Brevet FR3032018A1 — publié le 20160729

CAGE DE ROULEMENT EN TÔLE ET ROULEMENT ASSOCIÉ DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à une cage de roulement en tôle et à un roulement comportant une telle cage. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] Dans sa forme la plus simple, un roulement à rouleaux coniques comporte généralement une bague intérieure dite également cône, une bague extérieure dite également cuvette, des rouleaux coniques roulant sur des chemins de roulement formés sur le cône et la cuvette, et une cage de guidage des rouleaux. Dans le cas de roulements dits biconiques, la bague extérieure comporte deux chemins de roulement situés en regard de deux bagues intérieures, chacune correspondant à une rangée de rouleaux et une cage. La bague intérieure est généralement pourvue de collets qui bordent le chemin de roulement et se trouvent radialement en saillie par rapport à ce chemin de roulement, de sorte que la bague intérieure forme avec les rouleaux et la bague un sous-ensemble cohérent que l'on vient positionner à l'intérieur de la bague extérieure par un mouvement axial lors de l'assemblage du roulement. À cet effet, la bague extérieure est généralement dépourvue de collets. Pour donner une cohérence au roulement complet avant son montage sur un organe de machine, on peut alors prévoir que la cage soit pourvue de languettes de retenue élastiques qui viennent s'insérer et s'encliqueter dans une gorge prévue à cet effet dans la bague extérieure. Des exemples de telles cages sont donnés les documents DE 27 39 367, US 5 009 525. Or si fabriquer des cages de ce type en matière plastique par moulage ne pose pas de problème particulier, il s'avère plus difficile de les fabriquer à faible coût en métal, pour des applications de grand diamètre ou de forte charge. On rencontre le même type de problème avec des roulements à rouleaux cylindriques ou des roulements à billes à contact oblique. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0003] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique. Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, une cage de roulement formée d'une seule pièce en tôle, comportant : 3032018 2 au moins un premier anneau d'extrémité définissant un axe de référence de la cage, le premier anneau formant un rebord annulaire d'extrémité axiale, et des entretoises s'étendant axialement depuis le premier anneau 5 d'extrémité à l'opposé du rebord annulaire d'extrémité axiale, et disposées sur une enveloppe géométrique réglée de révolution commune centrée sur l'axe de référence, les entretoises délimitant entre elles des alvéoles de logement pour des corps roulants. [0004] Selon l'invention, le premier anneau comporte des découpes formant des 10 fenêtres et des languettes de retenue recouvrant partiellement les fenêtres et faisant saillie radialement vers l'extérieur par rapport aux fenêtres. [0005] Par fenêtre, on entend ici une ouverture ayant un pourtour ou un cadre fermé, constitué ici par la matière constitutive du premier anneau. La présence des fenêtres rend possible un formage des languettes de retenue par un outil de découpe 15 passant au travers des fenêtres, par exemple par crevage. La cage peut quant à elle être emboutie, les opérations d'emboutissage et de crevage pouvant être simultanées ou successives. Le rebord annulaire fermé d'extrémité continu garantit quant à lui la tenue mécanique de la cage. La forme des fenêtres et celle des languettes concordent dans la mesure où les languettes résultent d'une découpe des fenêtres. Cette forme 20 peut être par exemple triangulaire, rectangulaire ou carrée. [0006] De préférence, chacune des languettes de retenue est élastiquement déformable, pour pouvoir s'encliqueter dans une gorge prévue à cet effet dans la bague extérieure du roulement. [0007] Suivant un mode de réalisation préféré, chacune des languettes de retenue 25 présente une base de raccordement au premier anneau et une extrémité libre saillante. Avantageusement, cette extrémité saillante peut être située axialement entre la base de raccordement au premier anneau et le rebord annulaire d'extrémité axiale du premier anneau. L'orientation des languettes de retenue est alors optimale pour réaliser la fonction de retenue élastique souhaitée. Cette forme est 3032018 3 particulièrement adaptée à une cage pour roulement à rouleaux coniques, dont le premier anneau est un grand anneau, situé par rapport aux entretoises à l'opposé du sommet du cône de référence de la cage. Elle est également adaptée à un roulement à rouleaux cylindriques ou à un roulement à billes. 