BE1008228A6 - Assemblage de mecanisme de roulement a chenilles, en particulier pour petits excavateurs. - Google Patents
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Abstract
Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles (1) avec des roues porteuses de charge (4) et une roue de tension de chenille (3) comprenant chacune un cylindre fou (6) en fonte ayant subi une trempe bainitique, maintenu sur un arbre (16) en acier du type constructionnel par deux éléments de verrouillage (8) de fonte graphitique sphéroïdale montés comme ajustement d'interférence sur les extrémités de l'arbre (7), le cylindre fou (6) comprenant une chambre de lubrifiant (9), le moyen de joint (19) étant logé dans les éléments de verrouillage (8) et l'anneau denté (26) de la roue de commande (2) étant en fonte de trempe bainitique.
Description
"Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles, en particulier pour petits excavateurs"
La présente invention est relative à un assemblage de mécanisme de roulement à chenilles, en particulier pour petits excavateurs.
Les assemblages de mécanismes de roulement pour excavateurs suivant 11 introduction de la première revendication sont connus.
Les éléments mécaniques constitutifs des assemblages de mécanismes de roulement à chenilles et en particulier des excavateurs sont connus comme étant soumis à des tensions mécaniques et une usure particulièrement intenses. Le but consiste par conséquent à prévoir des assemblages de mécanismes de roulement à chenilles qui représentent le meilleur compromis entre les coûts et la durée. Dans le cas des machines de faible et grande puissances, le problème peut être résolu par le concepteur par l'utilisation de constructions sophistiquées. Toutefois, dans le domaine des petits assemblages de mécanismes de roulement à chenilles, tels que ceux pour mini-excavateurs, la tâche est rendue plus difficile parce que l'utilisation de techniques de construction plutôt sophistiquées n'est pas justifiée, même s'il est techniquement possible de résoudre les problèmes liés à la dimension des éléments. Le problème consiste par conséquent à optimaliser la structure d'un assemblage de mécanisme de roulement à chenilles utilisé en particulier pour les petites machines à chenilles, tout en utilisant une structure plutôt simple qui est par conséquent facile à construire à faible coût, et que l'on peut remplacer dès que les effets d'usure apparaissent. Le problème est résolu par un assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la première revendication.
Dans cet assemblage de mécanisme de roulement, la roue de tension de chenille et la roue porteuse de charge ont toutes les deux la même structure et sont constituées d'un nombre d'éléments relativement petits et rationnels. Même en l'absence de coussinet ou paliers, sa durée d'utilisation et sa résistance sont très satisfaisantes parce que les surfaces en déplacement relatif sont constamment lubrifiées du fait de l'utilisation d'un moyen de joint qui empêche le lubrifiant de se disperser à l'extérieur. Le choix des matériaux considérés contribue valablement à augmenter la fiabilité des éléments.
La figure 1 est une vue frontale schématique d'un assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant l'invention.
La figure 2 est une vue partiellement totale et partiellement en coupe d'une roue porteuse de charge.
La figure 3 est une vue partiellement pleine et partiellement en coupe d'une roue de tension de chenille.
La figure 4 montre l'anneau denté de la roue de commande.
Les figures 5-7 sont des vues partiellement pleines et partiellement en coupe respectivement d'une première, seconde et troisième formes de réalisation du moyen de joint.
Si l'on se réfère aux figures susmentionnées, l'assemblage de mécanisme de roulement à chenilles de l'invention, représenté globalement en 1, comprend essentiellement une roue de commande 2, une roue de tension de chenille 3, une pluralité de roues de support de charge 4 et une chenille 5 qui est sans fin et qui engage les roues 3 et 4 sur au moins une partie de leur périmètre.
La roue de commande 2 comprend un anneau denté extérieur 26 fixable de façon amovible (avantageusement par des moyens de vis) au noyau intérieur 27. L'anneau denté extérieur 26 est façonné à partir d'une fonte graphitique, sphéroïdale du type ferritique-perlitique soumise à un traitement à chaud de trempe bainitique. La fonte dont l'anneau denté 26 de la roue de commande 2 est fait à avantageusement la composition chimique suivante : C : 3,5 minimum ; Si : 2,5 ; Mn : 0,3 ; S : 0,015 maximum ; P : 0,06 maximum ; Ni : 0,5 ; Mo : 0,20 ; Mg : 0,04. Cette fonte est avantageuse du fait que, tenant compte de son utilisation, elle représente un bon compromis entre le coût et les caractéristiques mécaniques (notamment 1'usinabilité par les outils de coupe) qu'elle est capable d'offrir. Sous des conditions de travail, cette fonte a les caractéristiques mécaniques suivantes : dureté de 340 HB minimum, effort maximal de traction R 1030 MPa minimum.
