FR2918425A1 - Dispositif de butee a roulement - Google Patents

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Abstract

Dispositif de butée à roulement 1 comprenant une première bague 4, une deuxième bague 5, une rangée d'éléments roulants 6 disposés entres les bagues, une cage 7 de retenue des éléments roulants 6 et un manchon 8 de retenue desdites bagues, la cage 7 et le manchon 8 de retenue étant en tôle emboutie, le manchon comprenant une portion 8b de retenue s'étendant radialement vers l'extérieur, la portion 8b de retenue s'inscrit dans un cercle de diamètre sensiblement égal à l'alésage de ladite cage 7.

Description

B07-2128FR- GK/EVH Société de droit suédois dite : Aktiebolaget SKF
Dispositif de butée à roulement Invention de : Dispositif de butée à roulement
L'invention relève du domaine des butées à roulement, en particulier destinées à fonctionner à des températures élevées.
L'invention concerne par exemple les butées utilisées comme appui de ressorts de soupapes de moteur à combustion interne. De tels appuis de ressorts de soupapes sont prévus pour laisser la possibilité à la spire d'appui du ressort de tourner librement par rapport à l'organe sur lequel lesdites spires exercent un effort axial. La compression axiale des spires d'un ressort hélicoïdal provoque en effet un léger déplacement angulaire relatif entre les deux extrémités de spires. En vue de réduire les frottements et d'assurer des économies d'énergie dans les ensembles mécaniques comportant de tels ressorts hélicoïdaux, on peut interposer une butée à roulement entre une extrémité du ressort et le logement ou l'élément d'appui sur lequel le ressort exerce un effort axial. Les butées à roulement utilisées généralement dans ce type d'application sont souvent des butées à billes ou à aiguilles conventionnelles relativement onéreuses à fabriquer.
Ce type de butée nécessite l'adjonction d'un organe de retenue supplémentaire destiné à assurer l'indémontabilité de la butée durant le transport et la manipulation préalables à la mise en place définitive de la butée. Par ailleurs, dans le domaine technique des butées de suspension, on connaît le document FR 2 630 375 selon lequel deux bagues du roulement de butée sont retenues axialement par un manchon sécable réalisé en matériau élastique. Le manchon est coupé lors de l'assemblage des bagues. Ce type de butée est inadapté pour les applications destinées à fonctionner à hautes températures, notamment à l'intérieur d'un moteur à combustion interne. L'invention vise à remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus. L'invention propose une butée à roulement de coût de fabrication raisonnable, présentant un faible nombre de pièces et un faible risque de démontage accidentel tout en résistant à des températures élevées. Le dispositif de butée à roulement comprend une première bague, une deuxième bague, une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues, une cage de retenue des éléments roulants et un manchon de retenue desdites bagues. La cage et le manchon de retenue sont en tôle emboutie. Le manchon comprend une portion de retenue s'étendant radialement vers l'extérieur. La portion de retenue s'inscrit dans un cercle de diamètre sensiblement égal à l'alésage de ladite cage. La portion de retenue peut également s'étendre axialement ou non. La cage et le manchon peuvent ainsi provenir d'une ébauche commune, ce qui permet une réduction du nombre d'étapes de fabrication et des pertes de matière. La cage et le manchon métallique sont capables de résister aux températures élevées, par exemple supérieures à 200 C susceptibles de régner dans l'enceinte d'un moteur à combustion interne. Dans un mode de réalisation, le manchon comprend une partie sensiblement axiale emmanchée dans l'une des bagues. La portion de retenue est configurée pour la retenue axiale de l'autre bague. La partie axiale du manchon peut être emmanchée dans une partie axiale de la première bague. La portion de retenue du manchon peut interférer avec une partie sensiblement radiale de la deuxième bague. Dans un mode de réalisation, la première bague comprend une partie sensiblement axiale fixée au manchon, une partie sensiblement radiale formant un siège d'appui et une partie toroïdale formant un chemin de roulement pour les éléments roulants. La partie sensiblement radiale peut servir de siège d'appui pour un ressort, par exemple un ressort de soupape. Le ressort peut venir appuyer sur une face de la deuxième bague opposée aux éléments roulants. Dans un mode de réalisation, la deuxième bague comprend une partie sensiblement radiale formant un siège d'appui, une partie toroïdale formant un chemin de roulement pour les éléments roulants et une partie sensiblement radiale en interférence diamétrale avec la portion de retenue du manchon. Dans un mode de réalisation, la portion de retenue comprend une collerette annulaire, le diamètre extérieur de ladite collerette étant sensiblement égal à l'alésage de ladite cage. La collerette peut être radiale, oblique, toroïdale, etc. Dans un mode de réalisation, la portion de retenue est sensiblement radiale. Dans un autre mode de réalisation, la portion de retenue est oblique. La portion de retenue peut comprendre une pluralité de pattes, de renflements, de bossages, de crevés, de bords de découpes axiales, etc. Dans un mode de réalisation, un ensemble mécanique comprend une butée à roulement telle que décrite ci-dessus, disposée entre une extrémité d'un ressort et un autre élément sur lequel le ressort exerce un effort axial par rapport auquel l'extrémité dudit ressort peut tourner. Le ressort peut ainsi être comprimé, ce qui provoque une légère rotation de sa spire d'extrémité en contact avec la butée, tandis que l'autre élément reste stationnaire. L'ensemble mécanique peut comprendre un organe de suspension. Dans un mode de réalisation, un dispositif de montage de soupape comprend une butée à roulement telle que décrite ci-dessus disposée entre une extrémité du ressort et un autre élément sur lequel le ressort exerce un effort axial par rapport auquel l'extrémité dudit ressort doit pouvoir tourner. La tige de soupape peut passer dans la butée. La butée peut présenter un diamètre de l'ordre de 40 à 50 mm. Le procédé de fabrication d'une butée à roulement comprend la formation d'une ébauche commune de manchon et de cage en tôle.