5 [0008] Alternativement, la base de raccordement au premier anneau est située entre l'extrémité libre saillante et le rebord annulaire d'extrémité axiale du premier anneau. Le crevage des languettes de retenue est alors plus aisé, mais le montage dans la bague extérieure du roulement peut s'avérer moins facile à maîtriser. Cette forme est particulièrement adaptée à une cage pour roulement à rouleaux coniques, 10 dont le premier anneau est un petit anneau, situé par rapport aux entretoises du côté du sommet du cône de référence de la cage. Elle est également adaptée à un roulement à rouleaux cylindriques ou un roulement à billes. [0009] Suivant un mode de réalisation, l'extrémité libre de chaque languette de retenue est positionnée axialement en retrait par rapport au rebord d'extrémité 15 axiale du premier anneau. [0010] Suivant un mode de réalisation, les extrémités libres saillantes des languettes de retenue sont positionnées sur un même cercle ayant de préférence un diamètre supérieur au diamètre extérieur du rebord d'extrémité axiale du premier anneau. 20 [0011] Suivant un mode de réalisation, les fenêtres et les languettes de retenue sont disposées dans un prolongement axial de certaines au moins des entretoises. On bénéficie dans les zones de jonction entre le premier anneau d'extrémité et les entretoises de davantage de matière, permettant la découpe des fenêtres sans fragilisation de la cage. 25 [0012] Suivant un mode de réalisation, les fenêtres et les languettes de retenue sont en nombre égal aux entretoises. [0013] De préférence, la cage comporte un deuxième anneau, les entretoises s'étendant du premier anneau au deuxième anneau. Alternativement, la cage peut être une cage dite cage peigne, dont le premier anneau est l'unique anneau. 3032018 4 [0014] Les alvéoles peuvent avoir une forme adaptée au guidage de corps roulants de forme quelconque issue de la révolution d'une courbe autour d'un axe, notamment de rouleaux cylindriques, de rouleaux coniques, de rouleaux en tonneaux, d'aiguilles ou de billes. 5 [0015] Suivant un mode de réalisation, l'enveloppe commune est cylindrique, et la cage est particulièrement adaptée à un roulement à rouleaux cylindrique, à aiguilles ou à billes. [0016] Suivant un autre mode de réalisation, l'enveloppe commune est conique. Une telle cage peut être plus particulièrement destinée à un roulement à rouleaux 10 coniques, à un roulement à billes à contact oblique ou à un roulement à rouleaux en tonneaux. Suivant un mode de réalisation, les entretoises s'étendent depuis le premier anneau vers le sommet de l'enveloppe géométrique conique commune. Le premier anneau sera alors un anneau de grand diamètre, c'est-à-dire de diamètre supérieur ou égal à celui des entretoises. Suivant un mode de réalisation alternatif, les 15 entretoises s'étendent depuis le premier anneau dans une direction axiale opposée au sommet de l'enveloppe géométrique conique commune. Le premier anneau sera alors un anneau de petit diamètre, c'est-à-dire de diamètre supérieur ou égal à celui des entretoises. [0017] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un roulement 20 comportant : - une bague intérieure formant un chemin de roulement intérieur, - une bague extérieure formant un chemin de roulement extérieur, et une gorge annulaire de retenue, - des corps roulants circulant sur le chemin de roulement intérieur et le 25 chemin de roulement extérieur, et une cage de guidage des corps roulants présentant des languettes de retenue logées dans la gorge annulaire de retenue, la cage de guidage étant une cage de roulement telle que décrite précédemment. 3032018 5 [0018] Suivant un mode de réalisation préféré, le roulement est un roulement à rouleaux coniques. La bague intérieure présente de préférence au moins un collet tourné vers le chemin de roulement intérieur, et de préférence deux collets situés de part et d'autre du chemin de roulement intérieur et tournés vers celui-ci. La bague 5 extérieure est de préférence sans collet de guidage des rouleaux. [0019] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un procédé de fabrication d'une cage telle que décrite précédemment, à partir d'une tôle, procédé suivant lequel la cage est réalisée par emboutissage et les languettes de retenue sont réalisées par crevage des fenêtres durant l'emboutissage ou à l'issue de celui-ci. 10 BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0020] D'autres caractéristiques 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 isométrique d'une cage selon un premier mode de réalisation de l'invention; 15 - la figure 2 une autre vue isométrique de la cage de la figure 1; - la figure 3, une vue en coupe de la cage de la figure 1; - la figure 4, une vue en coupe axiale d'un roulement selon le premier mode de réalisation de l'invention, incorporant la cage de la figure 1; - la figure 5, une vue en coupe axiale d'un roulement incorporant une 20 cage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 6, une vue en coupe axiale d'un roulement incorporant une cage selon un troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 7, une vue en coupe axiale d'un roulement incorporant une cage selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. 25 [0021] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. 3032018 6 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION [0022] Sur les figures 1 à 3 est illustrée une cage (10) de roulement à rouleaux coniques réalisées en tôle, par exemple d'acier ou d'aluminium, comportant un grand anneau d'extrémité 12, un petit anneau d'extrémité 14 et des entretoises 16 5 s'étendant entre le grand anneau d'extrémité 12 et le petit anneau d'extrémité. 