FR3057039B1 - Cage pour palier a roulement et palier a roulement comprenant une telle cage - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une cage (5) pour palier à roulement (1) annulaire autour d'un axe central (X5), destinée à assurer l'espacement circonférentiel d'éléments roulant (4) et comprenant un talon annulaire (14 ; 22) et une pluralité d'alvéoles (16 ; 24) pour des éléments roulants (4), lesdites alvéoles (16 ; 24) étant séparées les unes des autres circonférentiellement par des branches (15 ; 23) s'étendant axialement dudit talon (14 ; 22).

Description

CAGE POUR PALI ER A ROULEMENT ET PALI ER A ROULEMENT COMPRENANT UNE TELLE CAGE
La présente invention concerne le domaine des paliers à roulement, notamment les paliers à roulement utilisés dans les directions électriques de véhicules automobiles, les paliers de butée d’embrayage, et tout autre type de palier à roulement. La présente invention concerne plus particulièrement les cages de retenue pour palier à roulement assurant un espacement circonférentiel entre des éléments roulants de paliers à roulement.
Un palier à roulement comprend généralement une bague intérieure et une bague extérieure ajustées co-axialement autour d’un axe central et en rotation relative autour dudit axe central. Au moins une rangée d’éléments, en général des billes, est interposée entre deux pistes de roulement pourvues à chacune des bagues.
On connaît, par le document FR-A1-2 91 1 934, une cage de retenue pour palier à roulement comportant une pluralité d’alvéoles pour le logement des billes qui sont définies chacune en partie par deux griffes disposées à l’opposé d’un talon de ladite cage. De telles cages donnent entière satisfaction dans de nombreuses applications. Toutefois, la conception de telles cages à alvéoles limite le nombre de billes pouvant être logées entre les bagues en rotation relative du palier à roulement. La distance entre deux alvéoles ne peut être réduite en deçà de certaines règles dimensionnelles de conception sous peine de fragiliser ladite cage, même à faible vitesse, pouvant mener à sa déformation voire sa destruction. Dès lors, dans des applications à charges élevées, le nombre de billes peut se révéler insuffisant pour que le palier à roulement puisse à la fois guider en rotation et supporter la charge exercée.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient.
Plus particulièrement la présente invention vise à prévoir une cage pour palier à roulement adaptée à une application à forte charge supportée et présentant une bonne sûreté de fonctionnement. A cet effet, l’invention concerne une cage pour palier à roulement annulaire autour d’un axe central, destinée à assurer l’espacement circonférentiel d’éléments roulant et comprenant un talon annulaire et une pluralité d’alvéoles pour des éléments roulants. Lesdites alvéoles sont séparées les unes des autres circonférentiellement par des branches s’étendant axialement dudit talon.
Conformément à l’invention, au moins une des branches séparant deux alvéoles circonférentiellement adjacentes a son extrémité libre pourvue de deux portions d’extension s’étendant axialement à l’opposé du talon, lesdites portions d’extension d’une même branche étant adjacentes l’une de l’autre dans le sens radial. Une première portion d’extension est tournée vers une première des deux alvéoles adjacentes, une seconde portion d’extension étant tournée à l’opposé de la première portion d’extension et vers la seconde alvéole. Au moins une des deux portions d’extension est une griffe recourbée s’étendant en direction d’une portion d’extension opposée d’une branche adjacente pour délimiter axialement ladite alvéole, et recouvrant en partie un élément roulant pouvant être logé dans ladite alvéole.
Grâce à l’invention, l’espacement circonférentiel entre deux alvéoles recevant chacune un élément roulant, tel une bille, peut être réduit dimensionnellement, tout en conservant une épaisseur de branche suffisante pour assurer la rigidité de la cage.
Selon un mode de réalisation, chaque alvéole peut être délimitée par le talon, une première branche avec une première portion d’extension, et une seconde branche avec une seconde portion d’extension. Les mêmes première et seconde branches possèdent également une seconde et première branches, respectivement, pour coopérer avec des alvéoles adjacentes circonférentiellement. Ces portions d’extension sont adjacentes radialement, et non circonférentiellement, permettant ainsi une réduction de l’épaisseur circonférentielle de ladite branche.
Une telle cage voit une augmentation du nombre d’alvéoles réparties circonférentiellement sur le talon par rapport à l’état de la technique connu. Un palier à roulement équipé d’une telle cage a un nombre augmenté d’éléments roulants logés entre deux bagues en rotation relative et peut supporter une charge plus élevée.
