<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements aux roulements à billes et analogues.
La présente invention a pour but d'éliminer certaines résis- tances passives ou de frottement, et l'effet d'usure etles dé - gradations qui en résultent, dans les roulements à billes et analogues, et l'invention s'applique plus particulièrement aux roulements à billes des appareils de précision, des appareils scientifiques et de certains appareils industriels où il est spé- cialement avantageux ou utile de réduire les résistances passives ' au minimum, tels les compteurs électriques.
Il est connu que dans tous les roulements à billes, dans lesquels le frottement réciproque de deux corps rotatifs l'un par rapport à l'autre est éliminé par la présence d'une couronne de billes roulant entre ces deux corps, toute résistance passive n'est pas éliminée car il se produit des frottements aux points de contact des billes entre elles. Dans certains roulements, on a éliminé le contact réciproque des billes par des cages ou autres dispositifs mécaniques qui maintiennent les billes à un écartement
<Desc/Clms Page number 2>
régulier, mais on introduit du coup des frottements entre cette cage ou système équivalent fixe ou mobile et les billes.
Dans les appareils de précision comportant un roulement sur une cou- ronne de billes, ou comportant des crapaudines à une seule bille tournant sur un axe polaire entre deux pierres, le moindre frottement peut donner lieu aux plus graves inconvénients, car par le frottement des billes entre elles, ou des billes sur les pierres des crapaudines, les surfaces perdent leur poli, il s'y produit bientôt des irrégularités et même des éclats, ce qui donne finalement un roulement ou une rotation très défectueuse.
La présente invention supprime ces défauts, et elle consis- te en ce que, avec le roulement à billes,est combiné un dispo - sitif créant un champ magnétique de direction convenable pour que les billes du roulement soient maintenues magnétiquement à un certain écartement l'une de 'l'autre.
L'invention repose sur le principe bien connu que des corps ayant une certaine perméabilité magnétique, telles des billes en acier, placées suivant une ligne ou dans un plan dans un champ magnétique dont les lignes de force sont dirigées perpen - diculairement à cette ligne ou à ce plan, se repoussent mutuel - lement, la force de répulsion entre ces corps étant d'autant plus grande qu'ils sont plus rapprochés suivant la loi connue.
Un champ magnétique, dirigé, comme il a été spécifié, normale - ment à une série de corps placés en ligne ou suivant un plan ou une surface suffisamment plate,induit dans chacun des dits corps deux pôles opposés orientés de même pour tous les corps, et les lignes de force étant dirigées parallèlement et dans le même sens dans chacun des corps,ceux-ci se repoussent mutuellement.
Quoique jusqu'à présent il n'ait été fait allusion spécia - lement qu'à des roulements à billes, il doit être entendu que l'invention s'appliquerait aussi bien à des roulements compor - tant des éléments de forme autre que sphérique, notamment des galets coniques ou cylindriques ou des rouleaux.
<Desc/Clms Page number 3>
Dans un palier comportant une couronne de billes ou d'au - tres corps ronds magnétisables disposés en tore entre deux che - mins de roulement.l'invention prévoit la disposition d'un ai - mant ou d'un électro-aimant dont l'excitateur produit un champ magnétique suivant l'axe du dit tore, et dans chacune des di - tes billes ou corps une magnétisation induite dirigée dans le même sens et par laquelle les dits corps en se repoussant mutu - ellement ont tendance à rester à un écartement moyen. L'inten - sité du champ fonction du courant d'excitateur sera à déterminer suivant les cas et le courant peut être alternatif.
Les manières de réaliser l'invention en vertu du principe énoncé sont multiples ; à titre d'exemple non limitatif et d'une manière purement schématique, quelques unes sont indiquées au dessin annexé dans lequel :
Fig.1 est une coupe dans l'axe d'une crapaudine à billes suivant l'invention.
Fig. 2 est une vue en plan de l'objet de la fig.l, montrant une disposition des billes, et
Fig. 3 et 4 sont, en coupe suivant l'axe d'un roulement, d'autres réalisations de la même invention.