14 Les anneaux d'extrémité 12 définissent un axe de référence 100 de la cage 10, et les entretoises 16 sont disposées sur une enveloppe géométrique conique commune 200 centrée sur l'axe de référence 100. Les entretoises 16 délimitent entre elles des alvéoles 18 de logement pour les rouleaux coniques. 10 [0023] Le grand anneau 12 forme un grand rebord annulaire 20 d'extrémité axiale de la cage 10, et le petit anneau 14 un petit rebord annulaire 22 d'extrémité axiale de la cage 10, la cage étant axialement tout entière comprise entre le grand rebord annulaire d'extrémité 20 et le petit rebord annulaire d'extrémité 22. [0024] Le grand anneau 12 comporte des découpes formant des fenêtres 24 et 15 des languettes de retenue 26 recouvrant partiellement les fenêtres 24. Ces languettes de retenue 26 font saillie radialement vers l'extérieur par rapport aux fenêtres 24. [0025] Chacune des languettes de retenue 26 présente une base 28 de raccordement au grand anneau 12 et une extrémité libre saillante 30 située axialement entre la base 28 de raccordement au grand anneau 12 et le rebord 20 annulaire d'extrémité axiale 20 du grand anneau 12. Les extrémités libres saillantes 30 des languettes de retenue 26 sont positionnées sur un même cercle centré sur l'axe de référence 100 et ayant un diamètre D1 supérieur au diamètre extérieur D2 du rebord d'extrémité axiale 20 du grand anneau 12. [0026] Les fenêtres 24 et les languettes de retenue 26 sont en nombre égal aux 25 entretoises 16 et sont disposées dans un prolongement axial des entretoises 16. [0027] Sur la figure 4 est illustré un roulement à rouleaux coniques 32 intégrant la cage 10 des figures 1 à 3. Ce roulement 32 comporte une bague intérieure 34 formant un chemin de roulement intérieur 36, une bague extérieure 38 formant un chemin de roulement extérieur 40, et des rouleaux coniques 42 circulant sur le 3032018 7 chemin de roulement intérieur 36 et le chemin de roulement extérieur 40, disposés dans les alvéoles 18 de la cage 10. La bague intérieure 34 comporte un grand collet 44 et un petit collet 46, tournés l'un vers l'autre et vers le chemin de roulement intérieur 36 et faisant saillie radialement vers l'extérieur par rapport au chemin de 5 roulement 36. Ces collets 44, 46 encadrent les rouleaux 42 et contribuent le cas échéant à leur guidage. La bague extérieure 38 est quant à elle exempte de collets, mais présente une gorge annulaire de retenue 48 bordée, d'un côté opposé au chemin de roulement 40, par une nervure annulaire 50, dont le plus petit diamètre D3 est inférieur au diamètre D1 du cercle sur lequel sont positionnées les extrémités libres 10 30 des languettes 26. et de préférence supérieur au diamètre D2 du rebord d'extrémité 20 de la cage 10. [0028] Les languettes de retenue 26 sont dimensionnées de manière à être élastiquement déformables, de sorte qu'il est possible d'assembler le sous-ensemble cohérent constitué par la bague intérieure 34, les rouleaux 42 et la cage 10 à 15 l'intérieur de la bague extérieure 38 en introduisant ce sous-ensemble axialement jusqu'à ce que les languettes 26 se déforment au passage de la nervure 50 et s'encliquètent à l'intérieur de la gorge 48. La gorge 48 est de préférence suffisamment profonde et large pour permettre aux languettes de retenue 26 de retrouver leur position non sollicitée, sans contact avec la gorge 48. 20 [0029] On remarque que les entretoises 16 de la cage 10 sont situées radialement à l'extérieur d'un cône primitif 300 de rotation des rouleaux 42. [0030] La cage 10 des figures 1 à 3 peut être fabriquée à partir d'une tôle d'acier ou d'aluminium, par emboutissage. Les fenêtres 24 peuvent être obtenues par une découpe partielle, dite crevage, qui forme simultanément les languettes 26. 25 L'opération de crevage peut être réalisée durant l'emboutissage ou suite à celui-ci. [0031] Diverses variantes sont possibles, notamment sur l'orientation des languettes, leur positionnement par rapport aux entretoises. On peut également prévoir de positionner les languettes sur le petit anneau, voire sur les deux anneaux. Enfin, la cage peut n'avoir qu'un anneau d'extrémité. 3032018 8 [0032] Sur la figure 5 est illustrée un roulement à rouleaux coniques 32 intégrant une cage 10 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui diffère du premier mode de réalisation essentiellement par le positionnement des languettes 26 formées par découpe de fenêtre 24 dans le petit anneau d'extrémité 12 de la cage 10. 