Appareil pour convertir un mouvement rotatif en un mouvement axial et procédé pour utiliser l'appareil en vue de rectifier, polir ou
calibrer un solide de révolution.
.La présente invention concerne un appareil servant à convertir un mouvement rotatif en un mouvement axial et comprenant un dispositif à friction qui comporte des roulements à billes d'un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur d'un arbre qui traverse les bagues internes des roulements, ces roulements étant disposés de manière que leurs bagues internes exercent sur l'arbre, des forces radiales dont la somme des vecteurs est en substance égale à zéro, et soient inclinées par rapport à l'axe de l'arbre.
L'invention a trait à un appareil dans lequel un mouvement de rotation est converti en un déplacement axial par le fait que la position inclinée des roulements à billes par rapport à l'arbre amène les bagues intérieures des roulements à se déplacer suivant une ligne hélicoïdale sur la surface de l'arbre lorsque les bagues externes tournent par rapport à l'arbre et autour de son axe. La friction intentionnelle qui se produit entre les bagues internes des roulements à billes et l'arbre produit un déplacement axial relatif entre les roulements à billes et l'arbre.
On connaît actuellement des appareils de ce genre de deux types différents, c'est-à-dire des appareils dans lesquels l'arbre tourne et est maintenu axialement et des appareils dans lesquels les bagues externes des roulements à billes tournent et sont maintenues axialement.
Les appareils connus ont divers inconvénients qui sont dus à la manière peu pratique dont les roulements à
billes exercent une pression sur l'arbre et cette pression est essentielle pour obtenir la force de friction élevée requise entre les bagues internes des roulements à billes et l'arbre.
Parmi ces inconvénients, on peut mentionner les exigences rigoureuses concernant les tolérances de fabrication des organes de retenue dans lesquels les roulements à billes sont montés, ces organes de retenue devant, par ailleurs, être robustes pour pouvoir résister à la pression que les roulements à billes exercent sur l'arbre et ceci peut les rendre impropres comme
éléments tournants. Dans les appareils connus, la pression de contact que les roulements à billes exercent sur l'arbre est en substance constante et l'arbre coulisse, par conséquent, dans les bagues internes des roulements.à billes si ceux-ci sont soumis
à une surcharge de courte durée et/ou l'arbre ne peut pas supporter une charge perpétuelle suffisante pour satisfaire à une telle condition.
L'invention a pour but de procurer un appareil à friction à autoverrouillage qui n'exige pas de tolérances de fabrication précises, dont la longévité soit supérieure à celle des appareils connus, et qui soit adapté d'une manière spécifique à des charges axiales variables, que les éléments tournants soient ou bien les bagues externes des roulements à billes ou bien l'arbre.
A cet effet, on a réalisé un appareil dans lequel le dispositif à friction comprend au moins deux culasses porte-roule- . ments à billes placées dans un élément de retenue propre à produire un mouvement de rotation relatif entre l'arbre et les culasses porteroulements, chaque culasse présentant des évidements destinés à maintenir la bague externe d'au moins un roulement à billes, les évidements étant inclinés d'une manière telle que l'axe de chaque roulement à billes fasse un angle avec le plan de l'axe de l'arbre
et le lieu de contact de la bague interne du roulement à billes avec l'arbre, un dispositif de serrage étant prévu pour serrer les culasses porte-roulements davantage contre l'arbre en réaction
à une augmentation de la charge axiale exercée sur l'arbre.
Ceci suppose d'une manière spécifique que la pression de contact exercée par les roulements à billes sur l'arbre soit déterminée par la charge et que l'arbre ne soit pas soumis à une pression suivant la même ligne hélicoïdale de sorte- que la longévité
de l'appareil est accrue. La pression de contact déterminée par
la charge suppose, en outre, que l'arbre ne coulisse pas dans le
cas d'une surcharge et qu'il ne doive pas être trempé.
On est arrivé à simplifier le dispositif de serrage en lui permettant de resserrer les culasses porte-roulements l'une
vers l'autre en réaction à un déplacement axial relatif des culasses dû à.une augmentation de la charge axiale exercée sur l'arbre.
. La dimension de l'appareil transversalement à l'arbre a été réduite au minimum en ménageant des évidements supplémentaires dans chaque culasse, dans lesquels les roulements à billes montés dans la ou les autres culasses peuvent se déplacer librement.
Dans la forme d'exécution spécifique, le dispositif de
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ses d'une manière telle qu'un déplacement axial relatif des culasses fasse pivoter les éléments de guidage.Ces éléments peuvent être installés rapidement et automatiquement dans le cas d'une fabrication en série. Ils peuvent comprendre avantageusement au moins
une bague qui encercle les culasses et qui présente des cames opposées dirigées vers la surface externe des culasses et exerçant une pression contre celles-ci. Ces cames peuvent être des billes
en acier trempé.
Dans une forme d'exécution très simple qui est très aisée et peu onéreuse à fabriquer, le dispositif de serrage comprend des éléments élastiques qui relient les culasses,et ces éléments élastiques peuvent comprendre au moins un filament ou un fil métallique enroulé autour des culasses.
En disposant les deux culasses porte-roulements à billes en substance symétriquement de part et d'autre d'un premier plan axial de l'arbre et en munissant l'élément de retenue de deux arrêts d'extrémité, l'un qui arrête le déplacement axial d'une culasse lorsque l'arbre se déplace dans un sens et l'autre qui arrête le déplacement axial de l'autre culasse lorsque l'arbre se déplace
dans le sens opposé, on est arrivé à faire en sorte que le dispositif de serrage presse les roulements à billes davantage contre l'arbre lorsqu'une culasse vient en butée contre un des arrêts
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que la première dans le même sens. Les deux arrêts d'extrémité peuvent être décalés du même cOté d'un second plan axial perpendiculaire au premier et la culasse qui est arrêtée par un arrêt d'extrémité se tord donc légèrement par rapport à l'autre culasse de manière à créer une différence de pas entre les séries de roule-ments à billes des deux culasses, avec pour résultat que le dispositif de serrage serre les culasses encore davantage contre l'arbre. Un processus de montage très simple des culasses dans l'élément de retenue bloque une des culasses en place dans le sens axial de l'arbre.
