Bague autocentreuse La présente invention a pour objet une bague auto- centreuse permettant d'assembler deux pièces cylindriques coaxiales présentant du jeu entre elles. Cette bague est caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un fil en matériau flexible qui est enroulé en une hélice à plusieurs spires, chaque spire présentant une série de sommets formés par des portions curvilignes raccordées les unes aux autres par des portions intermédiaires, ces sommets étant situés sur un cercle circonscrit et les points les plus rapprochés du centre de la spire étant situés sur un cercle inscrit ayant un diamètre inférieur à celui du cercle circonscrit.
Une telle bague selon l'invention permet l'assembla ge de pièces qui, sans elle, devraient être usinées avec beaucoup plus de précision. Parmi les utilisations im portantes de cette bague autocentreuse on peut citer le montage de la bague extérieure d'un roulement à billes ou à rouleaux dans son logement. Une autre utilisation consiste dans le montage d'un volant ou d'un levier sur un axe pour autant que le volant ou le levier n'ont à transmettre qu'un couple limité.
On sait que le montage de roulements dans les loge ments ménagés à cet effet dans les bâtis de machines a toujours présenté des difficultés.
Ainsi par exemple le montage d'un roulement, dont la bague extérieure est à la limite supérieure de la marge de tolérance dans un logement dont le diamètre est à la limite inférieure de cette même marge de tolérance peut conduire à une déformation des pièces et à la naissance de tensions indésirables. Inversement, si le diamètre de la bague est à la limite inférieure et le diamètre du loge ment à la limite supérieure, l'assemblage sera flottant ce qui peut conduire à un mauvais fonctionnement de la machine, voire à une fracture du roulement.
Des difficultés peuvent aussi naître lorsque le loge ment n'est pas rigoureusement rond. La charge se répartit alors irrégulièrement le long de la périphérie de la bague extérieure du roulement, et il peut en résulter des con traintes locales excessives pouvant conduire à une défor mation du roulement, même à sa fracture.
C'est pour pallier ces inconvénients que l'invention a également pour objet une utilisation particulière de la bague selon l'invention pour fixer la bague extérieure d'un roulement dans un logement.
Dans le dessin annexé la fig. 1 montre, à grande échelle, la dermière spire d'une bague autocentreuse conforme à l'invention, cette bague étant à l'état libre ; la fig. 2 est une vue semblable à celle de la fig. 1, mais montre la bague montée dans l'espace compris entre la bague extérieure d'un roulement et le logement de cette dernière, et la fig. 3 est une vue en élévation de la bague auto- centreuse dans une position analogue à celle qui est re présentée à la fig. 2, mais en supposant cette bague sortie de son logement.
La bague autocentreuse 1 est constituée par un bobi nage hélicoïdal comprenant une pluralité de spires join tives. Chaque spire comprend un certain nombre de por tions rectilignes 2, d'égales longueurs, raccordées l'une à l'autre par des portions curvilignes 3, d'égales longueurs aussi, en forme d'arcs de cercles, les extrémités d'un arc étant tangentes aux deux portions rectilignes contiguës qu'il raccorde. Pour rendre le dessin plus clair, les fig. 1 et 2 ne montrent qu'une seule et unique spire. Les cercles 8 et 9, représentés en traits mixtes, sont respec tivement le cercle inscrit et le cercle circonscrit au polygone que dessine une spire.
Comme cela ressort de la fig. 2, la bague autocen- treuse 1 est destinée à occuper l'espace compris entre la bague extérieure 4 d'un roulement à billes et le loge ment 5 ménagé pour ce roulement dans le bâti 6 d'une machine. Un manchon fendu 7 est disposé entre le logement 5 et la bague autocentreuse 1.
Une fois la bague autocentreuse mise en place, comme le montre la fig. 2, les milieux des portions rectilignes 2 portent par leur surface interne sur la surface extérieure de la bague du roulement 4, tandis que les sommets 11 que forment les portions curvilignes 3 portent par leur sur face externe sur le manchon fendu 7.
Les dimensions de la bague autocentreuse 1, le diamètre nominal interne du logement 5, et l'épaisseur du manchon fendu 7 sont choisis en fonction du diamètre extérieur de la bague de roulement 4 de manière que lorsque la bague auto- centreuse est en place, la paroi du logement 5 exerce sur cette dernière, par l'intermédiaire du manchon 7, des forces radiales centripètes appliquées sur les som mets 11, tandis que la bague extérieure 4 du roulement exerce sur cette même bague autocentreuse des forces radiales centrifuges appliquées sur les points milieux 10 des portions rectilignes 2.