Par ailleurs, au moins une des deux portions d’extension de chaque branche consiste en une griffe, assurant ainsi une retenue d’élément roulant dans l’alvéole délimitée par au moins une griffe. Un palier à roulement équipé d’une telle cage peut avoir une vitesse de rotation relative entre ses bagues plus élevée, les éléments roulants restant maintenus entre les deux bagues. Un tel palier est également maintenu assemblé par interférence entres les bagues, les éléments roulants et la cage.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, une telle cage pour palier à roulement peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible : L’autre portion d’extension est une protubérance axiale. - Au moins une alvéole est délimitée axialement par deux griffes, chacune étant une portion d’extension d’une des deux branches délimitant circonférentiellement ladite alvéole. - Au moins une alvéole est encadrée par deux protubérances axiales, chacune étant une portion d’extension d’une des deux branches délimitant circonférentiellement ladite alvéole. - Toutes les alvéoles sont délimitées par une griffe d’une première branche et d’une protubérance axiale d’une seconde branche. L’ensemble des premières portions d’extension des branches de la cage sont disposées à des portions de plus grand diamètre et dirigées dans une première direction circonférentielle, tandis que l’ensemble des secondes portions d’extension des branches de la cage sont disposées à des portions de plus petit diamètre et dirigées dans une seconde direction circonférentielle opposée à ladite première direction. - Chaque alvéole comprend une surface intérieure de forme sphérique destinée à recevoir une bille.
Les branches, et par conséquent les alvéoles, sont réparties circonférentiellement de manière régulière sur le talon. L’invention concerne également un palier à roulement comprenant une bague extérieure et une bague intérieure pouvant être en rotation relative autour d’un axe central, au moins une rangée d’éléments roulants disposés entres les bagues, et une cage selon l’un des modes de réalisation précédents. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation unique présentant une cage pour palier à roulement et un palier à roulement équipé d’une telle cage conformes à son principe, donnés uniquement à titre d’exemple et faits en référence aux dessins annexés : - la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale d’un palier à roulement équipé d’une cage, - la figure 2 est une vue en perspective de la cage du palier de la figure 1 selon un premier mode de réalisation de l’invention, - la figure 3a est une vue du dessus d’une alvéole de la cage de la figure 2, - la figure 3b est une vue en coupe selon une ligne l-l de l’alvéole de la figure 3a, - la figure 4a est une vue du dessus d’une alvéole d’une cage selon un seconde mode de réalisation de l’invention, et - la figure 4b est une vue en coupe selon une ligne ll-ll de l’alvéole de la figure 4a.
Un palier à roulement 1, tel qu’illustré en Figure 1, est dédié pour une butée dans une boîte d’embrayage-débrayage d’un véhicule automobile. De manière alternative, tout autre type de palier à roulement peut convenir, par exemple un palier à roulement utilisé dans les directions électriques de véhicules automobiles.
Le palier à roulement 1 est d’axe central X1 et comprend une bague extérieure 2, une bague intérieure 3, une pluralité d’éléments roulants 4 ici réalisés sous forme de billes, et une cage 5 de maintien d’espacement circonférentiel régulier desdits éléments roulants.
Les bagues extérieure 2 et intérieure 3 sont annulaires, coaxiales et peuvent être en rotation relative autour de l’axe central X1. Leur rotation relative est supportée par la rangée de billes 4 interposées entre lesdites bagues.
La bague extérieure 2 comprend une portion axiale tubulaire 6 pourvue dans son alésage d’une surface concave 7 formant une piste de roulement pour les billes 4. La bague extérieure 2 comprend également un rebord radial 28 s’étendant radialement depuis une extrémité de la portion axiale tubulaire 6 et dirigée vers l’intérieur du palier à roulement 1. Ledit rebord radial 28 est dédié pour venir en buté axiale contre des becs 8 (représentés en lignes pointillées) d’un diaphragme d’une boîte d’embrayage-débrayage d’un véhicule automobile.
La bague intérieure 3 comprend une portion axiale tubulaire 9 logée radialement et co-axialement dans la portion axiale tubulaire 6 de la bague extérieure 2. La portion axiale tubulaire 9 de la bague intérieure 3 est pourvue à sa surface concave 10 formant une piste de roulement pour les billes 4. La bague intérieure 3 comprend également un rebord radial 11 s’étendant radialement depuis une extrémité libre de la portion axiale tubulaire 9 située axialement à l’opposé du rebord radial 28 de la bague intérieure 2, et dirigée vers l’extérieur du palier à roulement 1. Ledit rebord radial 11 est dédié pour venir en butée axiale contre un piston 12 (représenté en lignes pointillées) actionnable de manière à transmettre un mouvement au palier de roulement 1.
