Brevet FR3040749A1 — publié le 20170310

SYSTEME DE ROULEMENT MUNI D'AU MOINS UNE CAGE L'invention concerne le domaine des cages pour systèmes de roulement et des roulements munis de telles cages, et, plus précisément, des roulements comprenant une bague intérieure, une bague extérieure, et des corps roulants maintenus entre ces deux bagues et espacés entre eux par une cage. Un exemple d'un tel roulement est par exemple décrit dans le document FR 2 904 388 qui porte sur un roulement à deux rangées opposées. La cage d'une des rangées comprend une première et une deuxième couronnes latérales annulaires se faisant face, la deuxième couronne annulaire présentant une partie coudée qui se prolonge radialement et forme une paroi de centrage, orientée vers la bague intérieure. La cage comporte également une pluralité de ponts de liaison s'étendant chacun entre la première couronne latérale annulaire et la deuxième couronne latérale annulaire, les ponts de liaison reliant structurellement les première et deuxième couronnes latérales annulaires de manière à les rendre solidaires et à former une pluralité d'espaces ouverts destinés à accueillir les corps roulants de l'unité de roulement. La paroi de centrage permet de remédier à tout problème de grippage lors d'une casse de la cage. Ainsi, en cas de casse de la cage, la rotation est temporairement assurée par le glissement de cette paroi sur la bague intérieure. Usuellement, l'extrémité de cette paroi de centrage est écartée de la bague intérieure de 0.5 à 2 millimètres (mm). Usuellement encore, de la graisse est régulièrement introduite entre les corps roulants afin d'assurer la maintenance du roulement. Or, à cause de ce faible écartement entre la paroi de centrage et la bague intérieure, la graisse de lubrification circule mal et stagne à certains endroits, ce qui crée des problèmes d'échauffement. Bien qu'une telle réalisation soit satisfaisante sur d'autres aspects, on s'efforce toujours d'améliorer la longévité de tels roulements. Une des pistes pour l'augmentation de la durée de vie est de réduire la température maximale atteinte par le roulement due à son échauffement en fonctionnement. Ci-après, un exposé de l'invention. Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un système de roulement comprenant : - au moins une bague extérieure définissant un premier et un deuxième chemins de roulement extérieurs, - au moins une bague intérieure définissant un premier et un deuxième chemins de roulement intérieurs, lesdites bagues étant coaxiales deux à deux et centrées autour d'un axe de roulement, - un premier jeu de corps roulants roulant à la fois sur le premier chemin de roulement intérieur et le premier chemin de roulement extérieur dans un premier espace interne, - un deuxième jeu de corps roulants roulant à la fois sur le deuxième chemin de roulement intérieur et le deuxième chemin de roulement extérieur dans un deuxième espace interne, les premier et deuxième espaces internes étant en communication fluidique l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'un logement axialement central, deux cages, chacune desdites deux cages étant monobloc et comprenant : - une première et une deuxième couronnes latérales annulaires se faisant face, la deuxième couronne latérale annulaire présentant une partie coudée ou une zone de transition qui se prolonge radialement et forme une paroi de centrage, - une pluralité de ponts de liaison s'étendant chacun entre la première couronne latérale annulaire et la deuxième couronne latérale annulaire, les ponts de liaison reliant structurellement les première et deuxième 3040749 2 couronnes latérales annulaires de manière à les rendre solidaires et à former une pluralité d'espaces ouverts accueillant lesdits corps roulants d'un jeu respectif, - la paroi de centrage de la deuxième couronne latérale annulaire comporte au moins une encoche, apte à livrer passage à un fluide de graissage, 5 - les deuxièmes couronnes latérales annulaires desdites deux cages étant axialement centrales dans le système de roulement, et se faisant face avec interposition du logement axialement central. Selon une réalisation, ladite au moins une encoche peut présenter une hauteur qui s'étend sur sensiblement entre le tiers et la moitié de la hauteur de la paroi de centrage. Selon encore une réalisation, ladite au moins une encoche peut être ménagée en regard d'un pont de liaison. Selon encore une réalisation, la paroi de centrage peut s'étendre sensiblement dans un plan, et le plan peut former un angle sensiblement droit avec l'axe de roulement. Selon encore une réalisation, la paroi de centrage peut présenter plusieurs encoches réparties uniformément sur sa périphérie. Selon encore une réalisation, les encoches peuvent présenter la même forme. Selon encore une réalisation, la forme des encoches peut être semi-cylindrique. Selon encore une réalisation, les encoches peuvent être de taille identique. 