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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite: GEO W. KING LIMITED et Monsieur Donald Mayer KING Roulement a Diiies. Demande de brevet anglais en leur faveur du 9 février 1945
Cette invention se rapporte aux roulements à billes.
Un but de l'invention est de réaliser un roulement à billes qui se distingue par la simplicité de sa construction en comparaison des roulements existants du même genre, et qui peut donc être fabriqué facilement et à bon compte ; autre but de l'invention est de construire un roulement à billes qui s'ajuste de lui-même de manière à compenser l'usure ou les petites irrégularités des surfaces de portée mobiles l'une par rapport à l'autre.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après de deux exemples d'exécution de l'invention dans son application à un galet ou une roue pour transport sur rails, faite avec référence au dessin annexé, dans lequel:
Fig. 1 est une vue en coupe de l'un des exemples d'exécution de l'invention, et
Figure 2 est une vue semblable du second exemple.
Dans un roulement à billes suivant l'invention, les deux couronnes de billes sont disposées entre les surfaces de portée opposées et l'une de ces surfaces présente des parties inclinées en sens inverses qui sont elles-mêmes inclinées aussi par rapport à l'autre surface de pprtée, tandis qu'un dispositif élastique est prévu pour maintenir les couronnes de billes en contact constant avec ces surfaces opposées;
plus spécialement, l'une des couronnes de billes est disposée entre l'une des parties
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inclinées de la surface mentionnée en premier lieu et la surface située en regard, tandis qu'une seconde couronne de billes est disposée entre l'autre partie, inclinée en sens opposé, de la surface mentionnée en premier lieu et la surface située en regard, une pression élastique étant exercée sur les deux couronnes de billes pour les solliciter dans des directions opposées dans le sens de l'axe du roulement à billes afin de maintenir le contact désiré avec les surfaces de portée dans toutes les conditions de fonctionnement.
Par exemple, la surface de portée externe, qui peut être la surface rotative, peut présenter des surfaces coniques s'évasant en sens opposés vers l'extérieur, tandis que la surface de portée interne, qui peut affecter la forme d'un arbre ou d'un tourillon de diemetre constant, porte une paire de colliers dont l'un est fixe tandis que l'autre, susceptible d'un déplacement axial, est sollicité vers le collier fixe par une pression élastique, telle que celle exercée par un ressort enroulé autour de l'arbre. Chaque collier est ainsi maintenu en contact avec la couronne adjacente de billes et celles-ci sont maintenues en contact avec la surface de portée inclinée ou conique correspondants et par suite avec l'arbre.
Au lieu de placer les billes en contact direct avec les surfaces de portée opposées et avec l'un des colliers, on peut éviter ce triple point de contact par la disposition d'éléments de roulement entourant la surface de portée interne. Ces éléments peuvent être établis sous forme de bagues qui s'ajustent à frottement doux sur cette surface interne et sont pourvues chacune d'une gorge périphérique concave dont la concavité a un rayon de courbure plus grand que celui des billes. Cette disposition assure le contact à double point usuel des billes et les surfaces de portée coniques de l'alésage agissent par l'intermédiaire des billes pour maintenir les bagues de roulement contre les colliers.
Sur la Figure 1 du dessin annexé, 10 désigne le moyeu d'une roue ou d'un galet et 11 l'arbre ou la fusée de support.
Deux couronnes de billes 12, 13 sont disposées entre l'arbre et l'alésage du moyeu, l'arbre ayant, comme c'est indiqué, un diamètre constant ,tandis que le diamètre de l'alésage augmente vers les extrémités opposées de celui-ci. En termes plus précis, l'alésage du moyeu présente des parties coniques ou inclinées en sens opposés 14, 15 qui s'évasent vers les extrémités de l'alésage en partant du plan central de ce dernier. De préférence, l'inclinaison de ces surfaces coniques est la même aux deux extrémités de l'alésage.