Dans une autre forme d'exécution comprenant deux culasses, chacune d'elles est guidée par un support dont chaque extrémité est supportée à coulissement dans l'élément de retenue d'une manière qui empêche tout mouvement de pivotement, chaque support comportant,au moins à une extrémité, des faces de guidage coopérant avec des surfaces de guidage de la culasse et comprenant deux faces qui sont inclinées par rapport au sens axial de l'arbre, une qui fait un angle d'un cOté du sens axial et l'autre qui fait un angle de l'autre coté du sens axial, les supports des deux culasses étant opposés l'un à l'autre et des ressorts de pression étant prévus entre l'élément de retenue et la dite extrémité de chaque culasse.
Par conséquent, l'arbre ne coulisse pas, comme dans les formes d'exécution décrites plus haut, dans les bagues internes des roulements à billes en réaction à un déplacement axial relatif
des culasses, mais les directions axiales des roulements à billes provoquent une légère variation de la réaction à la charge exercée sur l'arbre de sorte que la position relative des culasses est modifiée sans que les bagues internes des roulements glissent sur l'arbre.
En amenant chaque ressort à prendre appui sur un arrêt prévu dans l'élément de retenue et en rendant cet arrêt réglable dans les deux sens axiaux de l'arbre, il est possible de régler le pas des roulements à billes de manière à établir un contact linéaire entre les roulements à billes et l'arbre. Les faces de guidage comprennent avantageusement deux éléments faisant des angles différents avec la direction axiale et la partie de la face de guidage qui fait le plus grand angle est alors disposée à l'extérieur à l'extrémité du support où se trouvent les ressorts.
Dans les formes d'exécution décrites plus haut, le dispositif de serrage est prévu pour serrer les culasses l'une contre l'autre en réaction à un déplacement axial relatif entre ces culasses. Dans certains cas, il peut être désavantageux de déplacer les culasses l'une par rapport à l'autre dans le sens axial car ceci exige que l'arbre coulisse légèrement dans les bagues internes des roulements à billes à moins que des moyens spéciaux soient prévus pour éviter ce coulissement, et le dispositif de serrage doit, par conséquent, être conçu pour serrer les culasses plus étroitement contre l'arbre en réaction à une augmentation de la charge radiale exercée sur l'arbre en substance sans déplacement axial relatif
des culasses. A cet effet, le dispositif de serrage peut comprendre un anneau rigide enfermant les culasses porte-roulements et suscep-
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ment commun des culasses dans le sens de la charge produite et déterminée par la charge axiale exercée sur l'arbre.La dimension de l'an- neau rigide dans le sens axial de l'arbre peut correspondre à une fraction de la longueur des culasses porte-roulements, et l'anneau
est monté , de manière que son axe coïncide avec l'axe de l'arbre lorsque l'appareil n'est pas en charge et est fixé à chaque culasse
au moyen de deux tourillons diamétralement opposés dans l'anneau et s'engageant dans des trous qui sont prévus,en ligne avec les tourillons,dans les culasses porte-roulements,les axes parallèles des deux
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distance prédéterminée. L'élément de retenue comporte deux arrêts disposés de manière que l'anneau,indépendamment de la direction
de la charge axiale exercée sur l'arbre,s'Incline du même cOté et sollicite ainsi les culasses contre l'arbre lorsque celui-ci est mis en charge dans le sens axial. Au moins un des arrêts est réglable dans le sens axial de l'arbre.
Les dimensions de lanneau et des culasses porte-roulements dans le sens axial peuvent également être en substance les mêmes et, pour chaque culasse porte-roulements, deux évidements peuvent
être prévus et sont symétriques par rapport à un plan passant par l'axe de l'arbre et perpendiculaires au plan axial de cet arbre, un évidement d'une paire étant prévu dans la surface interne de l'anneau et l'autre évidement de la paire étant prévu dans la surface externe de la culasse porte-roulements correspondante, le fond d'au moins un évidement d'une paire faisant un angle différent de zéro avec l'axe de l'arbre et étant destiné à coopérer avec la face inclinée correspondante d'un support cunéiforme, les supports étant maintenus dans une rainure radiale prévue dans les parois d'extrémité de l'élément de retenue de sorte que les extrémités épaisses des deux coins sont tournées vers les parois opposées de l'élément
de retenue. Entre les surfaces coopérantes des évidements et des supports peuvent être prévus des moyens antifriction, par exemple des organes roulants en acier trempé, et les supports peuvent
être réglés dans le sens axial de l'arbre.
Une des deux culasses porte-roulements à billes disposées respectivement de part et d'autre d'un premier plan axial de l'arbre,peut être reliée rigidement à l'anneau rigide tandis que le coté de l'autre culasse opposé à l'arbre présente un évidement
qui s'étend parallèlement à l'arbre et qui est symétrique par rapport à un second plan axial passant par l'axe de l'arbre et perpendiculaire. au premier plan axial, l'évidement étant en ligne avec un évidement prévu dans la surface interne de l'anneau de manière à former, de chaque cOté d'un support qui traverse les évidements
et qui est maintenu dans des rainures prévues dans les parois opposées de l'élément de retenue, deux canaux qui s'étendent en direction de l'arbre, la largeur d'au moins un canal, mesurée perpendiculairement à l'arbre, variant périodiquement dans la direction de l'arbre.L'anneau peut, en outre, être pourvu de moyens servant à retenir les culasses porte-roulements à billes de manière à les empêcher de se déplacer axialement par rapport à l'anneau.La largeur d'un canal peut varier périodiquement tandis que la largeur de l'autre canal est maintenue constante et au moins un des canaux peut, contenir des billes en acier trempé.