L'ébauche commune comprend une partie sensiblement axiale, une partie sensiblement radiale et une partie oblique munie d'alvéoles. Le procédé comprend également la découpe circulaire de la partie sensiblement radiale de l'ébauche en deux parties, une partie extérieure appartenant à la cage et une partie intérieure appartenant au manchon. Avantageusement, la partie extérieure forme la cage. Avantageusement, la partie intérieure forme le manchon. La découpe peut être réalisée à la presse. Dans un mode de réalisation, la cage est disposée dans l'une des bagues, et les éléments roulants sont disposés dans les alvéoles de la cage. La cage assure alors leur répartition circonférentielle régulière permettant de transférer des efforts axiaux convenablement répartis et d'éviter le frottement d'un élément roulant sur l'autre. Dans un mode de réalisation, l'autre bague est posée sur les éléments roulants. Dans un mode de réalisation, le manchon est amené par un mouvement axial. La partie axiale du manchon passe dans l'autre bague. La partie axiale du manchon est emmanchée dans une partie axiale de la première bague. La partie sensiblement radiale du manchon formant une collerette vers l'extérieur, bloque axialement la deuxième bague par interférence diamétrale avec la portion sensiblement radiale de petit diamètre de la première bague.
La butée ainsi constituée présente un faible risque de démontage accidentel. La longueur d'emmanchement du manchon dans la première bague peut être ajustée en fonction du risque de démontage. La butée à roulement peut ensuite être disposée entre un logement et un ressort.
La butée à roulement comprend des bagues réalisées en tôle d'épaisseur sensiblement constante, un manchon et une cage également réalisés en tôle à partir d'un même flan de tôle. La découpe de l'ébauche commune du manchon et de la cage s'avère particulièrement économique en ce qu'elle peut être réalisée à la presse sans perte significative de matière. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une butée à roulement à l'état monté ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale de la butée à roulement ; - la figure 3 est une vue de l'ébauche commune avant découpe ; et - la figure 4 est une vue de la cage et du manchon après découpe de l'ébauche commune. Comme on peut le voir sur la figure 1, une butée à roulement 1 est disposée entre un ressort 2 et un logement 3. Le ressort 2 présente une spire supérieure 2a présentant une surface supérieure 2b sensiblement plane. Le ressort 2 est de type hélicoïdal et peut être réalisé en acier adéquat. Le logement 3 présente une forme générale de coupelle annulaire avec une partie radiale 3a munie d'une surface inférieure en contact avec la butée 1 et un rebord axial extérieur 3b s'étendant vers le bas et assurant le centrage et le maintien en position radiale de la butée 1. La butée 1 comprend une première bague 4, ici en position inférieure, une deuxième bague 5, ici en position supérieure, une rangée d'éléments roulants 6, par exemple des billes, disposées entre les bagues 4 et 5. La butée 1 comprend également une cage 7 assurant le maintien de l'espacement circonférentiel régulier des éléments roulants 6 et un manchon 8 de maintien axial des bagues 4 et 5. La première bague 4 comprend une partie sensiblement axiale 4a en contact avec le manchon 8 et disposée à l'intérieur de la spire supérieure 2a du ressort 2. La première bague 4 comprend également une partie sensiblement radiale 4b reposant sur la surface supérieure 2b de la spire d'extrémité 2a du ressort 2. La première bague 4 comprend une partie toroïdale 4c munie d'une surface supérieure formant un chemin de roulement 4d pour les éléments roulants 6. La partie sensiblement axiale 4a s'étend vers le bas à partir de l'extrémité de petit diamètre de la partie sensiblement radiale 4b. La partie toroïdale 4c s'étend vers le haut et vers l'extérieur à partir du bord de grand diamètre de la partie sensiblement radiale 4b.
