Brevet FR2908849A1 — publié le 20080523

CAGE DE ROULEMENT À ALVÉOLES OBLONGUES ET ROULEMENT À BILLE À CONTACT OBLIQUE COMPORTANT UNE TELLE CAGE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à une cage pour roulement à bille à contact oblique et à un roulement comportant une telle cage. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002] Les roulements à billes à contact oblique, tels que notamment les roulements de butée de suspension, sont généralement équipés d'une cage en polyamide pourvue d'alvéoles de maintien des billes. Ces alvéoles ont des parois en forme de calotte sphérique de rayon légèrement plus important que celui des billes. Les rebords de ces parois forment des ouvertures dont les dimensions, dictées par l'épaisseur de la cage, sont légèrement plus étroites que le diamètre des billes. Ainsi les billes peuvent-elles être insérées en force dans les alvéoles dont les rebords se déforment élastiquement lors de l'insertion, puis être retenues à l'intérieur des alvéoles. On constate en pratique un frottement relativement élevé entre les billes et les parois de la cage, qui induit un couple résistant s'opposant à la libre rotation du roulement. Ce frottement est d'autant plus important que les tolérances de fabrication au niveau des bagues peuvent conduire certaines des billes à sortir de leur trajectoire idéale du fait des dispersions de cotes. En particulier, les centres des billes ne sont pas nécessairement situés tous dans un même plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement et certaines billes peuvent momentanément se rapprocher ou s'éloigner de l'axe de rotation du roulement. Des écarts par rapport à la trajectoire idéale peuvent également survenir du fait des jeux de montage et des sollicitations du roulement. 2908849 2 [0003] Pour diminuer ce frottement, il est naturellement possible d'augmenter le rayon des alvéoles pour un diamètre de bille donné. Toutefois, une telle augmentation impose d'épaissir la cage, pour conserver des rebords d'écartement 5 plus faible que le diamètre des billes. Une telle augmentation n'est pas souhaitable car elle augmente le coût de revient de la cage, sa masse et son moment d'inertie. EXPOSE DE L'INVENTION [0004] L'invention vise donc à remédier aux inconvénients 10 de l'état de la technique, de manière à proposer une configuration de cage qui diminue sensiblement les frottements. [0005] Selon un premier aspect de l'invention, celle-ci a trait à une cage de roulement à billes à contact oblique de 15 forme généralement annulaire définissant un axe de rotation du roulement, la cage comportant une pluralité d'alvéoles destinées à recevoir chacune une bille, caractérisée en ce que au moins une des alvéoles comporte deux parois concaves opposées, chacune des deux parois ayant une forme de calotte 20 sphérique de rayon R définissant un centre dont la distance à la paroi opposée est supérieure à R, les centres des deux calottes étant situés dans un même plan radial à distance l'un de l'autre, l'un des centres étant plus proche de l'axe de rotation du roulement que l'autre. 25 [0006] En coupe dans un plan passant par les deux centres de l'alvéole, celle-ci a une forme oblongue. Un jeu est ainsi constitué dont la mesure est sensiblement égale à la distance entre les deux centres de l'alvéole. Les centres des deux calottes sont à des distances différentes de l'axe de 30 rotation, ce qui permet un débattement dans le sens radial ou les dispersions de cotes sont les plus sensibles. 2908849 :3 [0007] Préférentiellement, les deux calottes sphériques sont reliées par deux facettes d'enveloppe cylindrique de rayon R et de hauteur égale à la distance entre les centres des deux calottes. Ces deux facettes déterminent un jeu 5 faible pour le positionnement des billes dans la direction tangente au cercle primitif du roulement, ce qui favorise le maintien des billes en position. [0008] Selon un mode de réalisation, les centres des deux calottes ne sont pas dans un même plan perpendiculaire à 10 l'axe de rotation. [0009] De préférence, toutes les alvéoles sont de forme identique, ce qui permet un montage aisé sans contrainte de positionnement. [0010] Avantageusement, la cage est constituée d'une pièce 15 en matière thermoplastique ayant une certaine élasticité, ce qui permet d'insérer les billes