Entre les deux culasses porte-roulements à billes qui
sont empêchées de se déplacer axialement et un support dont les extrémités sont maintenues dans des rainures radiales prévues
dans les parois d'extrémité opposées de l'élément de retenue, peuvent se trouver des moyens servant à empêcher toute rotation de ' la culasse porte-roulements sans pour autant l'empêcher de se déplacer axialement par rapport au support et un dispositif de serrage pour serrer les culasses l'une vers l'autre en réaction à leur déplacement axial par rapport au support.Les moyens prévus entre une des culasses porte-roulements et le support peuvent comprendre des billes en acier trempé disposées dans des rainures axiales opposées prévues respectivement dans la culasse porte-roulements
et dans le support, et le dispositif de serrage peut comprendre
au moins un câble ou un filament élastique enroulé autour du support et autour de la seconde culasse porte-roulement.
La section de la surface interne de la bague interne de chaque roulement à billes peut présenter une convexité tournée
vers l'arbre de telle sorte que cette surface vienne en contact
avec la surface de l'arbre suivant une génératrice pour la surface de l'arbre en substance sur toute la largeur du roulement à billes, et, pour obtenir une friction accrue entre les bagues internes et l'arbre, la surface interne de la bague interne de chaque roule-
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substance courbe et disposées cOte à cote.
L'invention comprend également un procédé dans lequel on utilise l'appareil décrit plus haut pour rectifier, polir ou calibrer un solide de révolution, par exemple un arbre cylindrique.
Lorsque l'on rectifie un arbre, par exemple, on le soumet à des forces radiales opposées, réparties de manière continue ou de manière discontinue dans le sens axial. Ces forces sont exercées d'une manière connue par plusieurs cylindres ou disques qui roulent sur l'extérieur des arbres tout en exerçant les forces radiales dont la valeur détermine l'effet de la rectification lorsque la distance entre les points d'application a été déterminée.
On sait que la pression dite de Hertz (pression spécifique) est relativement importante dans le cas d'un roulage extérieur,
ce qui est gênant lorsque l'arbre à rectifier est en un métal tendre et a une résistance relativement élevée. Lors de la rectification d'arbres inoxydables, on soumet ces arbres à une pression de Hertz prédéterminée qui augmente la nature inoxydable du métal. A côté d'une diminution de la pression de Hertz jusqu'à une
valeur inférieure à la valeur minimum pouvant être obtenue pour le roulage extérieur, il est donc nécessaire de régir l'effet produit sur la surface du solide de révolution par l'opération de rectification.
Ce procédé est spécifique en ce sens que le traitement s'effectue en faisant passer le solide de révolution à travers le dispositif à friction conforme à l'invention, et implique l'avantage que la force radiale absolue appliquée au solide de révolution, la pression spécifique ainsi produite et une pression superficielle axiale éventuelle peuvent être modifiées entre des valeurs très faibles et des valeurs très élevées.
Lors de la rectification d'un solide de révolution, une force radiale importante et une pression spécifique faible doivent être utilisées pour que la surface soit affectée le moins possible. Ceci a été réalisé par le roulage intérieur. Une inclinaison différente des roulements fait coulisser le solide de révolution à l'intérieur des roulements et produit donc un effet de polissage. Lorsque l'on calibre un solide de révolution, la pression spécifique doit dépasser le point de fluage, ce qui est réalisé soit en rec-tifiant les bagues internes de manière qu'elles attaquent le solide de révolution en substance en un point soit en faisant pivoter les roulements de manière que les bagues internes attaquent le solide de révolution en substance aux bords seulement.des bagues internes.
Pour obtenir un roulage net et efficace des bagues internes sur la surface du solide de révolution sans ou pratiquement sans effet de, polissage, on a incliné les roulements à billes du dispositif à friction dans les culasses de manière que les bagues internes correspondantes se déplacent sur le solide de révolution suivant des lignes hélicoïdales présentant le même pas.
Pour assurer que le solide de révolution coulisse dans au moins un des roulements à billes du dispositif à friction de telle sorte que la surface soit traitée dans le sens axial et qu'un effet de polissage marqué soit obtenu, au moins un roulement à billes
du dispositif est monté de manière que sa bague interne, si elle agissait seule, se déplacerait sur le solide de révolution suivant une ligne hélicoïdale ayant un pas différent de celui d'au moins un des autres roulements à billes.
En maintenant l'élément de retenue du dispositif à friction de manière à l'empêcher de tourner, on obtient un contrôle satisfaisant du solide de révolution car il est plus
facile de vérifier si le solide de révolution est droit lorsqu'il tourne.
L'invention sera décrite ci-après plus en détail, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
la Fig. 1 représente une première forme d'exécution de l'appareil conforme à l'invention;
la Fig. 2 est une vue en coupe de l'appareil suivant la ligne A-A de la Fig. 1;
la Fig. 3 représente une seconde forme d'exécution de l'appareil conforme à l'invention;
la Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne B-B de la Fig. 3;
la Fig. 5 représente une troisième forme d'exécution de l'appareil conforme à l'invention;
,la Fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne D-D de la Fig. 5;
la Fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne C-C de la Fig. 5;
la Fig. 8 représente une quatrième forme d'exécution de l'appareil conforme à l'invention;
la Fig. 9 est une vue en coupe de l'appareil suivant la ligne E-E de la Fig. 8;
la Fig. 10 représente une cinquième forme d'exécution de l'appareil conforme à l'invention;
la Fig. 11 est une vue en coupe de l'appareil suivant la ligne F-F de la Fig. 10;
la Fig. 12 représente une sixième forme d'exécution de l'appareil conforme à l'invention;
la Fig. 13 est une vue en coupe suivant la ligne G-G de la Fig. 12;
la Fig. 14 représente une septième forme d'exécution de l'appareil conforme à l'invention, et
la Fig. 15 est une vue en coupe de l'appareil suivant la ligne H-H de la Fig. 14.