Il en résulte que la bague auto- centreuse est écrasée annulairement entre la bague exté rieure du roulement et le manchon, c'est-à-dire que sa dimension a s'en trouve réduite. Le matériau dont est faite la bague autocentreuse est choisi de manière que les tensions créées en son sein par cet écrasement restent dans les limites admissibles, et puissent être endurées pendant une période prolongée. La bague 4 du roule- ment est donc supportée d'une manière légèrement élas tique qui compense la tolérance d'alésage du logement 5 et un léger faux rond de ce dernier.
En outre, du fait que l'hélice est à spires multiples et du fait que chaque spire comprend plusieurs portions rectilignes 2 et plu sieurs sommets<B>11,</B> les forces appliquées sur la paroi du logement 5 et sur la bague 4 du roulement sont répar ties en plusieurs points, et non localisés : cela réduit les risques de déformation tant du logement 5 que de la bague 4. La présence du manchon 7 contribue à accroître l'aire sur laquelle se répartit la force exercée par chacun des sommets 11.
Un tel manchon peut ne pas être néces saire lorsque le logement est aménagé dans un matériau dur, tel que de la fonte ; il est toutefois recommandé de prévoir ce manchon et de réaliser celui-ci en un maté riau identique à celui dont est faite la bague autocen- treuse, cela afin d'en réduire le creusement au droit des sommets<B>11.</B> Bague autocentreuse et manchon sont de préférence fabriqués en un matériau résistant à la cor rosion.
La distance entre deux sommets 11 consécutifs au sein d'une spire est appelée < c portée ; sa longueur est d. En faisant en sorte que le nombre de portées dans une spire, c'est-à-dire pour un tour de l'hélice, ne soit pas un nombre entier, on peut obtenir que les sommets I1 au sein d'une spire soient décalés par rapport aux sommets 11 de la spire adjacente. Une telle disposition contribue à répartir plus uniformément les forces exer cées sur la paroi du logement 5 et sur la bague 4. L'hélice constituant la bague autocentreuse se termine au milieu d'une portion rectiligne 2, et l'une de ces termi naisons est visible en 12 sur les figures.
Bien que le diamètre extérieur de la bague 4 soit affecté d'une tolérance d'usinage (et dans le cas où la bague 4 est destinée à être montée directement dans le logement. cette tolérance peut jouer un rôle important suivant le genre de tolérance d'usinage qui affecte l'alé sage constituant le logement), laquelle peut atteindre 0,0127 mm, cette tolérance peut, en présence de la bague autocentreuse à rattrapage de jeu, être négligée, car elle est faible en regard de celle qui affecte le logement et qui doit être compensée par cette bague. Des considéra- tions similaires sont valables pour la tolérance affectant l'épaisseur du manchon 7.
Dans le cas présent, la bague autocentreuse a été conçue pour supporter, dans un logement affecté d'une tolérance d'usinage en diamètre de 0,0635 mm, un roulement à billes dont la bague extérieure 4 a un dia mètre de 40 mm. La bague autocentreuse a été calculée comme si elle constituait une poutre continue chargée au milieu 10 de chaque portée et appuyée aux extrémités 11 de chacune de ces dernières.
On a alors déterminé un ensemble de valeurs pour la flèche a, la longueur d de chaque portée, le nombre de ces dernières, leur épais seur et leur largeur, valeurs qui, dans les limites de varia tion de la flèche a, c'est-à-dire dans les limites de dé flexion de chaque portée, que la bague autocentreuse doit pouvoir supporter, conduisent, pour le matériau choisi, à des contraintes compatibles avec une longue durée de vie.
II convient de noter qu'il s'agit là, en quelque sorte, d'une méthode de tâtonnement et qu'il faut ne pas omettre de tenir compte aussi, pour déterminer la dé flexion de chaque portée, des tolérances d'usinage qui affectent les dimensions de la bague autocentreuse elle- même. Il faut également prendre en considération les forces radiales centripètes exercées sur la bague exté rieure 4 du roulement. II est évident, en effet, que ces forces ne doivent pas atteindre des valeurs donnant lieu à une contraction sensible de la bague extérieure. Cela vaut aussi, d'ailleurs, pour le cas où la bague extérieure est insérée directement, sans intermédiaire, dans son lo gement.
