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Roulements à billes ou à rouleaux et leur procédé de fabrication @ La présente invention concerne des perfectionnements ap- portés à la constitution de roulements à billes ou à rouleaux, à bagues de roulement en fonte,ainsi qu'au procédé de coulée pour la fabrication de ceux-ci. Les perfectionnements apportés à la constitution résident essentiellement dans le durcissement des surfaces de roulement et en outre dans la réalisation de la bague de roulement extérieure en deux pièces. Ils s'étendent en outre à la conformation des joints de subdivision de la bague de roulement.au mode de construction de la cage et à la fixation de la bague intérieure sur l'arbre.
Le procédé de coulée amélioré permet de produire de façon simple,lors de la coulée.le durcis- sement des surfaces de roulement.
Le dessin représente à titre d'exemple l'objet de l'inven -tion.
Les fig. 1 et 2 montrent en coupe longitudinale et en vue da face ,en partie en coupe.un roulement à rouleaux à manchon de serrage.Les fig. 3 et 4 sont des coupes longitudinales de deux
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roulements à rouleaux respectivement sans manchon de serrage et sans bague intérieure.Les fig. 5 à 10 servent à 1* exploitation du procédé de coulée.
Toutes les formes de réalisation du palier à rouleaux pré- sentent cette caractéristique commune que la bague extérieure est faite de deux parties et est munie d fépaulements 2 venus de fonte. La. périphérie extérieure de la bague intérieure 3 est au contraire toujours lisse. les joints de subdivision 4 de la bague extérieure sont réalisés de façon à croiser complotèrent les génératires de la surface. Dans le cas présent, ils sont bri- sée suivant des angles obtus dont le sommet se trouve dans le plan médian de la bague.le fait que le joint coupe les génératrices de la surface de roulement présente cet avantage que les rouleaux passent sans ohoo sur le joint et ne peuvent par conséquent pro- voquer aucune usure pouvant amener la formation de gradins.
Il a également pour conséquence une immobilisation des extrémités emboîtées de la bagae et empêche un déplacement des pièces de celle-ci dans le sens axial. En coupe transversale .le joint 4 est en gradin,comme le montre la fig. 2,de sorte que le glissement transversal des pièces de la bague est également empêché.Les an- neaux 5,5' de la cage sont subdivisés et pourvus pour recevoir les tourillons appartenant aux rouleaux de forme cylindrique 7,de renfercements cylindriques aux endroits voulus ;
ils sont reliés ensemble par des barres transversales 6.Par suite de l'engagement des tourillons dans les renfoncements des anneaux 5,5' de la cage,on produit un guidage précis des rouleaux,avec des pertes minimes par frottement. Dans le cas représenté,la cage des rou- leaux est en deux pièces,de sorte qu'elle est composée de deux moitiés qui peuvent être enlevées successivement d'une pièce après soulèvement d'un couvercle de palier. Il suffit à cet effet de faire tourner les moitiés de cage jusqu'à ce qu'elles soient libres.
Le dispositif pour la fixation de la bague intérieure 3 sur l'arbre avec emploi d'un manchon de serrage est simplifié en ce sens que la bague possède dans sa partie de plus petit diamètre inté-
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-rieur quelques filets de vis de telle sorte qu'elle peut se vis- ser sur le manchon de serrage conique 8.
Pour pouroir maintenir le manchon de serrage 8 lors du vissage de la bague-,ce manchon est muni d'un trou 9.Pour empêcher la liaison par vissage de se desserrer,on détruit par place le filetage.Dans ce but,la bagaa
3 possède dans sa partie filetée une ouverture 10 dans laquelle on peut introduire un poinçon.En appliquant un coup sur ce poinçon,on refoule le filetage en l'aplatissant,ce qui assure un verrouillage, tandis que lorsqu'on exerce une certaine force,on peut cependant sans difficulté desserrer la liaison par vissage.
