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PERFECTIONNEMENTS AUX CAGES POUR ROULEMENTS A ROULEAUX OU A BILLES.
On sait que dans les roulements à rouleaux ou à billes il est avantageux de prévoir des cages assurant l'espacement régulier des divers éléments de roulement (rouleaux ou billes) les uns par rapport aux autres.
On assure ainsi une meilleure utilisation du roulement vis-à-vis des efforts qui lui sont appliqués. On réduit l'usure en évitant le frottement de deux organes de roulement successifs l'un contre l'autre. On améliore également le rendement.
On connaît à l'heure actuelle divers modèles de cages pour cet usage. Les plus simples sont constitués par des anneaux en métal approprié, convenablement perforés pour le logement des organes de roulement successifs et convenablement profilés de manière à rester centrés sur l'axe général du roulement. Mais le plus souvent on est amené à les faire en deux pièces pour permettre la mise en place des rouleaux ou billes, ces deux pièces étant fixées l'une à l'autre par des rivets transversaux judicieusement disposés. On aboutit ainsi à des articles coûteux dont la fabrication et la mise en place élève sensiblement le prix du roulement fini.
L'invention vise à permettre de réaliser au contraire une cage de roulement d'une grande simplicité,ne nécessitant aucune opération de montage ni avant, ni après la mise en place des organes de roulement.
La cage suivant l'invention est essentiellement-constituée par un anneau fait en une matière thermoplastique et élastique, telle qu' un superpolyamide, et comportant des logements cylindriques ou sphériques présentant au moins une entrée à bords convenablement conformés pour pouvoir s'écarter lors de la mise en place des organes de roulement. Si 1, on considère par exemple le cas d'un roulement à rouleaux cylindriques de type usuel, la cage peut avoir la forme d'un anneau dans lequel sont ménagés des logements de forme cylindrique ouverts en direction de l'axe et à l'opposé de cette direction.
Entre ces logements successifs, l'anneau
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est entaillé profondément sur sa périphérie extérieurs de manière à ménager au droit de chaque logement deux lèvres de retenue relativement minces et par conséquent suffisamment élastiques pour pouvoir être écartées lors de la mise en place du rouleau et pour ensuite se refermer sur celui-ci.
Dans le cas de roulement ou de butées à billes, si les billes peuvent se mettre en place'-radialement,il est possible suivant l'invention, de réaliser l'entrée élastique des logements en pratiquant dans la matière des fentes déterminant les languettes susceptibles de se déformer lors de la mise en place. Pour accroître l'élasticité de ces languettes, on peut entourer en quelque sorte la bille d'une saillie dans laquelle celles-ci sont découpées.
Lorsque les billes doivent être introduites latéralement on prévoit que les logements s'ouvrent eux aussi et dans ce cas pour donner à l'entrée l'élasticité requise, il suffit comme dans le cas d'un roule- ment à rouleaux, d'entailler la matière entre les logements successifs de manière à ménager des lèvres relativement minces au droit de chaque bille.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avan- tages qu'elle est susceptible de procurer.
Fig. 1 est une vue en bout d'un roulement à rouleaux avec coupe partielle ;
Fig. 2 est une coupe suivant II-II (fig. 1);
Fig. 3 est une vue partielle en perspective à grande échelle d'une cage suivant l'invention;
Fig. 4 est une coupe transversale à grande échelle de la cage avec trois rouleaux à diverses positions lors de leur mise en place;
Fig. 5 est une vue partielle en bout avec coupe d'un roulement à billes à bague extérieure rotulante;
Fig. 6 est une coupe suivant VI-VI (fig. 5);
Fig. 7 est une coupe partielle d'un roulement semblablo, mais à double rangée de billes;
Fig. 8 est une vue partielle extérieure de la cage montrant les fentes et les languettes élastiques destinées à enserrer les billes;
Fig. 9 est une coupe axiale d'une butée à billes suivant l'in- vention ;
Fig. 10 est une vue extérieure partielle de la cage de la butée de fig. 9;
Fig. 11 est une vue analogue à celle de fig. 9; mais montrant une variante d'exécution;
Fig. 12 est une vue partielle extérieure d'un roulement à bil- les ordinaires ;
Fig. 13 est une coupe suivant XIII-XIII (fig. 12);
Fig. 14 est une coupe suivant XIV-XIV (fig . 12);
Le roulement représenté en fig. 1 et 2 est un roulement à rou- leaux de type classique comprenant une bague intérieure 1 pourvue sur sa périphérie d'une gorge à profil rectangulaire dans laquelle roulent des rouleaux cylindriques 2.