La largeur de la bague du roulement est de 16 mm, mais comme cette bague est pourvue de deux légers chanfreins 13, la largeur utile de la partie cylindrique est de 14 mm. Cette donnée est importante, car c'est elle qui détermine le produit du nombre de spires de la bague autocentreuse par la largeur de chacune de ses portées, c'est-à-dire la largeur de chaque spire.
Dans le cas présent, on a obtenu pour le diamètre d'alésage du logement 5 une valeur nominale de 42,2656 mm, un manchon fendu 7 en acier inoxydable de 0,381 mm d'épaisseur étant prévu, de sorte que l'alé sage de ce dernier était de 41,5036 mm avec un tolérance d'usinage de 0,0635 mm. La bague autocentreuse a 271/z spires et est faite en fil d'acier à résistance élevée ayant une section carrée de 0,5 mm sur 0,5 mm.
Il est avantageux de choisir une section carrée, ou rectangu laire, car cela assure un contact linéaire entre chaque sommet 11, respectivement chaque point milieu 10 de la surface intérieure des portions rectilignes 2 et la surface intérieure du manchon 7, respectivement la surface exté rieure de la bague 4 ; avec une section circulaire, ce con tact serait ponctuel, ce qui donnerait naissance à des con traintes locales plus élevées sur la surface de la bague du roulement et sur la surface du manchon.
(Il ne faut pas oublier cependant, que le contact linéaire ou ponctuel devient, sous l'effet de la charge et par suite des défor mations locales, un contact suivant une petite surface.) Les autres dimensions de la bague autocentreuse à l'état libre, comme elle se trouve représentée à la fig. 1, sont b = 19,9898 mm et c = 20,8788 mm. Les dimen sions b et c ne sont pas critiques en elles-mêmes, mais leur différence, c'est-à-dire la dimension a, l'est et la tolérance d'usinage sur a est de 0,0381 mm. La di mension f, c'est-à-dire le rayon de courbure des sommets 11, est de 10,033 mm.
La portée d vaut 11,811 mm et la longueur e<B>de</B> la portion rectiligne est de 5,8928 mm. La bague autocentreuse 1 est conçue pour être sou mise à une déformation telle que la dimension a, c'est- à-dire l'épaisseur de la couronne comprise entre les cer cles inscrit 8 et circonscrit 9, soit diminuée au maximum de 0,3556 mm et au minimum de 0,1524 mm. S'il n'y avait aucune tolérance à compenser, c'est-à-dire si toutes les pièces avaient exactement leurs dimensions nomi nales, la dimension a serait diminuée, une fois la bague en place, d'une quantité comprise entre les valeurs maxi males et minimales indiquées.
La latitude de déforma tion de la bague autocentreuse, c'est-à-dire la différence entre ces valeurs maximale et minimale de 0,3556 m, respectivement 0,1524 mm, est de 0,2032 mm. Cette lati tude de déformation doit permettre de compenser la tolérance d'alésage du logement, laquelle vaut 0,127 mm, de sorte qu'il reste un solde de déformation possible de 0,2032 -<B>0,127</B> = 0,0762 mm. Ce solde est prévu pour absorber la tolérance dont :est affectée la dimension a de la bague à l'état libre visible à la fig. 1.
Avec les dimensions indiquées, l'angle g sous-tendu par une portée dans la bague à l'état libre est de 32052' ; cela veut dire que onze portées couvrent une étendue angulaire de 361032'. En d'autres termes, il y a, dans une spire, un peu moins que onze portées, de sorte que, dans une spire, chacun des sommets 11 est décalé angu- lairement de 1032' par rapport aux sommets correspon dants des spires contiguës. Il en résulte que les divers sommets contenus dans les spires consécutives forment des arêtes hélicoïdales, comme cela apparaît à la fig. 2 ; les sommets de la dernière spire sont ainsi décalés d'en viron 400 par rapport à ceux de la première spire, soit d'un angle supérieur à celui qui est sous-tendu par une portée.
Cette disposition hélicoïdale des sommets con tribue à répartir sur toute la surface du manchon 7 les forces s'exerçant entre lui et la bague autocentreuse 1 ; l'étagement hélicoïdal des portions rectilignes répartit de manière analogue les forces s'exerçant entre la bague autocentreuse et la bague extérieure 4 du roulement. D'autres dispositions des sommets sont évidemment pos sibles pour assurer cette répartition des forces, mais il semble souhaitable d'éviter une disposition en lignes pa rallèles à l'axe de la bague.