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conforme à l'invention dans laquelle l'appareil 1 comprend un moteur avec un stator 3 et un rotor 5 relié rigidement par l'intermédiaire d'un arbre creux 7 à un dispositif à friction 9. Les éléments sont enfermés dans un carter 11 dans lequel les éléments qui tournent sont montés sur des roulements à billes 13 et 15 propres
à résister à une pression exercée dans le sens axial. Un arbre 17 traverse l'appareil de part en part et est monté dans des paliers
à glissement 19 et 21 qui font partie du carter 11.
Le dispositif à friction 9 comprend un élément de retenue 23 (voir également la Fig. 2) qui est bloqué au moyen de boulons-tirants 25e 27, 29 et 31 sur une bride prévue sur l'arbre moteur 7. Les boulons-tirants 25 et 29 traversent des forures 33 et
35 ménagées respectivement dans deux culasses porte-roulements à billes 37 et 39,respectivement. Les culasses porte-roulements sont disposées symétriquement l'une de chaque côté d'un plan axial de l'arbre 17 matérialisé par la ligne 41-41 sur la Fig. 2. La culasse
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nés à maintenir les bagues externes 51 et 53,respectivement,des deux roulements à billes 47 et 49. La culasse porte-roulements 39 présente également des évidements 59 et 61 destinés à maintenir les bagues externes 67 et 69 respectivement des roulements à billes 63 et 65. Finalement, les culasses présentent des évidements 75 et 79
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des roulements à billes 47 et 49 forment un certain angle avec la direction axiale de l'arbre 17, et les évidements 59 et 61 sont conformés de manière que les axes des roulements à billes 63 et 65 fassent avec l'axe de l'arbre 17 un angle égal mais opposé au premier. Comme le montre la Fig. 1 et en partie la Fig. 2, les bagues
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portent sur l'arbre 17 suivant une génératrice de la surface de l'arbre, cette génératrice étant diamétralement opposée à une seconde génératrice suivant laquelle les bagues internes, 71 et 73
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bre.17. La pression de contact des roulements à billes sur l'arbre, dans la position neutre des culasses, c'est-à-dire lorsque aucune force axiale n'est exercée sur l'arbre 17, est déterminée par la traction exercée par une corde à piano 81 qui est enroulée autour des culasses 37 et 39. Dans le carter 11, se trouvent également deux arrêts d'extrémité 83 et 85 disposés du même coté d'un plan passant par l'axe de l'arbre et perpendiculaire au plan axial.
Le fonctionnement de l'appareil représenté sur les Fig. 1 et 2 sera décrit ci-après. Lorsque le moteur tourne, les boulonstirants 25 et 29 servent de supports pour les culasses porteroulements 37 et 39 respectivement et les font tourner, par exemple dans le sens indiqué par la flèche 87. Lorsque les roulements
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se déplacent suivant une ligne hélicoïdale sur la surface de l'arbre 17, le pas de l'hélice étant déterminé par l'angle que font
les axes des roulements à billes avec l'axe de l'arbre. Le carter
11 est maintenu de telle sorte que le dispositif à friction 9 ne puisse se déplacer axialement et l'arbre 17 se déplace vers la droite lorsque le dispositif à friction tourne dans le sens indiqué par la flèche 87, à une vitesse déterminée par la vitesse angulaire du dispositif à friction et par le pas de la ligne hélicoïdale pourvu
que l'arbre 17 soit empêché de tourner.
Lorsqu'une force dirigée vers la gauche (K sur la Fig. 1) est exercée sur l'arbre 17 lors du mouvement décrit plus haut,
cette force est en partie transmise par la culasse porte-roulements à billes 37, l'arrêt d'extrémité 83, l'élément de retenue 23 et le. roulement à billes 13 au carter 11 et en partie à la culasse porteroulements 39 qui est ainsi amenée à se déplacer d'une certaine distance vers la gauche de la culasse porte-roulements 37, ce déplacement étant arrêté par la corde à piano 81 qui serre les culasses davantage contre l'arbre en réaction à la force qui est exercée et qui est transmise uniquement par l'intermédiaire de l'arrêt d'extrémité 83 lorsque le mouvement de la culasse 39 a été arrêté. Il est clair qu'une pression de contact déterminée par la charge est ainsi exercée sur l'arbre 17, de sorte que la force exercée sur
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dépasse jamais la valeur requise déterminée par la force K, et de sorte que de fortes charges de courte durée ne font pas coulisser l'arbre 17 dans les roulements à billes qui ne sont donc pas affectés défavorablement par une surcharge de courte durée. Lorsque
le dispositif à friction 9 ne tourne pas, la pression de contact exercée sur un arbre non en charge est déterminée par la tension initiale de la corde à piano 81, et lorsque l'arbre est en charge, la pression de contact augmente à la suite du déplacement relatif des culasses porte-roulements. Il est donc clair que le dispositif
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dispositif à friction est au repos que lorsqu'il tourne.
Les arrêts d'extrémité 83 et 85, comme mentionné plus haut, sont décalés du même coté, perpendiculairement à un plan passant par les axes de l'arbre 17 et des boulons-tirants 25 et 29. Ceci est commode parce que le faible jeu qui existe entre les boulons-tirants 25 et 29 et leurs forures respectives 33 et 35 provoque une torsion de la culasse porte-roulements 37 suffisante pour diminuer légèrement le pas des roulements à billes 47 et 49
(pourvu que le sens de rotation soit tel qu'indiqué par la flèche
87 et que l'arbre 17delaFig. 1 soit soumis à la force K). En raison du pas relativement plus élevé de la culasse à roulements
à billes 39, cette culasse tend à se déplacer davantage vers la gauche que la culasse 37 ce qui, à l'intervention de la corde à piano 81, resserre les culasses autour de l'arbre 17.