Ceux-ci sont entourés par une bague extérieure 3 dont la périphérie interne est dépourvue de toute gorge de telle manière que ladite bague puisse s'enfiler en place axialement par-dessus les rouleaux 2.
La cage destinée à retenir les rouleaux 2 à l'espacement voulu est un organe annulaire réalisé d'une seule pièce en une matière plastique
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appropriée, par exemple en super-polyamide. Comme le montre bien notamment la vue en perspective de fig. 3 cette cage peut être considérée comme con- stituée par deux anneaux 4a réunis l'un à l'autre par une série d'entretoi- ses transversales 4b. Chacune de ces entretoises présente en coupe (fig. 4) la forme d'un rectangle dont les deux cotés parallèles au rayon moyen de la section sont notablement concaves de telle manière que deux entretoises
4b successives déterminent entre elles un profil correspondant exactement au profil d'un rouleau 2 (fig. 4, à droite).
Le coté le plus extérieur de la section de chaque entretoise 4b est en outre entaillé profondément, comme indiqué en 4c, de manière à déterminer au voisinage de chacun des angles dudit coté une lèvre 4d relativement mince.
En raison du peu d'épaisseur des lèvres 4d on comprend qu'il soit possible de mettre en place les rouleaux 2 à l'intérieur de la cage ainsi constituée en les enfonçant à force de l'extérieur vers l'intérieur
Fig. 4 montre, 'de gauche à droite, les trois positions successives d'un rouleau 2 pendant une telle mise en place. On y voit clairement que les lèvres 4d sont écartées élastiquement par l'introduction du rouleau, puis reviennent à leur position primitive quand celui-ci est parvenu dans son logement.
Bien entendu la matière constitutive de,la cage est convena- blement choisie pour permettre cette déformation élastique sans aucun ris- que de rupture ou de déformation permanente résiduelle. Les polyamides à degré de polymérisation convenable présentent notamment toutes les quàli- tés voulues pour une telle application, mais il doit être entendu que cette indication n'est nullement limitative et qu'on ne sortirait pas de l'invention en réalisant la cage par exemple en acétate de cellulose ou dérivés cellulosiques analogues.
Un autre avantage des polyamides pour la réalisation de la bague 4 réside dans leur faible coefficient de friction et dans leur insensibilité à l'huile. Une cage fabriquée avec une pareille matière ne se gonfle pas sous l'effet des huiles de graissage et n'offre aucune résistance sensible à la rotation des rouleaux 2 dont l'écartement se trouve ainsi maintenu sans aucune perte de puissance décelable. De plus, les polyamides conservent leurs propriétés élastiques jusqu'à des températures relativement élevées et la cage ne risque donc pas de se déformer en cas d'éehauf- fement modéré du roulement.
'De toute manière on comprend que la réalisation de la cage 4 en matière thermoplastique moulée, par exemple par injection, permet d'éviter toute opération de montage avant ou après la mise en place des rouleaux, On évite aïnsi les rivetages ou autres opérations accessoires indispensables avec les cages métalliques habituelles. En outre, et inversement, le démontage du roulement est facile et l'on peut, par exemple changer un rouleau détérioré sans avoir à dériver une cage, ce qui pratiquement la met hors d'usage et oblige à la remplacer toute entière.
Fig. 5 et 6 montrent l'application de l'invention à un roulement à billes à bague extérieure rotulante. Ce roulement comporte une bague intérieure 1 dans laquelle est creusée une cage pour le roulement des billes 5, et une bague extérieure 6 présentant intérieurement un profil sphérique qui forme portée pour lesdites 'billes 5. Ces dernières sont maintenues dans une cage 4 qui affecte ici la forme d'un anneau comportant une série de logements sphériques débouchant en direction de l'axe et à l'opposé de cette direction. Comme montré, l'anneau 4 est surépaissi vers l'extérieur autour de chacun des logements et la partie surépaissie est entaillée de fentes la découpant en une série de languettes 4e qui entourent chaque bille comme le feraient des griffes.
