WO1998034037A1 - Roulement et palier comportant un insert de compensation thermique - Google Patents

Roulement et palier comportant un insert de compensation thermique Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a bearing and bearing comprising a thermal compensation insert, constituted by a first ring which carries a first raceway, a second ring which carries a second raceway, a row of rolling bodies with oblique contact arranged in contact. of said raceways and in which the insert compensates for a difference in expansion and is in abutment contact on one of said rings.
  • EP-A-0448239 describes a rolling bearing whose compensation insert is made of a material with a high coefficient of thermal expansion which makes it possible to compensate for example the difference in expansion or contraction between a rotating shaft and a housing. mounting of said bearing whose expansion coefficients are different.
  • Publication CH-A-318272 describes a bearing in which the compensation insert is cast or injected into a groove located at the periphery of the outer ring.
  • Such insert assemblies require prior machining of the support ring and an increase in the axial and / or radial size of the bearing.
  • the publications FR-A-2135903 and 1537570 describe bearings whose rings are formed from sheet metal which can have a hollow profile in a box and whose lateral edge serves to position the rolling bodies.
  • one of the rings of the sheet metal bearing which provides support for the compensation insert has a conical bearing which is extended by a radial extension of the axial stop for the radial and axial immobilization of the said insert.
  • FIG. 1 is a radial section of a tapered roller bearing according to the invention
  • FIG. 2 is a radial section of an angular contact ball bearing according to the invention
  • FIGS. 3 and 4 are radial sections of two alternative embodiments of the bearing shown in FIG. 1,
  • FIG. 5 represents an axial section of a bearing illustrating the mounting arrangement for applying a bearing as shown in FIG. 1.
  • Figure 1 is a radial section of a tapered roller bearing consisting of an inner ring 1 which carries a first raceway 11, an outer ring 2 which carries a second raceway 21, a row of tapered rollers 3 mounted in a cage 4 and arranged in contact with said raceways 11, 21.
  • the compensation insert 5 is in axial abutment contact with the internal face of a radial extension 22 of the ring 2 formed in the present case by a sleeve 6 or substantially frustoconical sheet metal frame.
  • the inner surface of the sleeve 6 constitutes the raceway 21 while the outer surface of the sleeve constitutes the conical bearing 6c which is extended by the radial extension 22 of the stop for the axial and radial immobilization of the insert 5.
  • FIG. 2 represents a bearing in which a row of balls 10 with oblique contact rolls in contact with the raceways 11, 21 carried by the inner ring 1 and a bush 6.
  • FIGS 3 and 4 show alternative embodiments of the bearing shown in Figure 1.
  • the compensation insert 5 is here located in a hollow profile box frame constituted by the first inner sleeve 6 and by an outer sleeve 7 axially fitted on the insert 5.
  • the insert 5 is here integral with one and the other socket 6, 7.
  • the outer sleeve 7 has, in accordance with FIG. 3, a bottom 7a folded radially in the direction of the axis of rotation of the inner ring 2 of the bearing against which the insert 5 is in axial support.
  • the bottom 7a is here substantially located in the plane of the lateral face of the bearing.
  • the outer sleeve 7 has, in accordance with FIG. 4, a radial extension 7b oriented substantially in the plane of another lateral face of the bearing.
  • the sleeve 7 thus has an S-shaped section with branches 7a, 7b which are substantially radial, which respectively provide the stop for the insert 5 and the stop for the bearing in contact with a lateral partition of a casing.
  • FIG. 5 represents the sectional view of a paher including the mounting for applying a bearing in accordance with FIG. 1.
  • a fixed casing 30 is closed by an adjustment plate 31 produced by casting a light metal alloy such as an aluminum alloy.
  • a shaft 32 for example of steel, rotates in the casing 30 and is supported by angular contact bearing bearings 33, 34.
  • the bearings 33, 34 respectively have an inner ring 1 hooped on two corresponding bearing surfaces of the shaft 32 and are supported on shoulders e, of the shaft 32.
  • the shoulders e are respectively turned towards the axially spaced rolling bearings 33, 34.
  • the bearings 33, 34 are respectively mounted in contact with an abutment wall 35 machined in a partition of the casing 30 and in contact with an abutment wall 36 carried by the plate 31 of the casing 30.
  • the outer ring 2 of the paher bearing 34 is made, in accordance with the example shown in FIG. 1, of sheet metal and has a radial extension 22 with a stop face facing the thermal compensation insert 5. The latter is thus mounted on a substantially conical surface between the abutment face of the extension 22 and the axial abutment wall 36 carried by the casing 30.
  • the thermal compensation insert is preferably made of a thermoplastic polymer material such as a polyoxymethylene, a polyphenylene glycide, a polyetherimide or a polyamide.
  • this polymer material can also be an elastomer loaded with metallic particles.
  • the load of metal particles in this case provides the elastomer with physical characteristics comparable to those of a thermoplastic polymer.

