DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à une cage pour roulement à rouleaux coniques de grande dimension, notamment à une cage pour roulement de boîte d'essieu ferroviaire. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] Les roulements biconiques d'essieux ferroviaires nécessitent généralement des cages polyamides qui sont fortement sollicitées mécaniquement dans l'application : chocs radiaux et vibrations, efforts exercés par les rouleaux. De plus, ces cages doivent faciliter au mieux la circulation de graisse dans le roulement.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION [0001] The invention relates to a cage for large-diameter tapered roller bearings, in particular to a cage for axle box bearing. STATE OF THE PRIOR ART [0002] The biconical bearings of rail axles generally require polyamide cages which are strongly mechanically stressed in the application: radial shocks and vibrations, forces exerted by the rollers. In addition, these cages must facilitate the circulation of grease in the bearing.
On a représenté sur la figure 1 une cage 210 de ce type constituée d'une seule pièce en matériau moulé. Elle est constituée d'un petit anneau 212 et d'un grand anneau 214 centrés sur l'axe de rotation du roulement, et de ponts 216 reliant le petit anneau 212 au grand anneau 214 et délimitant des alvéoles 218 pour loger et guider des rouleaux coniques. L'homme du métier appréciera la géométrie renforcée en terme d'épaisseurs de ponts et de couronnes par rapport à un design de cage standard. Le matériau est de préférence un PA66-GF25 renforcé en élastomère pour une meilleure tenue au choc. On constate pour ce type de cage conique que les grandes épaisseurs de ponts s'accompagnent en pratique de porosités lors de la réalisation de pièces par injection plastique. Ces porosités peuvent compromettre la résistance mécanique de la cage. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0003] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer une cage de forte épaisseur réalisable par injection plastique et ne présentant pas de porosités compromettant la résistance mécanique de la cage. [0004] Pour ce faire est proposé une cage de roulement à rouleaux coniques formée d'une seule pièce en matériau moulé, comportant un petit anneau, un grand anneau et des ponts reliant le petit anneau au grand anneau et délimitant entre eux et avec le petit anneau et le grand anneau des alvéoles de logement des rouleaux coniques, le petit anneau et le grand anneau ayant un axe de référence commun, caractérisée en ce que les ponts présentent chacun au moins un premier évidement longitudinal ouvert radialement vers l'extérieur et axialement vers le petit anneau, présentant une paroi de fond formant une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de référence et tangentielle extérieurement au petit anneau, et deux parois latérales situées radialement à l'extérieur de la paroi de fond et formant chacune une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de référence. [0005] L'évidement permet une réduction de l'épaisseur de la pièce, et plus précisément de la plus courte distance entre tout point de la pièce et une surface extérieure de la pièce. Les essais ont montré qu'une telle diminution de ce que l'on pourrait appeler l'épaisseur de la pièce permet de réduire considérablement la génération de porosités dans la pièce. La présence des évidements n'affaiblit pas notablement la rigidité de la pièce. La forme de la paroi de fond rend celle-ci compatible avec un moule à déplacement purement axial, sans tiroirs latéraux, donc simple, réduisant le prix de revient du moule et des pièces, et les temps de cycle. [0006] Dans l'ensemble de la demande on entend par génératrice "essentiellement parallèle à l'axe de référence", une génératrice présentant un angle inférieur à 5° et de préférence inférieur à 2° avec l'axe de référence, en dépouille ou contre-dépouille. [0007] De préférence, l'évidement est tel qu'au moins 90%, et de préférence au moins 95%, et de préférence au moins 99% de la pièce en volume est situé à moins 5mm, et de préférence à moins de 3mm d'une paroi de la pièce. On optimise alors les conditions pour un refroidissement homogène de la pièce et la limitation de formation de porosité. [0008] Selon un mode de réalisation l'évidement présente en outre au moins une paroi complémentaire située radialement à l'extérieur de la paroi de fond et axialement entre la paroi de fond et le grand anneau. [0009] Suivant un mode de réalisation préféré, chaque pont présente deux parois de