ROULEMENTS A BILLES ET A ROULEAUX:.
Cette invention est relative à des roulements à billes et à rouleaux et particulièrement aux anneaux de roulement qui y sont employés.
L'invention s'applique particulièrement aux roulements à billes et à rouleaux de l'espace employée pour les arbres de transmission,
les boîtes d'essieux et similaires, ainsi qu'aux roulements employés ou adaptés pour être employés dans les affûtages de canons, les montures de tubes lance-torpilles, les montures des projecteurs, les montures de télémètres et similaires.
L'invention a pour objet de fournir des roulements à billes et à rouleaux perfectionnés du type dans lequel l'anneau de roulement intérieur ou extérieur ou les deux sont divisés.
L'invention consiste en un roulement à rouleaux comprenant en combinaison,. un anneau de roulement extérieur, une rangée de roule'aux travaillant dans celui-ci, un anneau de roulement intérieur en au moins deux sections, disposées circonférentiellement bout à bout, faites chacune d'une bande fléchie de telle sorte que la formation du grain suit la courbure de l'anneau de roulement, les sections de l'anneau de roulement intérieur étant circonférentiellement légèrement plus courtes que nécessaire pour compléter la circonférence entière du cercle qu'elles déterminent, de manière à laisser d'étroits espaces entre elles, là où elles sont proches l'une de l'autre, et des dispositifs d'assemblage serrés par vis, formant pont entre les sections des anneaux de roulement destinés à serrer les sections d'anneaux de roulement autour d'un arbre.
Suivant une autre forme d'exécution, ou supplémentairement, l'anneau de roulement extérieur peut être fait de deux sections, des intervalles étant laissés dans le chemin de roulement de l'anneau extérieur là ou les sections sont proches l'une de l'autre.
Il sera à présent décrit et montré aux dessins annexés des exemples de constructions suivant l'invention, la Figure 1 étant une vue en perspective, dissociée d'un roulement à rouleaux suivant l'invention; la Figure 2 étant un diagramme d'un roulement à billes ou a rouleaux indiquant la manière dont la charge sur le roulement est divisée entre les billes et les rouleaux.
la Figure 3 étant un diagramme de la partie inférieure d'un roulement suivant l'invention, illustrant l'action des parties utilisées, la Figure 4 étant un diagramme similaire à la-Figure 3 illustrant une autre phase de l'action, la Figure 5 étant un diagramme illustrant la disposition de la structure du grain dans le chemin de roulement, la Figure 6 étant un diagramme d'une autre forme de construction de roulement et, la Figure 7 étant une vue en perspective illustrant un autre moyen de fixer les parties, que celui qui est montré à la Figure 1, la Figure 8 est une vue similaire à la Figure 7 d'une autre forme de construction encore.
Si on se réfère à la Figure 1, les rouleaux a sont montés à leur place dans une cage divisée, faite de deux parties b et c. Il est indiqué en d, d' un anneau de roulement intérieur, qui est fait de deux parties, les faces de division d" s'étendant obliquement de manière à fournir au rouleau a un passage graduel d'une partie de l'anneau de roulement à l'autre, au-dessus des joints. L'anneau de roulement extérieur est indiqué en e, e', les faces du matériau des anneaux de roulement ayant aux joints, entre les deux parties, la forme d'un "bec d'oiseau", pour permettre un passage graduel des rouleaux au-dessus du joint.
Suivant l'invention, chacun de ces chemins de roulement est fait d'une bande, d'une barre ou d'une maquette laminée d'acier à basse teneur en carbone, à haute teneur en carbone, en acier cémenté ou en acier spécial, qui est fléchie ou à laquelle on a fait prendre d'une autre manière une forme courbe ou pratiquement semi-cylindrique et qui est ensuite trempée et polie.
Le chemin de roulement intérieur d, d' est pourvu de pattes
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vis g qui portent les écrous g', les écrous g' servant, lorsque les parties sont assemblées, à tirer les pattes f dans la direction des pattes f', et à maintenir l'anneau de roulement fermement sur l'arbre sur lequel le roulement doit être monté, l'intérieur du chemin de roulement de de étant poli pour s'adapter à l'arbre.
