WO2011161182A1 - Roulement a bille - Google Patents

Roulement a bille Download PDF

Info

Publication number
WO2011161182A1
WO2011161182A1 PCT/EP2011/060483 EP2011060483W WO2011161182A1 WO 2011161182 A1 WO2011161182 A1 WO 2011161182A1 EP 2011060483 W EP2011060483 W EP 2011060483W WO 2011161182 A1 WO2011161182 A1 WO 2011161182A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
rolling bodies
amorphous
metal
amorphous metal
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/060483
Other languages
English (en)
Inventor
Yves Winkler
Nakis Karapatis
Original Assignee
The Swatch Group Research And Development Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by The Swatch Group Research And Development Ltd filed Critical The Swatch Group Research And Development Ltd
Priority to CH02878/12A priority Critical patent/CH705421B1/fr
Publication of WO2011161182A1 publication Critical patent/WO2011161182A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/44—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/32—Balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/3831—Ball cages with hybrid structure, i.e. with parts made of distinct materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/44—Selection of substances
    • F16C33/445—Coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/62—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/80—Amorphous alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10—Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/12—Small applications, e.g. miniature bearings

Definitions

  • the present invention relates to a bearing and more particularly a bearing for subminiature applications and a hybrid microlead with three or four non-lubricated contact points for subminiature applications mainly in the watch industry but which can extend to all the mobile elements (rotating or linear or others) supported by rolling elements on which said movable element rolls.
  • the technical field of the invention is the field of mechanics.
  • bearings such as the three or four-point contact bearing which is generally composed of an outer ring, two inner rings assembling, a variable number of rolling bodies and, in order to maintain the bodies wheels spaced from each other, a cage positioned between them.
  • the two inner rings are assembled and placed inside the outer ring, thus forming a path for moving the rolling bodies.
  • a space is then between the outer ring and the two inner rings assembled. This space is arranged to receive the rolling bodies.
  • These are positioned at regular intervals and held in place by a cage.
  • This cage may consist of several links, each of the links being attached to a rolling body so as to imprison without removing a freedom of rotation.
  • the links are secured to each other by segments of the same dimensions allowing a regular interval between two links.
  • the materials used for the cage and the rings are generally high-performance steels or copper materials such as CuBe.
  • shocks may occur between the balls and the inner and / or outer rings. These shocks involve the application on said bearing of high stresses. These constraints, if they are too large, can then cause impacts or flat balls and / or on the inner rings and / or outer deforming. The bearing then loses efficiency and wears out more quickly.
  • stray noise may be generated by an asperity on one of the parts of said bearing.
  • This asperity may be a defect when machining one of the parts of the bearing. During operation of the latter, at least a portion of the bearing comes into contact with this asperity and thus generates a noise or an increase in bearing wear and / or a decrease in efficiency.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art by proposing to provide a bearing which is both more resistant to shocks. but also simpler to achieve and to obtain more complex shapes without losing precision.
  • the invention relates to a bearing comprising rolling bodies held in a cage and disposed between an outer ring and at least one inner ring which is characterized in that at least a portion of said bearing is made at least partly of at least partially amorphous metal alloy.
  • a first advantage of the present invention is to allow a simpler manufacture while allowing to have complicated shapes without losing precision.
  • the at least partially amorphous metal alloys have the capacity to soften strongly when they are heated to a temperature between their glass transition temperature and their crystallization temperature. In this temperature range, the amorphous metals have a viscosity that decreases greatly, the decrease in viscosity being temperature dependent: the higher the temperature, the lower the viscosity. This decreasing viscosity thus enables said material to be shaped under low stress and to properly fill the dies in which it is shaped. The shape of the piece to be reproduced is perfectly copied.
  • amorphous metals differ in a yield point higher than that of the crystalline metal by a factor substantially equal to two. This means that amorphous metals can withstand a higher stress before plastically deforming. Therefore, an amorphous metal object of the same dimensions as an object of crystalline material withstands twice as much stress before plastically deforming, that is to say definitively. An amorphous metal bearing is therefore able to withstand higher stresses which improves the rolling resistance and therefore its reliability and longevity. This higher resistance capacity can allow the realization of a bearing with smaller dimensions but the resistance equal to that of a bearing made of crystalline materials.