guidage des rouleaux, chacune tournée vers une alvéole et chacune formant une surface réglée plane ou concave, notamment tronconique, destinée à être en contact avec un rouleau. [0010] Suivant un mode de réalisation, chaque pont présente une paroi intérieure tournée radialement vers l'intérieur et joignant les deux parois de guidage, ce qui traduit l'épaisseur importante des ponts de la cage dans la direction circonférentielle. Préférentiellement, la paroi intérieure tournée radialement vers l'intérieur est tronconique ou tangentielle à un cône ayant pour axe de révolution l'axe de référence. Suivant une mode de réalisation particulièrement avantageux, la paroi complémentaire est parallèle à la paroi intérieure tournée radialement vers l'intérieur. Cette paroi et la face tournée radialement vers l'intérieur délimitent entre elles une partie du pont d'épaisseur sensiblement constante. [0011] Suivant un mode de réalisation, l'un au moins du petit anneau et du grand anneau, et de préférence chacun d'entre eux, comporte une gorge circonférentielle ouverte axialement à l'opposé de l'autre anneau. Ces gorges permettent de réduire l'épaisseur de la pièce au niveau des anneaux. [0012] Suivant un mode de réalisation l'évidement s'étend axialement sensiblement depuis le petit anneau jusqu'au grand anneau. [0013] Suivant un autre mode de réalisation, chaque pont comporte au moins un deuxième évidement longitudinal ouvert radialement vers l'extérieur et axialement vers le petit anneau, présentant une deuxième paroi de fond formant une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de référence, deux parois latérales situées radialement à l'extérieur de la paroi deuxième de fond et formant chacune une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de référence, et une ou plusieurs parois complémentaires situées radialement à l'extérieur de la deuxième paroi de fond et axialement entre la deuxième paroi de fond et le grand anneau. La paroi de séparation entre le premier et le deuxième évidements constitue un renfort supplémentaire qui augmente la rigidité des ponts. [0014] De façon préférentielle, la cage est apte à être obtenue par moulage dans un moule constitué uniquement de pièces de moule mobiles les unes par rapport aux autres par un mouvement parallèle à l'axe de référence. [0015] De préférence, les ponts de la cage sont identiques et les alvéoles de la cage sont identiques. [0016] De préférence, les parois latérales sont évasées, avec un angle voisin de celui entre les parois de guidage des rouleaux. [0017] Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un roulement à rouleaux coniques, comportant une bague intérieure, une bague extérieure, des rouleaux coniques, caractérisé en ce qu'il comporte une cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour guider les rouleaux entre les bagues intérieure et extérieure.There is shown in Figure 1 a cage 210 of this type consisting of a single piece of molded material. It consists of a small ring 212 and a large ring 214 centered on the axis of rotation of the bearing, and bridges 216 connecting the small ring 212 to the large ring 214 and delimiting cells 218 for housing and guiding rollers conical. The skilled person will appreciate the geometry reinforced in terms of thickness of bridges and crowns compared to a standard cage design. The material is preferably a PA66-GF25 reinforced elastomer for better impact resistance. It is noted for this type of conical cage that large bridge thicknesses are accompanied in practice porosity during the production of parts by plastic injection. These porosities can compromise the mechanical strength of the cage. SUMMARY OF THE INVENTION The invention aims to overcome the disadvantages of the state of the art and to propose a cage of great thickness achievable by plastic injection and having no pores compromising the mechanical strength of the cage. To do this is proposed a tapered roller bearing cage formed of a single piece of molded material, comprising a small ring, a large ring and bridges connecting the small ring to the large ring and defining between them and with the small ring and the large ring of the housing cells of the conical rollers, the small ring and the large ring having a common reference axis, characterized in that the bridges each have at least one first longitudinal recess open radially outwardly and axially to the small ring, having a bottom wall forming a regulated surface having a generatrix at any point parallel or substantially parallel to the reference axis and tangential to the