Les deux moitiés ou les sections de l'anneau de roulement in-
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pour compléter la circonférence entière du 'cercle qu'elles déterminent, de manière à laisser, lorsqu'elles sont serrées par-les vis g sur l'arbre, d'étroits espaces entre elles, là où elles sont proches l'une de l'autre. Les sections d'anneau d, d' sont faites d'un morceau d'acier qui a été fléchi à une forme semi-cylindrique, comme déjà décrit avant que le métal en ait été enlevé par usinage pour former les pattes f, f', et il en résulte . que le grain du .métal s'étend circonférentiellement sur le pourtour de l'anneau, et que le grain d'extrémité du métal est dirigé vers les espaces,
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gure 5, qui est une reproduction d'une section metallographique du métal, et qui montre la. manière dont les cris-taux allongés ou déformés qui constituent le "grain" du métal, sont dirigés par leur bout, vers les faces d". Ceci, conjointement avec les espaces, est un trait important de l'invention, comme il sera à présent expliqué de fagon plus détaillée.
Si on se réfère à la Figure 2, celle-ci montre un arbre k sur
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sections d'anneau extérieur e, e', les rouleaux a se trouvant entre elles. Si la charge sur l'arbre est représentée par la flèche m, la pression par laquelle cette charge est supportée, est représentée par les flèches m' entre chacun des rouleaux placés le plus bas dans l'anneau et le chemin de roulement intérieur, et on verra que dans le cas supposé, la charge est répartie entre cinq rouleaux. Comme l'anneau intérieur tourne avec l'arbre k, les intervalles entre les deux moitiés de l'anneau passent par chacun des cinq rouleaux successivement de la manière indiquée aux Figures 3 et
4. La Figure 3 montre le rouleau a au moment où le bord postérieur de la section d de l'anneau intérieur est tout juste sur le'point de le quitter. Dans ces conditions, la charge qui est portée par le rouleau a, porte sur le coin du bord postérieur de l'anneau de roulement, et, s'il n'y avait pas d'espace entre les parties d, d', du joint entre les deux moitiés de l'anneau de roulement, il se produirait un effort excessif en ce point, sur le métal, ce qui amènerait l'effritement du métal à ce coin. En fait, toutefois, grâce au petit espace qui est laissé entre les parties d, d', le métal de l'anneau de roulement d est libre de se bomber dans l'espace, comme indiqué d'une manière fortement exagérée par la ligne courbe p.
En d'autres termes, le métal situé au coin au moment où le rouleau porte contre lui, étant libre de céder dans l'espace, se relâche un peu, et la charge sur le rouleau se réduit, la charge ainsi relâchée étant distribuée entre les autres rouleaux, sur le chemin de roulement, qui ne se trouvent pas sur un espace et qui portent momentanément une plus forte proportion de la charge totale. En outre, comme le rouleau a n'est pas engagé avec toute la largeur de l'espace simultanément, parce que les faces qui se rencontrent, des deux moitiés du chemin de roulement sont obliques, de telle sorte que le transfert se fait graduellement sur toute la longueur du rouleau, le rouleau a est apte à porter toute sa part de la charge, excepté à la partie qui passe directement sur l'espace.
Lorsque le rouleau passe de l'autre coté de l'espace, comme montré à la Figure 4, le métal du chemin de roulement d' est apte à se bomber un peu, comme montré en p' et la charge sur ce coin du chemin de roulement se relâche pour cette raison.
Il ne suffirait pas de prévoir seulement des espaces, étant donné que le métal du chemin de roulement tendrait encore à se désintégrer, si le grain était dirigé parallèlement à l'axe de l'arbre k, mais grâce au fait que le grain du métal est dirigé vers l'espace comme montré à la Fi-
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sans qu'il y ait de tendance à la désintégration. En outre, à ce propos, on se souviendra que les sections de chemin de roulement d, d' sont fermement logées sur l'arbre k, de sorte que le métal des chemins de roulement s'appuie fermement à la base de l'espace, sur l'arbre,_et que les autres rouleaux de l'anneau de roulement prennent doucement leur part momentanément accrue de la charge, du fait que les sections de l'anneau de roulement sont ainsi fermement supportées.
Le ferme soutien des sections d'anneau de roulement est encore renforcé du fait que les vis g maintiennent les parties fermement sur l'arbre et que ces vis ne sont pas susceptibles de céder sous l'action de la force centrifuge.