La deuxième bague 5 comprend une partie sensiblement radiale de petit diamètre 5a, une partie toroïdale 5b et une partie sensiblement radiale de grand diamètre 5c. La partie toroïdale 5b est pourvue d'une surface inférieure formant un chemin de roulement 5d pour les éléments roulants. Les chemins de roulement 4d et 5d assurent un contact oblique. En d'autres termes, les chemins de roulement 4d et 5d sont disposés d'un côté et de l'autre d'un cercle fictif passant par le centre des éléments roulants 6. La partie sensiblement radiale de petit diamètre 5a s'étend à partir du bord intérieur de la partie toroïdale 5b.
La partie sensiblement radiale de grand diamètre 5c s'étend vers l'extérieur à partir du bord supérieur et de grand diamètre de la partie toroïdale 5b. La surface supérieure de la partie sensiblement radiale 5c est en appui contre la partie radiale 3a du logement 3. L'extrémité de la partie sensiblement radiale 5c est en contact contre l'alésage du rebord 3b du logement 3. La butée 1 est ainsi maintenue axialement et radialement dans le logement 3. La partie radiale de petit diamètre 5a présente un alésage supérieur à l'alésage de la partie sensiblement axiale 4a de la première bague 4.
La cage 7 comprend un talon annulaire 7a disposé axialement entre la partie sensiblement radiale de petit diamètre 5a de la deuxième bague 5 et la partie sensiblement radiale 4b de la première bague 4. La cage 7 comprend également une pluralité de dents ou languettes 7b entre lesquelles sont définies les alvéoles 9 dans lesquelles sont disposés les éléments roulants 6. Le talon 7a peut être radial ou légèrement oblique. Les dents 7b s'étendent obliquement vers l'extérieur et vers le haut. La cage 7 peut être réalisée en acier ou en laiton. Le manchon 8 se présente sous la forme d'une coupelle annulaire à section en L. Le manchon 8 comprend une partie sensiblement axiale 8a et une collerette 8b s'étendant radialement vers l'extérieur à partir d'une extrémité de la partie sensiblement axiale 8a. La collerette 8b est sensiblement radiale. La partie sensiblement axiale 8a du manchon 8 est emmanchée dans l'alésage de la partie sensiblement axiale 4a de la première bague 4. La partie sensiblement axiale 8a du manchon 8 présente une longueur nettement supérieure à celle de la portion sensiblement axiale 4a de la première bague 4, de telle sorte que la collerette 8b laisse subsister un espace axial entre ladite collerette 8b et la partie sensiblement radiale 4b de la première bague 4. Le talon 7a de la cage 7 et la partie sensiblement radiale de petit diamètre 5a de la deuxième bague 5 sont disposés dans ledit espace axial. La collerette 8b peut être disposée légèrement au dessus du plan radial passant par le centre des éléments roulants.
Le diamètre extérieur de la collerette 8b est sensiblement égal à l'alésage de la cage 7. De la sorte, la cage 7 et le manchon 8 peuvent être fabriqués à partir d'une même ébauche. Le diamètre extérieur de la collerette 8b du manchon 8 est supérieur à l'alésage de la partie sensiblement radiale 5a de la deuxième cage 5. Un éventuel mouvement de démontage de la deuxième bague 5 est bloqué par la collerette 8b. On assure ainsi l'indémontabilité de la butée à roulement 1 dans son état illustré sur la figure 2, c'est-à-dire avant montage entre le ressort 2 et le logement 3 illustrés sur la figure 1 ce qui permet de manipuler sans problème ladite butée.
Le montage du roulement dans l'état illustré sur la figure 2 peut être effectué en venant disposer la cage 7 dans l'une des bagues, par exemple la première bague 4, et en disposant les éléments roulants 6 dans les alvéoles 9 de la cage 7, puis en amenant la deuxième bague 5 sur les éléments roulants 6, puis en emmanchant le manchon 8 dans l'alésage de la première bague 4 tout en le faisant passer à l'intérieur de la deuxième bague 5 et de la cage 7, la partie sensiblement radiale de petit diamètre 5a de la deuxième bague 5 étant disposée axialement entre la collerette 8b du manchon 8 et la zone d'emmanchement du manchon 8 dans la première bague 4 sans que la collerette 8b ne vienne en contact avec la deuxième bague 5. La fabrication de la cage 7 et du manchon 8 peut être effectuée comme suit. On forme une ébauche commune 10 illustrée sur la figure 3. L'ébauche commune 10 est réalisée par découpe et emboutissage d'un flan de tôle, par exemple de tôle d'acier. L'ébauche commune 10 comprend une partie sensiblement axiale 8a, une partie sensiblement radiale commune aux parties sensiblement radiales 8b et 7a et les dents 7b. Les alvéoles 9 peuvent avoir été formées au préalable par découpe à la presse.
