Brevet FR2886693A1 — 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-glissement 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 du serrage ou la légère prise de jeu entre le roulement et le logement, peut provoquer un glissement angulaire de la bague extérieure dans son logement et nuire ainsi au bon fonctionnement de l'alternateur. Il 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. On connaît également, par le document JP-A-2000087988, un anneau antirotation pour bague de roulement montée à l'intérieur d'un logement, l'anneau étant circonférentiellement continu et monté à l'intérieur d'une rainure ménagée sur une surface cylindrique extérieure de la bague extérieure du roulement. La rainure est pourvue d'un fond excentré par rapport à l'axe géométrique de ladite bague. Les coefficients de frottement entre une surface annulaire externe de l'anneau et le logement à l'intérieur duquel le roulement est destiné à être monté, et entre une surface annulaire interne de l'anneau et le fond de la rainure sont adaptés pour permettre à la bague extérieure du roulement de conserver, par friction, sa position angulaire par rapport au logement. L'utilisation d'un tel anneau présente l'inconvénient d'assurer l'immobilisation angulaire en rotation de la bague du roulement uniquement par friction entre deux matériaux, ce qui ne garantit pas un blocage positif absolu. 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 circonférentiellement continu destiné à être disposé dans la rainure. L'anneau est pourvu d'au moins une saillie radiale formant languette dirigée vers l'extérieur et destinée à être montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement à l'intérieur duquel la bague non-tournante est montée. 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 d'autres termes, étant donné que la bague non-tournante du roulement et son logement sont généralement réalisés dans des matériaux différents, l'anneau permet de maintenir le positionnement angulaire de ladite bague par rapport au logement par friction, mais également par blocage mécanique grâce à la languette. En outre, avec l'existence d'une telle cavité, la languette n'interfère pas lors du montage du roulement à l'intérieur 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. Préférentiellement, l'anneau est réalisé en matière synthétique surmoulée dans la rainure, ce qui permet l'obtention d'un ensemble unitaire formé par le roulement et le dispositif anti-rotation pouvant être manipulé et transporté avec des risques de séparation accidentelle de ces éléments particulièrement faibles. Avantageusement, l'épaisseur radiale de l'anneau, en dehors de la zone de la languette, est variable en fonction de la position circonférentielle considérée. L'épaisseur radiale de l'anneau peut être sensiblement égale à la profondeur de la rainure, une surface extérieure de l'anneau étant destinée à être alignée radialement avec la surface cylindrique de la bague non tournante. 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. De préférence, l'anneau présente une dimension axiale sensiblement constante. 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'une pièce unitaire. L'invention concerne également un palier à 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 circonférentiellement continu et disposé dans la rainure. L'anneau comprend au moins une saillie radiale formant languette dirigée vers l'extérieur et destinée à être montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement à l'intérieur duquel la bague non-tournante est montée. 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 circonférentiellement continu et disposé dans la rainure. L'anneau comprend au moins une saillie radiale formant languette dirigée vers l'extérieur et 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. 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 axiale du roulement des figures 1 à 3; - la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale du roulement des figures 1 à 3 monté sur un arbre; - la figure 6 est une vue partielle en coupe selon l'axe VI-VI de la figure 5; et -les figures 7 à 9 sont des vues partielles de variantes de réalisation du dispositif anti-rotation des figures 1 à 6. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 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 annulaire 8 ménagée au niveau de la surface cylindrique extérieure 3a et présentant, en section droite, un profil sensiblement rectangulaire. La rainure 8 est ici disposée axialement sensiblement entre le centre des éléments roulants 4 et la surface radiale 31) de la bague extérieure 3. La rainure 8 est ici à faces latérales radiales et comprend une paroi de fond 8a annulaire cylindrique et excentrée par rapport à un axe géométrique 9 de la bague extérieure 3. En variante, les faces latérales de la rainure 8 peuvent également être inclinées par rapport à un plan radial du roulement 1. 