Brevet FR3053749A1 — publié le 20180112

L'invention concerne un palier à roulement comprenant un organe extérieur et un organe intérieur pourvus chacun d'au moins une piste annulaire de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement, au moins une rangée de rouleaux sphériques étant retenue dans l'espace de roulement au moyen d'une cage pour, en roulant sur les pistes, permettre la rotation relative des organes. En particulier, l'invention s'applique aux paliers à roulement de type à rotule sur rouleaux dans lesquels l'organe intérieur présente deux pistes de roulement sur chacune desquelles une rangée de rouleaux sphériques est disposée, l'organe extérieur présentant une piste de roulement sphérique dans laquelle les deux rangées de rouleaux sont disposées afin de permettre un rotulage angulaire desdits organes. Pour assurer le guidage de la cage dans l'espace de roulement, il est connu, notamment du document EP-1 884 669, de mettre un bord libre de la couronne externe de ladite cage en contact sur l'organe intérieur. Par ailleurs, chaque rouleau est guidé en rotation dans un logement de la cage par mise en contact d'ergots dudit logement sur respectivement une surface dudit rouleau qui est située extérieurement par rapport à un plan primitif dudit rouleau. Toutefois, le centrage de la cage ainsi réalisé est fonction du jeu entre le bord libre et l'organe intérieur. En particulier, en cas de jeu augmenté, il existe une possibilité de déplacement de la cage par rapport à la rangée de rouleaux, pouvant conduire à un centrage de ladite cage sur ladite rangée et/ou à une perte des contacts de guidage des rouleaux sur les ergots. En outre, dans le cas où l'organe intérieur est monté tournant, les vibrations engendrées par le pivotement des rouleaux augmentent, notamment à haute vitesse, les risques de décentrage de la cage autour dudit organe tournant et/ou de perte de guidage des rouleaux dans les logements. Le document EP-0 399 297 enseigne la possibilité de centrer une cage en mettant un bord libre de sa couronne interne en contact sur l'organe extérieur, et 3053749 2 ce en combinaison avec un anneau de guidage des rouleaux dans l'espace de roulement qui est situé entre les pistes intérieures de roulement pour être en contact avec les faces internes des rouleaux. 5 Cette réalisation, si elle permet d'améliorer le guidage de la cage en la centrant par rapport à l'organe extérieur, ne donne pas satisfaction en ce que, outre la fabrication complexe de l'anneau de guidage, son utilisation entraîne un couple important de frottement des rouleaux sur lui lors de la rotation du palier. Ce couple est d'autant plus important que les rouleaux sont susceptibles de pivoter 10 lors de la rotation, induisant également des vibrations, notamment à haute vitesse. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un palier à roulement, préférentiellement à rotule sur rouleaux, dont le guidage des 15 rouleaux sphériques dans l'espace de roulement est amélioré. A cet effet, l'invention propose un palier à roulement comprenant un organe extérieur et un organe intérieur pourvus chacun d'au moins une piste annulaire de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement, au moins 20 une rangée de rouleaux sphériques retenue par une cage étant disposée dans ledit espace pour permettre la rotation relative desdits organes, ladite cage présentant une couronne externe, une couronne interne et une pluralité de ponts s'étendant entre lesdites couronnes de sorte à former entre deux ponts adjacents et un segment de chacune desdites couronnes un logement dans lequel un 25 rouleau est retenu, le guidage des rouleaux dans l'espace de roulement étant réalisé en combinaison par un bord libre de la couronne interne qui est disposé en contact sur l'organe extérieur afin d'assurer le guidage de la cage dans l'espace de roulement et un jeu de deux ergots formés sur chacun des côtés d'un pont pour être saillant dans un logement, chaque rouleau étant guidé en rotation 30 dans un logement par mise en contact desdits ergots dudit logement sur respectivement une surface dudit rouleau qui est située extérieurement par rapport à un plan primitif dudit rouleau. 