Chacune des couronnes de billes 12, 13 est maintenue en contact avec l'arbre 11 et les surfaces coniques correspondantes 14, 15 de l'alésage respectivement par les colliers 16 ou 17, le collier 16 étant susceptible d'un déplacement axial sur l'arbre tandis que le collier 17 est fixé sur ce dernier. Un ressort à boudin 19, enroule autour de l'arbre, est intercalé entre le collier mobile 16 et une broche 18 ou son équivalent, fermement fixée à l'arbre, et est comprimé de manière à repousser ce collier 16 vers le collier 17. Ainsi le collier 16 maintient les billes 12 en contact avec l'arbre 11 et la surface conique 14 de l'alésage, et la roue est à son tour repoussée axialement vers le collier fixe 17 de manière que les billes 13 s'appliquent sur ce collier, sur l'arbre 11 et sur la portée conique 15.
On remarquera que le roulement à billes s'ajuste de lui-même pour compenser à la fois l'usure des portées et les légères irrégularités soit dans le diamètre de l'alésage soit dans l'inclinaison des surfaces coniques de l'alésage. Les surfaces 14, 15 de même que les surfaces de portée de l'arbre 11 sont, évidemment, cémentées pour réduire l'usure des surfaces à un minimum.
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Dans l'exemple d'exécution représenté sur la Figure 2, le contact en trois points de chacune des billes avec l'arbre, l'alésage du moyeu et les colliers coopérants, qui est inhérent au mode de construction précédent est réduit a un contact en deux points sans sacrifier les avantages de la construction précédente.
On obtient ce résultat en disposant une paire d'éléments de rou- lement 20, 21 sur l'arbre lll, ces éléments étant usinés gour s'ajuster à frottement doux sur l'arbre. Chacun de ces éléments affecte la forme d'une bague dont la surface périphérique externe 201, 211 est creusée de manière à présenter une courbure dont le rayon dépasse celui de chaque bille 121, 131. Ainsi, les billes n'ont (11-1-'un seul point de contact avec les surfaces de portée coni- ques 141, 151, et avec les bagues de roulement creusées et, par suite de ce contact, ces dernières sont maintenant appliquées contre les colliers correspondants 161, 171. Dans cemode de construe tion les surfaces de contact des bagues de roulement sont cémentées ou traitées d'une autre manière pour réduire l'usure au minimum.
Bien que dans les exemples de construction décrits ci- dessus, l'arbre 11 ou 111 soit représenté comme étant cylindrique sur la partie adacente aux roulements à billes, cette partie de l'arbre peut etre conique, ou à étages ou autrement établie avec des tronçons de différents diamètres, pourvu que les surfaces 14, 15 ou 141, 15 soient toujours inclinées chacune, de pré- férence à peu près uniformément, par rapport à la partie corres- pondante de la surface de l'arbre. En outre, le roulement à billes convient également dans le cas où la. surface externe est fixe et la surface interne rotative.
REVENDICATIONS
1.- Roulement à billes caractérisé en ce que l'une des surfaces de portée présente des parties inclinées en sens opposés qui sont également inclinées chacune par rapport à l'autre surface de portée, qu'une couronne de billes est disposée entre chacune de ces surfaces inclinées et l'autre surface, et qu'un dispositif maintient les billes de chaque couronne en contact avec ces surfaces.
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DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
OF PATENT OF INVENTION the Company called: GEO W. KING LIMITED and Mr. Donald Mayer KING Bearing a Diiies. English patent application in their favor of February 9, 1945
This invention relates to ball bearings.
An object of the invention is to produce a ball bearing which is distinguished by the simplicity of its construction compared to existing bearings of the same type, and which can therefore be manufactured easily and inexpensively; Another object of the invention is to construct a ball bearing which adjusts itself so as to compensate for wear or small irregularities of the bearing surfaces movable relative to one another.
Other objects and advantages of the invention will emerge from the following description of two exemplary embodiments of the invention in its application to a roller or a wheel for transport on rails, made with reference to the appended drawing, in which :
Fig. 1 is a sectional view of one of the exemplary embodiments of the invention, and
Figure 2 is a similar view of the second example.
In a ball bearing according to the invention, the two rings of balls are arranged between the opposite bearing surfaces and one of these surfaces has parts inclined in opposite directions which are themselves also inclined with respect to the other. pprtée surface, while an elastic device is provided to maintain the rings of balls in constant contact with these opposed surfaces;
more specifically, one of the crowns of balls is arranged between one of the parts
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inclined from the first-mentioned surface and the opposite surface, while a second ring of balls is arranged between the other part, inclined in the opposite direction, of the first-mentioned surface and the opposite surface, elastic pressure being exerted on the two rings of balls to urge them in opposite directions in the direction of the axis of the ball bearing in order to maintain the desired contact with the bearing surfaces under all operating conditions.
