FR3136023A1 - Bearing cage - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une cage (1) de roulement s’étendant autour d’un axe, comportant au moins une première partie (2) annulaire et une seconde partie (3) annulaire fixées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’au moins un organe de fixation, lesdites parties délimitant des ouvertures (5a) destinées au passage d’éléments roulants et des pontets (5) s’étendant axialement entre les ouvertures (5a), caractérisé en ce que la première partie (2) annulaire comporte au moins une zone d’interface au niveau de l’un des pontets (5), ladite zone d’interface comportant une zone (9) en saillie axialement, ladite zone en saillie (9) comportant au moins une surface d’appui (11) formant un angle par rapport au plan axial (PA), ladite zone en saillie (9) étant engagée dans une zone en creux (10) d’une zone d’interface de la seconde partie (3) annulaire, ladite surface d’appui (11) étant apte à venir en appui sur une surface d’appui complémentaire (12) de la zone en creux (10). Figure pour l’abrégé : Figure 1The invention relates to a rolling cage (1) extending around an axis, comprising at least a first annular part (2) and a second annular part (3) fixed to one another via of at least one fixing member, said parts delimiting openings (5a) intended for the passage of rolling elements and bridges (5) extending axially between the openings (5a), characterized in that the first part (2 ) annular comprises at least one interface zone at the level of one of the bridges (5), said interface zone comprising a zone (9) projecting axially, said projecting zone (9) comprising at least one surface d the support (11) forming an angle relative to the axial plane (PA), said projecting zone (9) being engaged in a recessed zone (10) of an interface zone of the second annular part (3), said support surface (11) being able to come to bear on a complementary support surface (12) of the recessed zone (10). Figure for abstract: Figure 1
Description
L’invention concerne une cage de roulement destiné à équiper un roulement pour une turbomachine, par exemple un turboréacteur ou un turbopropulseur d’aéronef.The invention relates to a bearing cage intended to equip a bearing for a turbomachine, for example a turbojet or an aircraft turboprop.
Le document DE 37 09 673 divulgue une cage de roulement comportant deux parties annulaires, qui peuvent être sectorisées ou non, et fixées l’une à l’autre. Lesdites parties délimitent des ouvertures, des pontets s’étendant axialement entre les ouvertures. La zone d’interface entre les deux parties est un plan radial. En particulier, chaque partie comporte des zones d’interfaces formées au niveau des pontets, chaque zone d’interface étant formée par un plan radial d’appui, destiné à venir sur le plan radial d’appui de la partie opposé de la cage.Document DE 37 09 673 discloses a bearing cage comprising two annular parts, which can be sectored or not, and fixed to one another. Said parts delimit openings, bridges extending axially between the openings. The interface zone between the two parts is a radial plane. In particular, each part comprises interface zones formed at the level of the bridges, each interface zone being formed by a radial support plane, intended to come onto the radial support plane of the opposite part of the cage.
Il est connu de fixer deux parties de ce type à l’aide de rivets, qui subissent alors des contraintes mécaniques de cisaillement et de flexion en fonctionnement. De telles contraintes répétées génèrent une dégradation prématurée des rivets, due à un phénomène de fatigue, qui peut conduire à des ruptures de certains rivets.It is known to fix two parts of this type using rivets, which then undergo mechanical stresses of shearing and bending in operation. Such repeated stresses generate premature degradation of the rivets, due to a fatigue phenomenon, which can lead to breakage of certain rivets.
Le présent document vise à remédier à cet inconvénient, de façon simple, fiable et peu onéreuse.This document aims to remedy this drawback in a simple, reliable and inexpensive manner.
A cet effet, le présent document propose une cage de roulement s’étendant autour d’un axe, comportant au moins une première partie annulaire et une seconde partie annulaire fixées l’une à l’autre par l’intermédiaire d’au moins un organe de fixation, lesdites parties délimitant des ouvertures destinées au passage d’éléments roulants et des pontets s’étendant axialement entre les ouvertures, caractérisé en ce que la première partie annulaire comporte au moins une zone d’interface au niveau de l’un des pontets, ladite zone d’interface comportant une zone en saillie axialement, ladite zone en saillie comportant au moins une surface d’appui formant un angle par rapport au plan axial, ladite zone en saillie étant engagée dans une zone en creux d’une zone d’interface de la seconde partie annulaire, ladite surface d’appui étant apte à venir en appui sur une surface d’appui complémentaire de la zone en creux.For this purpose, this document proposes a rolling cage extending around an axis, comprising at least a first annular part and a second annular part fixed to each other via at least one fixing member, said parts delimiting openings intended for the passage of rolling elements and bridges extending axially between the openings, characterized in that the first annular part comprises at least one interface zone at one of the bridges, said interface zone comprising an axially projecting zone, said projecting zone comprising at least one bearing surface forming an angle with respect to the axial plane, said projecting zone being engaged in a recessed zone of a zone interface of the second annular part, said bearing surface being capable of bearing on a complementary bearing surface of the recessed zone.
