Brevet FR2886694A1 — publié le 20061208

Dispositif anti-rotation pour bague de roulement, et roulement et machine associés. La présente invention concerne le domaine des dispositifs utilisés pour limiter une éventuelle rotation d'une bague non-tournante d'un roulement par rapport à son logement. De tels dispositifs sont généralement appelés dispositifs anti-rotation ou anti-gl issement et sont notamment employés pour les roulements utilisés dans des alternateurs. Dans ce type d'application, un rotor est monté à rotation dans un carter, à l'intérieur duquel est fixé un stator, par l'intermédiaire de deux roulements du type comprenant une bague intérieure tournante, une bague extérieure non-tournante, et une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues. Les bagues intérieures de chacun des roulements sont montées serrées sur une portée du rotor, les bagues extérieures étant montées dans un logement du carter prévu à cet effet. La bague extérieure d'un des roulements est généralement montée dans ledit logement avec un ajustement glissant pour permettre un léger déplacement axial de ladite bague par rapport au logement. Cet ajustement peut permettre, d'une part, d'appliquer, par l'intermédiaire de rondelles axialement élastiques, un effort axial de précontrainte sur le roulements, et, d'autre part, de s'affranchir d'éventuelles variations dimensionnelles axiales du logement dues à des variations thermiques. En général, les bagues extérieures des roulements et leurs logements sont réalisées dans des matériaux de natures différentes, par exemple en acier et en alliage léger, tel que l'aluminium. En raison des dilatations différentielles de ces deux matériaux, l'ajustement prévu entre la bague extérieure d'un roulement et son logement peut se modifier, ce qui peut générer un serrage radial insuffisant entre ces deux pièces, voire une légère prise de jeu radial. Le couple de frottement interne du roulement engendré notamment par la viscosité du lubrifiant utilisé pour ledit roulement, ou encore par les frottements de joints d'étanchéité du roulement, combiné avec la diminution de serrage ou la légère prise de jeu entre roulement et logement, peut provoquer un glissement angulaire de la bague extérieure dans son logement et nuire ainsi au bon fonctionnement de l'alternateur. II est donc nécessaire de prévoir des dispositifs destinés à limiter une éventuelle rotation de la bague extérieure par rapport à son logement. A cet effet, on connaît, par le document US 5 785 433, un anneau antirotation pour bague de roulement ouvert en un point de sa circonférence et délimité radialement par des surfaces interne et externe courbes et excentrées l'une par rapport à l'autre. L'anneau comprend une pluralité de portions élastiquement déformables. L'anneau est monté à l'intérieur d'une rainure ménagée sur une surface cylindrique extérieure de la bague extérieure du roulement, ladite rainure étant pourvue d'un fond excentré par rapport à l'axe géométrique de ladite bague. Lors du montage du roulement à l'intérieur d'un logement, les portions élastiquement déformables en saillie par rapport à la surface cylindrique extérieure de la bague extérieure viennent radialement en contact avec ledit logement. En fonctionnement, lors d'une rotation de la bague extérieure du roulement par rapport au logement, l'anneau reste immobile dans la rainure par contact de friction des portions déformables avec le logement, ce qui provoque un coincement entre la bague extérieure, l'anneau et le logement limitant ainsi le déplacement angulaire de la bague extérieure par rapport audit logement. Un tel anneau présente l'inconvénient de comprendre une pluralité de portions déformables élastiquement, que l'on doit rétreindre lors du montage du roulement à l'intérieur du logement, ce qui complique un peu l'opération de montage du roulement dans son logement, et engendre également un risque d'arrachement de particules des portions déformables de l'anneau si celui-ci est réalisé en matière plastique, pouvant ainsi engendrer des risques de pollution. Par ailleurs, l'anneau présente une forme relativement complexe qui peut s'avérer coûteuse. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif anti-rotation pour roulement fiable, économique, et permettant un montage facile du roulement. A cet effet, un dispositif anti-rotation pour roulement est du type pourvu d'une bague tournante, d'une bague non-tournante comprenant une rainure annulaire ménagée sur une surface cylindrique, et d'une rangée d'éléments roulants disposés entre des chemins de roulement desdites bagues, le fond de ladite rainure étant excentré par rapport à l'axe de la bague non-tournante. Le dispositif comprend un anneau anti-rotation destiné à être monté dans la rainure et délimité radialement par des surfaces cylindriques intérieure et extérieure coaxiales. L'anneau comprend, en outre, au moins une saillie radiale formant languette destinée à être montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement à l'intérieur duquel la bague non-tournante est montée, ladite languette comprenant au moins une surface de contact avec la cavité de manière à exercer un effort radial sur ladite cavité lors d'un déplacement angulaire de la bague non- tournante par rapport au logement. Un tel dispositif présente l'avantage de comprendre une languette montée dans une cavité en concordance de forme permettant d'assurer de manière particulièrement précise et sûre le blocage en rotation de la bague nontournante par rapport au logement. En outre, avec l'existence d'une telle cavité, la languette n'interfère pas lors du montage du roulement à l'intéri eur de son logement, ce qui simplifie sensiblement l'assemblage de la machine à l'intérieur de laquelle le roulement est monté et accroît sa sûreté de fonctionnement. Par ailleurs, la conception d'un anneau délimitée radialement par des surfaces interne et externe coaxiales permet d'obtenir un dispositif particulièrement économique. Préférentiellement, l'épaisseur radiale de l'anneau est adaptée de manière que la surface cylindrique extérieure dudit anneau soit comprise dans une zone délimitée radialement entre une paroi de fond de la rainure et la surface cylindrique de la bague non-tournante, lorsque la languette est centrée sur la zone la plus profonde de la rainure. Une telle disposition permet ainsi de limiter une éventuelle interférence radiale de l'anneau avec le logement, lors du montage du roulement à l'intérieur dudit logement. Avantageusement, l'épaisseur radiale de l'anneau est sensiblement inférieure à la profondeur de la rainure. L'anneau peut être ouvert sur une partie de sa circonférence et/ou s'étendre angulairement entre 180 et 360 . De préférence, l'anneau présente une dimension axiale sensiblement constante. L'anneau peut avantageusement être réalisé en matière synthétique moulée. L'anneau peut comprendre une seule languette, de manière à obtenir un dispositif particulièrement économique. Avantageusement, la languette et l'anneau sont monoblocs, ce qui permet l'obtention d'un ensemble unitaire pouvant être manipulé et transporté avec des risques de séparation accidentelle de ces éléments particulièrement faibles. L'invention concerne également un dispositif de roulement pourvu d'une bague tournante, d'une bague non-tournante comprenant une rainure annulaire ménagée sur une surface cylindrique, le fond de ladite rainure étant excentré par rapport à l'axe de la bague non-tournante, d'une rangée d'éléments roulants disposés entre des chemins de roulement desdites bagues, et d'un anneau anti-rotation monté dans la rainure. L'anneau est délimité radialement par des surfaces cylindriques intérieure et extérieure coaxiales et comprend, en outre, au moins une saillie radiale formant languette, destinée à être montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement à l'intérieur duquel la bague nontournante est montée, ladite languette comprenant au moins une surface de contact avec la cavité de manière à exercer une effort radial sur ladite cavité lors d'un déplacement angulaire de la bague non-tournante par rapport au logement. L'invention concerne également une machine comprenant une partie fixe, une partie mobile, et au moins un dispositif de roulement monté entre lesdites parties et pourvu d'une bague tournante, d'une bague non- tournante comprenant une rainure annulaire ménagée sur une surface cylindrique, le fond de ladite rainure étant excentré par rapport à l'axe de la bague non-tournante, d'une rangée d'éléments roulants disposés entre des chemins de roulement desdites bagues, et d'un anneau anti- rotation monté dans la rainure. L'anneau est délimité radialement par des surfaces cylindriques intérieure et extérieure coaxiales, l'anneau comprenant, en outre, au moins une saillie radiale formant languette montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement de la partie fixe à l'intérieur duquel la bague non-tournante est montée, ladite languette comprenant au moins une surface de contact avec la cavité, de manière à exercer un effort radial sur ladite cavité lors d'un déplacement angulaire de la bague non- tournante par rapport au logement. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: -les figures 1 à 3 sont des vues en perspective d'un roulement comprenant un dispositif anti-rotation selon un aspect de l'invention; - la figure 4 est une vue schématique en coupe du dispositif anti-rotation des figures 1 à 3; - la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale du 15 roulement des figures 1 à 3; - la figure 6 est une vue schématique en coupe axiale du roulement des figures 1 à 3 monté sur un arbre et pourvu du dispositif anti-rotation; -la figure 7 est une vue partielle en coupe selon l'axe VII-VII 20 de la figure 6; et -les figures 8 à 10 sont des vues partielles de variantes de réalisation du dispositif anti-rotation des figures 1 à 4. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 3 et 5, le roulement, référencé 1 dans son ensemble, est du type à simple rangée de billes à gorge profonde. Il comprend une bague intérieure 2, une bague extérieure 3, entre lesquelles sont logés une rangée d'éléments roulants 4 réalisés ici sous forme de billes, une cage 5 de maintien de l'espace circonférentiel des éléments roulants 4, et deux joints d'étanchéité 6 et 7 métalliques. La bague intérieure 2 est de type massif. On entend par bague de type massif , une bague dont la forme est obtenue par usinage avec enlèvement de copeaux (tournage et/ou rectification) à partir de tubes, de barres, d'ébauches forgées et/ou roulées. La bague intérieure 2 comprend un alésage 2a de forme cylindrique délimité par des surfaces latérales radiales 2b et 2c opposées, et une surface cylindrique extérieure 2d étagée à partir de laquelle est formée une gorge circulaire toroïdale 2e présentant en section droite un profil concave apte à former un chemin de roulement pour les éléments roulants 4, ladite gorge étant orientée vers l'extérieur. La bague intérieure 2 comprend également, au niveau de la surface cylindrique extérieure 2d et à proximité des surfaces radiales 2b et 2c, deux rainures annulaires (non référencées) symétriques entre elles par rapport à un plan passant par le centre des éléments roulants 4. La bague extérieure 3, également de type massif, comprend une surface cylindrique extérieure 3a délimitée par des surfaces latérales radiales 3b et 3c opposées, et un alésage 3d étagé de forme générale cylindrique à partir duquel est formée une gorge circulaire toroïdale 3e présentant en section droite un profil concave apte à former un chemin de roulement pour les éléments roulants 4, ladite gorge étant orientée vers l'intérieur. La bague extérieure 3 comprend également, au niveau de l'alésage 3d et à proximité des surfaces radiales 3b et 3c, deux rainures annulaires (non référencées) symétriques entre elles par rapport à un plan passant par le centre des éléments roulants 4. Lesdites rainures annulaires sont radialement en regard avec les rainures annulaires de la bague intérieure 2. A l'intérieur desdites rainures, sont montés les joints d'étanchéité 6 et 7. Les joints d'étanchéité 6 et 7 sont ainsi disposés radialement entre les bagues intérieure et extérieure 2, 3. Le joint d'étanchéité 6 est monté axialement entre les éléments roulants 4 et les surfaces radiales 2b et 3b des bagues 2 et 3, le joint d'étanchéité 7 étant monté axialement entre les éléments roulants 4 et les surfaces radiales 2c et 3c desdites bagues 2 et 3. La bague extérieure 3 comprend également une rainure 8 annulaire ménagée au niveau de la surface cylindrique extérieure 3a et présentant, en section droite, un profil sensiblement rectangulaire. La rainure 8 annulaire est ici disposée axialement sensiblement entre le centre des éléments roulants 4 et la surface radiale 3b de la bague extérieure 3. La rainure 8 à faces latérales radiales comprend une paroi de fond 8a annulaire cylindrique et excentrée par rapport à un axe géométrique 9 de la bague extérieure 3. Ladite bague extérieure 3 est ici non-tournante, la bague intérieure 2 étant tournante. Bien entendu, il est également envisageable de prévoir une bague extérieure tournante et une bague intérieure non-tournante. Le roulement 1 comprend également un anneau 10 anti- rotation, avantageusement réalisé en matière synthétique moulé, et monté à l'intérieur de ladite rainure 8. L'anneau 10 est ouvert sur une partie de sa circonférence. Comme illustré plus visiblement sur la figure 4, l'anneau 10, réalisé en une seule pièce, est pourvu d'une portion de fixation 11, en forme générale d'arc de cercle, délimitée radialement par des surfaces cylindriques intérieure et extérieure 1 la et 1lb annulaires coaxiales, et d'une excroissance ou saillie radiale formant languette 12 et prolongeant, en partie, la surface extérieure 1 lb vers l'extérieur. La surface intérieure 1 la est destinée à être en contact radial avec la paroi de fond 8a de la rainure 8 et possède un rayon