3053749 3 D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention, montrant les organes en position de 5 rotulage complet ; - la figure 2 représente en perspective une cage de rétention du palier à roulement de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en demi-coupe axiale du palier à roulement de la figure 1. 10 En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un palier à roulement comprenant un organe extérieur 1 et un organe intérieur 2 pourvus chacun d'au moins une piste annulaire 1 a, 2a, 2b de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement 3. 15 Pour permettre la rotation relative des organes 1, 2, au moins une rangée 4a, 4b de rouleaux sphériques 4 retenue par une cage 5a, 5b est disposée dans l'espace de roulement 3. Par sphérique, on entend un rouleau 4 cylindrique présentant une génératrice en arc de cercle. 20 Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l'axe de rotation de l'organe tournant 2, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe. Les termes « axial » et « radial » sont également définis par rapport à cet axe, respectivement pour une direction 25 suivant cet axe et s'éloignant ou se rapprochant de lui. Par ailleurs, les termes « externe » et « interne » sont pris en référence au palier, à savoir vers le centre du palier pour « interne » et opposé pour « externe ». La cage 5a, 5b présente une couronne externe 6 disposée dans un côté externe 30 de l'espace de roulement 3, une couronne interne 7 et une pluralité de ponts 8 s'étendant entre lesdites couronnes de sorte à former entre deux ponts 8 adjacents et un segment de chacune desdites couronnes un logement 9 dans lequel un rouleau 4 est retenu dans la rangée 4a, 4b. 3053749 4 En particulier, la couronne interne 7 est formée autour des ponts 8 en s'étendant extérieurement jusqu'à un bord libre 10, la couronne externe 6 s'étendant à l'intérieur des ponts 8. Par ailleurs, chaque pont 8 présente une première portion 5 8a reliée à la couronne interne 7 et une deuxième portion 8b reliée à la couronne externe 6, lesdites portions formant entre elles un angle inscrit a qui est strictement inférieur à 180°. De façon avantageuse, la cage 5a, 5b peut être réalisée en matériau métallique, notamment en tôle d'acier. 10 Dans le mode de réalisation représenté, le palier comprend deux rangées 4a, 4b de rouleaux sphériques 4 qui sont retenues par respectivement une cage 5a, 5b en étant espacées axialement dans l'espace de roulement 3. En particulier, les cages 5a, 5b sont identiques et sont disposées dans l'espace de roulement 3 avec leurs couronnes internes 7 disposées en regard axial. 15 L'organe intérieur 2 présente deux pistes 2a, 2b de roulement sur chacune desquelles une rangée 4a, 4b de rouleaux sphériques 4 est disposée, l'organe extérieur 1 présentant une piste 1 a de roulement sphérique dans laquelle les deux rangées 4a, 4b de rouleaux 4 sont disposées. 20 Un tel palier à roulement, classiquement appelé à rotule sur rouleaux, permet un rotulage angulaire des organes 1, 2 en autorisant leur rotation relative sous désalignement, c'est-à-dire lorsque les axes respectifs de chacun des organes 1, 2 forment un angle entre eux. Ainsi, ce type de palier est particulièrement adapté 25 au guidage en rotation d'un arbre tournant par rapport à une structure fixe, dans lequel l'axe de rotation dudit arbre peut fluctuer. En outre, comme représenté sur la figure 1, un rotulage complet des organes 1, 2, c'est-à-dire en disposant leurs axes respectifs à 90°, permet l'assemblage du 30 palier ainsi que sa maintenance, notamment relativement à la lubrification de l'espace de roulement 3. 3053749 5 Pour assurer le guidage de la cage 5a, 5b dans l'espace de roulement 3, la couronne interne 7 présente un bord libre 10 qui est disposé en contact sur l'organe extérieur 1. Dans le mode de réalisation représenté, chacune des cages 5a, 5b présente une couronne interne 7 dont le bord libre 10 est disposé en 5 contact sur l'organe extérieur 1. Plus précisément, les bords libres 10 des couronnes internes 7 sont disposés en contact sur la piste de roulement extérieure 1 a, lesdites couronnes internes étant disposées en butée axiale l'une sur l'autre. 