On définit par plan axial le plan s’étendant selon l’axe de la cage et dans la direction radiale, perpendiculaire à l’axe de la cage.We define by axial plane the plane extending along the axis of the cage and in the radial direction, perpendicular to the axis of the cage.
Les efforts exercés tangentiellement ou circonférentiellement entre les deux parties, ou le couple exercé autour de l’axe de la cage, transite ainsi d’une partie annulaire de la cage à l’autre partie au travers des surfaces d’appui, et non pas au travers de l’organe de fixation. On évite ainsi le phénomène de cisaillement de l’organe de fixation, engendrant une dégradation ou une rupture prématurée de celui-ci issue du phénomène de fatigue.The forces exerted tangentially or circumferentially between the two parts, or the torque exerted around the axis of the cage, thus transit from one annular part of the cage to the other part through the bearing surfaces, and not through the fixing member. This avoids the phenomenon of shearing of the fixing member, causing degradation or premature rupture of the latter resulting from the phenomenon of fatigue.
La surface d’appui et la surface d’appui complémentaires peuvent être planes.The supporting surface and the complementary supporting surface may be flat.
Bien entendu ces surfaces peuvent également être courbes.Of course these surfaces can also be curved.
Les première et seconde parties de la cage peuvent être réalisées en acier ou autre matière métallique, ou bien encore en plastique tel que le PEEK par exemple.The first and second parts of the cage can be made of steel or other metallic material, or even of plastic such as PEEK for example.
L’angle de la surface d’appui par rapport au plan axial est non nul. De préférence cet angle α est compris entre 5 et 85°, par exemple de l’ordre de 15°.The angle of the support surface relative to the axial plane is non-zero. Preferably this angle α is between 5 and 85°, for example of the order of 15°.
La surface d’appui et la surface d’appui complémentaire peuvent former chacune un angle par rapport à un plan radial.The support surface and the complementary support surface can each form an angle with respect to a radial plane.
On définit par plan radial le plan perpendiculaire à l’axe de la cage.We define by radial plane the plane perpendicular to the axis of the cage.
De cette manière, les efforts exercés radialement entre les deux parties transitent d’une partie annulaire de la cage à l’autre au travers des surfaces d’appui, et non pas au travers de l’organe de fixation.In this way, the forces exerted radially between the two parts pass from one annular part of the cage to the other through the bearing surfaces, and not through the fixing member.
On limite encore ainsi le phénomène de cisaillement de l’organe de fixation, en évitant d’engendrer une dégradation ou une rupture prématurée de celui-ci.This further limits the phenomenon of shearing of the fixing member, avoiding causing damage or premature rupture thereof.
L’angle de la surface d’appui par rapport au plan axial peut ainsi être non nul. De préférence cet angle est compris entre 0 et 45°, par exemple de l’ordre de 10°.The angle of the support surface relative to the axial plane can thus be non-zero. Preferably this angle is between 0 and 45°, for example of the order of 10°.
La cage de roulement peut comporter plusieurs pontets régulièrement répartis sur la circonférence, chaque pontet comportant une zone en saillie engagée dans une zone en creux correspondante.The bearing cage may include several bridges regularly distributed around the circumference, each bridge comprising a projecting zone engaged in a corresponding recessed zone.
Les zones en saillie et les zones en creux peuvent être réparties de façon alternée entre la première partie et la seconde partie de la cage. Chaque partie de la cage peut ainsi comporter des zones en saillie et des zones en creux, destinées à coopérer respectivement avec des zones en creux et des zones en saillie opposées de l’autre partie de la cage.The projecting areas and the recessed areas can be distributed alternately between the first part and the second part of the cage. Each part of the cage can thus include protruding zones and recessed zones, intended to cooperate respectively with recessed zones and opposite projecting zones of the other part of the cage.
