FR3125569A1 - Palier à roulement - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un palier à roulement équipé d’un anneau de guidage (13) qui présente une paroi intérieure (14) disposée autour de l’organe intérieur (2) et une paroi extérieure (15) sur laquelle la couronne interne (7) est en appui radial pour assurer le centrage de la cage (5a, 5b) dans l’espace de roulement (3), ledit anneau présentant une paroi latérale (16) sur laquelle chaque rouleau (4) est guidé en rotation par mise en contact d’une face latérale interne (17) des rouleaux (4) sur ladite paroi latérale, la paroi latérale (16) de l’anneau de guidage (13) présentant une section intérieure tronconique (16a) sur laquelle une section sphérique (19) des faces latérales internes (17) des rouleaux (4) est en contact, et une section extérieure (16b) qui est disposée à distance desdites faces latérales en formant un espace annulaire (18) débouchant radialement sur la cage (5a, 5b). Figure 2

Description

Palier à roulement
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 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, pour des paliers à roulement de grandes dimensions, le poids de la cage peut générer une usure au niveau de son contact avec l’organe intérieur, ce qui engendre un risque important de défaillance.
Le document JP-2007/205388 prévoit la possibilité de monter un anneau de guidage des rouleaux entre les pistes intérieures de roulement, les cages étant centrées en mettant un bord libre de leurs couronnes internes respectives en contact sur une paroi extérieure dudit anneau.
Par ailleurs, l’anneau de guidage présente deux parois latérales sur lesquels chaque rouleau de respectivement une rangée est guidé en rotation par mise en contact d’une face latérale interne des rouleaux sur ladite paroi latérale.
Cette réalisation, si elle permet de centrer la cage sur l’anneau sans risquer d’endommager l’organe intérieur, ne donne pas satisfaction relativement au guidage en rotation des rouleaux.
En particulier, le contact des faces latérales des rouleaux sur la paroi latérale de l’anneau nécessite d’être amélioré afin de limiter le couple de frottement induit, et ce notamment au regard de l’angle de rotulage possible des organes et tout en garantissant une lubrification optimale dudit contact.
L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un palier à roulement, préférentiellement à rotule sur rouleaux, dans lequel les rouleaux sphériques sont guidés dans l’espace de roulement en évitant l’usure de l’organe intérieur et en optimisant le couple induit.
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 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 rouleau est retenu, ledit palier étant équipé d’un anneau de guidage qui présente une paroi intérieure disposée autour de l’organe intérieur et une paroi extérieure sur laquelle la couronne interne est en appui radial pour assurer le centrage de ladite cage dans l’espace de roulement, ledit anneau présentant une paroi latérale sur laquelle chaque rouleau est guidé en rotation dans son logement par mise en contact d’une face latérale interne des rouleaux sur ladite paroi latérale, la paroi latérale de l’anneau de guidage présentant une section intérieure tronconique sur laquelle une section sphérique des faces latérales internes des rouleaux est en contact, et une section extérieure qui est disposée à distance desdites faces latérales en formant un espace annulaire débouchant radialement sur la cage.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles :
est une vue en demi-coupe axiale d’un palier à roulement selon un mode de réalisation de l’invention ;
est une vue agrandie de la centrée sur l’anneau de guidage,
étant une vue agrandie de la centrée sur la section intérieure d’une paroi latérale dudit anneau.
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 1a, 2a, 2b de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement 3. En particulier, l’organe extérieur 1 présente un orifice 9 qui débouche axialement dans l’espace de roulement 3, afin de permettre l’alimentation en lubrifiant dudit espace.
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 dont la périphérie de roulement présente une génératrice en arc de cercle.
Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l’axe de rotation de l’organe tournant 2 (horizontal sur les figures), 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 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 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 dans lequel un rouleau 4 est retenu dans la rangée 4a, 4b.
En particulier, la couronne interne 7 est disposée à distance radiale des organes 1, 2 en présentant un bord libre 10 qui s’étend axialement dans la continuité des ponts 8, la couronne externe 6 s’étendant à l’intérieur desdits ponts.
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 α qui est strictement inférieur à 180°. De façon avantageuse, la cage 5a, 5b peut être réalisée en matériau métallique, notamment en tôle d’acier.
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 les bords libres 10 de leurs couronnes internes 7 respectives disposées en regard axial.
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 rangées 4a, 4b de rouleaux 4 sont disposées.
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 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, un rotulage complet des organes 1, 2, c'est-à-dire en disposant leurs axes respectifs à 90°, permet l’assemblage du palier ainsi que sa maintenance, notamment relativement à la lubrification de l’espace de roulement 3.
La couronne externe 6 est disposée à distance radiale des organes 1, 2, et présente un bord libre 11 qui s’étend radialement vers l’intérieur, en formant avec l’organe intérieur 2 un jeu J. En particulier, les rouleaux 4 présentent chacun une face latérale externe 12 qui est disposée en regard axial du bord libre 11.