Le palier à roulement 1 comprend également un flasque d’étanchéité 13 monté sur une surface extérieure de la portion tubulaire 6 de la bague extérieure 2 et pourvue d’une portion radiale dirigée vers la bague intérieure 2 de manière à former une étanchéité de type labyrinthe.
Comme illustré plus visiblement sur les figures 2, 3a et 3b selon un premier mode de réalisation de l’invention, la cage 5 est annulaire autour d’un axe central X5. L’axe X5 de la cage est confondu avec l’axe central X1 du palier à roulement 1 en mode de fonctionnement normal dudit palier.
La cage 5 comprend une portion axiale annulaire formant un talon 14 prévu pour être disposé axialement d’un côté des billes 4 et logé radialement entre les portions axiales tubulaires 6, 9 des bagues intérieure 2 et extérieure 3, respectivement. La cage 5 comprend également une pluralité de branches 15 de séparation s’étendant axialement à partir du talon 14. Les branches 15 sont monoblocs avec le talon 14 et délimitent entre elles des alvéoles 16 dans lesquelles sont disposées les billes 4.
Les branches 15, et par extension les alvéoles 16, sont espacées circonférentiellement de manière régulière sur le talon 14. De manière alternative, les branches peuvent être disposées de manière irrégulière dans le sens circonférentiel.
Conformément à l’invention, une unique branche 15 sépare deux alvéoles circonférentiellement adjacentes 16, chaque branche 15 ayant son extrémité libre 17 pourvue de deux portions d’extension 18, 19.
Les portions d’extension 18, 19 s’étendent depuis l’extrémité libre 17 de chaque branche 15 dans une direction axiale à l’opposé du talon 14. Lesdites portions d’extension 18, 19 d’une même branche 15 sont adjacentes l’une de l’autre dans le sens radial.
Une première portion d’extension 18 est positionnée à une portion de plus grand diamètre de la cage et est dirigée vers une première alvéole 16 délimitée par ladite branche 15 dans une première direction circonférentielle, dans le sens anti-horaire. Une seconde portion d’extension 19 est positionnée à une portion de plus petit diamètre et est dirigée vers une seconde alvéole 16 délimitée par ladite branche 15 dans une seconde direction circonférentielle dans le sens horaire, opposée à ladite première direction. La première portion 18 d’une branche 15 délimite ainsi une première alvéole 16 et la seconde portion 19 de la même branche 15 délimite une seconde alvéole 16, les première et seconde alvéoles 16 étant adjacentes circonférentiellement de chaque côté de la branche 15.
Selon le premier mode de réalisation de l’invention, les deux portions d’extension 18, 19 de chaque branche 15 consistent chacune en une griffe recourbée s’étendant en direction d’une portion d’extension 19 opposée d’une branche adjacente 15 et dont l’extrémité libre s’étend dans le sens circonférentiel pour délimiter axialement une alvéole 16 associée. La première griffe 18 d’une première branche 15 et la seconde griffe 19 d’une seconde branche 15, les première et seconde branches 15 étant adjacentes circonférentiellement et délimitent circonférentiellement une alvéole 16.
Les alvéoles 15 comprennent chacune une surface intérieure 20 de forme sphérique qui s’étend selon le talon 14, une première branche 15 avec une première griffe 18 et une seconde branche 15 avec une seconde griffe 19, de manière à recevoir une bille 4. De manière alternative, la surface intérieure des alvéoles peut être de forme différente, pour recevoir des billes ou tout autre type d’éléments roulants tels des rouleaux cylindriques ou coniques.
Les griffes 18, 19 d’une même alvéole 16 sont capables d’assurer la retenue axiale de la cage 5 par encliquetage sur la bille 4 disposée dans ladite alvéole 16. Les griffes 18, 19 de chaque branche 15 présentent chacune une épaisseur circonférentielle relativement faible et une certaine souplesse permettant l’encliquetage de la cage 5 sur les billes 4.
La cage 5 est avantageusement réalisée en une seule pièce par moulage d’une matière polymère telle par exemple du polyamide, notamment du PA 66 ou du PA 46, ou encore the polyétheréthercétone (PEEK). De manière alternative, la cage peut être réalisée en métal.
Un second mode de réalisation d’une cage 21 pour le palier à roulement 1 est illustré en figures 4a et 4b.
La cage 21 comprend un talon 22 et une pluralité de branches 23 s’étendant axialement dudit talon 22. Deux branches 23 circonférentiellement adjacentes définissent une alvéole 24.