La roue de tension de chenille 3 comprend un cylindre 6 agencé pour tourner fou sur un arbre 7 et maintenu sur celui-ci par deux éléments de verrouillage 8 montés comme ajustement d'interférence sur les extrémités dudit arbre 7. Le cylindre fou 6 est fait de fonte graphitique sphéroïdale du type ferritique-perli-tique, soumise à un traitement à chaud de trempe bainitique, et avantageusement de la même fonte que l'anneau denté 26 de la roue de commande 2. Les raisons du choix de cette fonte sont les mêmes que celles déjà mentionnées pour l'anneau denté 2 6 de la roue de commande 2. Le cylindre fou comprend une chambre 9 contenant du lubrifiant. L'arbre 7 est pourvu aux deux extrémités d'un trou 12 s'étendant parallèlement à l'axe 13 de rotation de la roue 3. Le trou 12 est pourvu intérieurement d'un filet 14 engageable par des moyens de vis (non représentés) pour fixer la roue 3 au cadre 15 de l'assemblage de mécanisme de roulement à chenilles 1. Au moins un de ces trous axiaux se prolonge pour former un conduit 16 qui, lorsque la roue de tension de chenille 3 est montée, communique avec l'intérieur de la chambre de lubrifiant 9. Pour empêcher le lubrifiant de s'échapper, un bouchon 17 est prévu, enfoncé dans le conduit 16 lors du montage de la roue de tension de chenille 3.
L'arbre 7 est constitué d'un acier de construction, avantageusement de la composition chimique suivante : C : 0,50 ; Mn : 1,00 ; Cr : 0,15 ; Si : 0,30 ; B : 20-40 parties par million.
Cet acier est avantageux parce que, tenant compte de son utilisation, il représente un bon compromis entre le coût et les caractéristiques mécaniques (notamment 1'usinabilité par les outils de coupe) qu'il est capable d'offrir. Sous des conditions de travail, cet acier a les caractéristiques mécaniques suivantes : - dans son état naturel, c'est-à-dire après un simple laminage, la dureté superficielle Brinell est de 170-240 HB, tandis que dans son noyau elle est de 150-240 Hb ; après trempe et revenu, la dureté superficielle Brinell est de 230-290 HB, tandis que dans son noyau elle est de 220 Hb au minimum.
après trempe superficielle, la dureté superficielle atteint 55 HRc au minimum, tandis qu'à quelques millimètres de profondeur, elle atteint 50 HRc.
Cet acier peut également comprendre les éléments d'alliage suivants : niobium, vanadium. Dans ce cas, on obtient un acier qui, lorsqu'il est dans son état naturel, a des propriétés mécaniques comparables à celles de l'acier susmentionné après la trempe. Dans ce cas, pour autant qu'un traitement thermique ne soit pas nécessaire, le coût est réduit sans que ses caractéris tiques mécaniques ne subissent une diminution importante.
Chaque élément de verrouillage 8 est percé axialement sur son épaisseur entière pour lui permettre d’être correctement positionné sur l'arbre 7 lors du montage de la roue de tension de chenille 3 de manière à réaliser l'intervalle correct entre les éléments 8 et le cylindre 6 qui les sépare. Chaque élément de verrouillage 8 est fait de fonte graphitique, sphéroïdale, et comprend un siège 18 pour un moyen de joint ou de scellage 19.
La fonte dont les moyens de verrouillage 8 sont faits est une fonte choisie de la façon suivante : fonte graphitique, sphéroïdale, de matrice principalement ferritique, du type GS 400-12 UNI 4544 avec une dureté Brinell de 150 HB minimum, un effort maximal de traction de 400 MPa minimum ; fonte vermiculaire de structure principalement perlitique (également connue comme fonte grise avec du graphite vermiculaire) de l'analyse chimique indicative suivante : C : 3,5 ; Si : 2,50 ; Mn : 0,5 et des limitations en ce qui concerne la teneur en soufre et phosphore ; dureté Brinell de 145 HB minimum ; effort maximal de traction de 410 N/mm2 minimum. Le moyen de joint 19 (voir figures 5-7 en particulier) est de divers types. Toutefois chaque type comprend un élément annulaire intérieur en forme de L 20 associé à un seul élément annulaire extérieur 21 qui se déforme pour former le joint. La déformation à laquelle l'élément annulaire extérieur 21 est soumis est imprimé sur celui-ci par une paroi annulaire 22 du joint 18, dans la forme de réalisation illustrée cette paroi convergeant à l'extérieur de la roue de tension de chenille 3 vers l'axe de rotation 13 de ladite roue (du fait du type de moyen de joint représenté) ; avec un moyen de joint différent, elle peut être plus simplement une cavité cylindrique. Pour augmenter la durée d'utilisation du moyen de joint 19 en le protégeant contre toute infiltration de corps étranger, la paroi annulaire 22 du siège 18 pour le moyen de joint se prolonge de manière à contenir, au moins dans des proportions minimales, un épaulement 23 prévu coaxialement sur le cylindre fou 6. Le moyen de joint 199 exerce également son action contre la surface frontale 24 dudit épaulement. Plus précisément, la surface extérieure 25 de l'élément annulaire intérieur en forme de L 20 comprime la surface avant 24 de 1'épaulement 23. Pour améliorer le joint et, en particulier, réduire l'usure des pièces de mise en contact, la surface avant 24 peut être rodée. Dans ce cas, la surface avant 28 de l'élément de verrouillage 8 qui entre en contact avec ladite surface avant 24 est également rodée pour les mêmes raisons.