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Abstract

Roulement comportant un insert de compensation thermique et dans lequel une première bague (1) porte un premier chemin de roulement (11), une deuxième bague (2) porte un deuxième chemin de roulement (21), une rangée de corps roulants (3) à contact oblique est disposée au contact desdits chemins de roulement et dans lequel l'insert de compensation (5) est en contact de butée sur l'une desdites bagues, caractérisé par le fait que l'une des bagues (2) en tôle du roulement et d'appui de l'insert de compensation (5), possède une portée (6c) qui se prolonge par une extension radiale (22) de butée pour l'immobilisation axiale et radiale dudit insert (5).

Description

ROULEMENT ET PALIER COMPORTANT UN INSERT DE COMPENSATION THERMIQUE
L'invention concerne un roulement et palier comportant un insert de compensation thermique, constitué par une première bague qui porte un premier chemin de roulement, une deuxième bague qui porte un deuxième chemin de roulement, une rangée de corps roulants à contact oblique disposée au contact desdits chemins de roulement et dans lequel l'insert compense une différence de dilatation et est en contact de butée sur l'une desdites bagues.
La publication EP-A-0448239 décrit un palier de roulement dont l'insert de compensation est réalisé dans un matériau à haut coefficient de dilatation thermique qui permet de compenser par exemple la différence des dilatations ou des contractions entre un arbre tournant et un carter de montage dudit palier dont les coefficients de dilatation sont différents.
La publication CH-A-318272 décrit un roulement dans lequel l'insert de compensation est coulé ou injecté dans une gorge localisée à la périphérie de la bague extérieure.
De tels montages d'inserts nécessitent des usinages préalables de la bague support et une augmentation de l'encombrement axial et/ou radial du roulement.
Les publications FR-A-2135903 et 1537570 décrivent des roulements dont les bagues sont formées en tôle qui peuvent présenter un profil creux en caisson et dont le rebord latéral sert à positionner les corps roulants.
Selon l'invention, l'une des bagues du roulement en tôle qui assure l'appui de l'insert de compensation, possède une portée conique qui se prolonge par une extension radiale de butée axiale pour l'immobilisation radiale et axiale dudit insert. L'adjonction au roulement d'une bague en tôle incluant un chemin de roulement permet la réalisation économique d'un roulement comportant un insert d'interposition qui permet de compenser la dilatation thermique différentielle, à partir d'un roulement conventionnel, sans modification dimensionnelle importante du roulement ainsi réalisé. On convient de désigner ci-après cet insert par l'expression "insert de compensation thermique"
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation du roulement et de son montage d'application à un palier en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une coupe radiale d'un roulement à rouleaux coniques conforme à l'invention,
- la figure 2 est une coupe radiale d'un roulement à billes à contact oblique conforme à l'invention,
- les figures 3 et 4 sont des coupes radiales de deux variantes de réalisation du roulement représenté à la figure 1,
- la figure 5 représente une coupe axiale d'un palier illustrant le montage d'application d'un roulement tel que représenté à la figure 1.
La figure 1 est une coupe radiale d'un roulement à rouleaux coniques constitué par une bague intérieure 1 qui porte un premier chemin de roulement 11, une bague extérieure 2 qui porte un deuxième chemin de roulement 21, une rangée de rouleaux coniques 3 montés dans une cage 4 et disposés au contact desdits chemins de roulement 11, 21.
L'insert de compensation 5 est en contact de butée axial avec la face interne d'une extension radiale 22 de la bague 2 constituée dans le cas présent par une douille 6 ou armature de tôle sensiblement tronconique. La surface intérieure de la douille 6 constitue le chemin de roulement 21 tandis que la surface extérieure de la douille constitue la portée conique 6c que prolonge l'extension radiale 22 de butée pour l'immobilisation axiale et radiale de l'insert 5.
La figure 2 représente un roulement dans lequel une rangée de billes 10 à contact oblique roule au contact des chemins de roulement 11, 21 portés par la bague intérieure 1 et une douille 6.
Les autres éléments fonctionnels du roulement ne sont pas décrits car il sont agencés conformément aux éléments du roulement représenté à la figure 1. Us portent de ce fait les mêmes références.
Les figures 3 et 4 représentent des variantes de réalisation du roulement représenté à la figure 1.
L'insert de compensation 5 est ici localisé dans une armature à profil creux en caisson constituée par la première douille 6 intérieure et par une douille extérieure 7 emboîtées axialement sur l'insert 5. L'insert 5 est ici solidaire de l'une et l'autre douille 6, 7.
La douille extérieure 7 possède conformément à la figure 3 un fond 7a plié radialement en direction de l'axe de rotation de la bague intérieure 2 du roulement contre lequel l'insert 5 est en appui axial. Le fond 7a est ici sensiblement localisé dans le plan de la face latérale du roulement.
La douille extérieure 7 possède conformément à la figure 4 une extension radiale 7b orientée sensiblement dans le plan d'une autre face latérale du roulement. La douille 7 possède de la sorte une section en S à branches 7a, 7b sensiblement radiales qui assurent respectivement la butée de l'insert 5 et la butée du roulement au contact d'une cloison latérale d'un carter.
