Brevet FR2938027A1 — publié le 20100507

CAGE SOUS PRIMITIF POUR UNE DOUBLE RANGÉE DE ROULEAUX D'UN ROULEMENT À ROTULE, ET ROULEMENT ASSOCIÉ DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte au domaine des roulements à rouleaux, plus précisément à rotule sur rouleaux. Par définition, la bague extérieure de ce type de roulement comporte un chemin de roulement sphérique qui autorise un débattement angulaire de l'axe de la bague intérieure par rapport à l'axe de la bague extérieure. Cette conception permet à ce type de roulement de supporter des charges radiales très élevées, ainsi que des défauts d'alignement importants. [0002] L'ensemble de ces avantages est d'autant plus apprécié que les applications techniques de ce type de roulement sont notamment les cages de laminoirs, les gros ventilateurs industriels, les machines de carrière. Pour ces applications, les roulements et de ce fait les cages associées doivent supporter des charges, notamment radiales, très importantes. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0003] Dans le document FR 2 797 315 est décrite une cage de ce type, pour au moins une rangée de rouleaux, comportant une première et une seconde portion annulaire fermées ayant des entretoises disposées entre elles, à intervalles réguliers, formant des alvéoles dans lesquelles les rouleaux sont guidés. Selon une caractéristique de cette cage, la première portion annulaire comporte des éléments de retenue des rouleaux, notamment en cas de déversement de la bague extérieure par rapport à la bague intérieure. [0004] De manière remarquable, la structure formant la cage est placée radialement à l'intérieur du diamètre primitif du roulement. Plus précisément, chaque rouleau logé dans la cage présente un axe de rotation qui se situe radialement à l'extérieur des entretoises séparant les rouleaux. Dans le domaine considéré, cet agencement est caractéristique de cages dites � sous primitif �. [0005] L'utilisation d'une cage de ce type présente en elle-même de nombreux avantages techniques par rapport à une cage dite enveloppante, dont les entretoises se situent radialement à l'extérieur des axes de rotation des rouleaux ; on note essentiellement un meilleur guidage du rouleau, une insertion du rouleau plus aisée permettant éventuellement une automatisation de cette opération, des risques de choc nettement moins élevés sur la génératrice des rouleaux et sur le chemin de la bague intérieure, une déformation élastique moindre des entretoises entre rouleaux, ainsi qu'une moindre inertie thermique. [0006] Toutefois, la disposition des entretoises sous le diamètre primitif de la cage ne va pas sans poser des problèmes, liés notamment au peu d'espace disponible entre les deux rangées de rouleaux pour obtenir une structure de cage rigide. On note que les éléments de retenue comportent des griffes élastiquement déformables dont la base doit être amincie, au niveau où l'espace entre deux rangées de rouleaux est réduit. Ce problème se pose avec acuité dans le cas de roulements de faibles dimensions présentant des rouleaux de taille importante car ces roulements doivent supporter des charges et des vibrations importantes ; les parties amincies des éléments de retenue représentent donc des zones de fragilisation qui posent problème. [0007] Le même problème se pose dans les documents US2008/0037921 ou encore US 5 234 274 qui montrent des cages pour roulements à rouleaux ayant des éléments de retenue, entre les deux rangées de rouleaux, qui présentent potentiellement les mêmes inconvénients. EXPOSE DE L'INVENTION [0008] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et notamment au problème lié à l'espace réduit et limité entre deux rangées de rouleaux d'un roulement à rotule. [0009] Pour ce faire est proposé selon un premier aspect de l'invention une cage pour un roulement à rotule, formée d'une première et d'une deuxième demi- cages annulaires, présentant chacune un premier anneau d'extrémité et une pluralité d'entretoises qui s'étendent axialement à partir du premier anneau d'extrémité vers l'autre demi-cage, les entretoises de la première demi-cage étant circonférentiellement espacées les unes des autres de façon à délimiter une première rangée d'alvéoles pour loger une première rangée de rouleaux du roulement, les entretoises de la deuxième demi-cage étant circonférentiellement espacées les unes des autres de façon à délimiter une deuxième rangée d'alvéoles pour loger une deuxième rangée de rouleaux du roulement, les alvéoles de la première rangée d'alvéoles étant circonférentiellement décalées vis-à-vis des alvéoles de la deuxième rangée d'alvéoles. Conformément à l'invention, les entretoises des première et deuxième demi-cages présentent chacune une protubérance de guidage faisant saillie axialement dans une des alvéoles de la rangée d'alvéoles de l'autre demi-cage. Ces