Bien entendu, l’une de partie peut comporter l’ensemble des zones en saillie et l’autre partie peut comporter l’ensemble des zones en creux.Of course, one part can include all of the protruding areas and the other part can include all of the recessed areas.
Chaque ouverture peut être délimitée, au moins en partie, par deux pontets.Each opening can be delimited, at least in part, by two bridges.
Chaque pontet peut être formé partiellement par la première partie et partiellement par la seconde partie de la cage.Each bridge can be formed partially by the first part and partially by the second part of the cage.
Chaque pontet peut présenter deux surfaces latérales ou extrémités circonférentielles délimitant les ouvertures, par exemple de forme courbe, et deux extrémités axiales de chaque pontet étant reliées chacune à une zone annulaire de la partie correspondante de la cage.Each bridge can have two lateral surfaces or circumferential ends delimiting the openings, for example of curved shape, and two axial ends of each bridge being each connected to an annular zone of the corresponding part of the cage.
L’organe de fixation peut être une vis ou un rivet s’étendant axialement dans la zone formant le pontet et traversant un orifice de la première partie et un orifice de la seconde partie.The fixing member may be a screw or a rivet extending axially in the zone forming the trigger guard and passing through an orifice in the first part and an orifice in the second part.
L’organe de fixation peut s’étendre axialement le long du pontet correspondant.The fixing member can extend axially along the corresponding trigger guard.
Un jeu de montage est formé entre l’organe de fixation et l’orifice correspondant de la première partie et/ou entre l’organe de fixation et l’orifice correspondant de la seconde partie.A mounting clearance is formed between the fixing member and the corresponding orifice of the first part and/or between the fixing member and the corresponding orifice of the second part.
Ainsi, l’organe de fixation peut présenter une forme cylindrique et présenter un diamètre inférieur au diamètre de l’orifice de la première partie et/ou inférieur au diamètre de l’orifice de la seconde partie. Le jeu précité est ainsi un jeu circonférentiel.Thus, the fixing member may have a cylindrical shape and have a diameter less than the diameter of the orifice of the first part and/or less than the diameter of the orifice of the second part. The aforementioned game is thus a circumferential game.
De cette manière, on garantit que l’organe de fixation n’est pas soumis à des efforts de cisaillement.In this way, it is ensured that the fixing member is not subjected to shearing forces.
Ladite zone en saillie peut comporter au moins deux surfaces d’appui opposées l’une à l’autre et situées de part et d’autre d’un plan axial médian, chaque surface d’appui formant un angle par rapport au plan radial et/ou par rapport au plan axial médian, chaque surface d’appui étant apte à venir en appui sur une surface d’appui complémentaire de la zone en creux.Said projecting zone may comprise at least two supporting surfaces opposite each other and located on either side of a median axial plane, each supporting surface forming an angle with respect to the radial plane and /or relative to the median axial plane, each support surface being capable of bearing on a support surface complementary to the recessed zone.
Une telle caractéristique permet de faire transiter les efforts au travers des surfaces d’appui et des surfaces d’appui complémentaires, quelle que soit le sens et l’orientation de sollicitation d’une partie par rapport à l’autre.Such a characteristic makes it possible to pass the forces through the support surfaces and complementary support surfaces, whatever the direction and orientation of stress of one part in relation to the other.
Une telle caractéristique permet également d’assurer un centrage ou un positionnement aisé d’une partie de la cage par rapport à l’autre, lors du montage de la cage.Such a characteristic also makes it possible to ensure easy centering or positioning of one part of the cage relative to the other, during assembly of the cage.
Chaque zone d’interface de l’une des parties de la cage peut comporter au moins une surface radiale apte à venir en appui sur une surface radiale opposée de la zone d’interface de l’autre partie de la cage.Each interface zone of one of the parts of the cage may include at least one radial surface capable of bearing on an opposite radial surface of the interface zone of the other part of the cage.
Chaque zone d’interface peut comporter deux surfaces radiales situées de part et d’autre de la zone en saillie ou de la zone en creux correspondante.Each interface zone may include two radial surfaces located on either side of the protruding zone or the corresponding recessed zone.
Le présent document concerne également un roulement comportant une cage du type précité et des éléments roulants montés dans les ouvertures de la cage.This document also relates to a bearing comprising a cage of the aforementioned type and rolling elements mounted in the openings of the cage.
Les éléments roulants peuvent être des billes.The rolling elements may be balls.