De façon avantageuse, le jeu J est suffisant pour éviter tout contact entre la cage 5a, 5b et l’organe intérieur 2, notamment en étant supérieur à la hauteur radiale du bord libre 11. Ainsi, même pour des paliers à roulement de grandes dimensions, le poids de la cage 5a, 5b ne peut pas générer d’usure de l’organe intérieur 2.
Chacun des côtés d’un pont 8 peut être équipé d’un jeu de deux ergots saillant dans un logement, chaque rouleau 4 étant guidé en rotation 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 P dudit rouleau.
Selon une réalisation, les ergots peuvent être formés selon les enseignements du document FR-2 976 640. En particulier, chaque ergot peut présenter une facette de guidage périphérique formant une arête intérieure avec le pont 8.
De façon avantageuse, les deux ergots d’un jeu sont espacés axialement dans le logement, notamment en prévoyant que les ergots d’un jeu soient disposés respectivement sur une portion 8a, 8b d’un pont 8. En variante, comme 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 d’un jeu étant disposés sur ladite portion centrale.
Pour assurer le centrage de la cage 5a, 5b dans l’espace de roulement 3, le palier est équipé d’un anneau de guidage 13 qui présente une paroi intérieure 14 disposée autour de l’organe intérieur 2 et une paroi extérieure 15 sur laquelle la couronne interne 7 est en appui radial.
Cette réalisation avec un anneau de guidage 13 rapporté est 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 particulier, 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 organe intérieur.
Dans le mode de réalisation représenté, l’anneau de guidage 13 est disposé entre les rangées 4a, 4b, et la couronne interne 7 de chacune des cages 5a, 5b est en appui radial sur la paroi extérieure 15 dudit anneau. Plus précisément, les bords libres 10 respectifs des couronnes internes 7 sont disposés en appui radial et en regard axial sur la paroi extérieure 15 de l’anneau de guidage 13, et forment entre eux un jeu axial de dimension réduite.
De façon avantageuse, la paroi extérieure 15 de l’anneau de guidage 13 s’étend axialement, ce qui permet de réaliser un contact plan des bords libres 10 des couronnes intérieures 7 sur elle, et ainsi d’améliorer le centrage des cages 5a, 5b sur une longueur suffisante pour éviter les problèmes d’usure.
De même, l’organe intérieur 2 présente une portée axiale 2c formée entre les pistes de roulement 2a, 2b, la paroi intérieure 14 de l’anneau de guidage 13 s’étendant axialement en étant disposée autour de ladite portée axiale.
L’anneau 13 présente une paroi latérale 16 sur laquelle chaque rouleau 4 est guidé en rotation dans son logement par mise en contact d’une face latérale interne 17 des rouleaux 4 sur ladite paroi latérale. Dans le mode de réalisation représenté, l’anneau 13 présente deux parois latérales 16 sur lesquelles chaque rouleau 4 de respectivement une rangée 4a, 4b est guidé en rotation par mise en contact de sa face latérale interne 17 sur la paroi latérale 16 correspondante de l’anneau 13.
En relation avec les figures 2 et 2a, la paroi latérale 16 de l’anneau de guidage 13 présente une section intérieure tronconique 16a sur laquelle une section sphérique 19 des faces latérales internes 17 des rouleaux 4 est en contact, ainsi qu’une section extérieure 16b qui est disposée à distance desdites faces latérales en formant un espace annulaire 18 débouchant radialement sur la cage 5a, 5b.
En particulier, la section intérieure tronconique 16a est plane et diverge vers l’extérieur, la section sphérique 19 étant formée d’une portion d’une calotte sphérique qui est délimitée par le plan contenant le bord de la périphérie sphérique de roulement du rouleau 4.
Les géométries respectives des sections sphérique 19 et tronconique 16a permettent de guider les rouleaux 4 au niveau d’une ellipse de contact qui est localisée sur un diamètre réduit, ladite ellipse étant conservée en cas de déplacements des rouleaux 4 lors de la rotulation des organes 1, 2, ce qui permet de limiter le couple de frottement induit.
En outre, l’espace annulaire 18 permet de faciliter la circulation du lubrifiant dans l’espace de roulement 3, notamment au niveau des zones de contact des rouleaux 4 sur l’anneau de guidage 13.
En particulier, l’espace annulaire 18 débouche dans un bord externe de la paroi extérieure 15 de l’anneau de guidage 13, ce qui permet notamment une circulation de lubrifiant entre ledit espace annulaire et ladite paroi extérieure sur laquelle la cage 5a, 5b est centrée.