La bague autocentreuse qui vient d'être décrite en détail est destinée au premier chef à supporter un roule ment à billes dont la bague extérieure a un diamètre de 40 mm. Mais une bague autocentreuse conforme à l'in vention peut avoir des applications autres. Les cotes qui ont été données, à titre d'exemple, en rapport avec la fig. 1 ainsi que le matériau qui a été mentionné sont valables spécifiquement pour cette application. Une autre dimension de roulement conduira probablement à modifier au moins une des cotes indiquées ou à choisir un autre matériau ; une autre tolérance d'alésage du logement conduira probablement aussi à modifier au moins l'une des cotes ou à changer le matériau.
On re marquera aussi que, si cela s'avérait nécessaire dans un cas particulier, il est possible de tenir compte également, dans le calcul de la bague autocentreuse, de la tolérance d'usinage affectant la bague extérieure du roulement ain si que de la tolérance d'usinage affectant le manchon. Dans ce cas, la latitude de déformation de la bague auto- centreuse devrait avoir une valeur suffisamment élevée pour absorber ces deux tolérances supplémentaires.
Pour faciliter le montage de la bague autocentreuse 1 et de la bague correspondante du roulement, ou toute autre pièce cylindrique, dans le logement 5, ce dernier peut éventuellement être pourvu d'une courte entrée légèrement conique, convergeant depuis la face anté rieure du logement et s'étendant sur une profondeur adé quate. Ce montage peut aussi être facilité en fixant la bague autocentreuse 1 et la pièce cylindrique intérieure avec laquelle la bague est associée, à l'intérieur d'une pièce conique, ou en forme d'entonnoir, à travers laquelle la bague peut être forcée dans le logement destiné à la recevoir.
La bague autocentreuse 1 va presser sur le manchon 7 en une pluralité de points. Lorsque le logement est ménagé dans un matériau dur, comme de la fonte ou de l'acier, le manchon 7 peut être superflu ; mais si ce loge ment est ménagé dans un alliage d'aluminium ou un autre matériau plus tendre, ou plus mou, il est avantageux d'emprisonner la bague autocentreuse 1 dans un mince manchon fendu en acier : cela évitera les pressions loca les importantes qu'exercent les sommets 11 et tendra à assurer une répartition uniforme de ces pressions sur toute la surface du logement.
Il est cependant souhai table, comme on l'a déjà dit plus haut, d'avoir recours à un manchon en un matériau identique à celui dont est constituée la bague autocentreuse car cela contribue à réduire l'usure qui se produit au droit des sommets.
La bague autocentreuse à rattrapage de jeu permet aussi de compenser la dilatation ou la contraction dif férentielle des pièces cylindriques intérieure et extérieure que peuvent causer les variations de température. A la suite d'un changement quelconque dans le diamètre moyen de l'anneau compris entre ces pièces intérieure et extérieure, le bobinage hélicoïdal constituant la bague autocentreuse va se dérouler, respectivement s'enrouler.
En fait, les effets dus aux changements de température seront en général faibles : dans les conditions normales de fonctionnement, on peut les négliger dans le calcul de la bague autocentreuse. Mais cette dernière peut être utilisée dans des cas où les pièces cylindriques intérieure et extérieure ont rigoureusement leur diamètre nominal et où elle ne sert qu'à compenser les dilatations ou con tractions différentielles de ces pièces, par exemple lors que la pièce extérieure est en alliage d'aluminium. La bague autocentreuse est aussi très utile pour compenser, dans la même application, à la fois les tolérances d'usi nage sur les pièces cylindriques intérieure et extérieure, et les dilatations et contractions thermiques de ces pièces.
Quant à la fabrication de la bague, l'une des métho des consiste à enrouler le fil, sous tension contrôlée, autour d'un mandrin pourvu de plats disposés parallèle ment à l'axe et raccordés par des raccords curvilignes les plats servent à réaliser les portions rectilignes des spires et les raccords curvilignes servent à réaliser les sommets. Lorsque la bague est retirée de ce mandrin, elle se déroule quelque peu pour prendre la forme repré sentée à la fig. 1.