Ordinairement, les anneaux de roulement divisés ne peuvent tourner qu'à de faibles vitesses ou sous des charges plus légères que les anneaux solides, mais les anneaux de roulement divisés, suivant la présente invention, peuvent tourner avec succès à des vitesses élevées et sous des charges lourdes, et on a constaté que l'emploi de vis g et d'écrous g' pour assembler les parties plutôt que l'emploi de coins, comme il a été proposé jusqu'ici, donnait des résultats satisfaisants aux vitesses élevées, tandis qu'on a trouvé que les coins tendaient à glisser de leur place aux vitesses élevées.
Pour toutes ces raisons, la construction décrite peut être employée aux vitesses élevées et sous des charges lourdes, malgré que les chemins de roulement de l'anneau intérieur sont divisés. De même, la division des chemins de roulement extérieurs donne des résultats satisfaisants mais, comme on le verra, le problème de la division des chemins de roulement extérieurs ne présente pas la même difficulté parce qu'on peut faire en sorte que le joint entre les deux parties du chemin de roulement extérieur, dans le cas où le chemin de roulement extérieur ne tourne pas, vienne se placer en un point où aucune charge ne porte sur les rouleaux ou les billes de roulement. C'est pourquoi, si on le désire, les chemins de roulement extérieurs e, e' peuvent ne pas présenter d'espace tel que l'espace entre les parties d, d'.
Cependant, dans le cas où le chemin de roulement extérieur tourne les considérations déjà émises au sujet des chemins de roulement intérieurs s'appliquent à celui-ci. La Figure 6 en montre un exemple. On voit à la Figure 6, un embout intérieur fixe r qui porte des chemins de roulement intérieurs ne tournant pas s, s' et des chemins de roulement extérieurs tournant t, t' sont fixés dans le moyeu v d'un organe tournant
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Dans ce cas, suivant la présente invention, il est laissé un intervalle en t" à la jonction entre les sections d'anneau extérieur t, t'. Pour assurer l'existence de cet espace chacun des organes t, t' peut porter une petite butée w ou une cale, ou il peut être prévu un autre moyen quelconque pour maintenir les moitiés de l'anneau de roulement extérieur séparées, aux joints.
La Figure 7 montre une construction dans laquelle les anneaux de roulement intérieurs d, d' au lieu d'être pourvus de pattes, telles que <EMI ID=7.1>
avec les bagues y, y', divisées en deux moitiés et assemblées par les vis z. Les anneaux de roulement extérieurs e, e' et les rouleaux a sont les mêmes que ceux qui ont déjà été décrits, et il existe comme précédemment un espace entre les faces qui se rencontrent d" des sections de chemin de rou-
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gorges formées dans lés bords des sections d'anneau d, d' et elles présen-
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fortement sur l'arbre à leurs coins qui sont éloignés du chemin de roulement intérieur et les vis z, lorsqu'elles sont serrées, les contraignent
à presser fermement les anneaux d, d' et à les serrer étroitement sur l'arbre.
La construction montrée à la Figure 8 est similaire à celle de la Figure 7, les parties semblables portant les mêmes lettres à la figure, mais à la Figure 8, les moitiés y, y' des bagues de serrage présentent une section rectangulaire, et au lieu de s'emboîter dans des gorges dans les sections de chemin de. roulement d, d', entourent des parties cylindriques de ces sections, et les parties y, y' ne présentent aucune portion qui appuie directement sur un arbre quelconque autour duquel le palier est ajusté.
Bien que l'invention ait été illustrée à l'aide d'exemples particuliers dans lequels il est fait usage de roulements à rouleaux, on comprendra qu'elle est également applicable aux roulements à billes. La grandeur de l'espace à la surface de l'anneau de roulement est de préférence d'un dix millième de pouce au minimum, mais en pratique elle sera généralement d'environ deux millièmes,
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roulement intérieur et extérieur et une rangée d'organes antifriction entre ceux-ci, l'un de ces anneaux au moins étant divisé.en plusieurs sections
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lement, et des dispositifs d'assemblage serrés par vis pour fixer à leur place les sections assemblées, les sections combinées étant circonféren-
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qu'il soit laissé d'étroits espaces entre leurs extrémités adjacentes,
ces sections étant faites d'acier et leurs grains étant formés, dans toute l'étendue des sections, de manière à suivre la courbure du chemin de roulement circonférentiellement, et à s'étendre, par leur bout, vers les faces d'extrémité des sections-à ces intervalles.
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BALL AND ROLLER BEARINGS :.
This invention relates to ball and roller bearings and particularly to the rolling rings which are employed therein.