Le roulement peut comporter une bague interne et/ou une bague externe, formant des pistes de roulement pour les éléments roulants.The bearing may include an internal ring and/or an external ring, forming rolling tracks for the rolling elements.
La cage et les éléments roulants peuvent être montés radialement entre la bague interne et la bague externeThe cage and rolling elements can be mounted radially between the inner ring and the outer ring
L’invention concerne également une turbomachine comportant au moins un roulement du type précité.The invention also relates to a turbomachine comprising at least one bearing of the aforementioned type.
La turbomachine peut être un turboréacteur ou un turbopropulseur d’aéronef.The turbomachine can be an aircraft turbojet or turboprop engine.
L’aéronef peut être un avion.The aircraft may be an airplane.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente divulgation apparaîtront dans la description détaillée suivante, se référant aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present disclosure will appear in the following detailed description, referring to the appended drawings in which:
Les figures 1 à 4 représentent une cage 1 pour roulement à billes selon une forme de réalisation de l’invention.Figures 1 to 4 represent a cage 1 for ball bearing according to one embodiment of the invention.
La cage 1 comporte une première partie annulaire 2 et une seconde partie annulaire 3, s’étendant autour d’un axe X et fixées l’une à l’autre par des rivets 4 (
Chaque partie 2, 3 comporte ainsi une zone annulaire 6 à partir de laquelle s’étend des zones 7 de pontets formant chacune une partie d’un pontet 5.Each part 2, 3 thus comprises an annular zone 6 from which extend zones 7 of bridges each forming a part of a bridge 5.
Les ouvertures 5a sont destinées à loger des billes du roulement (non représentées). Les bords des ouvertures 5a sont définis par des surfaces en arc de cercle des zones annulaires 6 et par des surfaces latérales en arc de cercle des pontets 5.The openings 5a are intended to accommodate bearing balls (not shown). The edges of the openings 5a are defined by arcuate surfaces of the annular zones 6 and by lateral arcuate surfaces of the bridges 5.
Chaque partie 2, 3 est réalisée en métal, par exemple en acier ou autre matière métallique, ou bien encore en plastique tel que le PEEK par exemple.Each part 2, 3 is made of metal, for example steel or other metallic material, or even plastic such as PEEK for example.
Chaque zone de pontet 7 comporte une zone d’interface comportant deux surfaces radiales 8, situées de part et d’autre d’un plan axial médian PA, destinées à venir en regard de surfaces radiales 8 de la zone de pontet 7 opposée.Each bridge zone 7 comprises an interface zone comprising two radial surfaces 8, located on either side of a median axial plane PA, intended to come opposite radial surfaces 8 of the opposite bridge zone 7.
Chaque zone d’interface de la première partie 2 et de la seconde partie 3 comporte une zone en saillie 9 ou une zone en creux 10, s’étendant axialement depuis le plan radial des surfaces 8 et située circonférentiellement entre lesdites surfaces 8, dans la direction du plan médian PA.Each interface zone of the first part 2 and the second part 3 comprises a projecting zone 9 or a recessed zone 10, extending axially from the radial plane of the surfaces 8 and located circumferentially between said surfaces 8, in the direction of the median plane PA.
Les zones en saillie 9 et en creux 10 sont situées de façon alternée le long de la circonférence des parties 2, 3, comme cela est visible à la
Chaque zone en saillie 9 de l’une des parties 2, 3 est engagée dans la zone en creux 10 correspondante de l’autre partie 3, 2.Each projecting zone 9 of one of the parts 2, 3 is engaged in the corresponding recessed zone 10 of the other part 3, 2.
La zone en saillie 9 comporte en particulier deux surfaces d’appui 11 latérales opposées, situées de part et d’autre du plan axial médian PA. Chaque surface d’appui 11 est inclinée par rapport au plan radial PR et par rapport au plan axial médian PA.The projecting zone 9 comprises in particular two opposing lateral support surfaces 11, located on either side of the median axial plane PA. Each support surface 11 is inclined relative to the radial plane PR and relative to the median axial plane PA.
L’angle de chaque surface d’appui 11 par rapport au plan axial PA est compris entre 0 et 45°. Cet angle est par exemple de l’ordre de 10° dans la forme de réalisation illustrée aux figures 3 et 4 et de l’ordre de 0° dans la variante de réalisation illustrée aux figures 5 et 6.The angle of each support surface 11 relative to the axial plane PA is between 0 and 45°. This angle is for example of the order of 10° in the embodiment illustrated in Figures 3 and 4 and of the order of 0° in the alternative embodiment illustrated in Figures 5 and 6.