Une unique branche 23 sépare deux alvéoles circonférentiellement adjacentes 24, chaque branche 23 ayant son extrémité libre 25 pourvue de deux portions d’extension 26, 27.
Les portions d’extension 26, 27 s’étendent depuis l’extrémité libre 25 de chaque branche 23 dans une direction axiale à l’opposé du talon 22. Lesdites portions d’extension 26, 27 d’une même branche 23 sont adjacentes l’une de l’autre dans le sens radial.
Une première portion d’extension 26 est positionnée à une portion de plus grand diamètre de la cage et est dirigée vers une première alvéole 24 délimitée par ladite branche 23 dans une première direction circonférentielle, dans le sens anti-horaire. Une seconde portion d’extension 27 est positionnée à une portion de plus petit diamètre et est dirigée vers une seconde alvéole 24 délimitée par ladite branche 23 dans une seconde direction circonférentielle dans le sens horaire, opposée à ladite première direction.
Selon le second mode de réalisation de l’invention, la première portion d’extension 26 de chaque branche 23 consiste chacune en une griffe recourbée s’étendant en direction d’une portion d’extension 27 opposée d’une branche adjacente 23 et dont l’extrémité libre s’étend dans le sens circonférentiel pour délimiter axialement une alvéole 24 associée. La seconde portion d’extension 27 de chaque branche 23 consiste en une protubérance s’étendant uniquement axialement et servant de guide d’insertion pour les éléments roulants 4 dans l’alvéole 24. Les éléments roulants 4 sont maintenus dans l’alvéole 24 par une seule griffe 26.
Dans le second mode de réalisation tel qu’illustré, toutes les alvéoles sont similaires. De manière alternative et non illustrée, au moins une des alvéoles peut être différente des autres. Par exemple, au moins une des alvéoles est délimitée par deux griffes. De manière alternative, au moins une des alvéoles est encadrée par deux protrusions axiales.
De manière alternative, une seule des branches encadrant chaque alvéole peut être pourvue d’une seule griffe et une protubérance en son extrémité, ou bien deux griffes en son extrémité. De manière alternative, chaque alvéole peut être encadrée par une branche dépourvue de griffe d’un côté et par une branche pourvue de deux griffes de l’autre côté. Tous les modes de réalisations et toutes combinaisons restant dans le cadre de l’invention sont possibles.

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS
    1. Cage (5) pour palier à roulement (1) annulaire autour d'un axe central (X5), destinée à assurer l'espacement circonférentiel d'éléments roulant (4) et comprenant un talon annulaire (22) et une pluralité d'alvéoles (24) pour des éléments roulants (4), lesdites alvéoles (24) étant séparées les unes des autres circonférentiellement par des branches (23) s'étendant axialement dudit talon (22), caractérisée en ce que chaque branches (23) séparant deux alvéoles (24) circonférentiellement adjacentes a son extrémité libre (25) pourvue de deux portions d'extension (26, 27) s'étendant axialement à l'opposé du talon (22), lesdites portions (26, 27) d'extension d'une même branche (23) étant adjacentes l'une de l'autre dans le sens radial, en ce qu'une première portion d'extension (26) consiste en une griffe recourbée tournée vers une première des deux alvéoles (24) adjacentes dans une première direction circonférentielle, et recouvrant en partie un élément roulant (4) pouvant être logé dans ladite alvéole (24), et en ce qu'une seconde portion d'extension (27) consiste en une protubérance s'étendant uniquement axialement et tournée dans une seconde direction circonférentielle opposée à la première portion d'extension (26) et vers la seconde alvéole (24).
  2. 2. Cage selon la revendication 1, dans laquelle l'ensemble des premières portions d'extension (26) des branches (23) de la cage (5) sont disposées à des portions de plus grand diamètre et dirigées dans une première direction circonférentielle, tandis que l'ensemble des secondes portions d'extension (27) des branches (23) de la cage (5) sont disposées à des portions de plus petit diamètre et dirigées dans une seconde direction circonférentieile opposée à ladite première direction.
  3. 3. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque alvéole (24) comprend une surface intérieure de forme sphérique destinée à recevoir une bille (4).
  4. 4. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les branches (23) et ies alvéoles (24) sont réparties cïrconférentiellement de manière régulière sur le talon (22).
  5. 5. Palier à roulement (1) comprenant une bague extérieure (2) et une bague intérieure (3) pouvant être en rotation relative autour d'un axe central (Xl), au moins une rangée d'éléments roulants (4) disposés entre les bagues (2, 3), et une cage (5) selon l'une queiconque des revendications précédentes.
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