Le premier élément formant joint représenté à la figure 5 a son élément annulaire intérieur 20 de métal et son élément annulaire extérieur 21 de la même matière et de la même forme que les anneaux toriques conventionnels. Le second élément de joint représenté à la figure 6 diffère du premier principalement par la forme de parallélogramme oblique de l'élément annulaire extérieur 21. Le troisième élément de joint représenté à la figure 7 diffère du précédent principalement par le fait que l'élément annulaire intérieur 20 est en une résine synthétique, avantageusement du polyuréthanne. De plus, l'élément annulaire intérieur 20 comprend des saillies 29 agencées pour augmenter la pression de scellage spécifique contre la surface 24 du rouleau fou 6. Pour réduire la friction de manière à augmenter la durée d'utilisation et faciliter l'action du lubrifiant, les surfaces 10 latérales à la chambre 9 qui subissent un contact de glissement avec la surface extérieure il de l'arbre 7 peuvent être rectifiées de la même manière que les surfaces il de l'arbre 7. Un usinage peut être facilement réalisé sur une échelle de production en masse par des machines-outils automatiques du fait de la simplicité des pièces et de la position des surfaces à usiner, celles-ci pouvant facilement être atteintes même par des outils de coupe usuels.
Du fait de leur similarité structurale, ce qui précède concernant la roue de tension de chenille 3 est totalement applicable à chacune des roues porteuses de charge 4. Par conséquent, les éléments correspondants sont représentés par les mêmes références numériques .
Le montage de la roue de tension de chenille 3 et de chaque roue porteuse de charge 4 comprend des stades identiques réalisables par des machines automatiques compte tenu du petit nombre d'éléments impliqués et de la structure plutôt simple des pièces. Le processus consiste à aligner trois éléments creux axialement sur le même et unique arbre 7. L'intervalle que l'élément central doit nécessairement avoir entre celui-ci et les éléments latéraux de manière à ce qu'il ne se fixe pas, est aisément obtenu au cours du montage, même si celui-ci est réalisé par des machines automatiques, de par le fait que les éléments de verrouillage 8 sont percés axialement sur leur épaisseur entière. A cet égard, les surfaces latérales 30 de l'arbre 7 peuvent être considérées comme étant des localisateurs d'arrêt de l'outil qui, lorsque adapté à la presse, amène les éléments de verrouillage 8 sur l'arbre 7.
Lorsque la roue de tension de chenille ou de support de charge a été montée, la chambre 9 est remplie de lubrifiant (avantageusement de l'huile de viscosité plutôt élevée) et est ensuite finalement obturée en amenant le bouchon 17 dans le conduit 16. La roue est fixée au cadre 15 de l'assemblage de mécanisme de roulement par un moyen de vis engageant le filet 14.