  • said at least a portion of said bearing is made entirely of at least partially amorphous metal or metal alloy.
  • said metal or metal alloy is totally amorphous.
  • the rolling bodies comprise a core coated with a layer made of at least partially amorphous metal alloy.
  • the outer ring and / or the inner ring comprise a central portion of which at least one face is coated with a layer made of at least partially amorphous metal alloy.
  • the at least one face coated with a layer made of at least partially amorphous metal alloy is the face of the outer ring and / or the inner ring in contact with the rolling bodies.
  • said at least one part is the outer ring.
  • said at least one part is the rolling bodies.
  • said at least one part is the cage. In another advantageous embodiment, said at least one part is the inner ring.
  • One of the advantages of these embodiments is to allow having only one layer of amorphous metal around a core of any material or chosen to be lightweight or inexpensive. We then take advantage of the properties of the amorphous metal without making parts totally amorphous metal which could increase costs.
  • FIG. 1 schematically shows a side view of a bearing according to the present invention
  • FIG. 2 schematically shows a partially cut perspective view of a bearing according to the present invention
  • FIG. 3 shows a partially cut perspective view of a variant of the bearing according to the present invention
  • FIG. 4 schematically represents a sectional view of a second variant of the bearing according to the present invention.
  • the present invention relates to a bearing and more particularly to a bearing for subminiature applications and microleading.
  • a bearing 1 visible in Figures 1 and 2 comprises an outer ring 2, an inner ring 3, a number of rolling bodies 5 variable and, in order to keep the rolling bodies spaced apart from each other, a cage 6 is positioned between them.
  • the inner ring 3 is composed of two parts 3a and 3b flocking together.
  • the outer ring 2 comprises an outer face 21 and an inner face 22.
  • This inner face 22 is used as a path for the rolling bodies 5.
  • the inner face 22 is curved so as to facilitate the displacement of the rolling bodies 5.
  • a curved inner face 22 makes it possible to have less friction while naturally preventing the rolling bodies 5 from leaving the path.
  • This inner ring 3 comprises an outer face 31 and an inner face 32.
  • the outer face 31 is also used as a path for the rolling bodies 5.
  • these parts 3a and 3b are assembled before being inserted into the outer ring 2.
  • the path formed by the outer face 31 of the inner ring 3 and the inner face 22 of the outer ring 2 is designed to allow the displacement of the rolling body 5, said path is adapted to the shape of the rolling body 5.
  • the rolling bodies 5 are in the form of balls or cylindrical parts or cylindrical truncated cylinders. These rolling bodies 5 are placed regularly in said space 4 so that the space between each rolling body 5 is identical.
  • the rolling bodies 5 are placed in a cage 6.
  • This cage 6 is in the form of multiple elements of girdling 61 interconnected by attachment sections 62. Indeed, each rolling body 5 is inserted into an element of belts 61. This lining element 61 is designed to maintain the rolling body 5 while allowing it to rotate on itself.
  • the attachment sections 62 are used to secure all the rolling bodies together.
  • the attachment sections 62 all have an identical length in order to distribute the rolling bodies 5.
  • the cage 6 comprise two elements fixed together.
  • the cage 6 with the rolling bodies 5 is inserted into the space 4 so that the outer ring 2 and the inner ring 3 can rotate independently of one another.
  • the cage 6 must be manufactured accurately to allow both a good maintenance of the rolling bodies 5 but also allow them to have good freedom of movement.
  • the rolling bodies 5 are either forced into the cage 6 or it comprises several parts assembled around the rolling bodies 5.
  • At least one of the parts of the bearing 1 is made of at least partially amorphous metal alloy. It will be understood by at least partially amorphous material that the material is capable of solidifying at least partially in the amorphous phase, that is to say that it is able to avoid at least partially any crystallization. This metal alloy can be totally amorphous.
  • the rolling bodies 5 and / or the cage 6 and / or the inner ring 3 and / or the outer ring 2 are amorphous metal. It may be provided that the different parts such as the cage 6 and the rolling bodies 5 are amorphous metal but a different alloy.
  • the rolling bodies 5 can be made of amorphous metal based on titanium and the zirconium-based amorphous metal cage. In particular, the material used can be at least partially amorphous.