Dans la fig.l qui représente la réalisation la plus simple 'de l'invention dans une crapaudine à billes, 1 désigne l'axe ou arbre tournant qui peut être en métal non magnétique, 2, 2' les chemins de roulement en pierre, respectivement fixe 2, et mobi - le 2' solidaire du dit arbre, entre lesquels se trouve une cou - ronne de billes 3 en acier, qui peuvent se réduire au nombre de trois comme représenté à la fig.2 ; est un tube en acier ou en fer doux entourant et fixé à l'arbre 1 et qui forme le noyau d'un enroulement 5 solidaire et parcouru par un courant continu ou alternatif.
De préférence l'axe 6 définissant la mi-épaisseur du tube 4 passe par le centre des billes 3.7 est une armature en fer doux disposée en-dessous du chemin de roulement 2. Le flux magnétique
<Desc/Clms Page number 4>
sortant du tube 4, et représenté par les lignes de force 8, a tendance à passer dans l'armature 7, et la couronne de billes se trouvant dans le prolongement du tube 4, est traversée par la plus grande partie de ce flux, dont l'effet est de produire une aimantation induite des billes 3. L'aimantation étant de même sens dans toutes les billes 3, celles-ci ont tendance à se repousser et à maintenir leur écartement au cours du roulement comme représenté à la fig.2.
Dans les diverses réalisations, on fera en sorte que, par la disposition des aimants ou électro-aimants et de leurs ar - matures, on obtienne la position normale des billes ; notam - ment, dans la réalisation de la fig.l, on pourra utiliser un disque de fer troué ou non, d'un diamètre plus petit que le tube aimant supérieur, de façon à compenser la dispersion des lignes de force de l'aimant (représentée en ponctués à la fig.
1).
Il est à remarquer que l'électro-aimant étant entraîné dans la rotation de l'arbre 1, le champ magnétique tourne avec celui-ci et a tendance à entraîner les billes suivant le chemin de roulement dans le sens favorable.
La fig. 3 représente une autre forme de réalisation dans laquelle le flux magnétique 8' est produit par deux tubes d'a - cier aimantés d'une façon permanente et dans le même sens de façon à être parcourus par le même flux, l'un 9 entourant et fixé à l'arbre tournant 1', l'autre 10 disposé dans le prolon - gement du premier, les billes 3' avec leurs chemins de roule - ment 11, 12 étant disposés dans l'intervalle entre ces deux tubes de façon à être traversées par le flux magnétique produi - sant l'effet voulu.
La forme de réalisation de la fig.4 diffère de celle de la fig.3 seulement en ce que l'aimantation des tubes 9, 10 est produite par un enroulement 13 entourant ces deux tubes et en ce que les billes roulent entre les deux tubes 9 et 10 sans che- mins de roulement rapportés, ceux-ci étant formés dans les
<Desc/Clms Page number 5>
extrémitésdes tubes se faisant vis-à-vis.
REVENDICATIONS.
1. Roulements à billes, et autres roulements analogues, auxquels est combiné un aimant ou un électro-aimant créant un champ magnétique dont l'effet sur les billes ou autres corps de roulement est de produire une force de répulsion magnétique mutuelle entre ces billes ou autres et de les maintenir à un éoartement moyen au cours du roulement.
<Desc / Clms Page number 1>
Improvements to ball bearings and the like.
The object of the present invention is to eliminate certain passive or frictional resistances, and the effect of wear and the resulting degradations, in ball bearings and the like, and the invention is more particularly applicable. to the ball bearings of precision apparatus, scientific apparatus and certain industrial apparatus where it is especially advantageous or useful to reduce passive resistances to a minimum, such as electric meters.
It is known that in all ball bearings, in which the mutual friction of two rotating bodies with respect to each other is eliminated by the presence of a ring of balls rolling between these two bodies, any passive resistance n 'is not eliminated because friction occurs at the points of contact between the balls. In some bearings, reciprocal contact of the balls has been eliminated by cages or other mechanical devices that keep the balls at a gap.
<Desc / Clms Page number 2>
regular, but friction is introduced suddenly between this cage or equivalent fixed or mobile system and the balls.
In precision devices comprising a bearing on a crown of balls, or comprising crapaudines with a single ball rotating on a polar axis between two stones, the slightest friction can give rise to the most serious drawbacks, because by the friction of the balls between them, or balls on the stones of the crapaudines, the surfaces lose their polish, there soon are irregularities and even splinters, which finally gives a very defective bearing or rotation.
