur. Le document US 4 451 098 décrit une cage de roulement de réducteur harmonique offrant une grande liberté de déplacement des billes dans les alvéoles. La cage est retenue axialement sur la rangée de billes par un anneau de retenue supplémentaire venant se fixer sur la cage. Ce dispositif est relativement complexe et encombrant dans la mesure où il est nécessaire de venir fixer l'anneau supplémentaire sur la cage et où il nécessaire de prévoir un espace axial suffisant de chaque côté des billes pour y loger les parties annulaires de la cage d'un côté et de l'anneau supplémentaire du côté opposé. Ce dispositif est donc coûteux à fabriquer et à monter. Le document US 4 715 247 montre, figures 6 et 7, une cage pour roulement de réducteur harmonique formée d'une seule pièce avec des alvéoles pourvues de surfaces sphériques séparées par des parois relativement épaisses. Il en résulte que le montage de la cage sur les éléments roulants risque de s'avérer difficile et que le jeu circonférentiel des billes dans les alvéoles peut s'avérer trop faible pour un fonctionnement satisfaisant du réducteur harmonique. La présente invention vise à remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus. La présente invention propose une cage simple, économique et autorisant un jeu important des éléments roulants dans les alvéoles de ladite cage tout en présentant un faible frottement entre la cage et les éléments roulants. Le dispositif de cage est destiné à être disposé dans un roulement pour assurer l'espacement circonférentiel des éléments roulants et comprend une pluralité de premières alvéoles pourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur un élément roulant et une pluralité de deuxièmes alvéoles dépourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur un élément roulant. Le montage est ainsi particulièrement aisé dans la mesure où une partie seulement des alvéoles est équipée de moyens de retenue axiale. En outre, la forme de la cage est particulièrement simple, la cage étant réalisée d'une seule pièce, par exemple venue de moulage. Dans un mode de réalisation, les moyens de retenue axiale comprennent au moins une languette élastique. La languette élastique peut être monobloc avec la cage. Avantageusement, les moyens de retenue axiale comprennent deux languettes élastiques par première alvéole. Les deux languettes élastiques peuvent être montées chacune d'un côté de la première alvéole dans le sens circonférentiel et être supportées respectivement par une paroi séparant ladite première alvéole d'une alvéole voisine. Dans un mode de réalisation, les premières alvéoles et les deuxièmes alvéoles sont régulièrement réparties circonférentiellement. On assure ainsi un montage aisé de la cage par un mouvement axial et une retenue axiale satisfaisante de la cage sur les éléments roulants après le montage. Dans un mode de réalisation, les deuxièmes alvéoles présentent une ouverture axiale pourvue de bords cylindriques. Les deuxièmes alvéoles présentent donc un frottement extrêmement réduit des éléments roulants sur la cage et peuvent offrir un jeu radial et circonférentiel élevé. Dans un mode de réalisation, les premières alvéoles sont pourvues de parois sensiblement sphériques. 2883941 4 Dans un mode de réalisation, les deuxièmes alvéoles sont pourvues de parois sensiblement cylindriques. L'invention concerne également un roulement comprenant deux bagues, une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues et une cage maintenant l'espacement circonférentiel entre les éléments roulants, la cage étant pourvue d'une pluralité d'alvéoles pourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur un élément roulant et d'une pluralité d'alvéoles dépourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur un élément roulant. Dans un mode de réalisation, au moins une bague est déformable radialement. Ladite bague peut présenter une épaisseur radiale faible tout en étant réalisée en un matériau dur tel qu'un acier. La présente invention concerne également un réducteur harmonique comprenant un générateur d'ondes, une couronne, un engrenage souple engrenant avec la couronne et un roulement disposé entre l'engrenage souple et le générateur d'ondes. Le roulement comprend une bague intérieure, une bague extérieure, une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues et une cage de maintien des éléments roulants, la bague extérieure étant fixée sur l'engrenage souple et la bague intérieure étant fixée sur le générateur d'ondes. La cage comprend des premières alvéoles pourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur un élément roulant et des deuxièmes alvéoles dépourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur un élément roulant. Chaque première alvéole peut être séparée de la suivante par une pluralité de deuxièmes alvéoles. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective et en coupe d'un roulement souple; la figure 2 est une vue en perspective du roulement de la figure 1, du côté opposé ; la figure 3 est une vue en perspective de la cage du roulement des figures 1 et 2; et la figure 4 est une vue de détail de la figure 3. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le roulement 1 comprend une bague intérieure 2, une bague extérieure 3, une rangée d'éléments roulants 4, ici des billes, et une cage 5 de maintien de l'espacement circonférentiel des éléments roulants 4. La bague intérieure 2 se présente sous la forme d'un anneau de section de forme générale rectangulaire présentant une faible épaisseur radiale et pourvue sur sa surface extérieure d'un chemin de roulement toroïdal 6. La bague extérieure 3, similaire à la bague intérieure 2 comprend un chemin de roulement toroïdal 7 sur son alésage. Les bagues intérieure 2 et extérieure 3 présentent des surfaces frontales radiales sensiblement alignées. Les bagues 2 et 3 peuvent être réalisées chacune de façon monobloc par usinage d'une pièce d'acier. La cage 5 est disposée radialement entre les bagues intérieure 2 et extérieure 3. La cage 5 comprend une partie annulaire circulaire 8 disposée axialement d'un côté des éléments roulants 4, voir figure 1, et des doigts de séparation 9 disposés entre les éléments roulants 4, voir figure 2. Les doigts de séparation 9 sont monoblocs avec la partie circulaire 8 et délimitent entre eux des alvéoles 10 dans lesquelles sont disposés les éléments roulants 4. Comme on le voit plus particulièrement sur les figures 3 et 4, les doigts de séparation 9 se présentent sous la forme de pions en saillie axiale par rapport à la partie circulaire 8, lesdits pions étant délimités radialement par une surface intérieure alignée sur l'alésage de la partie circulaire 8 et par une surface extérieure également alignée sur la surface extérieure de la partie axiale 8. Les doigts de séparation 9 présentent des surfaces latérales qui définissent les alvéoles 10, comportant des parois sensiblement cylindriques, le diamètre du cylindre définissant les parois des alvéoles étant supérieur à celui des éléments roulants 4 de façon qu'un jeu important puisse être offert aux éléments roulants 4 pour se déplacer radialement et circonférentiellement par rapport aux alvéoles 10. Le fond des alvéoles 10 est formé par la partie circulaire 8 et est sensiblement radial. Toutefois, la cage 5 comprend également une pluralité de doigts de séparation mixtes 11 définissant des alvéoles 12 pourvues de moyens de retenue axiale des éléments roulants 4. Dans le mode de réalisation illustré, la cage comprend trois alvéoles 12 et six doigts de séparation mixtes 11 tandis que les alvéoles 10 sont au nombre de 16. Les alvéoles 12 présentent une forme générale sensiblement sphérique tendant à envelopper les éléments roulants 4 dont elles sont pourvues. Les alvéoles 12 sont sensiblement régulièrement réparties circonférentiellement pour assurer une retenue axiale régulière de la cage 5 sur les éléments roulants 4. Les doigts de séparation mixtes 11 sont également délimités radialement par l'alésage et la surface extérieure de la partie circulaire 8. Un doigt de séparation mixte 11 présente d'un côté une surface cylindrique lla pour former avec un doigt de séparation 9 adjacent l'une des alvéoles 10 voisines de l'alvéole 12 et présente de l'autre côté une surface sphérique pour former avec l'autre doigt de séparation mixte 11 adjacent l'alvéole 12 proprement dite. Le doigt de séparation mixte 11 comprend une griffe 13 dirigée radialement à l'opposé de la partie circulaire 8 et dont l'extrémité libre s'étend dans le sens circonférentiel en direction de la griffe 13 opposée du doigt de séparation 11 mixte adjacent définissant la même alvéole 12. En d'autres termes, les deux griffes 13 associées à une alvéole 12 s'étendent en direction l'une de l'autre, leurs extrémités libres étant espacées d'une distance inférieure au diamètre des éléments roulants 4. Ainsi, les griffes 13 d'une alvéole 12 sont capables d'assurer la retenue axiale de la cage 5 sur l'élément roulant 4 disposé dans ladite alvéole 12. La surface intérieure concave de la griffe 13 fait partie de la surface sphérique de l'alvéole 12. Du côté opposé, la griffe 13 possède une surface convexe. Du côté de la surface cylindrique lla opposée à la griffe 13, le doigt de séparation mixte 11 se prolonge également par une protubérance 14 de forme générale axiale et inapte à assurer une retenue axiale par rapport à un élément roulant disposé dans l'alvéole 10 voisine de l'alvéole 12. La protubérance 14 de longueur axiale au