L'utilisation de la corde à piano 81 rend la fabrication du dispositif à friction plus simple et moins onéreuse et les exigences concernant les tolérances de fabrication ne sont pas très rigoureuses.
Les arrêts d'extrémité peuvent également être agencés de manière à n'actionner qu'une seule culasse, par exemple la culasse 37 et, dans ce cas, ils sont décalés d'un côté ou de l'autre de ce plan. Lorsque la force axiale externe exercée sur l'arbre 17 est inversée, la culasse 39 se déplace à partir d'une position située légèrement à gauche de la culasse 37 vers une position située légèrement à droite de cette même culasse, de sorte
que l'angle formé par la corde à piano 81 avec le plan vertical
(Fig. 1) est inversé et la prise ou le serrage des culasses autour
de l'arbre 17 est relâché. Si la force extérieure exercée sur l'arbre 17 peut être inversée, la forme d'exécution représentée sur la Fig. 1 doit, par conséquent, être préférée, l'angle formé par la corde à piano 81 avec le plan vertical ayant le même signe sous toutes les charges. Au lieu que deux arrêts d'extrémité coopèrent avec une seule culasse, cette culasse peut être serrée sur l'élément de retenue.
Les Fig. 3 et 4 représentent une autre forme d'exécution
du dispositif de serrage qui comprend, dans ce cas-ci, un anneau rigide 89 qui serre, par l'intermédiaire de deux billes d'acier trempé 91 et 93, les culasses porte-roulements 37' et 39' autour
de l'arbre 17' avec une force prédéterminée. Les culasses
37' et 39' sont identiques aux culasses 37 et 39 de la Fig. 1 à l'exception des parties fraisées 95 et 97 dans les culasses 37' et
39',respectivement. Le dispositif représenté sur la Fig. 3 peut également être inséré dans un élément de retenue et dans un carter tels que représentés sur la Fig. 1 à condition que l'on tienne compte du diamètre extérieur de l'anneau 89. Le fonctionnement est alors semblable à celui décrit plus haut, la culasse 37' dont le sens de . rotation est indiqué par la flèche 87',alors qu'une force K' est exercée sur l'arbre 17' (Fig.3),étant empêchée de se déplacer axialement vers la gauche par un arrêt d'extrémité semblable à l'arrêt d'extrémité 83 de la Fig. 1.
La culasse 39' peut se déplacer davantage vers la gauche que la culasse 37', de sorte que la bague s'incline autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre et contenu dans le plan axial précité de cet arbre. Sur la Fig. 3, cette inclinaison s'effectue dans le sens des aiguilles d'une montre et il est clair que l'anneau rigide 89 qui pivote en même temps que les culasses resserre les culasses contre l'arbre 17'. Comme dans la
forme d'exécution représentée sur la Fig. 1, le sens de rotation inverse du dispositif à friction, force l'arbre 17, 17' à se déplacer vers la gauche et lorsque la composante axiale de la force exercée sur l'arbre 17, 17' est inversée, l'arrêt d'extrémité 85 représenté sur la Fig. 1, retient la culasse 39 (et 39') en l'empêchant de se déplacer axialement vers la droite tandis que la culasse 37 (et 37') se déplace sur une certaine distance vers la droite de la culasse 39 (et 39'). La corde à piano serre alors les culasses plus étroitement contre l'arbre et la faible différence
de pas précitée est également obtenue, les culasses 37' et 39' pouvant pivoter dans des plans parallèles au plan axial en raison
de l'engagement spécifique existant entre l'anneau 39 et les billes d'acier 91 et 93. Il est également possible d'utiliser plusieurs anneaux disposés côte à côte et suspendus indépendamment les uns
des autres de la même manière que l'anneau 89.
La forme d'exécution représentée sur les Fig. 3 et 4 est avantageuse dans une fabrication en série par le fait que l'anneau
89 peut être facilement installé automatiquement.
Dans les formes d'exécution décrites plus haut, l'arbre coulisse par rapport à la culasse porte-roulements portant contre l'arrêt d'extrémité tandis que l'autre culasse porte-roulements se déplace par rapport à la première. Ceci a été évité dans la forme
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ticulièrement pour la transmission de forces importantes. Dans ces figures, un numéro de référence dont les deux derniers chiffres correspondent à ceux des numéros des références des Fig. 1 et 2, signifie que cet élément a la même fonction et est agencé en substance de la même manière que les éléments représentés sur la Fig. 1.
La différence principale par rapport à la forme d'exécution de la Fig. 1 réside dans la présence d'un support spécifique 100 et 100' qui fait tourner les culasses porte-roulements 137 et
139 ensemble avec l'élément de retenue 123 et qui guide les culasses autour d'un axe 132 perpendiculaire au plan axial précité.