Les fig.3 et 4 montrent comment un seul et même roulement peut être employé pour des arbres de plus grand diamètre* moyennant la suppression du manchon de serrage et de la bague intérieure de roulement..D'élimination de la bague intérieure est possible sans difficulté car le guidage latéral des rouleaux n'est pas réalisé comme précédemment sur la bague intérieure 3 mais au moyen des épaulements 2 de la bague extérieure 1,1'.
Le procédé de coulée pour la fabrication des bagues est caractérisé avant tout par le fait que le durcissement des surfaces de roulement se fait en même temps que la coulee.Les fig.
5 et 6 montrent les moules pour la bague intérieure d'un roule- ment à rouleaux,pour une bague d'un roulement à billes longitudi- nal ainsi que pour les bagues de l'intérieur et de l'extérieur d'un roulement à billes transversal,ces pièces étant représentées réunies dans un seul châssis de moulage,pour plus de simplicité en coupe verticale et en coupe horizontale.Les parties respec- tives du moule sont désignées par A,B,C et D.
Pour couler la bague intérieure d'un roulement à rouleaux A, la partie supérieure 11 du châssis de moulage est placée sur une table de moulage et on y place le modèle correspondant aux parties creuses ainsi qu'un anneau métallique 12 glissé sur le modèle.L'anneau métallique constitue dans la suite une partie du moule,savoir: la partie qui correspond aux urfaces
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à durcir. Après le damage du sable de moulage,on retourne la partie supérieure 11,on place sur celle-ci la partie inférieure
13,on la remplit et on retourne de nouveau le tout.Apres soulève -ment de la partie supérieure 11,opération au cours de laquelle l'anneau métallique 12 est entraîné avec le moule,on retira le modèle.Après réunion des deux parties du châssis,le moule est prêt pour la coulée.
Le métal de coulée remplissant le moule est étonné par son contact avec l'anneau métallique 3,aux endroits correspondant aux surfaces de roulements,de sorte qu'il est durci exclusivement en ces endroits tandis que toutes les autres parties de la pièce coulée conservent leur homogénéité.Pour empêcher que la différence de température nécessaire pour le durcissement diminue fortement au cours de la coulée par suite de réchauffement de l'anneau métallique la section transversale de ce dernier va en augmentant de bas en haut de sorte que sa capacité d'absorption de la chaleur augmente dans le même sens.:
Plus l'anneau est épais plue le durcissement est effectif. lors de la coulée d'une bague pour un roulement à billes longitudinal (B), les opérations sont analogues ,sauf que l'anneau métallique 14 est étroit et reçoit sur sa face frontale une forme correspondant à celle des billes.Dans ce cas,la partie supérieure 11 est retournée après qu'on y a introduit le modèle,pais l'anneau métallique est placé dans une rainure annulaire du modèle et finalement la partie 13 du châssis est posée par dessus puis remplie.Lorsqu'on enlève le modèle,l'anneau métallique reste et forme de nouveau la partie voulue du moule.
Pour couler une bague intérieure d'un palier transversal à billes (0),le modèle reçoit une forme telle qu'il procure la car- vité nécessaire pour l'anneau métallique 15. L'anneau est ici en deux pièces. L'espace situé à la fig.5 en dessous de l'anneau est rempli de sable de moulage en même temps que la partie 13 du châssis. Les deux parties de l'anneau sont introduites après l'enlèvement du modèle.
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Pour la fabrication de la bague extérieure (D) les opé- rations sont tout à fait analogues sauf que l'anneau 16 est en plusieurs pièces de façon à pouvoir être facilement enleva
Les fig. 7 et 8 montrent la procédé de coulée d'une demi- bague extérieure pour un roulement à rouleaux du genre des fig.l à 4. Le moule est ici formé de noyaux préparés séparément,qui sont réunis pour la coulée dans un châssis 17,. Les fig. 7 et 8 représen- tent une coupe verticale et une coupe Horizontale de ce châssis. ON place d'abord dans celui-ci le noyau 18,qui forme le moule pour la moitié inférieure de la demi-bague,à l'exception das surfaces de roulement et d'adaptation.