protubérances de guidage servent dans la phase de montage à maintenir les rouleaux dans les alvéoles, dans la mesure où la cage n'est pas enveloppante. En utilisant pour chaque demi-cage des protubérances appartenant à l'autre demi-cage, on minimise l'encombrement axial global requis dans la partie médiane de la cage, à la jonction entre les deux demi-cages. [0010] Dans cette portion médiane située entre les deux premiers anneaux d'extrémité les deux demi-cages forment préférentiellement ensemble un anneau intermédiaire séparant les alvéoles de la première demi-cage des alvéoles de la deuxième demi-cage. Cet anneau intermédiaire confère à la cage une rigidité importante. [0011] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'anneau intermédiaire est constitué par des segments à une extrémité axiale libre des entretoises, orientés perpendiculairement à chaque entretoise et imbriqués les uns dans les autres. Cette disposition réalise un compromis particulièrement intéressant entre encombrement axial et rigidité. En effet, il est possible grâce à cet enchevêtrement d'utiliser des segments dont l'épaisseur est sensiblement égale à l'épaisseur de l'anneau intermédiaire, d'où une rigidité importante. [0012] En accord avec un autre mode de réalisation de l'invention, chaque demi-cage comporte un deuxième anneau d'extrémité, les deuxièmes anneaux d'extrémité formant ensemble l'anneau intermédiaire. Ici c'est la rigidité intrinsèque de chaque demi-cage qui est privilégiée. Par ailleurs, cette disposition rend le stockage des demi-cages plus simples, que le mode de réalisation précédent, dans la mesure où il n'y a pas de risque de voir, avant le montage, les demi-cages s'accrocher les unes aux autres. [0013] En fonction des contraintes de fabrication, ou autres paramètres techniques, l'homme de métier choisira l'un ou l'autre de ces modes de réalisation. [0014] De même, la cage peut être réalisée en tôle, par emboutissage ; sans sortir du cadre de l'invention, la cage peut être également d'une pièce massive, notamment métallique, usinée. Selon une autre variante, elle peut être moulée en constituée en matière plastique. [0015] En outre, la première et la deuxième demi-cages peuvent être assemblées l'une à l'autre et/ ou former un ensemble monobloc. [0016] Avantageusement, le premier anneau d'extrémité de chaque demi-cage présente des ergots régulièrement espacés, chaque ergot faisant saillie axialement dans une des alvéoles. [0017] Plus précisément, les ergots de chaque demi-cage sont disposés 20 dans un même plan radial qu'au moins une des protubérances de l'autre demi-cage. [0018] Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci a également pour objet un roulement à rotule comportant : au moins une bague intérieure 25 au moins une bague extérieure une cage telle que décrite précédemment, disposée entre la bague intérieure et la bague extérieure, des rouleaux disposés dans les alvéoles de la cage, chaque rouleau étant pourvu d'un embrèvement dans lequel vient se loger l'une des protubérances de guidage. [0019] L'invention vise en outre également un roulement à rotule comportant : au moins une bague intérieure au moins une bague extérieure une cage telle que décrite précédemment, disposée entre la bague intérieure et la bague extérieure, des rouleaux disposés dans les alvéoles de la cage, chaque rouleau étant pourvu d'un premier embrèvement d'extrémité dans lequel vient se loger l'une des protubérances de guidage, et d'un deuxième embrèvement d'extrémité dans lequel vient se loger un des ergots. [0020] Selon un aspect particulièrement intéressant de l'invention, chaque rouleau présente un axe de rotation qui se situe radialement à l'extérieur des entretoises. C'est en effet dans ce cadre spécifique des cage dites � sous-primitifs � que les avantages de l'invention sont les plus marqués du fait du peu d'espace disponible entre les deux rangées de rouleaux. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0021] D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : la figure 1, une vue en perspective d'une demi-cage selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2, une coupe axiale montrant deux demi-cages équipées de rouleaux et insérées entre deux bagues d'un roulement ; la figure 3, une vue en perspective partielle de deux demi-cages assemblées, avec deux rouleaux en place ; la figure 4, une vue en perspective d'une demi-cage selon un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 5, une vue en perspective de deux demi-cages conformes à la figure 4, en position assemblées ; et la figure 6, une vue externe et partielle de deux demi-cages conformes au mode de réalisation des figures 4 ou 5, portant deux rouleaux. [0022] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0023] La figure 1 illustre un premier mode de réalisation d'une demi-cage constituant une partie d'une