La figure 5 représente la vue en coupe d'un paher incluant le montage d'application d'un roulement conforme à la figure 1. Un carter fixe 30 est fermé par une plaque de réglage 31 réalisée par fonderie d'un alliage de métal léger tel qu'un alliage aluminium.
Un arbre 32, par exemple en acier, tourne dans le carter 30 et est supporté par des paliers de roulements à contact oblique 33, 34.
Les roulements 33, 34 possèdent respectivement une bague intérieure 1 frettée sur deux portées correspondantes de l'arbre 32 et sont en appui sur des épaulements e, de l'arbre 32.
Les épaulements e sont respectivement tournés vers les paliers de roulement 33, 34 axialement espacés. Les paliers 33, 34 sont respectivement montés au contact d'une paroi de butée 35 usinée dans une cloison du carter 30 et au contact d'une paroi de butée 36 portée par la plaque 31 du carter 30.
La bague extérieure 2 du roulement de paher 34 est réalisée, conformément à l'exemple représenté à la figure 1, en tôle et possède une extension radiale 22 à face de butée tournée contre l'insert de compensation thermique 5. Ce dernier est ainsi monté sur une portée sensiblement conique entre la face de butée de l'extension 22 et la paroi de butée axiale 36 portée par le carter 30.
L'insert de compensation thermique est de préférence en matériau polymère thermoplastique tel qu'un polyoxyméthylène, un poly_Λilfure de phénylène, un polyétherimide ou un polyamide.
Mais ce matériau polymère peut également être un élastomère chargé de particules métalliques. La charge de particules métalliques procure dans ce cas à l'élastomère, des caractéristiques physiques comparables à celles d'un polymère thermoplastique.
A titre d'exemple on utilisera une matière synthétique dont le coefficient de dilatation thermique est compris entre 50.10"6 et 150.10"6 dont le module d' élasticité est inférieur à 7000. N/mm2 et dont la limite élastique à la
compression est supérieure à 50. N/mm2.
Il est bien évident que l'insert de compensation peut être associé indifféremment à la bague extérieure ou intérieure du roulement sans sortir pour autant du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Roulement comportant un insert de compensation thermique et dans lequel une première bague (1) porte un premier chemin de roulement (11), une deuxième bague (2) porte un deuxième chemin de roulement (21)', une rangée de corps roulants (3) à contact oblique est disposée au contact desdits chemins de roulement et dans lequel l'insert de compensation (5) est en contact de butée sur l'une desdites bagues, caractérisé par le fait que l'une des bagues (2) en tôle du roulement et d'appui de l'insert de compensation (5), possède une portée (6c) qui se prolonge par une extension radiale (22) de butée pour l'immobilisation axiale et radiale dudit insert (5).
2) Roulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'insert de compensation thermique (5) localisé à la périphérie de l'une des bagues (2) est solidaire d'une armature en tôle qui possède un fond (7a) plié radialement en direction de l'axe de rotation de l'autre bague (2) contre lequel ledit insert (5) est en appui axial.
3) Roulement selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'armature en tôle (7) de l'insert (5) possède une extension radiale (7b) orientée.
4) Roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'insert de compensation thermique (5) est une matière synthétique dont le coefficient de dilatation thermique est compris entre 50.10 e et 150.10"6 dont le module d'élasticité est inférieur à
7000. N/mm2 et dont la limite élastique à la compression est supérieure à
50.N/ mm2. 5) Roulement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'insert de compensation thermique est un matériau élastomère chargé de particules métalliques.
6) Roulement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'insert de compensation thermique est un matériau polymère thermoplastique tel qu'un polyoxyméthylène, polyjailfure de phénylène, polyétherimide ou polyamide.
7) Roulement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'insert de compensation thermique (5) est localisé dans un profil creux en caisson constitué par deux douilles (6, 7) emboîtées, dont la douille extérieure (7) possède une section en S à branches sensiblement radiales (7a, 7b) et dont la douille intérieure (6) porte intérieurement le chemin de roulement d'une bague (2) du paher.
8) Paher de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comportant un carter fixe (30) un arbre tournant (32) sur lequel deux épaulement (e) sont respectivement tournés vers deux paliers (33, 34) axialement espacés et montés au contact d'une paroi de butée (35, 36) portée par ledit carter (10) et dans lequel les bagues intérieures (1) des roulements sont frettées sur l'arbre (32) au contact desdits épaulements (e), caractérisé par le fait que la bague extérieure (2) de l'un des paliers
(34) est réalisée en tôle et possède une extension radiale (22) à face de butée tournée contre l'insert de com ensation thermique (5) et une portée sensiblement conique de montage dudit insert (5) localisé entre la face de butée de ladite extension radiale (22) et une face de butée axiale (36) p ortée p ar le carter (30).
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