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 antirotation, avantageusement réalisé en matière synthétique surmoulé à l'intérieur de ladite rainure 8. L'anneau 10 peut par exemple être réalisé en polyamide chargé ou non de fibres de verre, ou d'autres additifs. Comme illustré plus visiblement sur la figure 6, l'anneau 10, réalisé en une seule pièce, est pourvu d'une portion de fixation circulaire 11 circonférentiellement continue et délimitée radialement par des surfaces cylindriques intérieure et extérieure 1 la et 1 lb annulaires, et d'une excroissance ou saillie radiale formant languette 12 et prolongeant, en partie, la surface extérieure llb 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. La portion circulaire 11 de fixation présente une dimension radiale variable en dehors de la zone de la languette 12. En d'autres termes, les surfaces cylindriques intérieure et extérieure 1 la et 1 lb sont excentrées l'une par rapport à l'autre. La portion circulaire 11 présente une dimension axiale sensiblement constante et correspondant à la dimension axiale de la rainure 8. La languette 12 est disposée sensiblement au niveau d'un plan médian de la portion circulaire 11 et présente une forme générale rectangulaire. La dimension angulaire de la languette 12 est réduite par rapport à celle de la portion circulaire 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 circulaire 11, sa dimension radiale étant sensiblement supérieure à celle de ladite portion 11. L'anneau 10 est surmoulé dans la rainure 8 de la bague extérieure 3 du roulement 1 de manière que la languette 12 soit centrée dans la zone de profondeur maximale de ladite rainure 8, et que la surface extérieure llb de l'anneau soit alignée radialement, en dehors de la zone de la languette 12, avec la surface cylindrique extérieure 3a de la bague 3 de roulement 1. 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 en contact 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 extérieure 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 7), ou encore en concordance de forme avec ladite cavité (figure 8). I1 est également envisageable de prévoir, tel que représenté à la figure 9, une cavité 16 présentant en section droite un profil en forme de demi-cercle. Pour réaliser le montage du roulement 1 à l'intérieur du corps 15, on emmanche, dans un premier temps, sa bague intérieure 2 sur l'arbre 13, puis 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, la portion cylindrique 11 du roulement de l'anneau 10 étant radialement au même niveau que la surface cylindrique extérieure 3a de la bague extérieure 3 du roulement. En fonctionnement, la bague extérieure 3 du roulement 1 est immobilisée angulairement par rapport à la portion axiale 15c du corps 15, par coopération mécanique de la languette 12 avec la cavité 16 limitant ainsi un déplacement de la bague extérieure 3 par rapport au logement. En outre, dans le cas où l'adhésion de la matière synthétique moulée de l'anneau 10 sur la bague extérieure 3 du roulement ne serait pas suffisamment importante pour garantir sa solidarisation angulaire sur ladite bague 3, si la bague extérieure 3 tend à tourner par rapport au corps 15, l'anneau 10, monté en contact radial avec l'alésage 15d du corps 15, reste immobile angulairement grâce à la languette 12, ce qui provoque, par effet de came, un déplacement radial dudit anneau 10 en direction de l'alésage de la cavité 16. Le déplacement radial de l'anneau 10 s'effectue jusqu'à ce que la surface externe llb vienne en appui contre une portion de l'alésage 15d du logement située de part et d'autre de la cavité 16. L'anneau 10 se retrouve ainsi bloqué radialement entre le fond de la rainure 8 et une partie de l'alésage 15d du corps 15, ce qui provoque une immobilisation angulaire de la bague extérieure 3 du roulement 1, par coincement entre l'anneau 10, la rainure 8 et l'alésage 15d, et par le blocage mécanique de la languette 12. Le déplacement angulaire éventuel de la bague extérieure 3 à l'intérieur du corps 15 est ainsi très limité, et la bague du roulement est définitivement bloquée. L'anneau réalise ainsi, en fonctionnement, un système antirotation d'une bague par rapport à son logement particulièrement, 5 efficace, facile à monter, 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 circonférentiellement continu destiné à être disposé dans la rainure, caractérisé en ce que l'anneau comprend au moins une saillie radiale formant languette (12) dirigée vers l'extérieur et destinée à être montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement à l'intérieur duquel la bague non-tournante est montée. 2-Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'anneau (10) est réalisé en matière synthétique surmoulée dans la rainure (8). 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'épaisseur radiale de l'anneau (10), en dehors de la zone de la languette, est circonférentiellement variable. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur radiale de l'anneau (10) est sensiblement égale à la profondeur de la rainure, une surface extérieure de l'anneau étant destinée à être alignée radialement avec la surface cylindrique de la bague non-tournante. 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau (10) présente une dimension axiale sensiblement constante. 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'anneau (10) comprend une seule languette (12). 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la languette et l'anneau sont monoblocs. 8-Palier à roulement pourvu d'une bague tournante (2), d'une bague nontournante (3) comprenant une rainure annulaire (8) 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 circonférentiellement continu et disposé dans la rainure, caractérisé en ce que l'anneau comprend au moins une saillie radiale formant languette (12) dirigée vers l'extérieur et destinée à être montée à l'intérieur d'une cavité ménagée dans un logement à l'intérieur duquel la bague non-tournante est montée. 9-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 annulaire (8) 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) antirotation circonférentiellement continu et disposé dans la rainure, caractérisée en ce que l'anneau comprend au moins une saillie radiale formant languette (12) dirigée vers l'extérieur et 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.