On découpe ensuite l'ébauche 10 en deux parties, voir figure 4, formant respectivement la cage 7 et le manchon 8. La découpe peut être réalisée à la presse au moyen d'outils adaptés et peut s'effectuer avec conservation de la matière dans la mesure où l'alésage de la cage 7 est égal au diamètre extérieur de la collerette 8b du manchon 8.
La butée à roulement 1 est particulièrement bien adaptée aux applications à hautes températures. En effet, les bagues 4 et 5, les éléments roulants 6, la cage 7 et le manchon 8 sont métalliques. Les bagues 4 et 5 peuvent être réalisées par emboutissage de tôle d'acier, ce qui s'avère économique. La butée à roulement peut ainsi être métallique et donc capable de résister à des températures supérieures à 200 C. Ces températures peuvent être couramment rencontrées à proximité des soupapes d'un moteur à combustion interne. La présence d'une butée à roulement en extrémité de ressort de soupape permet de réduire les frottements et par conséquent l'échauffement du moteur. La réduction des frottements permet également une réduction de la consommation de carburant. La butée à roulement est bien adaptée pour coopérer avec un ressort, y compris dans d'autres applications notamment de butée de suspension. Le manchon réalisé à partir de la même ébauche que la cage s'avère particulièrement économique et permet d'éviter la présence de pièces complexes de maintien ensemble des deux bagues de la butée à roulement ou encore de pièces jetables qui s'avèrent onéreuses et qui doivent être recyclées. Le dispositif de butée à billes ainsi réalisé est facile et économique à fabriquer, très compact et léger, ce qui réduit les inerties et favorise les variations de régime du moteur à combustion interne. L'invention permet ainsi une réduction de masse, une diminution de la consommation d'énergie, une diminution de l'échauffement des pièces tout en réduisant au minimum les risques de perte de pièces préalablement au montage.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de butée à roulement (1) comprenant une première bague (4), une deuxième bague (5), une rangée d'éléments roulants (6) disposés entres les bagues, une cage (7) de retenue des éléments roulants (6) et un manchon (8) de retenue desdites bagues, caractérisé par le fait que la cage (7) et le manchon (8) de retenue sont en tôle emboutie, et que, le manchon (8) comprenant une portion (8b) de retenue s'étendant radialement vers l'extérieur, la portion (8b) de retenue s'inscrit dans un cercle de diamètre sensiblement égal à l'alésage de ladite cage (7).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le manchon (8) comprend une partie axiale (8a) emmanchée dans la première bague (4), la portion de retenue (8b) étant configurée pour la retenue axiale de la deuxième bague (5).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première bague (4) comprend une partie axiale (4a) fixée au manchon (8), une partie radiale (4b) formant un siège d'appui, et une partie toroïdale (4c) formant un chemin de roulement.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième bague (5) comprend une partie sensiblement radiale (5c) formant un siège d'appui, une partie toroïdale (5b) formant un chemin de roulement pour les éléments roulants et une partie sensiblement radiale (5a) en interférence diamétrale avec la portion de retenue (8b) du manchon (8).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion (8b) de retenue comprend une collerette annulaire, le diamètre extérieur de ladite collerette étant sensiblement égal à l'alésage de ladite cage (7).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion (8b) de retenue est sensiblement radiale.
7. Ensemble mécanique comprenant une butée à roulement (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, disposé entreune extrémité d'un ressort (2) et un autre élément (3) sur lequel le ressort exerce un effort axial et par rapport auquel l'extrémité dudit ressort peut tourner.
8. Dispositif de montage de soupape comprenant une butée à roulement (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, disposé entre une extrémité d'un ressort (2) et un autre élément (3) sur lequel le ressort exerce un effort axial et par rapport auquel l'extrémité dudit ressort peut tourner.
9. Procédé de fabrication d'une butée à roulement comprenant - la formation d'une ébauche commune de manchon et de cage en tôle, l'ébauche commune comprenant une partie axiale, une partie sensiblement radiale et une partie oblique munie d'alvéoles, - la découpe circulaire de la portion sensiblement radiale de l'ébauche en deux parties, une partie extérieure appartenant à la cage et une partie intérieure appartenant au manchon.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la cage est disposée dans l'une des bagues, et les éléments roulants sont disposés dans les alvéoles de la cage, - l'autre bague est posée sur les éléments roulants, - le manchon est amené par un mouvement axial, la partie axiale du manchon passant dans l'autre bague et venant s'emmancher dans une partie axiale de la première bague, la partie sensiblement radiale du manchon bloquant axialement la deuxième bague.
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