cage selon l'invention. [0024] Cette demi-cage comprend un premier anneau d'extrémité 3 duquel sont issues des entretoises 4 qui s'étendent perpendiculairement, c'est-à-dire axialement une fois en place dans un roulement. Les entretoises 4 sont régulièrement espacées d'une distance inférieure au diamètre extérieur des rouleaux (non représentés sur la figure 1) de façon à délimiter avec le premier anneau 3 et un deuxième anneau 6 des alvéoles pour loger des rouleaux, ou plus spécifiquement une rangée de rouleaux comme il est aisément visible sur la figure 1. Par ailleurs, les entretoises 4 sont chacune prolongées d'une protubérance de guidage 5 faisant saillie axialement dans une alvéole de la rangée d'alvéoles de l'autre demi-cage. [0025] Les figures 2 et 3 permettent de mieux comprendre l'agencement et le positionnement respectif des différents éléments constitutifs de l'invention. [0026] Ainsi sur la coupe de la figure 2, on peut voir deux rouleaux 10, 10' chacun appartenant à une rangée d'une demi-cage 1, 2. A partir du premier anneau d'extrémité 3, une entretoise 4 s'étend parallèlement à la longueur du rouleau 10 puis se prolonge par une protubérance de guidage 5 destinée à se loger dans un embrèvement 11' prévu dans l'un des flancs d'un rouleau 10' faisant partie d'une rangée de l'autre demi-cage 2. Les protubérances de guidage 5 sont situées radialement à l'extérieur des entretoises. [0027] Selon ce mode de réalisation de l'invention, l'autre extrémité de l'entretoise 4 est reliée à un deuxième anneau d'extrémité 6. Les premier et deuxième anneaux 3 et 6 ainsi que les entretoises 4 forment ensemble une demi-cage 1 sensiblement rigide qui est associée à une autre demi-cage de même constitution pour former ensemble une cage. [0028] Les demi-cages 1, 2 sont mutuellement disposées comme notamment illustré sur les figures 2 et 3, les alvéoles logeant les rouleaux d'une rangée étant circonférentiellement décalées vis-à-vis des alvéoles de l'autre rangée d'un angle correspondant à une demi-alvéole. Ce décalage est parfaitement visible sur la figure 3. [0029] En outre, la figure 2 révèle que dans un plan de coupe axial passant par une entretoise 4 d'une demi-cage 1, est prévu un ergot 7' faisant partie de l'autre demi-cage 2. L'ergot 7' est issu du premier anneau d'extrémité 3' de l'autre demi-cage 2 et il fait saillie axialement dans une alvéole de logement d'un rouleau 10'. Plus précisément, lorsqu'un rouleau 10' est disposé dans une alvéole, l'ergot 7' fait saillie dans un deuxième embrèvement 12' prévu sur l'un des flancs du rouleau 10' ; des ergots 7, 7' sont prévus sur chacun des premiers anneaux d'extrémité, placés à intervalles réguliers, sensiblement à égale distance du pied de chaque entretoise 4. [0030] Préférentiellement une disposition identique est prévue sur chaque demi-cage 1, 2 de sorte que lorsque les deux demi-cages sont correctement disposées, chacun des rouleaux est axialement retenu par un ergot 7, 7' et une protubérance 5, 5', en plus du premier et du deuxième anneau d'extrémité. Le maintien circonférentiel des rouleaux est assuré par les entretoises 4, 4' circonférentiellement espacées, comme déjà dit, d'une distance inférieure au diamètre extérieur des rouleaux considérés. [0031] Les figures 4, 5 et 6 se rapportent à un autre mode de réalisation de l'invention qui diffère du premier en ce que le deuxième anneau est ici constitué par un ensemble de segments 8, 8' placés à une extrémité distale des entretoises 4, 4' et orientés perpendiculairement à chaque entretoise. Les segments 8, 8' peuvent présenter une longueur sensiblement égale à la distance entre deux entretoises successives, longueur également répartie des deux côtés de l'extrémité distale des entretoises 4, 4'. Les segments 8, 8' sont imbriqués lorsque les deux demi-cages 1, 2 sont correctement et mutuellement positionnées, comme illustré sur la figure 5. Autrement dit, les deux demi-cages 1, 2 forment alors un anneau intermédiaire situé entre les deux premiers anneaux d'extrémité 3, 3'. [0032] La figure 6 montre plus en détail un tel arrangement, où l'on voit deux rouleaux 10, 10' placés dans leurs alvéoles respectives, et circonférentiellement décalés l'un par rapport à l'autre. A priori, pour ce mode de réalisation, des ergots ne sont pas nécessaires. [0033] L'invention vise en outre un roulement à rotule comportant au moins une bague intérieure BI (sur la figure 2), une bague extérieure BE (sur la figure 2), une cage selon l'un des modes de réalisation qui viennent d'être décrits ou leurs équivalents, et des rouleaux 10, 10' disposés dans des alvéoles de la cage comme indiqué ci avant. [0034] De façon très intéressante, la cage selon l'invention permet un double centrage : sur la bague intérieure du roulement et sur chaque rouleau. [0035] En outre, l'invention permet d'avoir une épaisseur de tôle suffisante