10 La couronne externe 6 présente un bord libre 11 qui est disposé en regard radial de l'organe intérieur 2 en formant un jeu J. Ainsi, le jeu J évite une mise en contact de la couronne externe 6 dans l'organe intérieur 2. D'autre part, le jeu J peut être agencé pour former un déflecteur au niveau du côté externe de l'espace de roulement 3, afin notamment de limiter les fuites de lubrifiant présent dans ledit 15 espace ainsi que les entrées de polluants dans ledit espace. Inversement, le jeu J peut être augmenté pour favoriser un flux de lubrifiant alimentant l'espace de roulement 3 depuis l'un de ses côtés. Cette réalisation de guidage de la cage 5a, 5b sur l'organe extérieur 1 est 20 particulièrement avantageuse dans le cas d'un palier dont l'organe extérieur 1 est destiné à être monté fixe, l'organe intérieur 2 étant destiné à être monté tournant. En effet, les contraintes de rotation de l'organe intérieur 2 ne se répercutent pas directement sur la cage 5a, 5b, ce qui limite les risques de décentrage mais également de casse de ladite cage en cas de choc sur ledit 25 organe intérieur. Dans le mode de réalisation représenté, la couronne interne 7 possède une géométrie cylindrique sur laquelle le bord libre 10 est formé. Ainsi, le bord libre 10 délimite un diamètre extérieur qui est sensiblement égal au diamètre de la 30 piste de roulement extérieure 1 a, afin de réaliser le contact de centrage attendu. En outre, la couronne interne 7 présente au moins un méplat 12, en particulier deux méplats 12 diamétralement opposés dans le mode de réalisation 3053749 6 représenté. La présence des méplats 12 permet de monter la cage 5a, 5b dans la piste de roulement extérieure 1 a, notamment en procurant une dimension radiale de la couronne interne 7 qui est inférieure au diamètre d'entrée de ladite piste. 5 Pour réaliser le guidage des rouleaux 4 dans l'espace de roulement 3, en combinaison avec les bords libres 10, chacun des côtés d'un pont 8 est équipé d'un jeu de deux ergots 13 saillant dans un logement 9, chaque rouleau 4 étant guidé en rotation dans un logement 9 par mise en contact desdits ergots dudit 10 logement sur respectivement une surface dudit rouleau qui est située extérieurement par rapport à un plan primitif P dudit rouleau. Ainsi, le contact du bord libre 10 sur l'organe extérieur 1 contraint la mise en appui des ergots 13 sur les rouleaux 4 de sorte qu'un éventuel déplacement de 15 la cage 5a, 5b dans l'espace de roulement 3 induit un renforcement du guidage des rouleaux 4 dans les logements 9, permettant notamment d'éviter leur mise en travers dans ledit espace. Le comportement cinématique du palier devient alors plus stable, notamment en ce que les vibrations de rotation sont diminuées du fait de l'amélioration du guidage des rouleaux 4. 20 En outre, comme représenté sur la figure 3, les rouleaux 4 de chacune des rangées 4a, 4b sont disposés en regard axial dans l'espace de roulement 3, notamment sans interposition d'un anneau de guidage, ce qui permet de ne pas générer de couple de rotation, notamment par frottement en cas de déplacement 25 relatif d'une rangée 4a, 4b par rapport audit anneau. Selon une réalisation, les ergots 13 peuvent être formés selon les enseignements du document FR-2 976 640. En particulier, chaque ergot 13 peut présenter une facette de guidage périphérique formant une arête intérieure avec le pont 8. 30 De façon avantageuse, les deux ergots 13 d'un jeu sont espacés axialement dans le logement 9, notamment en prévoyant que les ergots 13 d'un jeu soient disposés respectivement sur une portion 8a, 8b d'un pont 8. En variante, comme 3053749 7 prévu par le document FR-2 976 640, chaque pont 8 peut présenter une portion centrale qui relie les première 8a et deuxième 8b portions, les ergots 13 d'un jeu étant disposés sur ladite portion centrale. 