The invention is particularly applicable to ball and roller bearings in the space used for transmission shafts,
axle boxes and the like, as well as bearings employed or adapted for use in gun sharpening, torpedo tube mounts, searchlight mounts, rangefinder mounts and the like.
It is an object of the invention to provide improved ball and roller bearings of the type in which the inner or outer rolling ring or both are divided.
The invention consists of a roller bearing comprising in combination ,. an outer rolling ring, a row of rollers working therein, an inner rolling ring in at least two sections, arranged circumferentially end to end, each made of a flexed band so that the grain formation follows the curvature of the rolling ring, the sections of the inner rolling ring being circumferentially slightly shorter than necessary to complete the entire circumference of the circle they determine, so as to leave narrow spaces between them, there where they are close to each other, and screw clamped joints, forming a bridge between the sections of the rolling rings intended to tighten the sections of rolling rings around a shaft.
In another embodiment, or additionally, the outer race ring can be made of two sections, with gaps being left in the outer ring raceway where the sections are close to one another. other.
Examples of constructions according to the invention will now be described and shown in the accompanying drawings, Figure 1 being a perspective view, separated from a roller bearing according to the invention; Figure 2 being a diagram of a ball or roller bearing showing how the load on the bearing is divided between the balls and the rollers.
Figure 3 being a diagram of the lower part of a bearing according to the invention, illustrating the action of the parts used, Figure 4 being a diagram similar to Figure 3 illustrating another phase of the action, Figure 5 being a diagram illustrating the arrangement of the grain structure in the raceway, Figure 6 being a diagram of another form of bearing construction and, Figure 7 being a perspective view illustrating another means of securing the bearings. parts, than that shown in Figure 1, Figure 8 is a view similar to Figure 7 of yet another form of construction.
Referring to Figure 1, the rollers a are mounted in their place in a divided cage, made of two parts b and c. Indicated at d, of an inner rolling ring, which is made of two parts, the dividing faces d "extending obliquely so as to provide the roller with a gradual passage of a part of the ring. bearing to the other, above the seals. The outer bearing ring is indicated at e, e ', the faces of the material of the bearing rings having at the joints, between the two parts, the shape of a "spout bird ", to allow a gradual passage of the rollers above the seal.
According to the invention, each of these raceways is made of a strip, bar or rolled model of low carbon steel, high carbon steel, case hardened steel or special steel. , which is flexed or otherwise shaped into a curved or nearly semi-cylindrical shape and which is then quenched and polished.
The inner race d, d 'is provided with tabs
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screws g which carry the nuts g ', the nuts g' serving, when the parts are assembled, to pull the tabs f in the direction of the tabs f ', and to hold the bearing ring firmly on the shaft on which the bearing must be fitted with the inside of the de's bearing race polished to fit the shaft.
The two halves or sections of the rolling ring in-
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to complete the whole circumference of the 'circle which they determine, so as to leave, when they are tightened by the screws g on the shaft, narrow spaces between them, where they are close to one of the 'other. The ring sections d, d 'are made of a piece of steel which has been flexed to a semi-cylindrical shape, as already described before the metal was machined out of it to form the legs f, f' , and it follows. that the grain of the metal extends circumferentially around the perimeter of the ring, and that the end grain of the metal is directed towards the spaces,
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gure 5, which is a reproduction of a metallographic section of the metal, and which shows the. manner in which the elongated or deformed cris-rates which constitute the "grain" of the metal, are directed by their tips, towards the faces of ". This, together with the spaces, is an important feature of the invention, as it will be to now explained in more detail.
If we refer to Figure 2, it shows a tree k on
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outer ring sections e, e ', the rollers a lying between them. If the load on the shaft is represented by the arrow m, the pressure by which this load is supported, is represented by the arrows m 'between each of the rollers placed lowest in the ring and the inner race, and it will be seen that in the assumed case, the load is distributed between five rollers. As the inner ring rotates with the shaft k, the gaps between the two halves of the ring pass through each of the five rollers in succession as shown in Figures 3 and
4. Figure 3 shows roll a as the posterior edge of section d of the inner ring is just about to leave it. Under these conditions, the load which is carried by the roller a, bears on the corner of the posterior edge of the bearing ring, and, if there was no space between the parts of, of, of the joint between the two halves of the bearing ring, there would be an excessive force at this point, on the metal, which would cause the metal to crumble at this corner. In fact, however, thanks to the small space which is left between the parts d, d ', the metal of the bearing ring d is free to bulge out into the space, as indicated in a strongly exaggerated manner by the line curve p.