On place ensuite par dessus le noyau 19 qui complète,de la même manière le moule.Les noyaux forment ensemble une cavité pour recevoir un corps métallique 20 et sont pourvus,au dessus et en dessous de celui-ci,d'évidements qui correspondent par leur forme à des saillies 21,21' du corps métallique 20,Ce dernier est représenté en perpective à la fig.9.
Il est introduit dans la cavité en glissant sur le fond du châs- sis 17 et complète le moule pour ce qui concerne les surfaces de roulement et d'adaptation. L'espace restant litre dans le chas- sis est alors rempli de sable. L'action du corps métallique pour le durcissement est la même que celle décrite plus haut.
Comme on le voit à la fig. 10,1e corps métallique peut aussi être formé de deux parties 22,22' reliées ensemble par une articula- tion,qui sont placées dans mne position extrême assurée par une butée quelconque,de façon à correspondre exactement à la surface de moule à former.Cette disposition présente l'avantage que le corps métallique peut être facilement introduit dans la position ré- tréoie et qu'il peut céder de la manière voulue lors du retrait de la pièce coulée annulaire,
retrait au cours duquel le diamètre de la pièce diminue également.L'enlèvement du corps métallique de la pièce coulée est naturellement aussi rendu possible de façon sim- ple.A la place d'une liaison par articulation.on peut également prévoir un joint s'étendant obliquement par rapport à la direction d'introduction.
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Ball or roller bearings and their manufacturing process. The present invention relates to improvements made to the constitution of ball or roller bearings, with cast iron rolling rings, as well as to the casting process for the manufacture of. these. The improvements made to the constitution essentially lie in the hardening of the rolling surfaces and, moreover, in the production of the outer rolling ring in two parts. They further extend to the shaping of the subdivision seals of the bearing race, the mode of construction of the cage and the attachment of the inner race to the shaft.
The improved casting process enables the hardening of the rolling surfaces to be produced in a simple manner during casting.
The drawing represents by way of example the object of the invention.
Figs. 1 and 2 show in longitudinal section and in front view, partly in section, a roller bearing with an adapter sleeve. Figs. 3 and 4 are longitudinal sections of two
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roller bearings without adapter sleeve and without inner ring, respectively. 5 to 10 are used for the operation of the casting process.
All the embodiments of the roller bearing have this common feature that the outer ring is made of two parts and is provided with cast iron shoulders 2. On the contrary, the outer periphery of the inner ring 3 is always smooth. the subdivision joints 4 of the outer ring are made so as to cross plotted the generatires of the surface. In the present case, they are broken at obtuse angles, the apex of which is in the median plane of the ring. The fact that the seal intersects the generatrices of the running surface has the advantage that the rollers pass without ohoo on the seal and therefore cannot cause any wear that could lead to the formation of steps.
It also results in immobilization of the nested ends of the bagae and prevents movement of the parts thereof in the axial direction. In cross section .the seal 4 is stepped, as shown in FIG. 2, so that the transverse sliding of the parts of the ring is also prevented. The rings 5.5 'of the cage are subdivided and provided to receive the journals belonging to the cylindrical rollers 7, with cylindrical recesses at the desired locations ;
they are connected together by transverse bars 6. As a result of the engagement of the journals in the recesses of the rings 5.5 ′ of the cage, precise guidance of the rollers is produced, with minimal losses by friction. In the case shown, the roller cage is in two parts, so that it is composed of two halves which can be successively removed from one part after lifting a bearing cover. All that is needed is to rotate the cage halves until they are free.
The device for fixing the inner ring 3 to the shaft using an adapter sleeve is simplified in that the ring has in its part of smaller internal diameter.
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- behind a few screw threads so that it can be screwed onto the conical adapter sleeve 8.
In order to be able to maintain the tightening sleeve 8 when screwing the ring, this sleeve is provided with a hole 9. To prevent the screw connection from loosening, the thread is destroyed in place. For this purpose, the bagaa
3 has in its threaded part an opening 10 into which a punch can be inserted. By applying a blow to this punch, the thread is pushed back by flattening it, which ensures locking, while when a certain force is exerted, however, the connection can be loosened without difficulty by screwing.