25 Selon encore une réalisation, la paroi de centrage de la deuxième couronne annulaire peut comprendre, entre deux encoches successives, une surface de centrage présentant une forme correspondante à une forme extérieure de ladite au moins une bague intérieure. Selon encore une réalisation, les cages peuvent être réalisées en tôle métallique. Selon encore une réalisation, les cages peuvent être réalisées en matière plastique. Selon encore une réalisation, une ouverture traversante est ménagée, l'ouverture débouchant dans le logement axialement central. Selon encore une réalisation, l'ouverture traversante est ménagée à travers la paroi de la bague extérieure. Selon encore une réalisation, l'ouverture traversante est ménagée à travers une entretoise disposée axialement entre deux bagues extérieures. Selon encore une réalisation, l'ouverture traversante est ménagée en regard d'une entretoise disposée axialement entre deux bagues intérieures. Selon encore une réalisation, le système de roulement est un roulement comprenant une unique bague 45 extérieure. 10 15 20 30 35 40 3040749 3 Selon encore une réalisation, le système de roulement comprend deux roulements comprenant chacun une bague intérieure, une bague extérieure et un jeu de corps roulants, les roulements étant espacés l'un de l'autre par une entretoise. 5 Parmi les avantages de certains modes de réalisation de l'invention, on peut noter : La possibilité de faciliter l'évacuation hors de la zone des corps roulants d'excédents de graisse dispensée lors du montage du roulement, La possibilité de faciliter la pénétration de la graisse au niveau des corps roulants lors de regraissages du roulement. 10 On décrit maintenant brièvement les figures des dessins. La figure 1 est un schéma correspondant à une coupe transversale dans un système de roulement, tel qu'indiqué par les flèches 1-1 sur la figure 2. 15 La figure 2 est une vue en perspective d'une cage selon un premier mode de réalisation. La figure 3 est une vue en perspective d'une partie du roulement montré en figure 1. 20 La figure 4 est une autre vue en perspective d'une partie du roulement montré en figure 1 et 3, dont une cage et les corps roulants qui y sont montés ont été retirés afin de mieux en distinguer la bague interne. La figure 5 présente un deuxième mode de réalisation. 25 Ci-après un exposé détaillé de deux modes de réalisation de l'invention assorti de références aux dessins. En référence à la figure 1, une unité de roulement 1 (ou roulement 1) est composé d'une bague extérieure 2, de deux bagues intérieures 3 placées de part et d'autre d'une entretoise 30 formant une entretoise, de deux cages 4 et de deux jeux de corps roulants 5 (un jeu de corps roulants par cage). Un tel roulement constitue à lui seul un 30 système de roulement. Un logement axialement central 71 est ainsi défini, s'étendant radialement entre l'entretoise 30 et la partie en regard de la bague extérieure 2. La bague extérieure 2 est formée d'une pièce monobloc en acier. La bague extérieure 2 comporte une surface externe 22 qui s'étend suivant un axe sensiblement parallèle à l'axe X du roulement. La bague extérieure 2 35 comporte également une surface interne 23 comportant une surface centrale 24 s'étendant suivant une direction parallèle à l'axe X du roulement et deux surfaces 25 et 26 adjacentes à la surface centrale 24, les deux surfaces adjacentes 25 et 26 s'étendant suivant des directions inclinées par rapport à l'axe X du roulement et formant deux chemins de roulement 6 en forme de tronc de cône s'élargissant axialement de l'intérieur vers l'extérieur du roulement sphérique 1. 40 Les deux bagues intérieures 3 sont destinées à être montées sur un arbre. Les deux bagues intérieures 3 présentent chacune une surface externe 31 qui s'étend suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe X du roulement, et une surface interne 32 qui s'étend suivant une direction inclinée par rapport à l'axe X du roulement. La surface externe 31 d'au moins une bague intérieure 3 est en regard de l'arbre. Les deux surfaces internes des 45 deux bagues intérieures 3 formant chacune un chemin de roulement 7 faisant face chacun à un chemin de roulement 6 de la bague extérieure 2. 3040749 4 Les chemins de roulement 6 et 7 sont sensiblement parallèles entre eux. Entre les deux chemins de roulement 6, 7 est défini un espace interne 72. Les deux espaces internes 72 sont en communication fluidique l'un avec l'autre par l'intermédiaire du logement axialement central 71. 5 Les expressions « intérieur » et « extérieur » font référence au système tournant dans son ensemble, vis-à-vis de l'axe de l'arbre, et les expressions « interne » et « externe » font référence au seul roulement. L'entretoise 30, formant l'entretoise entre les deux bagues intérieures, présente deux surfaces interne 34 et externe 35 qui s'étendent suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe X du roulement. 