5 REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant un organe extérieur (1) et un organe intérieur (2) pourvus chacun d'au moins une piste annulaire (1a, 2a, 2b) de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement (3), au moins une rangée (4a, 4b) de rouleaux sphériques (4) retenue par une cage (5a, 5b) étant disposée dans ledit espace pour permettre la rotation relative desdits organes, ladite cage (5a, 5b) présentant une couronne externe (6), une couronne interne (7) et une pluralité de ponts (8) s'étendant entre lesdites couronnes de sorte à former entre deux ponts (8) adjacents et un segment de chacune desdites couronnes un logement (9) dans lequel un rouleau (4) est retenu, ledit palier étant caractérisé en ce que le guidage des rouleaux (4) dans l'espace de roulement (3) est réalisé en combinaison par un bord libre (10) de la couronne interne (7) qui est disposé en contact sur l'organe extérieur (1) afin d'assurer le guidage de la cage (5a, 5b) dans l'espace de roulement (3) et un jeu de deux ergots (13) formés sur chacun des côtés d'un pont (8) pour être saillant dans un logement (9), chaque rouleau (4) étant guidé en rotation dans un logement (9) par mise en contact desdits ergots dudit logement sur respectivement une surface dudit rouleau qui est située extérieurement par rapport à un plan primitif (P) dudit rouleau. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux ergots (13) d'un jeu sont espacés axialement dans le logement (9). 3. Palier à roulement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque pont (8) présente une première portion (8a) reliée à la couronne interne (7) et une deuxième portion (8b) reliée à la couronne externe (6), lesdites portions formant entre elles un angle inscrit (a) qui est strictement inférieur à 180°. 4. Palier à roulement selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les ergots (13) d'un jeu sont disposés respectivement sur une portion (8a, 8b) d'un pont (8). 3053749 9 5. Palier à roulement selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chaque pont (8) présente une portion centrale qui relie les première (8a) et deuxième (8b) portions, les ergots (13) d'un jeu étant disposés sur ladite portion centrale. 5 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couronne externe (6) présente un bord libre (11) qui est disposé en regard radial de l'organe intérieur (2) en formant un jeu (J). 10 7. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couronne interne (7) possède une géométrie cylindrique sur laquelle le bord libre (10) est formé, ladite couronne interne présentant au moins un méplat (12). 15 8. Palier à roulement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couronne interne (7) présente deux méplats (12) diamétralement opposés. 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la couronne interne (7) est formée autour des ponts (8) en 20 s'étendant extérieurement jusqu'au bord libre (10). 10. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la couronne externe (6) s'étend à l'intérieur des ponts (8). 25 11. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend deux rangées (4a, 4b) de rouleaux sphériques (4) qui sont retenues par respectivement une cage (5a, 5b) en étant espacées axialement dans l'espace de roulement (3), chacune desdites cages présentant une couronne interne (7) dont le bord libre (10) est disposé en contact sur 30 l'organe extérieur (1) et un jeu de deux ergots (13) formés sur chacun des côtés d'un pont (8) pour être saillant dans un logement (9). 3053 74 9 10 12. Palier à roulement selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'organe intérieur (2) présente deux pistes (2a, 2b) de roulement sur chacune desquelles une rangée (4a, 4b) de rouleaux sphériques (4) est disposée, l'organe extérieur (1) présentant une piste (1a) de roulement sphérique dans laquelle les deux 5 rangées (4a, 4b) de rouleaux (4) sont disposées afin de permettre un rotulage angulaire desdits organes. 13. Palier à roulement selon la revendication 12, caractérisé en ce que les bords libres (10) des couronnes internes (7) sont disposés en contact sur la piste de 10 roulement extérieure (1a). 14. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les couronnes internes (7) de chacune des cages (5a, 5b) sont disposées en regard axial dans l'espace de roulement (3). 15. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'organe extérieur (1) est destiné à être monté fixe, l'organe intérieur (2) étant destiné à être monté tournant. 15 20