Figs. 3 and 4 show how one and the same bearing can be used for larger diameter shafts * by removing the adapter sleeve and the inner bearing race. The inner ring can be removed without difficulty because the lateral guidance of the rollers is not carried out as above on the inner ring 3 but by means of the shoulders 2 of the outer ring 1.1 '.
The casting process for the production of the rings is characterized above all by the fact that the hardening of the rolling surfaces takes place at the same time as the casting.
5 and 6 show the molds for the inner ring of a roller bearing, for a ring of a longitudi- nal ball bearing as well as for the inner and outer rings of a roller bearing. transverse balls, these parts being shown united in a single molding frame, for simplicity in vertical section and in horizontal section. The respective parts of the mold are designated by A, B, C and D.
To cast the inner ring of a roller bearing A, the upper part 11 of the molding frame is placed on a molding table and the model corresponding to the hollow parts is placed therein as well as a metal ring 12 slipped on the model. The metal ring constitutes in the following part of the mold, namely: the part which corresponds to the urfaces
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to harden. After the tamping of the molding sand, the upper part 11 is turned over, the lower part is placed on it.
13, it is filled and the whole is turned over again. After lifting of the upper part 11, an operation during which the metal ring 12 is driven with the mold, the model is removed. After joining the two parts of the mold. frame, the mold is ready for casting.
The casting metal filling the mold is surprised by its contact with the metal ring 3, at the places corresponding to the bearing surfaces, so that it is hardened exclusively in these places while all the other parts of the casting retain their To prevent the temperature difference required for hardening from decreasing sharply during casting as a result of heating of the metal ring, the cross section of the latter increases from bottom to top so that its absorption capacity heat increases in the same direction .:
The thicker the ring, the more effective the hardening. when casting a ring for a longitudinal ball bearing (B), the operations are similar, except that the metal ring 14 is narrow and receives on its end face a shape corresponding to that of the balls. the upper part 11 is turned over after inserting the model, the metal ring is placed in an annular groove of the model and finally the part 13 of the frame is put on top and then filled. When removing the model, the metal ring remains and forms the desired part of the mold again.
In order to cast an inner ring of a transverse ball bearing (0), the model is given a shape such that it provides the necessary caravity for the metal ring 15. The ring is here in two pieces. The space in fig. 5 below the ring is filled with molding sand at the same time as part 13 of the frame. Both parts of the ring are introduced after removing the model.
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For the manufacture of the outer ring (D) the operations are quite similar except that the ring 16 is in several parts so that it can be easily removed.
Figs. 7 and 8 show the method of casting an outer half-ring for a roller bearing of the type shown in fig.l to 4. The mold is here formed of cores prepared separately, which are joined for casting in a frame 17, . Figs. 7 and 8 represent a vertical section and a horizontal section of this frame. The core 18 is first placed in it, which forms the mold for the lower half of the half-ring, with the exception of the rolling and adaptation surfaces.
The core 19 which completes the mold in the same way is then placed over the top. The cores together form a cavity to receive a metal body 20 and are provided, above and below it, with recesses which correspond by their shape to projections 21,21 'of the metal body 20, the latter is shown in perspective in fig.9.
It is introduced into the cavity by sliding on the bottom of the frame 17 and completes the mold as regards the rolling and adaptation surfaces. The remaining space liter in the chas- sis is then filled with sand. The action of the metal body for hardening is the same as that described above.
As seen in fig. 10, the metal body can also be formed of two parts 22, 22 'connected together by an articulation, which are placed in an extreme position ensured by any stop, so as to correspond exactly to the mold surface to be formed. This arrangement has the advantage that the metal body can be easily inserted in the retracted position and that it can yield as desired when the annular casting is withdrawn,
shrinkage during which the diameter of the part also decreases. The removal of the metal body from the casting is naturally also made possible in a simple way. Instead of a joint connection, a joint s can also be provided. 'extending obliquely with respect to the direction of introduction.