10 Chacune des bagues intérieures 3 comporte en outre, à chaque extrémité 82 axiale du roulement, un collet 8 radial saillant qui délimite une première extrémité du chemin de roulement 7 et contre lequel une première extrémité des corps roulants 5 prend appui, ou en regard duquel elle vient. Chaque bague intérieure 3 comporte également deux collets saillants internes 80 (voir également la figure 4), chacun des collets saillants internes 80 15 délimitant une seconde extrémité des chemins de roulement internes 7 et contre lesquels une seconde extrémité des corps roulants 5 prend appui ou en regard desquels elle vient. Ainsi, les corps roulants 5 sont positionnés entre les collets 8 et 80, d'une part, et entre les chemins de roulements 6 et 7 des bagues extérieure et intérieure, respectivement, d'autre part. 20 L'espace intérieur défini entre la bague intérieure 3 et la bague extérieure 2 est fermé de chaque côté 81 du roulement par des éléments annulaires 90 de fermeture qui sont par exemple identiques. Les éléments annulaires 90 de fermeture comportent plusieurs épaulements internes 91 pour entourer la 25 première couronne latérale 9 de la cage 4 et un profilé 92 annulaire avec une section radiale en forme de en U, solidaire de l'arbre, par exemple par montage serré. En particulier, chacun des éléments annulaires 90 comporte une première paroi 93 qui s'étend parallèlement à l'axe X du roulement, qui est fixé sur la surface interne 23 de la bague extérieure 2.Chacun comporte également : une deuxième paroi 94, formant un coude à angle droit avec la première paroi 93, 30 une troisième paroi 95 formant un coude à angle droit sortant avec la deuxième paroi 94, une quatrième paroi 96 formant un coude à angle droit avec la troisième paroi 95, et une cinquième paroi 97 formant un coude à angle droit rentrant avec la quatrième paroi 96, de sorte que les troisième, quatrième et cinquième parois 95 à 97 forment un profil en U dont le creux est orienté vers l'intérieur du roulement. 35 La cinquième paroi est placée face à une paroi du profilé 92, dans le profilé 92. Les éléments annulaires 90 de fermeture ont essentiellement pour fonction d'empêcher l'entrée de corps étrangers dans l'espace interne du roulement entre la bague extérieure 2 et les deux bagues intérieures 3. Les 40 éléments annulaires 90 de fermeture peuvent également former un réservoir latéral pour le roulement 1, permettant de stocker des graisses introduites lors des maintenances du roulement. Les deux cages 4, dont certains détails sont visibles sur la figure 2, peuvent être réalisées identiques. Elles peuvent être notamment fabriquées en tôle métallique. Dans le présent exemple de réalisation, elles sont 45 disposées symétriques l'une par rapport à l'autre par rapport à un plan normal à l'axe X du roulement 1. Chaque cage 4 définit un axe de révolution confondu avec l'axe de révolution de la bague intérieure 3, et comporte une 3040749 5 première couronne latérale annulaire 9 axialement extérieure, une deuxième couronne latérale annulaire 11 axialement intérieure, et des ponts 12 s'étendant d'une couronne latérale annulaire 9, 11 à l'autre 11, 9. Les termes `axialement intérieure' et `axialement extérieure' font référence à la position des couronnes latérales annulaires le long de l'axe X, par rapport à une région centrale 10 du roulement 1. 5 On comprendra dans la description, lorsque l'expression « intérieur » ou « extérieur » est utilisée pour désigner une partie des bagues, que l'on fait référence à un élément radialement intérieur ou extérieur. La couronne annulaire 9 définit un cercle dont le diamètre est plus important que celui du cercle défini par la 10 couronne 11, de sorte que chaque cage 4 présente une forme sensiblement tronconique. La région centrale 10 est située entre la surface centrale interne 24 de la bague extérieure 2 et la surface interne 34 de l'entretoise 30 située entre les deux bagues intérieures 3. Cette région centrale 10 réalise un réservoir dans lequel peut être introduite de la graisse via une (ou plusieurs) ouverture traversante 70, ménagée à travers la 15 paroi de la bague extérieure 2 sensiblement en son centre, l'ouverture 70 débouchant dans ladite région centrale. Les ponts 12, reliant les couronnes annulaires 9 et 11, sont obtenus par découpe de fenêtres 15 dans la tôle formant la cage 4, ces fenêtres 15 (ou espaces ouverts) formant des alvéoles dans lesquelles sont logés les corps roulants 5. 20 Les corps roulants 5 sont conformés sensiblement en tronc de cône légèrement évasés, d'axe 16, le côté évasé des corps roulants 5 étant placé à l'opposé du réservoir 10. La géométrie des chemins de roulement 6, 7 est adaptée aux corps roulants sélectionnés. 