Self-centering ring The subject of the present invention is a self-centering ring making it possible to assemble two coaxial cylindrical parts having play between them. This ring is characterized by the fact that it consists of a wire of flexible material which is wound in a helix with several turns, each turn having a series of vertices formed by curvilinear portions connected to each other by intermediate portions, these vertices being situated on a circumscribed circle and the points closest to the center of the turn being situated on an inscribed circle having a diameter smaller than that of the circumscribed circle.
Such a ring according to the invention allows the assembly of parts which, without it, would have to be machined with much more precision. Among the important uses of this self-centering ring, mention may be made of mounting the outer ring of a ball or roller bearing in its housing. Another use consists in mounting a flywheel or a lever on an axle provided that the flywheel or the lever has to transmit only a limited torque.
It is known that the fitting of bearings in housings provided for this purpose in machine frames has always presented difficulties.
Thus, for example, the mounting of a bearing, the outer ring of which is at the upper limit of the tolerance margin in a housing whose diameter is at the lower limit of this same tolerance margin can lead to deformation of the parts and to the birth of unwanted tensions. Conversely, if the diameter of the ring is at the lower limit and the diameter of the housing at the upper limit, the assembly will be loose, which can lead to malfunction of the machine, or even to a fracture of the bearing.
Difficulties can also arise when the housing is not strictly round. The load is then distributed irregularly along the periphery of the outer ring of the bearing, and this may result in excessive local stresses which may lead to deformation of the bearing, even to its fracture.
It is to alleviate these drawbacks that the invention also relates to a particular use of the ring according to the invention for fixing the outer ring of a bearing in a housing.
In the accompanying drawing, FIG. 1 shows, on a large scale, the last turn of a self-centering ring according to the invention, this ring being in the free state; fig. 2 is a view similar to that of FIG. 1, but shows the ring mounted in the space between the outer ring of a bearing and the housing of the latter, and fig. 3 is an elevational view of the self-centering ring in a position similar to that shown in FIG. 2, but assuming this ring has come out of its housing.
The self-centering ring 1 consists of a helical winding comprising a plurality of adjoining turns. Each turn comprises a certain number of rectilinear portions 2, of equal length, connected to one another by curvilinear portions 3, also of equal length, in the form of arcs of circles, the ends of a arc being tangent to the two contiguous rectilinear portions which it connects. To make the drawing clearer, Figs. 1 and 2 only show a single whorl. The circles 8 and 9, shown in phantom lines, are respectively the inscribed circle and the circle circumscribed to the polygon drawn by a turn.
As can be seen from FIG. 2, the self-centering ring 1 is intended to occupy the space between the outer ring 4 of a ball bearing and the housing 5 provided for this bearing in the frame 6 of a machine. A split sleeve 7 is arranged between the housing 5 and the self-centering ring 1.
Once the self-centering ring is in place, as shown in fig. 2, the midpoints of the rectilinear portions 2 bear by their inner surface on the outer surface of the ring of the bearing 4, while the vertices 11 formed by the curvilinear portions 3 bear by their outer face on the split sleeve 7.
The dimensions of the self-centering ring 1, the nominal internal diameter of the housing 5, and the thickness of the split sleeve 7 are chosen as a function of the outside diameter of the rolling ring 4 so that when the self-centering ring is in place, the wall of the housing 5 exerts on the latter, via the sleeve 7, centripetal radial forces applied to the tops 11, while the outer ring 4 of the bearing exerts on this same self-centering ring centrifugal radial forces applied to the midpoints 10 of the rectilinear portions 2.
The result is that the self-centering ring is annularly crushed between the outer ring of the bearing and the sleeve, that is to say that its dimension a is reduced. The material of which the self-centering ring is made is chosen so that the tensions created within it by this crushing remain within the permissible limits, and can be endured for an extended period. The ring 4 of the bearing is therefore supported in a slightly elastic manner which compensates for the bore tolerance of the housing 5 and a slight runout of the latter.
In addition, due to the fact that the propeller has multiple turns and the fact that each turn comprises several rectilinear portions 2 and several vertices <B> 11, </B> the forces applied on the wall of the housing 5 and on the ring 4 of the bearing are distributed at several points, and not located: this reduces the risk of deformation of both the housing 5 and of the ring 4. The presence of the sleeve 7 contributes to increasing the area over which the force exerted by each is distributed. vertices 11.