de courbure sensiblement identique à celui du fond de ladite rainure. La portion de fixation 11 présente ainsi une dimension radiale sensiblement constante, cette dimension étant de préférence déterminée de telle sorte que lorsque la languette est centrée sur la zone la plus profonde de la rainure, la surface extérieure 1 lb de l'anneau 10 ne dépasse pas radialement de la surface extérieure cylindrique 3a de la bague extérieure 3. On peut ainsi concevoir l'anneau 10 de telle sorte que la dimension radiale de la portion de fixation 11 soit inférieure ou égale à la profondeur minimale de la rainure 8. La portion de fixation 11 présente également une dimension axiale sensiblement constante et correspondant approximativement à la dimension axiale de la rainure 8. La portion de fixation 11 s'étend circonférentiellement ici sur environ 200 . Bien entendu, il est également envisageable de prévoir une dimension angulaire sensiblement différente, mais étant toutefois de préférence supérieure à 180 pour assurer un bon encliquetage de l'anneau 10 à l'intérieur de la rainure 8. La languette 12 est disposée sensiblement au niveau d'un plan médian de la portion de fixation 11 et présente une forme générale rectangulaire. La dimension angulaire de la languette 12 est réduite par rapport à celle de la portion de fixation 11, et est par exemple comprise entre 10 et 15 . La dimension axiale de la languette 12 est sensiblement égale à celle de la portion de fixation 11, sa dimension radiale étant sensiblement supérieure à celle de ladite portion 11, par exemple dans un rapport de 5 à 1. Sur les figures 6 et 7, le roulement 1 est monté sur un arbre 13 d'axe géométrique 14 et à l'intérieur d'un corps 15. L'axe géométrique 14 et l'axe 9 de la bague extérieure 3 sont confondus. Le corps 15, de forme générale annulaire, comprend une première portion radiale 15a disposée au voisinage de la surface cylindrique extérieure de l'arbre 13 et s'étendant vers l'extérieur, qui est prolongée, à partir d'une extrémité supérieure, par une seconde portion radiale 15b s'étendant vers l'extérieur. La seconde portion radiale 15b présente une dimension axiale sensiblement supérieure à celle de la première portion 15a et forme une surface d'appui pour la surface radiale 3b de la bague extérieure 3 du roulement 1. La seconde portion radiale 15b est prolongée, à partir d'une extrémité supérieure, par une portion axiale 15c pourvue d'un alésage 15d à l'intérieur duquel est logée la bague extérieure 3 du roulement 1. La portion axiale 15c du corps 15 comprend également une cavité 16 ménagée au niveau de l'alésage 15d, sensiblement en concordance de forme avec la languette 12 de l'anneau 10. La cavité 16 laisse subsister un léger jeu 17 radial entre une surface de contact 12a extérieur de la languette 12 et la portion axiale 15c du corps 15. Dans des variantes de réalisation, il est également envisageable de prévoir une cavité 16 présentant en section droite une forme générale triangulaire, la languette 12 pouvant par exemple être identique à celle précédemment décrite (figure 8), ou encore en concordance de forme avec ladite cavité (figure 9). Il est également envisageable de prévoir, tel que représenté à la figure 10, une cavité 16 présentant en section droite un profil en forme de demi-cercle. Avant le montage du roulement 1 à l'intérieur du corps 15, une première étape consiste à disposer l'anneau 10 à l'intérieur de la rainure 8 de la bague extérieure 3, de manière que la languette 12 soit centrée dans la zone de profondeur maximale de ladite rainure 8. La surface extérieure 11b de la portion de fixation 11 de l'anneau 10 est décalée radialement vers l'intérieur par rapport à la surface cylindrique extérieure 3a de la bague extérieure 3, seule la languette 12 étant en saillie radiale vers l'extérieur par rapport à ladite surface extérieure 3a. Ensuite, on emmanche la bague intérieure 2 du roui ement 1 sur l'arbre 13, et on monte l'arbre à l'intérieur du corps 15 de manière que la languette 12 de l'anneau 10 soit logée à l'intérieur de la cavité 16 de la portion axiale 15c. Lors de l'introduction du roulement 1 à l'intérieur de la portion axiale 15c, l'anneau 10 n'interfère pas avec l'alésage 15d, de par sa conception. En fonctionnement, si la bague extérieure 3 tend à tourner par rapport à la portion axiale 15c du corps 15, l'anneau 10 reste immobile angulairement par coopération mécanique de la languette 12 avec la cavité 16. Le fond 8a de la rainure 8 excentré par rapport à l'axe 9 de la bague extérieure 3 déplace radialement l'anneau 10 en direction du corps 15, par effet de came, ce qui provoque la diminution du jeu de fonctionnement 