25 Les corps roulants 5 présentent chacun deux faces planes transversales d'extrémité 17, 18 et une surface de roulement 19 de circonférence s'étendant entre les deux faces planes transversales d'extrémité 17, 18. Cette forme de corps roulant est faite pour le mode de réalisation qui est présentement décrit. Mais on pourrait, en variante, prévoir d'autres types de corps roulants 5, tel que des tonneaux avec des surfaces de roulement 30 bombées, ou des cylindres. On va maintenant décrire plus en détails la deuxième couronne latérale annulaire 11 de la cage 4, montrée plus particulièrement en figure 2. 35 La deuxième couronne latérale annulaire 11 axialement intérieure présente une partie coudée 13 qui se prolonge radialement et forme une paroi 14 orientée vers l'intérieur de la cage 4, c'est-à-dire que la paroi 14 s'étend suivant une direction radialement intérieure. Comme cela est visible notamment sur la figure 2, la paroi 14 de la deuxième couronne latérale annulaire 11 40 s'étend dans un plan normal à l'axe du roulement. La paroi 14 présente une hauteur h telle que, quand la cage 4 est positionnée dans l'unité de roulement 1, son bord radial d'extrémité 21 se trouve sensiblement à une distance d de 2+/-1.5 mm au-dessus du petit collet de cône 80 de la bague intérieure 3. 45 La paroi 14 a une fonction de centrage de la cage 4 dans l'unité de roulement 1. 3040749 6 La paroi 14 présente des encoches 20, réalisées depuis son bord radial d'extrémité 21 et uniformément réparties tout autour de la cage. Les encoches sont toutes de taille et de forme identiques. 5 Dans le cadre de cet exemple de réalisation, les encoches 20 sont de forme semi-circulaire et elles sont réalisées dans le prolongement des ponts 12. Dans l'exemple illustré sur les figures, il y a autant d'encoches 20 que de ponts 12. 10 II devra être compris que l'invention n'est pas limitée à de telles formes d'encoches et à un tel emplacement. Néanmoins, la forme semi circulaire présente l'avantage de ne pas présenter d'angle, ce qui limite la stagnation de graisse. 15 Le diamètre des encoches semi-circulaires peut être sensiblement compris entre 5 et 30 mm, de sorte à permettre le passage des graisses de maintenance à travers la paroi 14. En effet, en dessous de 5 mm de large, une encoche peut ne pas laisser convenablement passer certaines graisses. Il y a peu de bénéfice à fournir une encoche de diamètre de plus de 30 mm, alors que le risque de 20 fragilisation de la cage est réel. La position des encoches 20 au niveau des ponts 12 présente l'avantage d'éviter que la graisse ne se loge et stagne sous les ponts 12 entre les corps roulants 5, cette stagnation pouvant être à l'origine d'échauffement 25 aléatoire dans le roulement : la présence d'une encoche 20 au niveau de chaque pont 12 assure un passage d'évacuation de la graisse se trouvant sous les ponts 12. Un autre intérêt est de permettre à la graisse de s'insérer entre deux corps roulants 5 et de lubrifier toute la zone située entre deux corps roulants 5. 30 Par ailleurs, la présence de ponts 12 entre les couronnes 9 et 11 apporte une rigidité à la cage 4 au niveau des ponts. Aussi, la réalisation des encoches 20 spécifiquement au niveau des ponts 12 ne fragilise pas la cage 4. On comprend de la description qui précède comment l'invention permet de résoudre à la fois les problèmes de 35 lubrification et d'échauffements liés à la lubrification, en favorisant une bonne répartition de la graisse dans les cages 4 grâce à la présence d'encoches 20, après introduction de la graisse dans le logement 10. Il devra toutefois être compris que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'écrit et qu'elle s'étend à la mise en oeuvre de tout moyen équivalent. 40 Diverses modifications du roulement conforme à l'invention sont ainsi possibles. Pour certaines applications, les bagues intérieures 3 ne sont pas symétriques. De même, la bague extérieure 2 n'a pas nécessairement de plan transversal de symétrie. Les deux cages ne sont pas nécessairement identiques. Les fenêtres 15 formant les alvéoles peuvent être obtenues par toute méthode de fabrication, notamment d'usinage approprié. La tôle 45 constituant les cages 4 peut subir des traitements de surface. La tôle utilisée peut être une tôle d'acier ou d'alliage métallique. Dans un autre mode de réalisation la cage peut être en matière plastique. 