  • this material may be a metal or an alloy which comprises at least one metal element, said metal element being valuable.
  • amorphous metal alloys come from the fact that, during their solidification, the atoms that compose them do not arrange according to a particular structure as is the case for crystalline materials. Thus, even if the Young E moduli of the crystalline structure and the amorphous structure are close, the elasticity limits ⁇ ⁇ are different. An amorphous metal is then differentiated by a yield point higher than that of the crystalline metal by a factor of two to four. This means that amorphous materials can withstand a higher stress before plastically deforming.
  • the significantly higher elastic limit of the amorphous metals in comparison with the crystalline ones makes it possible to increase the number of alloys satisfying at the same time the criterion of minimum mechanical strength and the diamagnetic or paramagnetic character of the alloy.
  • the use of paramagnetic or diamagnetic materials has the advantage of avoiding any disturbances in the operation of the watch following exposures to external magnetic fields.
  • the absence of crystalline structure also makes it possible to have no grain boundaries favoring the appearance of intergranular corrosion.
  • the amorphous metal parts therefore have a better resistance to intergranular corrosion, thereby increasing the service life of the bearing.
  • the absence of crystalline structure makes it possible to reduce the energy losses associated with the anelastic phenomena in the material.
  • the absence of defects such as dislocations in the amorphous state makes it possible to considerably limit the internal energy dissipations during the cycling in charge in the elastic domain.
  • amorphous metal alloys have the particularity of softening while remaining amorphous for a certain time in a temperature range [Tg - Tx] given specific to each alloy (with Tx: crystallization temperature and Tg: glass transition temperature).
  • Tg - Tx temperature range
  • the amorphous metals in a temperature range between its glass transition temperature Tg and its crystallization temperature Tx, have a viscosity which decreases sharply. It becomes easy to shape them under a relatively low stress and at a low temperature. The manufacturing process therefore becomes simplified.
  • Such a technique consists in providing two matrices presenting the impression of the part to be produced. Then, you need an amorphous metal preform.
  • This preform consists of casting a molten metal or alloy in a mold and rapidly cooling the metal or alloy. The cooling is defined to not allow the atoms of said metal or said alloy to arrange allowing it to become amorphous.
  • This preform is then placed between the matrices and then heated to a temperature between its glass transition temperature Tg and its crystallization temperature Tx in order to have its viscosity which decreases sharply. Pressure is applied to the dies and the metal or alloy in viscous form deforms. This very low viscosity allows said metal or alloy to perfectly take the shape of the imprint of the dies.
  • the metal or alloy used is heated to a temperature equal to or greater than its melting temperature, said material thus becoming liquid. It is then poured or injected into a negative, equipped with a hole for pouring. This negative has the footprint of the part to be made. This casting is operated to fill the footprint. It is then cooled rapidly so that the atoms composing said material can not arrange to form a structure, the absence of structure allowing said material to be amorphous.
  • the advantage of casting an amorphous metal is to allow greater accuracy and greater strength of the cast object.
  • the amorphous metals when cast, have the advantage of having a solidification shrinkage of less than 1% while the casting of their crystalline equivalents has a solidification shrinkage of 5 to 7%. This means that the amorphous material will keep the shape and dimensions of the place where it is poured while a crystalline material will contract.
  • an alternative visible in FIG. 5 provides that the elements of the bearing 1 made of amorphous metal are only coated elements.
  • the parts of the metal or amorphous alloy bearing comprise a core 102 or main portion 100 coated with a layer 101 of amorphous metal or alloy.
  • This technique can be used for the rolling bodies 5, the outer ring 2 and the inner ring 3 or its parts 3a and 3a when the inner ring 3 is composed of two parts 3a, 3b.
  • the wear of the elements of the ball bearing is essentially surface, it It is economical to make these elements from a core of any material and to coat this amorphous metal core.
  • outer ring 2 or the inner ring 3 or its parts 3a and 3a it is conceivable that only the surface in contact with the rolling bodies 5 is coated with an amorphous metal or alloy.
  • a main piece 100 is made by traditional machining with a traditional crystalline alloy to then be at least partially coated with a metal or amorphous alloy.
  • the inner face 22 of the outer ring 2 and the outer face 31 of the inner ring 3 are the faces coated with amorphous metal.