en force dans les alvéoles. [0011] Selon un deuxième aspect de l'invention, celle-ci a trait à un roulement à billes à contact oblique comportant deux chemins de roulement annulaires entre 20 lesquels sont disposées des billes dont les centres sont répartis sur un cercle primitif du roulement, les points de contacts des billes avec les deux chemins de roulement étant répartis sur un cône de contact, ainsi qu'une cage telle que précédemment décrite. Les centres des deux calottes sont 25 situés sur un axe sensiblement perpendiculaire au cône de contact. Ceci permet notamment d'accommoder les déplacements des billes en direction radiale et axiale. Les billes logées dans les alvéoles ont un diamètre légèrement inférieur à 2R. Avantageusement, les parois de chaque alvéole forment au 30 moins un rebord fermé dont la plus grande dimension est inférieure au diamètre de la bille logée dans l'alvéole. Avantageusement, les deux calottes sphériques de chaque 2908849 alvéole sont disposées respectivement d'un côté et de l'autre d'un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement et contenant le cercle primitif, l'axe incliné coupant le cercle primitif, l'intersection entre l'axe incliné et le cercle 5 primitif constituant sensiblement le milieu des deux centres. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0012] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre 10 d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente, en coupe axiale, une butée d'une jambe de suspension selon un mode de réalisation de l'invention ; 15 - la figure 2 représente une cage de roulement utilisée dans butée de la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0013] En référence à la figure 1, une butée de jambe de 20 suspension télescopique 10 comporte un roulement à bille à contact oblique 12 logé entre une coupelle inférieure 14 en matériau synthétique et un couvercle 16. La coupelle inférieure 14 sert de siège à un ressort à boudin 18 de la jambe de suspension, alors que le couvercle 16 est fixé 25 directement ou indirectement à la superstructure du véhicule. [0014] Le roulement à billes 12 est constitué d'une rondelle inférieure 20 et d'une rondelle supérieure 22, toutes deux en acier embouti, formant des chemins de roulement à contact oblique pour des billes 24. La géométrie 30 des chemins de roulement est telle qu'à vide, chaque bille est en contact avec les chemins de roulement par deux points 2908849 5 situés sur une ligne de contact 26, les lignes de contact des différentes billes étant par ailleurs sur un même cône de contact. Il est à noter que les rondelles 20, 22 constituant le roulement 12 ont une rigidité élevée et sont 5 préférentiellement constituées en tôle emboutie. [0015] Une cage 30 assure par ailleurs le maintien et le positionnement relatif des billes 24 dans le roulement. La cage 30, visible en détail sur la figure 2, est constituée de préférence en une pièce en matériau thermoplastique, par 10 exemple en polyamide, comportant des alvéoles 32 logeant chacune une bille 24 du roulement. Les alvéoles 32 peuvent être le cas échéant séparées les unes des autres par des évidements 34 qui n'ont d'autre fonction que de limiter la masse et le moment d'inertie de la cage. Chaque alvéole 32 15 est formée par deux surfaces concaves 36A, 36B en forme de calotte sphérique se faisant face, reliées par des surfaces cylindriques 38 de raccordement. [0016] Les calottes sphériques 36A, 36B ont un rayon identique R et définissent chacune un centre 40A, 40B. De 20 manière remarquable, les deux centres 40A, 40B ainsi définis pour chaque alvéole sont espacés l'un de l'autre de sorte qu'ils sont situés à une distance de la surface opposée qui est supérieure au rayon R. Plus spécifiquement, les centres 40A, 40B sont situés sur un axe géométrique 42 qui se trouve 25 dans un plan radial du roulement, et s'étend perpendiculairement au cône de contact défini par la ligne de contact 26. Le milieu 41 des deux centres 40A, 40B est de préférence situé sur le cercle primitif. Par construction, l'axe 42 passant par les centres 40A, 40B est confondu avec 30 l'axe du cylindre constituant l'enveloppe des facettes 38. Les deux centres 40A, 40B sont situés de part et d'autre d'un plan 44 médian de la cage perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement et qui se trouve être coplanaire avec le cercle 2908849 6 primitif du roulement. Un jeu correspondant à la hauteur des surfaces cylindriques 38 et à la distance entre les centres 40A et 40B est ainsi créé parallèlement à l'axe 42, ce qui permet aux billes logées dans les alvéoles de se positionner 5 librement en fonction de la charge du roulement et des tolérances de fabrication. Dans la direction tangentielle au cercle primitif au contraire, le jeu admis reste très faible et est défini uniquement par la faible différence entre le diamètre des billes et le diamètre 2R du cylindre contenant 10 les surfaces de raccordement 38. [0017] Cette disposition permet de diminuer considérablement le couple de frottement à l'intérieur du roulement. Plus spécifiquement, le degré de liberté de positionnement radial et axial des billes 24 dans les 15 alvéoles 32 permet d'éviter tout frottement à ce niveau. Le roulement est de ce fait relativement insensible aux variations de charge et aux tolérances dimensionnelles de fabrication. [0018] Les calottes 36A et 36B se trouvent de part et 20 d'autre du plan médian 44. Les parois de chaque alvéole définissent ensemble deux rebords 42A, 42B de part et d'autre du plan perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement et contenant le cercle primitif. L'épaisseur D de la bague est telle que la distance entre deux points quelconques d'un 25 rebord mesurée parallèlement à un axe tangent au cercle primitif est toujours inférieure au diamètre des billes. En d'autres termes, l'alvéole est suffisamment refermée pour empêcher l'échappement des billes. Leur insertion est assurée en force, par déformation élastique des parois. 30 [0019] Naturellement, diverses modifications sont possibles sans sortir du cadre de l'invention telle que revendiquée. REVENDICATIONS 1. Cage de roulement à billes à contact oblique de forme généralement annulaire définissant un axe de rotation du roulement, la cage comportant une pluralité d'alvéoles (32) destinées à recevoir chacune une bille (24), caractérisée en ce qu'au moins une des alvéoles (32) comporte deux parois concaves opposées (36A, 36B), chacune des deux parois ayant une forme de calotte sphérique de rayon R définissant un centre (40A, 40B) dont la distance à la paroi opposée est supérieure à R, les centres des deux calottes étant situés dans un même plan radial à distance l'un de l'autre, l'un des centres étant plus proche de l'axe de rotation du roulement que l'autre. 2. Cage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux calottes sphériques sont reliées par deux facettes (38) d'enveloppe cylindrique de rayon R et de hauteur égale à la distance entre les centres des deux calottes. 3. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les centres des deux calottes ne sont pas dans un même plan perpendiculaire à l'axe de rotation. 4. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que toutes les alvéoles (32) sont de forme identique. 5. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cage (30) est constituée d'une pièce en matière thermoplastique. 2908849 8 6. Roulement à billes (12) à contact oblique comportant deux chemins de roulement annulaires entre lesquels sont disposées des billes (24) dont les centres sont répartis 5 sur un cercle primitif du roulement, les points de contacts des billes avec les deux chemins de roulement étant répartis sur un cône de contact, caractérisé en ce que le roulement comprend une cage (30) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10 7. Roulement à bille à contact oblique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les centres des deux calottes sont situés sur un axe (42) sensiblement perpendiculaire au cône de contact. 8. Roulement à bille à contact oblique selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que les parois de l'alvéole forment au moins un rebord fermé (42A, 42B) dont la plus grande dimension est 20 inférieure au diamètre de la bille logée dans l'alvéole. 9. Roulement à bille à contact oblique selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les centres des deux calottes sont situés sur un axe 25 (42) qui coupe le cercle primitif. 10. Roulement à bille à contact oblique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le milieu des deux centres se trouve sur le cercle primitif. 15 30