entre deux rangées de rouleaux, même si ceux-ci sont de grande longueur ; lorsque l'on envisage des roulements de plus grandes dimensions, ces derniers peuvent supporter des charges importantes sans risques majeurs. [0036] Par ailleurs la fabrication des demi-cages est aisée et se prête à une réalisation en matière plastique moulée, en tôle emboutie ou en un matériau, notamment métallique, massif usiné. [0037] Le montage des roulements selon l'invention est facile, et l'insertion des rouleaux dans les demi-cages peut se réaliser sans effort d'encliquetage important rendant ainsi possible une automatisation de l'opération ; les risques de choc au montage sur le chemin de roulement de la bague intérieure et sur les rouleaux sont réduits. REVENDICATIONS1. Cage pour un roulement à rotule, formée d'une première (1) et d'une deuxième (2) demi-cages annulaires, présentant chacune un premier anneau d'extrémité (3, 3') et une pluralité d'entretoises (4, 4') qui s'étendent axialement à partir du premier anneau d'extrémité vers l'autre demi-cage, les entretoises (4, 4') de la première demi-cage étant circonférentiellement espacées les unes des autres de façon à délimiter une première rangée d'alvéoles pour loger une première rangée de rouleaux (10) du roulement, les entretoises (4') de la deuxième demi-cage (2) étant circonférentiellement espacées les unes des autres de façon à délimiter une deuxième rangée d'alvéoles pour loger une deuxième rangée de rouleaux (10') du roulement, les alvéoles de la première rangée d'alvéoles étant circonférentiellement décalées vis-à-vis des alvéoles de la deuxième rangée d'alvéoles, caractérisée en ce que les entretoises (4, 4') des première (1) et deuxième (2) demi-cages sont prolongées chacune par une protubérance de guidage (5, 5') faisant saillie axialement dans une des alvéoles de la rangée d'alvéoles de l'autre demi-cage. 2. Cage selon la revendication 1 caractérisée en ce que les deux demi-cages forment ensemble un anneau intermédiaire situé entre les deux premiers anneaux d'extrémité (3, 3') et séparant les alvéoles de la première demi-cage des alvéoles de la deuxième demi-cage. 3. Cage selon la revendication 2, caractérisé en ce que I' anneau intermédiaire est constitué par des segments (8, 8') à une extrémité axiale libre des entretoises (4, 4'), orientés perpendiculairement à chaque entretoise et imbriqués les uns dans les autres. 4. Cage selon la revendication 2 caractérisée en ce que chaque demi-cage comporte un deuxième anneau d'extrémité (6, 6'), les deuxièmes anneaux d'extrémité formant ensemble l'anneau intermédiaire. 5. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle est réalisée en tôle, par emboutissage. 6. Cage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu'elle est constituée de matière plastique. 7. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première (1) et la deuxième (2) demi-cages sont assemblées l'une à l'autre. 15 8. Cage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la première et la deuxième demi-cages forment un ensemble monobloc. 9. Cage selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisée en ce que le premier anneau d'extrémité (3, 3') de chaque demi-cage présente 20 des ergots (7, 7') régulièrement espacés, chaque ergot faisant saillie axialement dans une des alvéoles. 10. Cage selon la revendication 9 caractérisée en ce que les ergots (7, 7') de chaque demi-cage sont disposés dans un même plan radial qu' au moins 25 une des protubérances (5, 5') de l'autre demi-cage. 11. Cage selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisée en ce que les protubérances (5, 5') se trouvent radialement à l'extérieur des entretoises (4, 4'). 12. Roulement à rotule comportant : - au moins une bague intérieure (BI) 30- au moins une bague extérieure (BE) - une cage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, disposée entre la bague intérieure et la bague extérieure, - des rouleaux (10, 10') disposés dans les alvéoles de la cage, chaque rouleau étant pourvu d'un embrèvement (11, 11') dans lequel vient se loger l'une des protubérances de guidage (5, 5'). 13. Roulement à rotule comportant : - au moins une bague intérieure (BI) - au moins une bague extérieure (BE) - une cage selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, disposée entre la bague intérieure et la bague extérieure, - des rouleaux (10, 10') disposés dans les alvéoles de la cage, chaque rouleau étant pourvu d'un premier embrèvement d'extrémité (11, 11') dans lequel vient se loger l'une des protubérances de guidage (5, 5'), et d'un deuxième embrèvement d'extrémité (12, 12') dans lequel vient se loger un des ergots (7, 7'). 20 14. Roulement à rotule selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce que chaque rouleau (10, 10') présente un axe de rotation qui se situe radialement à l'extérieur des entretoises. 10 15 25