En raison de l'élasticité de la matière constitutive de la cage 4 on comprend que lorsque la bague extérieure 6 est dégagée par rotation autour d'un axe transversal, on peut enfiler les billes 5 dans leurs logements respectifs, les languettes 4e s'écartant au passage comme les lèvres
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4d en fig. 3 et 4. Il est à peine besoin de dire qu'on retrouve dans ce cas les mêmes avantages que dans le cas de fig.1 à 4.
Fig. 7 et 8 montrent un exemple d'application de l'invention à un roulement du même genre que celui de fig. 5 à 6, mais à double rangée de billes. La fig. 8 montre bien les fentes 4f qui déterminent les languettes 4e dont il a été parlé ci-dessus. Ces fentes se referment par élasticité après l'introduction de la bille 5, comme on le comprend aisément sans explications complémentaires.
Fig. 9 et 10 illustrent l'application de l'invention à une butée à billes. Les billes 5 de celle-ci roulent dans des gorges creusées dans les faces en regard de deux bagues 7 et 8. Elles sont maintenues dans une cage annulaire 4 qui estconformée comme les cages 4 des fig. 5 à 8.
Dans la variante de fig. Il on retrouve une butée à billes semblable à celle de fig. 9 et 10, mais la cage annulaire 4 comporte des fentes de découpage sur ses deux faces, de telle sorte que les billes peuvent être introduites par-dessus ou par-dessous à volonté, les languettes 4e existant sur les deux faces. On notera en outre que cette cage est rainurée extérieurement et intérieurement pour augmenter l'élasticité et faciliter par conséquent l'introduction des billes 5.
Fig.12 à 14 se réfèrent au cas d'un roulement à billes annu- laire ordinaire comportant une cage intérieure 1 et une cage extérieure 3 toutes deux pourvues d'une gorge pour le roulement des billes 5. En pareil cas-. comme on le sait, ces dernières sont introduites en place latéralement, les bagues 1 et 3 étant pourvues d'un dégagement local approprié.
La cage 4 est encore'constituée par un anneau en matière thermoplastique pourvu d'une série de logements sphériques pour les billes 5, mais ces logements s'ouvrent latéralement de manière à pouvoir recevoir les billes lors de l'introduction de celles-ci entre les deux bagues. Là encore on a prévu dans la cage 4 des empreintes latérales profondes 4g qui déterminent pour les logements des billes des bords amincis 4h suffisamment élastiques pour s'écarter lors de l'introduction de celles-ci.
Il va d'ailleurs sans dire que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend aisément qu'il serait possible d'imaginer bien des variantes de réalisation des bords, lèvres ou languettes élastiques permettant l'introduction en place d'organes de roulement. De même on conçoit que l'invention est applicable non seulement au type de roulement décrit ci-dessus, mais encore à tout autre présentant des problèmes analogues, par exemple au roulement à rouleaux coniques à ceux à doubles rangées de rouleaux, etc...
REVENDICATIONS.
1. - Cage pour roulements à rouleaux ou à billes., caractérisée par le fait qu'elle est essentiellement constituée par un anneau fait en une matière thermoplastique et élastique, telle qu'une superpolyamide, et qu'elle comporte des logements cylindriques ou sphériques présentant au moins une entrée à bords convenablement conformés pour pouvoir s'écar- ter lors de la mise en place des organes de roulement et se refermer élastiquement sur ceux-ci.
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IMPROVEMENTS TO CAGES FOR ROLLER OR BALL BEARINGS.
It is known that in roller or ball bearings it is advantageous to provide cages ensuring the regular spacing of the various rolling elements (rollers or balls) with respect to one another.
This ensures better use of the bearing with regard to the forces applied to it. Wear is reduced by avoiding the friction of two successive running elements against each other. The yield is also improved.
Various models of cages are currently known for this use. The simplest are constituted by rings of suitable metal, suitably perforated for housing the successive rolling elements and suitably profiled so as to remain centered on the general axis of the rolling bearing. But most often they are made in two parts to allow the introduction of rollers or balls, these two parts being fixed to one another by judiciously placed transverse rivets. This results in expensive items, the manufacture and installation of which significantly increases the price of the finished bearing.