5 Le roulement 32 comporte une bague intérieure 34 formant un chemin de roulement intérieur 36, une bague extérieure 38 formant un chemin de roulement extérieur 40, et des rouleaux coniques 42 circulant sur le chemin de roulement intérieur 36 et le chemin de roulement extérieur 40, disposés dans des alvéoles de la cage 10. La bague intérieure 34 comporte un grand collet 44 et un petit collet 46, tournés l'un 10 vers l'autre et vers le chemin de roulement intérieur 36 et faisant saillie radialement vers l'extérieur par rapport au chemin de roulement 36. Ces collets 44, 46 encadrent les rouleaux 42 et contribuent le cas échéant à leur guidage. La bague extérieure 38 est quant à elle exempte de collets, mais présente un épaulement droit ou chanfreiné de retenue 148 ayant pour fonction de retenir les extrémités libres 30 des languettes 15 26. [0033] Sur la figure 6 a été illustré un roulement à rouleaux cylindriques incorporant une cage selon un troisième mode de réalisation de l'invention, présentant des découpes formant des fenêtres 24 et des languettes 26, qui pénètrent dans une gorge 48 de la bague extérieure, de façon similaire au premier mode de 20 réalisation de l'invention. [0034] Sur la figure 7 a été illustré un roulement à billes à contact oblique incorporant une cage 10 selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, qui diffère du premier mode de réalisation essentiellement par la forme des alvéoles, adaptées au guidage de billes 42. 25 REVENDICATIONS1. Cage (10) de roulement formée d'une seule pièce en tôle, comportant : - au moins un premier anneau d'extrémité (12) définissant un axe de référence (100) de la cage (10), le premier anneau (12) formant un rebord annulaire d'extrémité axiale (20), et - des entretoises (16) s'étendant axialement depuis le premier anneau d'extrémité (12) à l'opposé du rebord annulaire d'extrémité axiale (20), et disposées sur une enveloppe géométrique réglée de révolution commune (200) centrée sur l'axe de référence (100), les entretoises (16) délimitant entre elles des alvéoles (18) de logement pour des corps roulants, caractérisée en ce que le premier anneau (12) comporte des découpes formant des fenêtres (24) et des languettes de retenue (26) recouvrant partiellement les fenêtres (24) et faisant saillie radialement vers l'extérieur par rapport aux fenêtres (24). 2. Cage de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des languettes de retenue (26) est élastiquement déformable. 20 3. Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chacune des languettes de retenue (26) présente une base (28) de raccordement au premier anneau (12) et une extrémité libre saillante (30) située axialement entre la base (28) de raccordement au premier 25 anneau (12) et le rebord annulaire d'extrémité axiale (20) du premier anneau (12). 4. Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que chacune des languettes de retenue (26) présente une 30 extrémité libre saillante (30) et une base (28) de raccordement au premier anneau (12) située axialement entre l'extrémité libre saillante (30) et le rebord annulaire d'extrémité axiale (20) du premier anneau (12). 3032018 5. 5 6. 10 7. 158. 9. 10. 11. 10 Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que l'extrémité libre (30) de chaque languette de retenue (26) est positionnée axialement en retrait par rapport au rebord d'extrémité axiale (20) du premier anneau (12). Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les extrémités libres saillantes (30) des languettes de retenue (26) sont positionnées sur un même cercle ayant un diamètre (Dl) supérieur à un diamètre extérieur (D2) du rebord d'extrémité axiale (20) du premier anneau (12). Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fenêtres (24) et les languettes de retenue (26) sont disposées dans un prolongement axial de certaines au moins des entretoises (26). Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fenêtres (24) et les languettes de retenue (26) sont en nombre égal aux entretoises (16). Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cage (10) est emboutie et les languettes de retenue (26) sont crevées. Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la cage (10) comporte un deuxième anneau (14), les entretoises (16) s'étendant du premier anneau (12) au deuxième anneau (14). Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enveloppe commune (200) est cylindrique. 3032018 11 12. Cage de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'enveloppe commune (200) est conique. 13. Cage de roulement selon la revendication 12, caractérisée en ce que les 5 entretoises (16) s'étendent depuis le premier anneau (12) vers le sommet de l'enveloppe géométrique conique commune (200). 14. Roulement (32) comportant: - une bague intérieure (34) formant un chemin de roulement intérieur 10 (36), - une bague extérieure (38) formant un chemin de roulement extérieur (40) et une gorge annulaire de retenue (48), - des corps roulants (42) circulant sur le chemin de roulement intérieur (36) et le chemin de roulement extérieur (40), et 15 - une cage (10) de guidage des corps roulants (42) présentant des languettes de retenue (26) logées dans la gorge annulaire de retenue (48), caractérisé en ce que la cage de guidage (10) est une cage (10) de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 20 15. Procédé de fabrication d'une cage de roulement (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la cage de roulement (10) est réalisée par emboutissage et les languettes de retenue (26) sont réalisées par crevage des fenêtres (24) durant l'emboutissage ou à l'issue de l'emboutissage. 25