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ci-après plus en détail en supposant que l'élément de retenue 123 et avec lui les culasses porte-roulements 137 et 139 tournent dans le sens de rotation indiqué par la flèche 187. Lorsque l'arbre 117
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plement empêché de tourner, il se déplace vers la droite tandis que les culasses porte-roulements occupent la position indiquée
sur la Fig. 6, en dehors de la friction qui s'exerce dans les roulements qui guident l'arbre 117. Lorsque l'arbre est soumis à une force K (Fig. 5 et 6) les culasses porte-roulements se déplacent
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la force élastique des ressorts de pression 126 et 128 corresponde exactement à la force K exercée sur l'arbre 117. Une coopération entre le guide 102 et la face de guidage 110 et entre le guide 108
et la face de guidage 120 fait pivoter la culasse 137 autour de
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ments 137 avec pour.résultat que la culasse 139 se déplace plus rapidement vers la gauche que la culasse 137. La culasse 139 est guidée par un support 100' qui est agencé de manière que cette culasse pivote également dans le sens indiqué par la flèche 134 autour de l'axe 132, le guide 102' coopérant avec une face de guidage (non représentée sur la Fig. 6) du support 100', la-face
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représentées sur la Fig. 6. Il ressort de la Fig. 6 que les faces de guidage présentent deux valeurs de pas différentes dans les
deux sens de sorte que, si on suppose que le pas de la face de guidage 110 est, par exemple, cinq fois supérieur à celui dé la face.de guidage 122, un déplacement de la culasse 137 d'une distance a vers la gauche amène la culasse 139 à parcourir une distance
5xa vers la gauche de manière à produire le déplacement axial relatif précité entre les culasses, de sorte que la corde à piano
181 serre les culasses et ainsi les roulements à billes plus étroitement autour de l'arbre 117. Le guide 108 et la face de guidage
120 assurent que la culasse 137 pivote autour de l'axe 132 et du fait que le support 100' a la même forme que le support 100, un guide (non représenté) sur la culasse 139 coopère avec une face de guidage (non représentée) sur le support 100' qui a le même pas que
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pivoter également autour de l'axe 132. Lorsque le dispositif à friction tourne dans le sens opposé, l'arbre, comme dans les formes d'exécution décrites plus haut, se déplace dans le sens opposé et lorsque la composante axiale de la force exercée sur l'arbre est inversée, la culasse porte-roulements à billes 139 se déplace d'une certaine distance vers la droite en réaction à l'intervention des ressorts de pression 136 et 138 et,autrement,de la façon décrite plus haut.
Le coulissement de l'arbre dans les roulements à billes de la culasse qui, dans les formes d'exécution décrites plus haut, est arrêté par un arrêt d'extrémité, a été évité dans le
cas présent par le fait que la culasse 137 peut maintenant se déplacer à une allure correspondant au pas diminué des roulements à billes et réglée de manière
que la culasse 139, qui, en raison du pas relativement accru des roulements à billes se déplace à une allure plus rapide, atteigne sa position de repos en même temps que la culasse 137, une charge donnée étant exercée sur l'arbre 117. L'état opérationnel optimum est donc déterminé par la charge exercée sur l'arbre 117, le pas des roulements à billes, le pas des faces de guidage, la
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piano.
Le pas des roulements à billes est bien entendu plus petit lorsque la charge exercée sur l'arbre est accrue, ce qui !
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dispositif à friction. Cette forme d'exécution, du fait des propriétés que l'on vient de mentionner, convient particulièrement
à la transmission de forces importantes et variables.
Un dispositif à friction donné peut être facilement réglé pour différentes catégories de charges en remplaçant simplement les ressorts de pression par des ressorts à constante d'élasticité différente. Dans chaque catégorie de charge, un réglage fin peut être obtenu en faisant en sorte que l'arrêt des ressorts contre l'élément de retenue 123 puisse être réglé en direction de l'arbre, de sorte que les roulements à billes peuvent être amenés avec précision en contact avec l'arbre suivant une généra-
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souvent rencontrée dans le sens axial de l'arbre 117. L'arrêt des ressorts peut être réglable comme indiqué sur la Fig. 6, dans laquelle
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d'arrêts de fin de course en cas de surcharge, se visse dans le taraudage 142 de l'élément de retenue 123 et les pas de vis peuvent être formés de manière que les boulons-tirants de traversée 125
et 126,respectivement, servent d'écrous de blocage pour les douilles 183 et 184,respectivement. L'arrêt destiné aux ressorts 136,
138 est formé de la même manière que l'arrêt destiné aux ressorts
126, 128.
S'il h'est pas nécessaire de prévoir une protection quelconque contre une surcharge du moteur d'entraînement, le dispositif à friction peut être construit d'une manière différente exigeant des tolérances moins rigoureuses pour les guides et les guidages
et évitant le coulissement entre les bagues internes et l'arbre. Quelques formes d'exécution de ce genre seront décrites plus
loin.
Les Fig. 8 et 9 représente une forme d'exécution dans ' laquelle chaque culasse porte-roulements 202, 203 comporte de lon- gues parties 204 et 205 qui s'étendent des deux côtés de l'arbre 213, franchissent le plan axial et s'engagent dans des décou- pures 206 et 207 prévues dans la culasse porte-roulements opposée et comportant, en outre, des surfaces d'extrémité centrales 208
et 209 qui se touchent dans un plan perpendiculaire à l'arbre. Chaque culasse porte-roulements est pourvue, près de ses faces d'extrémité 208 et 209 et du plan axial de deux forures alignées 210,
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bre) qui sont, à leur tour, en ligne avec des forures 214 et 215 prévues dans un anneau rigide 212 qui encercle les deux culasses porte-roulements. L'anneau est fixé aux culasses porte-roulements par des tourillons 216, 217 (et 216', 217') qui traversent les forures de tourillonnement alignées adjacentes. Dans l'élément de retenue, l'anneau porte à sa partie supérieure et à sa partie inférieure contre des arrêts d'extrémité 218 et 219,respectivement, l'arrêt d'extrémité 219 étant réglable dans le sens axial de l'arbre de sorte que la bague peut être amenée en contact avec les deux arrêts d'extrémité, perpendiculairement à l'arbre 213.
Lorsque l'arbre est soumis, par exemple, à la force indiquée en K sur la Fig. 8, les culasses porte-roulements 202
et 203 qui sont retenues par les tourillons de manière à ne pas pouvoir se déplacer axialement l'une par rapport à l'autre, se déplacent d'une courte distance vers la gauche, de sorte que l'an-
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dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre. Les tourillons 216 et 216' sont ainsi sollicités vers le bas tandis
que les tourillons 217 et 217' sont sollicités vers le haut et les culasses porte-roulements 202 et 203 sont serrées l'une contre l'autrs en réaction à la force K exercée sur l'arbre 213. Si la force K est dirigée en sens opposé, les culasses porte-roulements 202, <EMI ID=27.1>
coopère à ce moment avec l'arrêt d'extrémité 218. Les boulons-tirants
220 et 221 servent de supports pour l'anneau 212 du fait que la force est transmise par l'intermédiaire des encoches 222, 223 de
la bague.