Such a sleeve may not be necessary when the housing is made of a hard material, such as cast iron; however, it is recommended to provide this sleeve and to make it in a material identical to that of which the self-centering ring is made, in order to reduce the hollowing out to the right of the vertices <B> 11. </ B > Self-centering ring and sleeve are preferably made of a corrosion resistant material.
The distance between two consecutive vertices 11 within a turn is called <c span; its length is d. By ensuring that the number of spans in a turn, that is to say for one turn of the helix, is not an integer, it is possible to obtain that the vertices I1 within a turn are offset with respect to the vertices 11 of the adjacent coil. Such an arrangement contributes to more uniformly distribute the forces exerted on the wall of the housing 5 and on the ring 4. The helix constituting the self-centering ring ends in the middle of a rectilinear portion 2, and one of these ends is visible at 12 in the figures.
Although the outside diameter of the ring 4 is affected by a machining tolerance (and in the case where the ring 4 is intended to be mounted directly in the housing, this tolerance can play an important role depending on the type of tolerance d (machining which affects the bore constituting the housing), which can reach 0.0127 mm, this tolerance can, in the presence of the self-centering ring with clearance take-up, be neglected, because it is low compared to that which affects the housing and which must be compensated by this ring. Similar considerations apply to the tolerance affecting the thickness of the sleeve 7.
In the present case, the self-centering ring was designed to support, in a housing assigned a diameter machining tolerance of 0.0635 mm, a ball bearing whose outer ring 4 has a diameter of 40 mm. The self-centering ring was calculated as if it constituted a continuous beam loaded in the middle 10 of each span and supported at the ends 11 of each of the latter.
We then determined a set of values for the deflection a, the length d of each staff, the number of the latter, their thickness and their width, values which, within the limits of variation of the deflection a, is that is to say within the limits of deflection of each bearing surface, which the self-centering ring must be able to withstand, lead, for the material chosen, to stresses compatible with a long service life.
It should be noted that this is, in a way, a trial and error method and that one must not forget to also take into account, to determine the deflection of each span, the machining tolerances which affect the dimensions of the self-centering ring itself. The centripetal radial forces exerted on the outer ring 4 of the bearing must also be taken into account. It is obvious, in fact, that these forces must not reach values giving rise to a significant contraction of the outer ring. This also applies, moreover, to the case where the outer ring is inserted directly, without an intermediary, into its housing.
The width of the bearing ring is 16 mm, but as this ring is provided with two small chamfers 13, the useful width of the cylindrical part is 14 mm. This data is important, because it is this data which determines the product of the number of turns of the self-centering ring by the width of each of its surfaces, that is to say the width of each turn.
In the present case, a nominal value of 42.2656 mm was obtained for the bore diameter of the housing 5, with a slotted sleeve 7 of 0.381 mm thick stainless steel being provided, so that the bore of the latter was 41.5036 mm with a machining tolerance of 0.0635 mm. The self-centering ring has 271 / z turns and is made of high strength steel wire having a square section of 0.5 mm by 0.5 mm.
It is advantageous to choose a square or rectangular section, because this ensures linear contact between each vertex 11, respectively each midpoint 10 of the internal surface of the rectilinear portions 2 and the internal surface of the sleeve 7, respectively the external surface. ring 4; with a circular section, this contact would be punctual, which would give rise to higher local stresses on the surface of the bearing race and on the surface of the sleeve.
(It should not be forgotten, however, that the linear or point contact becomes, under the effect of the load and as a result of local deformation, a contact along a small surface.) The other dimensions of the self-centering ring in the state free, as it is shown in FIG. 1, are b = 19.9898 mm and c = 20.8788 mm. The b and c dimensions are not critical in themselves, but their difference, i.e. dimension a, is and the machining tolerance on a is 0.0381 mm. The dimension f, that is to say the radius of curvature of the vertices 11, is 10.033 mm.
The span d is 11.811 mm and the length e <B> of </B> the rectilinear portion is 5.8928 mm. The self-centering ring 1 is designed to be subjected to a deformation such that dimension a, that is to say the thickness of the crown between the inscribed circles 8 and circumscribed 9, is reduced to a maximum of 0, 3556 mm and a minimum of 0.1524 mm. If there were no tolerance to compensate, that is to say if all the parts had exactly their nominal dimensions, the dimension a would be reduced, once the ring is in place, by an amount between the maximum and minimum values indicated.