outside of the small ring, and two side walls located radially outside the wall each forming a controlled surface having a generatrix at any point parallel or substantially parallel to the reference number. The recess allows a reduction in the thickness of the part, and more precisely the shortest distance between any point of the workpiece and an outer surface of the workpiece. Tests have shown that such a decrease in what could be called the thickness of the part can significantly reduce the generation of pores in the room. The presence of the recesses does not significantly weaken the rigidity of the room. The shape of the bottom wall makes it compatible with a purely axial displacement mold, without side drawers, so simple, reducing the cost of the mold and parts, and cycle times. Throughout the application is meant by generatrix "substantially parallel to the reference axis", a generatrix with an angle less than 5 ° and preferably less than 2 ° with the reference axis, undercut or undercut. Preferably, the recess is such that at least 90%, and preferably at least 95%, and preferably at least 99% of the piece by volume is located at least 5mm, and preferably less than 3mm from a wall of the room. The conditions are then optimized for homogeneous cooling of the part and the limitation of porosity formation. According to one embodiment the recess further has at least one complementary wall located radially outside the bottom wall and axially between the bottom wall and the large ring. According to a preferred embodiment, each bridge has two roller guide walls, each facing a cell and each forming a planar or concave surface, in particular frustoconical, intended to be in contact with a roller. According to one embodiment, each bridge has an inner wall turned radially inwardly and joining the two guide walls, which reflects the significant thickness of the bridges of the cage in the circumferential direction. Preferably, the inner wall turned radially inwards is frustoconical or tangential to a cone having the reference axis as the axis of revolution. According to a particularly advantageous embodiment, the complementary wall is parallel to the inner wall turned radially inwards. This wall and the face turned radially inwards delimit between them a portion of the bridge of substantially constant thickness. According to one embodiment, at least one of the small ring and the large ring, and preferably each of them, has a circumferential groove open axially opposite the other ring. These grooves reduce the thickness of the piece at the rings. According to one embodiment the recess extends axially substantially from the small ring to the large ring. According to another embodiment, each bridge comprises at least a second longitudinal recess open radially outwardly and axially towards the small ring, having a second bottom wall forming a regulated surface having a generatrix at any parallel point or substantially parallel to the reference axis, two side walls radially outside the second bottom wall and each forming a controlled surface having a generator at any point parallel or substantially parallel to the reference axis, and one or a plurality of complementary walls located radially outside the second bottom wall and axially between the second bottom wall and the large ring. The partition wall between the first and second recesses constitutes an additional reinforcement which increases the rigidity of the bridges. Preferably, the cage is adapted to be obtained by molding in a mold consisting solely of mold parts movable relative to each other by a movement parallel to the reference axis. Preferably, the bridges of the cage are identical and the cells of the cage are identical. Preferably, the side walls are flared, with an angle close to that between the guide walls of the rollers. According to another aspect of the invention, it relates to a tapered roller bearing, comprising an inner ring, an outer ring, tapered rollers, characterized in that it comprises a cage according to one any of the preceding claims for guiding the rollers between the inner and outer rings.