The invention aims to make it possible, on the contrary, to produce a very simple rolling cage, requiring no assembly operation either before or after the fitting of the rolling members.
The cage according to the invention is essentially constituted by a ring made of a thermoplastic and elastic material, such as a superpolyamide, and comprising cylindrical or spherical housings having at least one entrance with edges suitably shaped to be able to move apart during the installation of the running gear. If 1, we consider for example the case of a cylindrical roller bearing of the usual type, the cage may have the shape of a ring in which are formed housings of cylindrical shape open in the direction of the axis and to the opposite of that direction.
Between these successive housings, the ring
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is cut deeply on its outer periphery so as to provide the right of each housing two relatively thin retaining lips and therefore sufficiently elastic to be able to be moved apart when the roll is being put in place and then to be closed on the latter.
In the case of rolling bearings or thrust ball bearings, if the balls can be positioned radially, it is possible according to the invention to achieve the elastic entry of the housings by making slots in the material determining the likely tongues. to deform during installation. To increase the elasticity of these tongues, it is possible to surround the ball in a way with a projection in which they are cut.
When the balls are to be introduced laterally, provision is made for the housings to also open and in this case to give the entry the required elasticity, it is sufficient, as in the case of a roller bearing, to cut the material between the successive housings so as to provide relatively thin lips in line with each ball.
The appended drawing, given by way of example, will make it possible to better understand the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing.
Fig. 1 is an end view of a roller bearing with partial section;
Fig. 2 is a section on II-II (fig. 1);
Fig. 3 is a partial perspective view on a large scale of a cage according to the invention;
Fig. 4 is a large-scale cross section of the cage with three rollers at various positions as they are put in place;
Fig. 5 is a partial end view in section of a ball bearing with a swiveling outer ring;
Fig. 6 is a section along VI-VI (fig. 5);
Fig. 7 is a partial section of a similar bearing, but with a double row of balls;
Fig. 8 is a partial exterior view of the cage showing the slots and the elastic tabs intended to grip the balls;
Fig. 9 is an axial section of a thrust ball bearing according to the invention;
Fig. 10 is a partial exterior view of the cage of the stop of FIG. 9;
Fig. 11 is a view similar to that of FIG. 9; but showing a variant of execution;
Fig. 12 is a partial exterior view of an ordinary ball bearing;
Fig. 13 is a section along XIII-XIII (fig. 12);
Fig. 14 is a section along XIV-XIV (fig. 12);
The bearing shown in fig. 1 and 2 is a roller bearing of the conventional type comprising an inner ring 1 provided on its periphery with a groove of rectangular profile in which cylindrical rollers 2 roll.
These are surrounded by an outer ring 3, the inner periphery of which is devoid of any groove so that said ring can be slipped into place axially over the rollers 2.
The cage intended to retain the rollers 2 at the desired spacing is an annular member made in one piece from a plastic material.
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suitable, for example super-polyamide. As clearly shown in the perspective view of FIG. 3 this cage can be considered as constituted by two rings 4a joined together by a series of transverse braces 4b. Each of these spacers has in section (fig. 4) the shape of a rectangle whose two sides parallel to the mean radius of the section are notably concave so that two spacers
4b successive between them determine a profile corresponding exactly to the profile of a roller 2 (fig. 4, right).
The outermost side of the section of each spacer 4b is also deeply notched, as indicated at 4c, so as to determine in the vicinity of each of the angles of said side a relatively thin lip 4d.
Due to the thinness of the lips 4d it is understood that it is possible to place the rollers 2 inside the cage thus formed by pushing them forcibly from the outside to the inside.
Fig. 4 shows, from left to right, the three successive positions of a roller 2 during such an installation. It can be clearly seen that the lips 4d are elastically separated by the introduction of the roller, then return to their original position when the latter has reached its housing.
Of course, the constituent material of the cage is suitably chosen to allow this elastic deformation without any risk of rupture or of residual permanent deformation. Polyamides with a suitable degree of polymerization exhibit in particular all the qualities desired for such an application, but it should be understood that this indication is in no way limiting and that it would not be departing from the invention by producing the cage, for example. of cellulose acetate or analogous cellulose derivatives.