The present invention eliminates these defects, and it consists in that, with the ball bearing, a device is combined which creates a suitable directing magnetic field so that the balls of the bearing are held magnetically at a certain spacing. one of the other.
The invention is based on the well-known principle that bodies having a certain magnetic permeability, such as steel balls, placed along a line or in a plane in a magnetic field whose lines of force are directed perpendicular to this line or at this level, repel each other, the force of repulsion between these bodies being all the greater the closer they are according to the known law.
A magnetic field, directed, as has been specified, normally to a series of bodies placed in line or following a plane or a sufficiently flat surface, induces in each of said bodies two opposite poles oriented in the same way for all bodies, and the lines of force being directed in parallel and in the same direction in each of the bodies, the latter repel each other.
Although hitherto special allusion has been made to ball bearings, it should be understood that the invention would apply equally well to bearings comprising elements other than spherical in shape, in particular conical or cylindrical rollers or rollers.
<Desc / Clms Page number 3>
In a bearing comprising a ring of balls or other magnetizable round bodies arranged as a torus between two raceways, the invention provides for the arrangement of an magnet or an electromagnet whose exciter produces a magnetic field along the axis of said torus, and in each of the said balls or bodies an induced magnetization directed in the same direction and by which said bodies, repelling each other, tend to remain at a distance way. The intensity of the field as a function of the exciter current will have to be determined depending on the case and the current can be alternating.
There are many ways of carrying out the invention by virtue of the stated principle; by way of non-limiting example and in a purely schematic manner, some are indicated in the appended drawing in which:
Fig.1 is a section in the axis of a ball bearing according to the invention.
Fig. 2 is a plan view of the object of fig.l, showing an arrangement of the balls, and
Fig. 3 and 4 are, in section along the axis of a bearing, other embodiments of the same invention.
In fig.l which represents the simplest embodiment 'of the invention in a ball bearing, 1 designates the rotating axis or shaft which can be made of non-magnetic metal, 2, 2' the stone raceways, respectively fixed 2, and mobile 2 'integral with said shaft, between which there is a crown of steel balls 3, which can be reduced to the number of three as shown in fig.2; is a steel or soft iron tube surrounding and fixed to the shaft 1 and which forms the core of a coil 5 integral and traversed by a direct or alternating current.
Preferably the axis 6 defining the mid-thickness of the tube 4 passes through the center of the balls 3.7 is a soft iron frame arranged below the raceway 2. The magnetic flux
<Desc / Clms Page number 4>
leaving the tube 4, and represented by the lines of force 8, tends to pass into the frame 7, and the ring of balls located in the extension of the tube 4, is crossed by the greater part of this flow, of which the effect is to produce an induced magnetization of the balls 3. The magnetization being in the same direction in all the balls 3, they tend to repel each other and to maintain their spacing during the rolling as shown in fig.2. .
In the various embodiments, it will be ensured that, by the arrangement of the magnets or electromagnets and of their arches, the normal position of the balls is obtained; in particular, in the embodiment of fig.l, it is possible to use an iron disc with or without holes, with a diameter smaller than the upper magnet tube, so as to compensate for the dispersion of the lines of force of the magnet (shown in dotted lines in fig.
1).
It should be noted that the electromagnet being driven in the rotation of the shaft 1, the magnetic field rotates with the latter and tends to drive the balls along the raceway in the favorable direction.
Fig. 3 shows another embodiment in which the magnetic flux 8 'is produced by two steel tubes magnetized permanently and in the same direction so as to be traversed by the same flux, the one surrounding one 9. and fixed to the rotating shaft 1 ', the other 10 disposed in the extension of the first, the balls 3' with their rolling paths 11, 12 being disposed in the interval between these two tubes so as to be crossed by the magnetic flux producing the desired effect.
The embodiment of fig. 4 differs from that of fig. 3 only in that the magnetization of the tubes 9, 10 is produced by a winding 13 surrounding these two tubes and in that the balls roll between the two tubes 9 and 10 without attached raceways, these being formed in the
<Desc / Clms Page number 5>
ends of the tubes facing each other.
CLAIMS.
1. Ball bearings, and other similar bearings, with which is combined a magnet or an electromagnet creating a magnetic field, the effect of which on the balls or other rolling bodies is to produce a force of mutual magnetic repulsion between these balls or others and keep them at an average spacing during rolling.