17 jusqu'à ce que la surface 12a de la languette 12 soit en contact radial avec le fond de la cavité 16. L'anneau 10 est ainsi bloqué radialement, ce qui provoque une immobilisation angulaire de la bague extérieure 3 du roulement 1 et limite ainsi sa rotation à l'intérieur du corps 15. L'anneau réalise ainsi, en fonctionnement, un système antirotation d'une bague par rapport à son logement particulièrement facile à monter, efficace, fiable et économique. REVENDICATIONS 1-Dispositif anti-rotation pour roulement du type pourvu d'une bague tournante (2), d'une bague non-tournante (3) comprenant une rainure annulaire (8) ménagée sur une surface cylindrique, et d'une rangée d'éléments roulants (4) disposés entre des chemins de roulements desdites bagues, le fond de ladite rainure étant excentré par rapport à l'axe de la bague non-tournante, le dispositif comprenant un anneau (10) antirotation destiné à être monté dans la rainure, caractérisé en ce que l'anneau est délimité radialement par des surfaces cylindriques intérieure et extérieure coaxiales, l'anneau comprenant, en outre, au moins une saillie radiale formant languette (12) destinée à être montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement à l'intérieur duquel la bague non-tournante est montée, ladite languette comprenant au moins une surface de contact avec la cavité de manière à exercer un effort radial sur ladite cavité lors d'un déplacement angulaire de la bague nontournante par rapport au logement. 2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'épaisseur radiale de l'anneau (10) est adaptée de manière que la surface cylindrique extérieure dudit anneau soit comprise dans une zone délimitée radialement entre une paroi de fond (8a) de la rainure et la surface cylindrique de la bague non-tournante, lorsque la 1 anguette est centrée sur la zone la plus profonde de la rainure. 3-Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'épaisseur 25 radiale de l'anneau (10) est sensiblement inférieure à la profondeur de la rainure. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau (10) est ouvert sur une partie de sa circonférence. 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau (10) s'étend angulairement entre 180 et 360 . 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau (10) présente une dimension axiale sensiblement constante. 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau (10) est réalisé en matière synthétique moulée. 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau (10) comprend une seule languette (12). 9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la languette et l'anneau sont monoblocs. 10-Dispositif de roulement pourvu d'une bague tournante (2), d'une bague non-tournante (3) comprenant une rainure (8) annulaire ménagée sur une surface cylindrique, le fond de ladite rainure étant excentré par rapport à l'axe de la bague non-tournante, d'une rangée d'éléments roulants (4) disposés entre des chemins de roulements desdites bagues, et d'un anneau (10) anti-rotation monté dans la rainure, caractérisé en ce que l'anneau est délimité radialement par des surfaces cylindriques intérieure et extérieure coaxiales, l'anneau comprenant, en outre, au moins une saillie radiale formant languette (12) destinée à être montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement à l'intérieur duquel la bague nontournante est montée, ladite languette comprenant au moins une surface de contact avec la cavité de manière à exercer un effort radial sur ladite cavité lors d'un déplacement angulaire de la bague non-tournante par rapport au logement. 11-Machine comprenant une partie fixe, une partie mobile, et au moins un dispositif de roulement monté entre lesdites parties et pourvu d'une bague tournante (2), d'une bague non-tournante (3) comprenant une rainure (8) annulaire ménagée sur une surface cylindrique, le fond de ladite rainure étant excentré par rapport à l'axe de la bague non-tournante, d'une rangée d'éléments roulants (4) disposés entre des chemins de roulements desdites bagues, et d'un anneau (10) anti-rotation monté dans la rainure, caractérisé en ce que l'anneau est délimité radialement par des surfaces cylindriques intérieure et extérieure coaxiales, l'anneau comprenant, en outre, au moins une saillie radiale formant languette (12) montée à l'intérieur d'une cavité (16) ménagée dans un logement de la partie fixe à l'intérieur duquel la bague non-tournante est montée, ladite languette comprenant au moins une surface de contact avec la cavité de manière à exercer un effort radial sur ladite cavité lors d'un déplacement angulaire de la bague non-tournante par rapport au logement.