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0018] 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, déjà commentée, une cage selon l'état de la technique, en vue isométrique; - la figure 2, une cage suivant un premier mode de réalisation de l'invention, en vue isométrique; - la figure 3, une coupe d'une partie de la cage de la figure 2 dans un plan axial partageant en deux un pont de la cage; - la figure 4, une coupe d'une partie de la cage de la figure 2 dans un plan axial décalé angulairement par rapport au plan de la figure 3; - la figure 5, une vue d'un pont de la cage de la figure 2, dans la direction A de la figure 4; - la figure 6, une coupe d'un pont de la cage de la figure 2 dans le plan VI-VI de la figure 3; - la figure 7, une coupe transversale d'un roulement intégrant la cage de la figure 2; - la figure 8, une cage suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention, en vue isométrique; - la figure 9, une coupe d'une partie de la cage de la figure 8 dans un plan axial partageant en deux un pont de la cage; - la figure 10, une coupe d'une partie de la cage de la figure 8 dans un plan axial décalé angulairement par rapport au plan de la figure 9; - la figure 11, une vue d'un pont de la cage de la figure 8, dans la direction A de la figure 10; - la figure 12, une coupe d'un pont de la cage de la figure 8 dans le plan XII-XII de la figure 9; - la figure 13, une coupe d'un pont de la cage de la figure 8 dans le plan XIII-XIII de la figure 9. [0019] Pour plus de clarté, les éléments identiques sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [0018] Other characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the description which follows, with reference to the appended figures, which illustrate: FIG. 1, already commented on, a cage according to the state of the technique, in isometric view; FIG. 2, a cage according to a first embodiment of the invention, in isometric view; - Figure 3, a section of a portion of the cage of Figure 2 in an axial plane dividing in two a bridge of the cage; - Figure 4, a section of a portion of the cage of Figure 2 in an axial plane angularly offset from the plane of Figure 3; - Figure 5, a view of a bridge of the cage of Figure 2, in the direction A of Figure 4; - Figure 6, a section of a bridge of the cage of Figure 2 in the plane VI-VI of Figure 3; - Figure 7, a cross section of a bearing incorporating the cage of Figure 2; - Figure 8, a cage according to a second embodiment of the invention, in isometric view; - Figure 9, a section of a portion of the cage of Figure 8 in an axial plane dividing in two a bridge of the cage; - Figure 10, a section of a portion of the cage of Figure 8 in an axial plane angularly offset from the plane of Figure 9; - Figure 11, a view of a bridge of the cage of Figure 8, in the direction A of Figure 10; - Figure 12, a section of a bridge of the cage of Figure 8 in the plane XII-XII of Figure 9; - Figure 13, a section of a bridge of the cage of Figure 8 in the XIII-XIII plane of Figure 9. For the sake of clarity, the identical elements are identified by identical reference signs on the set of figures.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION [0020] En référence à la figure 7, un roulement 2 de boîte d'essieu ferroviaire à rouleaux coniques, est composé d'une bague extérieure ou cône 4, d'une bague intérieure ou cuvette 6, de rouleaux coniques 8 roulant sur des chemins de roulement définis par le cône 4 et la cuvette 6 et d'une cage 10 pour guider les rouleaux 8 entre les bagues 4, 6 et maintenir entre les rouleaux 8 un espacement déterminé, lorsque les rouleaux 8 tournent autour de l'axe de rotation 100 du roulement 1. [0021] La cage 10, visible en détail sur les figures 2 à 6, est formée d'une seule pièce en matériau moulé, par exemple un PA66-IGF25 renforcé en élastomère. Elle est constituée d'un petit anneau 12 et d'un grand anneau 14 centrés sur l'axe de rotation 100 du roulement, et de ponts 16 reliant le petit anneau 12 au grand anneau 14 et délimitant entre eux et avec le petit anneau 12 et le grand anneau 14 des alvéoles 18 de logement des rouleaux coniques 8. Le petit et le grand anneaux 12, 14 sont chacun pourvus d'une gorge circonférentielle 20, 22 ouverte axialement à l'opposé de l'autre anneau. [0022] Chaque pont 16 présente un évidement longitudinal 24, ouvert radialement vers l'extérieur et axialement vers le petit anneau 12. Cet évidement 24 s'étend en direction axiale sensiblement depuis le petit anneau 12 jusqu'au grand anneau 14. Il présente une paroi de fond 26 formant une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de rotation 100 et tangentielle à une périphérie extérieure du petit anneau 12, deux parois latérales 28 situées radialement à l'extérieur de la paroi de fond 26 et formant chacune une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de rotation 100, et une ou plusieurs parois complémentaires 30, 32 situées radialement à l'extérieur de la paroi de fond 26 et axialement entre la