Claims (14)
1. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles (1), en particulier pour petits excavateurs, pourvu d'un cadre (15) supportant : une roue de commande (2), une roue de tension de chenille (3) et une pluralité de roues de support de charge (4), toutes ces roues engageant sur une partie de leur périmètre une chenille sans fin (5) décrivant une branche supérieure et une branche inférieure de mise en contact avec le sol, caractérisé en ce que les roues de support de charge (4) et la roue de tension de chenille (3) comprennent chacune un cylindre fou (6) maintenu sur un arbre (7) par deux éléments de verrouillage (8) montés comme ajustement d'interférence sur les extrémités dudit arbre (7) , le cylindre fou (6) comprenant une chambre de lubrifiant et étant fait d'une fonte graphitique sphé-roïdale, ferritique-perlitique ayant fait l'objet d'un traitement thermique de trempe bainitique, l'arbre (7) étant pourvu aux deux extrémités d'un trou axial (12) fileté intérieurement (14) pour fixer la roue (2, 3) des deux côtés du cadre (15) de l'assemblage de mécanisme de roulement (1), au moins un des trous axiaux (12) se prolongeant pour former un conduit (16) qui, lorsque le cylindre (6) est monté sur l'arbre (7), communique avec l'intérieur de la chambre de lubrifiant (9) et est pourvu intérieurement d'un bouchon (17), l'arbre (7) étant fait d'un acier à carbone constructionnel légèrement allié avec du chrome et/ou du bore, chacun de ces éléments de verrouillage (8) comprenant un siège (18) pour le moyen de joint (19), le moyen de joint (19) opérant contre la chambre de lubrifiant (9) , les éléments de verrouillage (8) étant faits de fonte graphitique, sphéroïdale d'une matrice principalement ferriti-que, la roue de commande (2) comprenant un anneau denté (26) fixable de façon amovible à l'extérieur du moyeu intérieur (27) et fait d'une fonte ferritique-perliti- que, sphéroïdale ayant fait l'objet d'un traitement à chaud de trempe bainitique.
2. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de verrouillage (8) est percé axialement sur son épaisseur entière.
3. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que : la roue folle (6) et l'anneau denté (26) de la roue de commande (2) sont faits de la même fonte, qui a avantageusement la composition chimique suivante : C : 3,5 minimum ; Si : 2,5 ; Mn : 0,3 ; S : 0,015 maximum ; P : 0,06 maximum ; Ni : 0,5 ; Mo : 0,20 ; Mg : 0,04, avec une dureté de travail de 340 HB minimum ; l'acier dont l'arbre (7) est fait a avantageusement la composition chimique suivante : C : 0,50 ; Mn : 1,00 ; Cr : 0,15 ; Si : 0,30 ; B : 20-40 parties par million, avec une dureté superficielle de travail de 55 HRc ; la fonte dont les éléments de verrouillage (8) sont faits, est une fonte choisie de la façon suivante : - fonte graphitique sphéroïdale de matrice principalement ferritique, type GS 400 12 UNI 4544 avec une dureté Brinell de 150 HB minimum ; - fonte vermiculaire de structure principalement perlitique avec l'analyse chimique indicative suivante : C : 3,5 ; Si : 2,50 ; Mn : 0,5 et des limitations sur la teneur en soufre et phosphore ; dureté Brinell de 145 HB minimum ; effort maximal de traction de 410 N/mm2 minimum.
4. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'acier dont l'arbre (7) est fait comprend également les éléments d'alliage suivants : niobium, vanadium.
5. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de joint (19) est du type comprenant un élément annulaire extérieur en forme de L (20) associé à un simple anneau déformable (21) qui vient se sceller contre une paroi annulaire (22) du siège (18).
6. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi annulaire (22) du siège (18) pour le moyen de joint (19) se prolonge de manière à contenir, au moins dans des proportions minimales, un épaulement (23) agencé coaxialement sur le rouleau fou (6).
7. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément annulaire intérieur en forme de L (20) du moyen de joint (19) est en métal et converge vers son axe afin d'élever la pression de scellage spécifique contre la surface (24) du cylindre fou (6).
8. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément annulaire extérieur (21) est élastique-ment déformable et est de section transversale circulaire.
9. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément annulaire extérieur déformable (21) est de section transversale en forme de parallélogramme oblique et est monté de telle sorte que la charge préalable à laquelle il est soumis pour réaliser le joint a tendance à réduire ladite conformation oblique.
10. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément annulaire extérieur en forme de L (21) du moyen de joint (19) comprend des saillies (29) agencées pour accroître la pression de scellage spécifique contre la surface avant (24) du cylindre fou (6).
11. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément extérieur en forme de L (21) du moyen de joint (19) est en une résine synthétique, avantageusement du polyuréthanne.
12. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces (24) du cylindre fou (6) et les surfaces (25) du moyen de joint (19) qui se déplacent par rapport à celles-ci, sont rodées.
13. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces (24) du cylindre fou (6) sont rodées et les surfaces (28) des éléments de verrouillage qui se déplacent par rapport à celles-ci, ne sont pas nécessairement rodées.
14. Assemblage de mécanisme de roulement à chenilles suivant la revendication l, caractérisé en ce que la roue de commande (2) comprend un anneau denté (26) appliqué par des moyens de vis à un moyeu motorisé (27) , le noyau denté (26) étant en fonte ayant subi une trempe bainitique.
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