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culasses porte-roulements à billes sont donc bloquées contre l'arbre en réaction à la charge qui y est appliquée et en substance sans déplacement axial relatif entre les culasses porte-roulements. Cette forme d'exécution n'exige pas de tolérances de fabrication précises et la pression exercée sur l'arbre peut, pour une charge K donnée, être accrue en diminuant la distance séparant les tourillons
216, '217, cette distance étant déterminée en fonction de la force de friction désirée entre les bagues internes des roulements à billes et l'arbre 213.
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les culasses porte-roulements sont entourées sur toute leur longueur par un anneau 242. L'anneau 242, comme l'indique la Fig. 11, pré- sente des évidements 234 et 235 dans sa surface interne et les culasses porte-roulements 232 et 233 présentent des évidements 236
et 237 dans leur surface externe, tous ces évidements s'étendant parallèlement à l'arbre 243. Un support 238, 239 s'étend dans
chaque paire d'évidements, constituée par un évidement ménagé
dans l'anneau et un évidement correspondant ménagé dans une culasse porte-roulements, ces supports étant engagés dans les rainures ra-
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l'élément de retenue. La surface des supports\'qui est tournée vers l'arbre fait un certain angle avec l'axe de l'arbre et est parallèle au fond des évidements 236, 237. L'autre surface opposée des supports s'étend parallèlement à l'arbre et au fond des évidements
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supports viennent en contact avec le fond des évidements 236, 237 et <EMI ID=32.1>
avec les côtés de leurs évidements respectifs. Les culasses porteroulements peuvent être retenues en place de manière à empêcher tout déplacement axial relatif par le fait que tous les évidements prévus dans les culasses porte-roulements s'ajustent étroitement autour des bagues extérieures des roulements et/ou grâce à des
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porte-roulements de manière à permettre un déplacement relatif de ces éléments perpendiculairement à l'arbre 243. Lorsque l'appareil
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tact avec des plaques d'extrémité 249 et 248,respectivement qui sont vissées sur l'extrémité étroite des supports cunéiformes 239 et 238 respectivement. Lorsque l'arbre 243 est, par exemple, soumis à la force K indiquée sur la Fig. 10, l'anneau et les culasses porroulements se'déplacent ensemble vers la gauche vers l'extrémité large du support 238 qui est engagée dans la rainure radiale 246, comme expliqué ci-après. Ceci ménage un espace entre la bride d'ex-
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tiellement de celle-ci. La distance entre la culasse porte-roulements 233 et l'anneau 242 est ainsi maintenue et, à la suite d'un
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238 provoque le resserrement des culasses porte-roulements 232 et
233 autour de l'arbre 243 en réaction à la force K qui y est appliquée .
Si l'on inverse la force K, les culasses porte-roulements
232 et 233 sont également resserrées autour de l'arbre au moyen du support 239 qui, dans ce cas, attaque la rainure 247 tandis que le support 238 est partiellement retiré de la rainure 246. L'inclinaison des surfaces inclinées du support est déterminée par la force de friction désirée entre l'arbre 243 et les bagues internes des roulements à billes. Les supports 238 et 239 sont réglables dans
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tre culasse porte-roulements 252 étant bloquée axialement par rapport à la culasse porte-roulements 253 au moyen de brides d'extré-
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surface externe, un évidement 256 qui s'étend parallèlement à l'arbre 263 et qui est symétrique par rapport à un plan passant par l'axe de l'arbre,perpendiculairement au plan axial. Une moitié de l'anneau 242 représenté sur la Fig.lO est, dans le cas présent,
(Fig. 13), une cuvette en forme de U inversé 262, fixée par des
vis 258, 258' à la culasse porte-roulements 253 qui forme la seconde moitié de l'anneau. La cuvette 262 présente un évidement intérieur 264 dans son fond qui est en ligne avec l'évidement 256
prévu dans la culasse porte-roulements 252. Un support 265 s'étend au travers des évidements opposés et parallèlement à l'arbre 263. Le support est engagé dans des rainures radiales 266 et 267 prévues dans les parois d'extrémité opposées de l'élément de retenue. La force de rotation est transmise par les rainures au support qui la transmet, à son tour, à la cuvette 262, du fait que les . courtes faces du support 265 (Fig. 13) portent contre les faces de l'évidement 264 dans un plan perpendiculaire au plan axial. Le support 265 délimite un premier canal 268 entre sa face supérieure propre (Fig. 13) et le fond de l'évidement.264 et un second ca- nal 269 entre sa face opposée tournée vers le bas
et le fond de l'évidement 256 prévu dans la culasse porte-roulements
252. Le premier canal, comme le montre la Fig. 12, a une section constante et contient des rouleaux en acier trempé, le fond de l'évidement 256 étant conformé par rapport à la face du support
265 qui est tournée vers le bas de manière que le second canal 269 présente, perpendiculairement à l'arbre, une section qui varie périodiquement le long de cet arbre 263. Le canal 269 contient des rouleaux d'acier d'un diamètre correspondant à la distance maximum séparant le fond de l'évidement 256 et la face opposée du support
265..
Le fonctionnement est le même que celui décrit avec référence à la forme d'exécution représentée sur la Fig. 10, c'est-
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roulements 253 de la Fig. 12, tandis que les supports 238, 239,
ont été remplacés par le support unique 265 présentant des faces inclinées propres à exercer la pression des culasses porte-roulements contre l'arbre 263, quel que soit le sens dans lequel la
force est exercée sur l'arbre. En comparaison de la forme
d'exécution de la Fig. 10, celle de la Fig. 12 a l'avantage de soumettre le support 265 à une charge uniforme.