In other words, the metal at the corner at the moment when the roller bears against it, being free to give way in the space, relaxes a little, and the load on the roller is reduced, the load thus released being distributed between the other rollers, on the raceway, which are not in a space and which momentarily carry a greater proportion of the total load. Furthermore, as the roller a is not engaged with the full width of the space simultaneously, because the faces which meet, of the two halves of the raceway are oblique, so that the transfer takes place gradually over the entire length of the roll, the roll a is able to carry its entire share of the load, except for the part which passes directly over the space.
When the roller passes to the other side of the gap, as shown in Figure 4, the metal of the raceway d 'is able to bulge out a little, as shown at p' and the load on this corner of the race bearing slack for this reason.
It would not be sufficient to provide only spaces, since the metal of the raceway would still tend to disintegrate, if the grain were directed parallel to the axis of the shaft k, but because the grain of the metal is directed towards space as shown in Fi-
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without there being any tendency to disintegrate. Also, in this connection, it will be remembered that the raceway sections d, d 'are firmly seated on the shaft k, so that the metal of the raceways rests firmly on the base of the gap , on the shaft, and the other rollers of the bearing ring gently take their momentarily increased share of the load, since the sections of the bearing ring are thus firmly supported.
The firm support of the bearing ring sections is further enhanced by the fact that the screws g hold the parts firmly to the shaft and these screws are not liable to yield under the action of centrifugal force.
Ordinarily, split bearing rings can only rotate at low speeds or under lighter loads than solid rings, but split bearing rings, according to the present invention, can rotate successfully at high speeds and under conditions. heavy loads, and it has been found that the use of screws g and nuts g 'to assemble the parts rather than the use of wedges, as has been proposed heretofore, gives satisfactory results at high speeds, while the wedges were found to tend to slide out of place at high speeds.
For all these reasons, the construction described can be employed at high speeds and under heavy loads, although the inner ring raceways are divided. Likewise, the division of the outer raceways gives satisfactory results but, as will be seen, the problem of the division of the outer raceways does not present the same difficulty because it is possible to ensure that the joint between the two parts of the outer race, in the event that the outer race is not rotating, comes to a point where no load is on the rollers or the ball bearings. This is why, if desired, the outer raceways e, e 'may not have a space such as the space between the parts d, d'.
However, in the event that the outer raceway rotates the considerations already made regarding the inner raceways apply thereto. Figure 6 shows an example. We see in Figure 6, a fixed inner end r which carries inner races not rotating s, s 'and rotating outer races t, t' are fixed in the hub v of a rotating member
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In this case, according to the present invention, a gap at t "is left at the junction between the outer ring sections t, t '. To ensure the existence of this space, each of the members t, t' can carry a small stopper w or shim, or some other means may be provided to keep the outer bearing ring halves separated at the joints.
Figure 7 shows a construction in which the inner bearing rings d, d 'instead of being provided with lugs, such as <EMI ID = 7.1>
with the rings y, y ', divided into two halves and assembled by the screws z. The outer race rings e, e 'and the rollers a are the same as those which have already been described, and as before there is a space between the meeting faces of the raceway sections.
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grooves formed in the edges of the ring sections d, d 'and present
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strongly on the shaft at their corners which are away from the inner raceway and the screws z, when tightened, force them
to firmly press the rings d, d 'and tighten them tightly on the shaft.
The construction shown in Figure 8 is similar to that of Figure 7, like parts bearing the same letters in the figure, but in Figure 8 the halves y, y 'of the clamping rings have a rectangular cross section, and at the instead of nesting in gorges in the path sections. bearing d, d 'surround cylindrical parts of these sections, and parts y, y' do not have any portion which bears directly on any shaft around which the bearing is fitted.
Although the invention has been illustrated with the aid of specific examples in which use is made of roller bearings, it will be understood that it is also applicable to ball bearings. The magnitude of the space on the surface of the bearing ring is preferably one ten thousandth of an inch minimum, but in practice it will generally be about two thousandths,
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inner and outer bearing and a row of anti-friction members between them, at least one of these rings being divided into several sections
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assembly, and screw-tightened joints for securing the assembled sections in their place, the combined sections being circumferentially
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that narrow spaces are left between their adjacent ends,
these sections being made of steel and their grains being formed, throughout the extent of the sections, so as to follow the curvature of the raceway circumferentially, and to extend, at their end, towards the end faces of the sections-at these intervals.
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