  • a core 102 is made of a lighter or cheaper material and is then placed in a mold or between dies. It is then coated with a layer 101 of amorphous metal or alloy by casting or by hot forming. The thickness of the layer 101 of amorphous metal or alloy is adjusted so that a thick layer can withstand higher stresses than a thin layer. This operation can use the shaping properties of the amorphous metals by being carried out by hot forming. But of course, casting can be used to make these coated parts.
  • the advantage of this variant is to allow to take advantage of the mechanical and elastic characteristics of amorphous metals while reducing costs and without decreasing the accuracy of said elements since the amorphous metals can be shaped accurately and simply.
  • the shaping methods of the amorphous metals also make it possible to make parts of the bearing 1 entirely of amorphous metal or coated with amorphous metal comprising sculptures or landforms. These sculptures are in the form of grooves or grooves facilitating the movement of the rolling bodies 5 on the way. As the amorphous metal allows the simple and precise reproduction of complex shapes, complex sculptures can be envisaged on the rolling bodies 5 or on the inner and outer rings 3 and 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

L'invention concerne un roulement comportant des corps roulants maintenus dans une cage (6) et disposés entre une bague extérieure (2) et au moins une bague intérieure (3). L'invention se caractérise en ce qu'une partie du roulement (1) est réalisée en alliage métallique au moins partiellement amorphe.

Description

ROULEMENT A BILLE
La présente invention concerne un roulement et plus particulièrement un roulement pour applications subminiatures et un microroulement hybride à trois ou quatre points de contact non lubrifié pour applications subminiatures principalement dans l'horlogerie mais pouvant s'étendent à tous les éléments mobiles (tournants ou linéaires ou autres) supportés par des éléments roulants sur lesquels ledit élément mobile roule.
Le domaine technique de l'invention est le domaine de la mécanique.
ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE
Il existe des roulements comme le roulement à trois ou quatre points de contact qui est composé, en général, d'une bague extérieure, de deux bagues intérieures s'assemblant, d'un nombre de corps roulants variable et, afin de maintenir les corps roulants espacés l'un de l'autre, d'une cage positionnée entre eux. Les deux bagues intérieures sont assemblées et placées à l'intérieur de la bague extérieure, formant ainsi un chemin pour le déplacement des corps roulants. Un espace se présente alors entre la bague extérieure et les deux bagues intérieures assemblées. Cet espace est agencé pour recevoir les corps roulants. Ces derniers sont positionnés à intervalle régulier et maintenus en place par une cage. Cette cage peut consister en plusieurs maillons, chacun des maillons étant fixés à un corps roulant de sorte à l'emprisonner sans pour autant lui ôter une liberté de rotation. Les maillons sont solidaires entre eux par des segments de mêmes dimensions permettant un intervalle régulier entre deux maillons. Les matériaux utilisés pour la cage et les bagues sont généralement des aciers ou des matériaux cuivreux haute performance comme le CuBe.
Or, lors du fonctionnement de la pièce d'horlogerie et donc lors de la rotation du roulement à billes, des chocs peuvent se produire entre les billes et les bagues intérieures et/ou extérieures. Ces chocs impliquent l'application sur ledit roulement de fortes contraintes. Ces contraintes, si elles sont trop importantes, peuvent alors entraîner des impacts ou des plats sur les billes et/ou sur les bagues intérieures et/ou extérieures les déformant. Le roulement perd alors en efficacité et s'use alors plus rapidement.
Ces déformations peuvent alors faire apparaître un bruit parasite généré par le roulement desdits corps roulants sur ledit chemin lorsqu'une déformation telle qu'un méplat est présent. Ce bruit peut augmenter avec la vitesse de rotation et ainsi rendre ledit roulement peu confortable à l'usage. Un tel bruit parasite peut être généré par une aspérité sur l'une des parties dudit roulement. Cette aspérité peut être un défaut lors de l'usinage d'une des parties du roulement. Lors du fonctionnement de ce dernier, au moins une partie du roulement entre en contact avec cette aspérité et génère ainsi un bruit voire une augmentation de l'usure du roulement et/ou une baisse d'efficacité.