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culasses porte-roulements 273. Les extrémités du support sont en-
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il
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interne du support et dans la surface externe de la culasse porte- roulements 273, ces rainures contenant des billes en acier trempé maintenues dans leurs positions relatives au moyen de cages. Grâce
à ces trois rainures axiales, la culasse porte-roulements 273 et
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roulements 272.
Les évidements prévus dans les culasses porte-roulements
272 et 273 pour retenir les quatre roulements à billes s'ajustent étroitement autour des faces d'extrémité des bagues externes, et les culasses porte-roulements sont donc empêchées de se déplacer
l'une par rapport à l'autré dans le sens axial mais elles se déplacent ensemble vers la gauche lorsque l'arbre 283 est soumis à
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du déplacement axial relatif entre les culasses porte-roulements
(en particulier la culasse 272)et le support, la corde à piano
277 resserre les culasses autour de l'arbre 283 et la force exercée est répartie de manière égale entre les culasses, le support
27�. étant mobile dans les rainures 275 et 276 perpendiculairement à l'arbre 283. Pour assurer la déformation élastique des éléments, une aisance 278 est prévue entre la surface courbe de la bague ex-
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ments retenant cé roulement à billes.
? Les bagues internes des roulements à billes utilisés
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en substance le long d'un support destiné à la surface de l'arbre qui est ainsi soumise à une pression radiale réduite. Pour augmen- ter la friction entre l'arbre et les bagues internes des roulements à billes, on peut tailler les bagues de manière qu'en coupe, elles présentent une série de surélévations en substance courbes disposées cOte à cOte qui pénètrent facilement à travers un film d'huile et qui mordent dans la surface de l'arbre juste assez pour éviter de dépasser la limite élastique.
L'invention peut servir d'appareil de substitution à tout mécanisme hydraulique et peut donc être utilisée à diverses fins. Au contraire des mécanismes hydrauliques classiques, on peut l'utiliser également dans des milieux stérilisés du fait que le carter 11 peut être entièrement lisse et le fonctionnement n'est pas affecté par un dégraissage éventuel de l'arbre. A titre d'exemples de la transmission de forces importantes, on peut mentionner des mécanismes d'actionnement de portes, des ascenseurs, etc.
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pour redresser, polir ou calibrer des solides de' révolution, en particulier des arbres cylindriques. A cet effet, on utilisera avantageusement la forme d'exécution représentée sur les Fig. 10 et 11
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réglage permettent de régler manuellement la pression radiale exer- cée par les roulements à billes sur l'arbre, mais cette pression
peut, en outre, être réglée automatiquement en actionnant l'arbre
et le dispositif axialement l'un par rapport à l'autre, par exemple
au moyen d'un système de commande hydraulique. On peut faire varier
la pression radiale pratiquement de zéro jusqu'à des valeurs très
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Dans l'opération qui consiste à redresser un arbre, les forces radiales doivent produire un moment de flexion agissant
sur l'arbre juste au-dessus de la limite élastique si l'arbre présente un défaut de rectitude, tandis que la pression spécifique, au point où les forces sont exercées, ne doit à aucun moment dépasser la limite élastique. La pression spécifique peut être diminuée à l'aide de l'appareil conforme à l'invention dont l'arbre tourne à l'intérieur des roulements dont le diamètre ne doit être que légèrement supérieur au diamètre de l'arbre. Pour diminuer l'avantage
de la pression spécifique, les bagues internes peuvent être, par exemple, rectifiées de manière elliptique, en particulier lorsque le pas des lignes hélicoïdales est large, de telle sorte que ces bagues attaquent l'arbre sur toute la largeur du roulement.
Si la position inclinée d'au moins un des roulements diffère de l'inclinaison des autres roulements, l'arbre coulisse dans la bague interne de ce roulement et est ainsi poli.
En augmentant le diamètre intérieur des roulements par rapport au diamètre de l'arbre et en inclinant les roulements ou en rectifiant les bagues internes pour produire des surélévations sensibles, on peut amener la pression spécifique'au-dessus de la limite élastique et on peut donc calibrer l'arbre.
Si l'arbre présente des défauts de rectitude sensibles, il est avantageux d'utiliser le dispositif représenté sur la Fig.2 dans lequel le défaut de rectitude peut être absorbé par la corde à piano 81 en vue de protéger l'appareil contre toute surcharge des roulements à billes. En remplaçant la corde à piano 81 par des ressorts d'un type exerçant une force élastique constante dans le cadre d'un allongement limité, on peut utiliser le dispositif représenté sur la Fig. 12 pour rectifier des solides de révolution coniques. Ces solides peuvent également être polis ou calibrés en positionnant les roulements à billes et/ou en rectifiant leurs bagues internes comme décrit plus haut.
REVENDICATIONS
1.- Appareil servant à convertir un mouvement rotatif en
un mouvement axial et comprenant un dispositif à friction qui comporte des roulements à billes d'un diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur d'un arbre qui traverse les bagues internes des roulements, les roulements à billes étant disposés de manière que
leurs bagues internes exercent sur l'arbre des forces radiales
dont la somme des vecteurs est en substance égale à
zéro, et étant inclinés par rapport à l'axe de l'arbre, caractérisé en ce que le dispositif à friction comprend au moins deux culasses porte-roulements à billes dans un élément de retenue propre
à produire un mouvement relatif entre l'arbre et les culasses porte-roulements, chaque culasse comportant des évidements destinés
à maintenir la bague externe d'au moins un roulement à billes, les évidements étant inclinés de manière que l'axe de chaque roulement
à billes fasse un angle avec le plan déterminé par l'axe de l'arbre et par le contact de la bague interne du roulement à billes
avec l'arbre, et des moyens de serrage sont prévus pour resserrer
les culasses porte-roulements contre l'arbre en réaction à une augmentation de la charge axiale exercée sur l'arbre.