paroi de fond 26 et le grand anneau 14, l'une 32 des parois complémentaires étant de préférence perpendiculaire à l'axe de rotation 100 du roulement. Les parois latérales 28 sont de préférence évasées. [0023] Chaque pont 16 présente deux parois 34 de guidage des rouleaux 8, chacune tournée vers une alvéole 18 et chacune formant une surface réglée, par exemple une surface située sur un cône centré sur un axe de rotation du rouleau 8 logé dans l'alvéole 18, ou une surface plane tangente à un tel cône. Les deux parois de guidage 34 sont reliées par une paroi 36 tournée radialement vers l'intérieur, qui peut être en tous points placée sur un cône centré sur l'axe de rotation du roulement, ou à défaut tangente à une génératrice d'un tel cône. Comme illustré en particulier sur la figure 3, la paroi complémentaire et la paroi tournée radialement vers l'intérieur sont sensiblement parallèles et définissent entre elles une épaisseur de matière constante. [0024] Le mode de réalisation illustré sur les figures 8 à 12 ne diffère du précédent que par la présence sur chaque pont de deux évidements longitudinaux 24, 124. Le premier évidement 24 s'étend sur approximativement la moitié de la longueur du pont 16 et présente une paroi de fond 26 formant une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de rotation 100 et tangentielle au petit anneau 12, deux parois latérales 28 situées radialement à l'extérieur de la paroi de fond 26 et formant chacune une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de rotation 100, et une ou plusieurs parois complémentaires 32 situées radialement à l'extérieur de la paroi de fond 26 et axialement entre la paroi de fond 28 et le grand anneau 14. Les parois latérales 28 sont de préférence évasées. Le deuxième évidement longitudinal 124 est également ouvert radialement vers l'extérieur et axialement vers le petit anneau 12 et présente une deuxième paroi de fond 126 formant une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de rotation 100, deux parois latérales situées radialement à l'extérieur de la deuxième paroi de fond 126 et formant chacune une surface réglée ayant une génératrice en tout point parallèle ou essentiellement parallèle à l'axe de rotation 100, et une paroi complémentaire 132 perpendiculaire à l'axe de rotation 100, située radialement à l'extérieur de la deuxième paroi de fond 126 et axialement entre la deuxième paroi de fond 126 et le grand anneau 14. [0025] Dans les deux modes de réalisation présentés, les gorges circonférentielles 20, 22 et les évidements 24, 124 des ponts 16 contribuent à un allègement de la cage et permettent de réduire la distance entre tout point intérieur de la cage 10 et au moins une des parois, de sorte que l'on peut faire en sorte qu'au moins 90%, et de préférence 95%, voire 100% de la pièce en volume est situé à moins 5mm, et de préférence à moins de 3mm d'une paroi de la pièce. Les tests montrent que l'on réduit ainsi considérablement la formation de porosités pendant le moulage et le refroidissement de la pièce. L'homme du métier remarquera par ailleurs que la forme des évidements 24, 124 et des gorges 20, 22 est prévue pour permettre un moulage dans un moule constitué uniquement de deux pièces de moule mobiles l'une par rapport à l'autre parallèlement à l'axe de référence. [0026] Cet allégement de la cage est obtenu sans en diminuer la rigidité, voire en l'augmentant du fait de l'absence de porosités. Les évidements présentent l'avantage supplémentaire de constituer des poches de retenu de lubrifiant, bien que cela ne soit pas leur fonction première. [0027] De nombreuses variantes peuvent être envisagées. En particulier, il est possible de prévoir une nervure de matière séparant en deux dans le sens longitudinal l'évidement 24, pour augmenter la rigidité de la pièce.5DETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT [0020] Referring to FIG. 7, a bearing 2 of tapered roller axle axle box, is composed of an outer ring or cone 4, of an inner ring or bowl 6 , conical rollers 8 rolling on raceways defined by the cone 4 and the bowl 6 and a cage 10 for guiding the rollers 8 between the rings 4, 6 and maintain between the rollers 8 a determined spacing, when the rollers 8 rotate about the axis of rotation 100 of the bearing 1. The cage 10, visible in detail in Figures 2 to 6, is formed of a single piece of molded material, for example a PA66-IGF25 reinforced with elastomer. It consists of a small ring 12 and a large ring 14 centered on the axis of rotation 100 of the bearing, and bridges 16 connecting the small ring 