moins égale à celle de la griffe 13 permet de protéger ladite griffe 13 lors de manipulations de la cage 5 préalables au montage du roulement 1. Bien entendu, on pourrait prévoir une cage 5 dépourvue de protubérance axiale 14. La protubérance axiale 14 et la griffe 13 sont séparées par un évidement 15 de telle façon que la griffe 13 présente une épaisseur angulaire relativement faible dans le sens circonférentiel et par conséquent une certaine souplesse permettant l'encliquetage de la cage 5 sur des éléments roulants 4 par écartement circonférentiel des griffes 13 lors d'une poussée axiale exercée sur la partie circulaire 8 de la cage 5 en direction des éléments roulants 4. Dans un mode de réalisation, les alvéoles de retenue de forme sphérique sont semblables à celles utilisées dans les cages de roulement rigides à simple rangée de billes conventionnels avec toutefois un jeu plus important entre les billes et les alvéoles pour permettre le déplacement radial de la bille dans l'alvéole de retenue. L'alvéole de retenue est ouverte sur sa surface intérieure et sur sa surface extérieure et est également ouverte axialement du côté opposé à la partie circulaire 8 pour permettre l'encliquetage de la cage. Les alvéoles cylindriques à fond plat dépourvues de moyens de retenue axiale de la cage 5 sur les éléments roulants peuvent être pourvues d'une surface de raccordement entre le fond radial plat et lesdites surfaces cylindriques, le raccordement présentant une courbure supérieure à celle des éléments roulants 4. Les alvéoles cylindriques sont également ouvertes sur leurs surfaces intérieure et extérieure et à une extrémité axiale opposée à la partie circulaire 8. Le diamètre des parois cylindriques 1 la est supérieur à celui des éléments roulants 4. De cette façon, on dispose d'une cage pouvant être montée facilement par encliquetage sur les éléments roulants et restant en place par ses propres moyens sur lesdits éléments roulants avec un très faible risque de démontage accidentel tout en laissant une possibilité de déplacement relatif important des éléments roulants et de la cage dans le sens circonférentiel et dans le sens radial lors du fonctionnement du roulement dans le réducteur harmonique. La cage présente en outre l'avantage de présenter un faible frottement entre ladite cage et les éléments roulants. Dans un réducteur harmonique, la bague intérieure 2 du roulement 1 est montée sur un générateur d'ondes présentant un contour ovale. La bague 2 est donc ovalisée par emmanchement et tend également à ovaliser la bague extérieure 3. Les bagues intérieure 2 et extérieure 3 peuvent être réalisées en une nuance d'acier choisie pour supporter une telle déformation. La bague extérieure 3 supporte un engrenage flexible dont l'alésage est emmanché sur la surface extérieure de ladite bague extérieure 3. L'ensemble ainsi formé est disposé dans une couronne circulaire à denture orientée radialement vers l'intérieur engrenant avec l'engrenage flexible. REVENDICATIONS 1-Dispositif de cage (5) destiné à être disposé dans un roulement pour assurer l'espacement circonférentiel d'éléments roulants, caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité de premières alvéoles (12) pourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur un élément roulant et une pluralité de deuxièmes alvéoles (10) dépourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur un élément roulant. 2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de retenue axiale comprennent au moins une languette élastique. 3-Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la languette élastique est monobloc avec la cage (5). 4-Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les moyens de retenue axiale comprennent deux languettes élastiques par alvéole (12). 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premières alvéoles et les deuxièmes alvéoles sont régulièrement réparties circonférentiellement. 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les deuxièmes alvéoles (10) présentent une ouverture axiale pourvue de bords cylindriques. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premières alvéoles (12) sont pourvues de parois sensiblement sphériques. 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les deuxièmes alvéoles (10) sont pourvues de parois sensiblement cylindriques. 9-Roulement (1) comprenant deux bagues (2,3), une rangée d'éléments roulants (4) disposés entre les bagues et un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit dispositif maintenant l'espacement circonférentiel des éléments roulants. 10- Roulement selon la revendication 9, dans lequel au moins une bague est déformable radialement. 11- Réducteur harmonique comprenant un roulement (1) selon la revendication 9 ou 10.