Another advantage of polyamides for producing the ring 4 lies in their low coefficient of friction and in their insensitivity to oil. A cage made from such a material does not swell under the effect of lubricating oils and offers no appreciable resistance to the rotation of the rollers 2, the spacing of which is thus maintained without any detectable loss of power. In addition, polyamides retain their elastic properties up to relatively high temperatures and the cage therefore does not risk deforming in the event of moderate heating of the bearing.
'In any case it is understood that the realization of the cage 4 in molded thermoplastic material, for example by injection, makes it possible to avoid any assembly operation before or after the installation of the rollers, thus avoiding riveting or other accessory operations essential with the usual metal cages. In addition, and conversely, disassembly of the bearing is easy and it is possible, for example, to change a damaged roller without having to derive a cage, which practically puts it out of use and makes it necessary to replace it entirely.
Fig. 5 and 6 show the application of the invention to a ball bearing with a swiveling outer ring. This bearing comprises an inner ring 1 in which is hollowed out a cage for the rolling of the balls 5, and an outer ring 6 internally having a spherical profile which forms a bearing for said 'balls 5. The latter are held in a cage 4 which affects here the shape of a ring comprising a series of spherical housings opening out in the direction of the axis and opposite to this direction. As shown, the ring 4 is thickened outwards around each of the housings and the thickened part is notched with slits cutting it into a series of tabs 4 which surround each ball like claws would.
Due to the elasticity of the constituent material of the cage 4 it is understood that when the outer ring 6 is released by rotation about a transverse axis, the balls 5 can be threaded into their respective housings, the tongues 4e moving apart. in passing like lips
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4d in fig. 3 and 4. It is hardly necessary to say that we find in this case the same advantages as in the case of fig. 1 to 4.
Fig. 7 and 8 show an example of application of the invention to a bearing of the same type as that of FIG. 5 to 6, but with double row of balls. Fig. 8 clearly shows the slots 4f which determine the tabs 4e which has been mentioned above. These slits close by elasticity after the introduction of the ball 5, as can easily be understood without further explanation.
Fig. 9 and 10 illustrate the application of the invention to a thrust ball bearing. The balls 5 thereof roll in grooves hollowed out in the opposite faces of two rings 7 and 8. They are held in an annular cage 4 which is shaped like the cages 4 of FIGS. 5 to 8.
In the variant of fig. There is a ball bearing similar to that of fig. 9 and 10, but the annular cage 4 has cutting slots on its two faces, so that the balls can be introduced over or under at will, the tabs 4e existing on both sides. It will also be noted that this cage is grooved on the outside and inside to increase the elasticity and consequently to facilitate the introduction of the balls 5.
Fig. 12 to 14 refer to the case of an ordinary annular ball bearing comprising an inner race 1 and an outer race 3 both provided with a groove for the ball bearing 5. In such a case. as is known, the latter are introduced in place laterally, the rings 1 and 3 being provided with an appropriate local clearance.
The cage 4 is still 'constituted by a ring of thermoplastic material provided with a series of spherical housings for the balls 5, but these housings open laterally so as to be able to receive the balls when they are introduced between them. the two rings. Here again, deep lateral indentations 4g have been provided in the cage 4, which determine for the housings of the balls thinned edges 4h sufficiently elastic to move apart during the introduction of the latter.
It goes without saying that the foregoing description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention, from which one would not depart by replacing the details of execution described. by all other equivalents. It is easily understood that it would be possible to imagine many alternative embodiments of the edges, lips or elastic tongues allowing the introduction of rolling members in place. Likewise, it will be understood that the invention is applicable not only to the type of bearing described above, but also to any other having similar problems, for example to the tapered roller bearing to those with double rows of rollers, etc.
CLAIMS.
1. - Cage for roller or ball bearings., Characterized in that it is essentially constituted by a ring made of a thermoplastic and elastic material, such as a superpolyamide, and that it has cylindrical or spherical housings having at least one entry with suitably shaped edges so as to be able to move apart when the running gear is fitted and to close elastically thereon.
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