12 to the large ring 14 and delimiting between them and with the small ring 12 and the large ring 14 of the cells 18 housing the conical rollers 8. The small and large rings 12, 14 are each provided with a circumferential groove 20, 22 open axially opposite the other ring. Each bridge 16 has a longitudinal recess 24, open radially outwards and axially towards the small ring 12. This recess 24 extends in the axial direction substantially from the small ring 12 to the large ring 14. It presents a bottom wall 26 forming a controlled surface having a generatrix at any point parallel or substantially parallel to the axis of rotation 100 and tangential to an outer periphery of the small ring 12, two side walls 28 located radially outside the wall base 26 and each forming a controlled surface having a generatrix at any point parallel or substantially parallel to the axis of rotation 100, and one or more complementary walls 30, 32 located radially outside the bottom wall 26 and axially between the bottom wall 26 and the large ring 14, one 32 of the complementary walls being preferably perpendicular to the axis of rotation 100 of the roll is lying. The side walls 28 are preferably flared. Each bridge 16 has two walls 34 for guiding the rollers 8, each facing a cell 18 and each forming a controlled surface, for example a surface located on a cone centered on an axis of rotation of the roller 8 housed in the cell 18, or a flat surface tangent to such a cone. The two guide walls 34 are connected by a wall 36 rotated radially inwards, which can be placed at any point on a cone centered on the axis of rotation of the bearing, or tangential to a generator of such a device. cone. As illustrated in particular in Figure 3, the complementary wall and the wall turned radially inwardly are substantially parallel and define between them a constant material thickness. The embodiment illustrated in Figures 8 to 12 differs from the previous one by the presence on each bridge of two longitudinal recesses 24, 124. The first recess 24 extends over approximately half the length of the bridge 16 and has a bottom wall 26 forming a controlled surface having a generatrix at any point parallel or substantially parallel to the axis of rotation 100 and tangential to the small ring 12, two side walls 28 located radially outside the bottom wall 26 and each forming a controlled surface having a generatrix at any point parallel or substantially parallel to the axis of rotation 100, and one or more complementary walls 32 located radially outside the bottom wall 26 and axially between the wall of bottom 28 and the large ring 14. The side walls 28 are preferably flared. The second longitudinal recess 124 is also open radially outwards and axially towards the small ring 12 and has a second bottom wall 126 forming a regulated surface having a generatrix at any point parallel or substantially parallel to the axis of rotation 100. two lateral walls located radially outside the second bottom wall 126 and each forming a regulated surface having a generatrix at any point parallel or substantially parallel to the axis of rotation 100, and a complementary wall 132 perpendicular to the axis 100, located radially outside the second bottom wall 126 and axially between the second bottom wall 126 and the large ring 14. [0025] In both embodiments shown, the circumferential grooves 20, 22 and the recesses 24, 124 of the bridges 16 contribute to a lightening of the cage and reduce the distance between any point in the interior of the cage 10 and at least one of the walls, so that one can ensure that at least 90%, and preferably 95% or even 100% of the piece by volume is located at least 5mm, and preferably less than 3mm from a wall of the room. The tests show that the formation of porosities during mold molding and cooling of the workpiece is thus considerably reduced. Those skilled in the art will also notice that the shape of the recesses 24, 124 and grooves 20, 22 is intended to allow molding in a mold consisting solely of two mold parts movable relative to each other in parallel with each other. the reference axis. This lightening of the cage is obtained without decreasing the rigidity, or even increasing because of the absence of porosity. The recesses have the additional advantage of forming retaining pockets of lubricant, although this is not their primary function. Many variants can be envisaged. In particular, it is possible to provide a material rib separating the recess 24 in two in the longitudinal direction, to increase the rigidity of the part.