Les deux surfaces 11 sont inclinées de façon opposée de façon à se rapprocher l’une de l’autre radialement vers l’extérieur, c’est-à-dire radialement en s’écartant de l’axe X.The two surfaces 11 are inclined in an opposite manner so as to approach one another radially outwards, that is to say radially away from the axis X.
Par ailleurs, l’angle de chaque surface d’appui 11 par rapport au plan radial PR est compris entre 5 et 85°. Cet angle est par exemple de l’ordre de 15° dans la forme de réalisation illustrée aux figures 3 et 4 et de l’ordre de 45° dans la variante de réalisation illustrée aux figures 5 et 6.Furthermore, the angle of each support surface 11 relative to the radial plane PR is between 5 and 85°. This angle is for example of the order of 15° in the embodiment illustrated in Figures 3 and 4 and of the order of 45° in the alternative embodiment illustrated in Figures 5 and 6.
Chaque zone en creux 10 comporte deux surfaces d’appui complémentaires 12, situées de part et d’autre du plan radial médian PA et de forme et d’orientation complémentaires aux surfaces d’appui 11.Each recessed zone 10 comprises two complementary support surfaces 12, located on either side of the median radial plane PA and of shape and orientation complementary to the support surfaces 11.
Chaque zone de pontet 7 est traversée radialement par un orifice 13, par exemple cylindrique, les rivets 4 étant montés dans lesdits orifices 13.Each bridge zone 7 is crossed radially by an orifice 13, for example cylindrical, the rivets 4 being mounted in said orifices 13.
Les rivets 4 traversent ainsi les orifices 13, les extrémités des rivets comportant des têtes ou zones élargies 14 en appui sur des surfaces radiales 15 des zones annulaires 6 des deux parties 2, 3, lesdites surfaces radiales 15 étant tournées du côté opposé aux surfaces radiales 8.The rivets 4 thus pass through the orifices 13, the ends of the rivets comprising heads or enlarged zones 14 bearing on radial surfaces 15 of the annular zones 6 of the two parts 2, 3, said radial surfaces 15 being turned on the side opposite the radial surfaces 8.
Le diamètre des orifices 13 est supérieur au diamètre du rivet 4 de façon à former un jeu de montage entre les orifices 13 et les rivets 4 et éviter de contraindre mécaniquement en cisaillement ou en flexion les rivets 4, en fonctionnement. Chaque rivet 4 est ainsi soumis exclusivement ou quasiment exclusivement à des efforts de traction dirigé selon l’axe du rivet 4 concerné.The diameter of the orifices 13 is greater than the diameter of the rivet 4 so as to form a mounting clearance between the orifices 13 and the rivets 4 and avoid mechanically constraining the rivets 4 in shearing or bending, in operation. Each rivet 4 is thus subjected exclusively or almost exclusively to tensile forces directed along the axis of the rivet 4 concerned.
Les efforts ou couple de cisaillement ou de flexion transitent d’une partie de la cage 1 à l’autre par l’intermédiaire des surfaces d’appui 11, 12 de la zone en saillie 9 et de la zone en creux 10.The shearing or bending forces or torque pass from one part of the cage 1 to the other via the bearing surfaces 11, 12 of the projecting zone 9 and the recessed zone 10.
L’usinage des creux ou saillies peut être réalisé en alternance de manière à usiner des cages identiques en fabrication mais emboitable deux à deux.The machining of the hollows or projections can be carried out alternately so as to machine cages which are identical in manufacture but which can be fitted two by two.
En d’autres termes, la première partie annulaire et la seconde partie annulaire peuvent être de structures identiques.In other words, the first annular part and the second annular part can be of identical structures.
L’usinage peut être réalisé avec une demi-cage exclusivement en creux et une demi-cage exclusivement en saillie.Machining can be carried out with a half-cage exclusively recessed and a half-cage exclusively protruding.
En d’autres termes, la première partie annulaire peut comporter uniquement des zones en saillie, la seconde partie annulaire comportant uniquement des zones en creux.In other words, the first annular part can only comprise projecting zones, the second annular part comprising only recessed zones.
L’agencement creux et saillie permet un auto centrage des demi-cages.The hollow and protruding arrangement allows self-centering of the half-cages.
Claims (10)
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