3040749 7 En variante, comme représenté sur la figure 5, le roulement décrit ci-dessus, comprenant une bague extérieure unique, est remplacé par un système de roulement qui comprend deux roulements comprenant chacun une bague intérieure, une bague extérieure et un jeu de corps roulants, les roulements étant espacés l'un de l'autre 5 par un jeu d'entretoises intérieure 30 et extérieure 73 définissant entre elles le logement axialement central 71. REVENDICATIONS1. Système de roulement comprenant : - au moins une bague extérieure (2) définissant un premier et un deuxième chemins de roulement extérieurs, - au moins une bague intérieure (3) définissant un premier et un deuxième chemins de roulement intérieurs, lesdites bagues étant coaxiales deux à deux et centrées autour d'un axe de roulement (X), - un premier jeu de corps roulants (5) roulant à la fois sur le premier chemin de roulement intérieur et le premier chemin de roulement extérieur dans un premier espace interne (72), - un deuxième jeu de corps roulants (5) roulant à la fois sur le deuxième chemin de roulement intérieur et le deuxième chemin de roulement extérieur dans un deuxième espace interne (72), Les premier et deuxième espaces internes étant en communication fluidique l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'un logement axialement central (71), - deux cages (4), chacune desdites deux cages (4) étant monobloc et comprenant : - une première et une deuxième couronnes latérales annulaires (9, 11) se faisant face, la deuxième couronne latérale annulaire présentant une partie coudée (13) ou une zone de transition qui se prolonge radialement et forme une paroi de centrage (14), - une pluralité de ponts de liaison (12) s'étendant chacun entre la première couronne latérale annulaire (9) et la deuxième couronne latérale annulaire (11), les ponts de liaison (12) reliant structurellement les première et deuxième couronnes latérales annulaires (9, 11) de manière à les rendre solidaires et à former une pluralité d'espaces ouverts (15) accueillant lesdits corps roulants d'un jeu respectif, - la paroi de centrage (14) de la deuxième couronne latérale annulaire (11) comporte au moins une encoche (20), apte à livrer passage à un fluide de graissage, - les deuxièmes couronnes latérales annulaires (11) desdites deux cages (4) étant axialement centrales dans le système de roulement, et se faisant face avec interposition du logement axialement central (71). 2. Système de roulement selon la revendication 1, dans lequel ladite au moins une encoche (20) présente une hauteur qui s'étend sur sensiblement entre le tiers et la moitié de la hauteur de la paroi de centrage (14). 3. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel ladite au moins une encoche (20) est ménagée en regard d'un pont de liaison (12). 4. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi de centrage (14) s'étend sensiblement dans un plan, et dans laquelle le plan forme un angle sensiblement droit avec l'axe de roulement (X). 5. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi de centrage présente plusieurs encoches (20). 6. Système de roulement selon la revendication 5, dans lequel les encoches sont réparties uniformément la périphérie de la paroi de centrage. 7. Système de roulement selon la revendication 5 ou 6, dans lequel les encoches présentent la même forme. 45 8. Système de roulement selon la revendication 7, dans lequel la forme des encoches est semi-cylindrique. 3040749 9 9. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel les encoches sont de taille identique. 5 10. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel la paroi de centrage (14) de la deuxième couronne annulaire (11) comprend, entre deux encoches successives, une surface de centrage présentant une forme correspondante à une forme extérieure de ladite au moins une bague intérieure (3) en regard. 10 11. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les cages sont réalisées en tôle métallique. 12. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les cages sont réalisées en matière plastique. 15 13. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une ouverture traversante (70) est ménagée, l'ouverture (70) débouchant dans le logement axialement central. 14. Système de roulement selon la revendication 13, dans lequel l'ouverture traversante (70) est ménagée à 20 travers la paroi de la bague extérieure (2). 15. Système de roulement selon la revendication 13, dans lequel l'ouverture traversante (70) est ménagée à travers une entretoise (73) disposée axialement entre deux bagues extérieures (2). 25 16. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel l'ouverture traversante (70) est ménagée en regard d'une entretoise (30) disposée axialement entre deux bagues intérieures (3). 17. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système 30 de roulement est un roulement comprenant une unique bague extérieure (2). 18. Système de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel le système de roulement comprend deux roulements comprenant chacun une bague intérieure (3), une bague extérieure (2) et un jeu de corps roulants (5), les roulements étant espacés l'un de l'autre par entretoise (30, 73).