Dans le mode de réalisation représenté, chacune des parois latérales 16 de l’anneau de guidage 13 présente une section intérieure tronconique 16a sur laquelle vient en contact une section sphérique 19 des faces latérales internes 17 de la rangée 4a, 4b de rouleaux 4 correspondante, ainsi qu’une section extérieure 16b formant un espace annulaire 18 tel que décrit précédemment de part et d’autre dudit anneau. De façon avantageuse, l’anneau de guidage 13 présente un plan de symétrie médian π, ses faces latérales 16 étant ainsi identiques.
Selon une réalisation avantageuse, chaque paroi latérale de guidage 16 présente un embrèvement 20 formant la section extérieure 16b de ladite paroi, l’espace annulaire 18 s’étendant entre ledit embrèvement et les portions des faces latérales 17 des rouleaux 4 disposées en regard axial.
Par ailleurs, la section intérieure tronconique 16a présente :
  • une longueur l qui est inférieure à 30% d’une longueur radiale L de la paroi de guidage 16 mesurée entre les parois intérieure 14 et extérieure 15 ; et
  • un angle de conicité β qui est compris entre 10° et 30° ;
afin d’optimiser la dimension de l’espace annulaire 18 et de la section intérieure 16a de contact des rouleaux 4.

Claims (15)

  1. 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 dans lequel un rouleau (4) est retenu, ledit palier étant équipé d’un anneau de guidage (13) qui présente une paroi intérieure (14) disposée autour de l’organe intérieur (2) et une paroi extérieure (15) sur laquelle la couronne interne (7) est en appui radial pour assurer le centrage de ladite cage dans l’espace de roulement (3), ledit anneau présentant une paroi latérale (16) sur laquelle chaque rouleau (4) est guidé en rotation dans son logement par mise en contact d’une face latérale interne (17) des rouleaux (4) sur ladite paroi latérale, ledit palier étant caractérisé en ce que la paroi latérale (16) de l’anneau de guidage (13) présente une section intérieure tronconique (16a) sur laquelle une section sphérique (19) des faces latérales internes (17) des rouleaux (4) est en contact, et une section extérieure (16b) qui est disposée à distance desdites faces latérales en formant un espace annulaire (18) débouchant radialement sur la cage (5a, 5b).
  2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne externe (6) est disposée à distance radiale des organes (1, 2).
  3. Palier à roulement selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couronne interne (7) est disposée à distance radiale des organes (1, 2).
  4. Palier à roulement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couronne interne (7) présente un bord libre (10) qui s’étend axialement, ledit bord libre étant en appui sur la paroi extérieure (15) de l’anneau de guidage (13).
  5. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la paroi latérale (16) de l’anneau de guidage (13) présente une longueur radiale (L) entre les parois extérieure (15) et intérieure (14), la section intérieure tronconique (16a) de ladite paroi latérale présentant une longueur (l) qui est inférieure à 30% de la longueur (L).
  6. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section intérieure tronconique (16a) de la paroi latérale (16) de l’anneau de guidage (13) présente un angle de conicité (β) qui est compris entre 10° et 30°.
  7. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi latérale (16) de l’anneau de guidage (13) présente un embrèvement (20) formant la section extérieure (16b) de ladite paroi.
  8. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’organe intérieur (2) présente une portée axiale (2c), la paroi intérieure (14) de l’anneau de guidage (13) s’étendant axialement en étant disposée autour de ladite portée axiale.
  9. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la paroi extérieure (15) de l’anneau de guidage (13) s’étend axialement.
  10. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, 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), l’anneau de guidage (13) étant disposé entre lesdites rangées, la couronne interne (7) de chacune desdites cages étant en appui radial sur la paroi extérieure (15) de l’anneau de guidage (13).
  11. Palier à roulement selon la revendication 10, caractérisé en ce que les couronnes internes (7) présentent chacune un bord libre (10), lesdits bords libres étant disposés en regard axial sur la paroi extérieure (15) de l’anneau de guidage (13).
  12. Palier à roulement selon l’une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que l’anneau de guidage (13) présente deux parois latérales (16) sur lesquels chaque rouleau (4) de respectivement une rangée (4a, 4b) est guidé en rotation dans son logement par mise en contact d’une face latérale interne (17) des rouleaux (4) sur ladite paroi latérale.
  13. Palier à roulement selon la revendication 12, caractérisé en ce que chacune des parois latérales (16) de l’anneau de guidage (13) présente une section intérieure tronconique (16a) sur laquelle une section sphérique (19) des faces latérales internes (17) des rouleaux (4) est en contact, et une section extérieure (16b) qui est disposée à distance desdites faces latérales en formant un espace annulaire (18) débouchant radialement sur la cage (5a, 5b).
  14. Palier à roulement selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’anneau de guidage (13) présente un plan (π) de symétrie médian.
  15. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendication 10 à 14, 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 rangées (4a, 4b) de rouleaux (4) sont disposées afin de permettre un rotulage angulaire desdits organes.
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