The latitude of deformation of the self-centering ring, that is to say the difference between these maximum and minimum values of 0.3556 m, respectively 0.1524 mm, is 0.2032 mm. This deformation latitude must make it possible to compensate for the bore tolerance of the housing, which is 0.127 mm, so that a possible deformation balance of 0.2032 - <B> 0.127 </B> = 0.0762 remains. mm. This balance is designed to absorb the tolerance of which: the dimension a of the ring in the free state visible in FIG. 1.
With the dimensions indicated, the angle g subtended by a bearing surface in the ring in the free state is 32052 '; this means that eleven spans cover an angular extent of 361032 '. In other words, there is, in a turn, a little less than eleven spans, so that, in a turn, each of the vertices 11 is angularly offset by 1032 'with respect to the corresponding vertices of the contiguous turns. . It follows that the various vertices contained in the consecutive turns form helical ridges, as appears in FIG. 2; the tops of the last turn are thus offset by about 400 relative to those of the first turn, ie by an angle greater than that which is subtended by a span.
This helical arrangement of the peaks contributes to distributing over the entire surface of the sleeve 7 the forces exerted between it and the self-centering ring 1; the helical staging of the rectilinear portions similarly distributes the forces exerted between the self-centering ring and the outer ring 4 of the bearing. Other arrangements of the tops are obviously possible to ensure this distribution of forces, but it seems desirable to avoid an arrangement in lines parallel to the axis of the ring.
The self-centering ring which has just been described in detail is primarily intended to support a ball bearing, the outer ring of which has a diameter of 40 mm. But a self-centering ring in accordance with the invention can have other applications. The dimensions which have been given, by way of example, in relation to FIG. 1 as well as the material which has been mentioned are valid specifically for this application. Another bearing size will probably lead to modifying at least one of the dimensions indicated or to choosing another material; another housing bore tolerance will probably also result in modifying at least one of the dimensions or changing the material.
It will also be noted that, if it turns out to be necessary in a particular case, it is also possible to take into account, in the calculation of the self-centering ring, the machining tolerance affecting the outer ring of the bearing so that the machining tolerance affecting the sleeve. In this case, the latitude of deformation of the self-centering ring should be sufficiently high to accommodate these two additional tolerances.
To facilitate the mounting of the self-centering ring 1 and the corresponding ring of the bearing, or any other cylindrical part, in the housing 5, the latter can optionally be provided with a short, slightly conical entry, converging from the anterior face of the housing and extending to an adequate depth. This assembly can also be facilitated by fixing the self-centering ring 1 and the inner cylindrical part with which the ring is associated, inside a conical part, or in the form of a funnel, through which the ring can be forced into the housing intended to receive it.
The self-centering ring 1 will press on the sleeve 7 at a plurality of points. When the housing is made of a hard material, such as cast iron or steel, the sleeve 7 may be superfluous; but if this housing is made in an aluminum alloy or another softer or softer material, it is advantageous to trap the self-centering ring 1 in a thin slotted steel sleeve: this will avoid the important local pressures which 'exert the tops 11 and will tend to ensure a uniform distribution of these pressures over the entire surface of the housing.
It is however desirable, as has already been said above, to have recourse to a sleeve made of a material identical to that of which the self-centering ring is made because this contributes to reducing the wear which occurs in line with the vertices. .
The self-centering ring with play take-up also makes it possible to compensate for the differential expansion or contraction of the inner and outer cylindrical parts which may be caused by temperature variations. Following any change in the average diameter of the ring between these inner and outer parts, the helical winding constituting the self-centering ring will unwind, respectively wind.
In fact, the effects due to temperature changes will generally be small: under normal operating conditions, they can be neglected in the calculation of the self-centering ring. But the latter can be used in cases where the inner and outer cylindrical parts strictly have their nominal diameter and where it only serves to compensate for the expansions or differential contractions of these parts, for example when the outer part is made of an alloy. aluminum. The self-centering ring is also very useful to compensate, in the same application, both the machining tolerances on the inner and outer cylindrical parts, and the thermal expansions and contractions of these parts.
As for the manufacture of the ring, one of the methods consists in winding the wire, under controlled tension, around a mandrel provided with flats arranged parallel to the axis and connected by curvilinear fittings the flats are used to achieve the rectilinear portions of the turns and the curvilinear joints are used to produce the vertices. When the ring is withdrawn from this mandrel, it unwinds somewhat to take the shape shown in FIG. 1.