For example, the outer bearing surface, which may be the rotating surface, may have conical surfaces flaring in opposite outward directions, while the inner bearing surface, which may take the shape of a shaft or shaft. with a journal of constant diameter, carries a pair of collars, one of which is fixed while the other, capable of axial displacement, is biased towards the fixed collar by an elastic pressure, such as that exerted by a spring wrapped around the tree. Each collar is thus maintained in contact with the adjacent ring of balls and the latter are maintained in contact with the corresponding inclined or conical bearing surface and consequently with the shaft.
Instead of placing the balls in direct contact with the opposite bearing surfaces and with one of the collars, this triple point of contact can be avoided by the arrangement of rolling elements surrounding the internal bearing surface. These elements can be established in the form of rings which fit smoothly on this internal surface and are each provided with a concave peripheral groove whose concavity has a radius of curvature greater than that of the balls. This arrangement provides the usual double-point contact of the balls and the tapered bearing surfaces of the bore act through the balls to hold the bearing rings against the collars.
In Figure 1 of the accompanying drawing, 10 denotes the hub of a wheel or roller and 11 the supporting shaft or spindle.
Two rings of balls 12, 13 are disposed between the shaft and the hub bore, the shaft having, as indicated, a constant diameter, while the diameter of the bore increases towards the opposite ends of it. -this. In more precise terms, the bore of the hub has tapered or oppositely inclined portions 14, 15 which widen towards the ends of the bore starting from the central plane of the latter. Preferably, the inclination of these conical surfaces is the same at both ends of the bore.
Each of the rings of balls 12, 13 is kept in contact with the shaft 11 and the corresponding conical surfaces 14, 15 of the bore respectively by the collars 16 or 17, the collar 16 being capable of axial displacement on the shaft while the collar 17 is fixed on the latter. A coil spring 19, wrapped around the shaft, is interposed between the movable collar 16 and a pin 18 or its equivalent, firmly fixed to the shaft, and is compressed so as to push this collar 16 towards the collar 17. Thus the collar 16 maintains the balls 12 in contact with the shaft 11 and the conical surface 14 of the bore, and the wheel is in turn pushed axially towards the fixed collar 17 so that the balls 13 are applied on this. collar, on the shaft 11 and on the taper seat 15.
Note that the ball bearing adjusts itself to compensate both for wear on the seats and for slight irregularities either in the diameter of the bore or in the inclination of the tapered surfaces of the bore. The surfaces 14, 15 as well as the bearing surfaces of the shaft 11 are, of course, case hardened to reduce the wear of the surfaces to a minimum.
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In the exemplary embodiment shown in Figure 2, the three-point contact of each of the balls with the shaft, the hub bore and the cooperating collars, which is inherent in the previous construction method is reduced to contact. in two points without sacrificing the advantages of the previous construction.
This is achieved by arranging a pair of rolling elements 20, 21 on the shaft III, these elements being machined to fit smoothly against the shaft. Each of these elements takes the form of a ring whose outer peripheral surface 201, 211 is hollowed out so as to present a curvature whose radius exceeds that of each ball 121, 131. Thus, the balls do not have (11-1 -'a single point of contact with the conical bearing surfaces 141, 151, and with the recessed bearing rings and, as a result of this contact, the latter are now applied against the corresponding collars 161, 171. In this mode of construction the contact surfaces of the bearing rings are case hardened or otherwise treated to minimize wear.
Although in the construction examples described above the shaft 11 or 111 is shown as being cylindrical on the part adjacent to the ball bearings, that part of the shaft may be tapered, or stepped or otherwise established with bearings. sections of different diameters, provided that the surfaces 14, 15 or 141, 15 are each always inclined, preferably approximately uniformly, with respect to the corresponding part of the surface of the shaft. In addition, the ball bearing is also suitable in the event that the. external surface is fixed and the internal surface rotatable.
CLAIMS
1.- Ball bearing characterized in that one of the bearing surfaces has parts inclined in opposite directions which are also inclined each relative to the other bearing surface, a ring of balls is arranged between each of these inclined surfaces and the other surface, and that a device maintains the balls of each ring in contact with these surfaces.