De plus, certains métaux et alliages actuels ont l'inconvénient d'être sensibles à la corrosion au niveau des billes ou des bagues ou de la cage. Cela entraîne alors une diminution des performances du roulement voire un grippage du roulement qui le rend inutilisable.
RESUME DE L'INVENTION
L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant de fournir un roulement qui est à la fois plus résistant aux chocs mais aussi plus simple à réaliser et permettant d'obtenir des formes plus complexes sans perdre en précision.
A cet effet, l'invention concerne un roulement comportant des corps roulants maintenus dans une cage et disposés entre une bague extérieure et au moins une bague intérieure qui se caractérise en ce qu'au moins une partie dudit roulement est réalisée au moins en partie en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
Un premier avantage de la présente invention est de permettre une fabrication plus simple tout en permettant d'avoir des formes compliquées sans perdre en précision. En effet, les alliages métalliques au moins partiellement amorphes ont la capacité de se ramollir fortement lorsqu'ils sont chauffés à une température comprise entre leur température de transition vitreuse et leur température de cristallisation. Dans cet intervalle de température, les métaux amorphes ont une viscosité qui diminue fortement, la diminution de la viscosité étant dépendante de la température : plus la température est élevée, plus la viscosité diminue. Cette viscosité qui diminue permet ainsi audit matériau d'être mis en forme sous faible contrainte et de bien remplir les matrices dans lesquelles il est mis en forme. La forme de la pièce à reproduire est ainsi parfaitement copiée.
Un autre avantage est que les métaux amorphes se différencient par une limite élastique plus élevée que celle du métal cristallin d'un facteur sensiblement égal à deux. Cela signifie que les métaux amorphes peuvent supporter une plus forte contrainte avant de se déformer plastiquement. Par conséquent, un objet en métal amorphe de mêmes dimensions qu'un objet en matériau cristallin supporte une contrainte deux fois plus élevée avant de se déformer plastiquement c'est-à-dire définitivement. Un roulement en métal amorphe est donc capable d'encaisser des contraintes plus élevées ce qui améliore la résistance du roulement et donc sa fiabilité et sa longévité. Cette capacité supérieure de résistance peut permettre la réalisation d'un roulement aux dimensions plus faibles mais à la résistance égale à celle d'un roulement en matériaux cristallins.
Des modes de réalisation avantageux de ce procédé font l'objet des revendications dépendantes.
Dans un premier mode de réalisation avantageux, ladite au moins une partie dudit roulement est réalisée totalement en métal ou alliage métallique au moins partiellement amorphe.
Dans un second mode de réalisation avantageux, ledit métal ou alliage métallique est totalement amorphe.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, les corps roulants comprennent un noyau revêtu d'une couche réalisée en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, la bague extérieure et/ou la bague intérieure comprennent une partie centrale dont au moins une face est revêtue d'une couche réalisée en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, la au moins une face revêtu d'une couche réalisée en alliage métallique au moins partiellement amorphe est la face de la bague extérieure et/ou la bague intérieure en contact avec les corps roulants.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, ladite au moins une partie est la bague extérieure.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, ladite au moins une partie est les corps roulants.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, ladite au moins une partie est la cage. Dans un autre mode de réalisation avantageux, ladite au moins une partie est la bague intérieure.
Un des avantages de ces modes de réalisation est de permettre d'avoir seulement une couche de métal amorphe autour d'un noyau en un matériau quelconque ou choisi pour être léger ou peu cher. On profite alors des propriétés du métal amorphe sans toutefois faire des pièces totalement en métal amorphe ce qui pourrait augmenter les coûts.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, avantages et caractéristiques du roulement selon la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée suivante d'au moins une forme de réalisation de l'invention donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente de manière schématique une vue de côté d'un roulement selon la présente invention;
- la figure 2 représente de manière schématique une vue en perspective partiellement coupée d'un roulement selon la présente invention;
- la figure 3 représente de manière une vue en perspective partiellement coupée d'une variante du roulement selon la présente invention;
- la figures 4 représente de manière schématique une vue en coupe d'une seconde variante du roulement selon la présente invention, et
- la figures 5 représente de manière schématique une vue en coupe d'une alternative au roulement selon la présente invention. DESCRIPTION
La présente invention concerne un roulement et plus particulièrement un roulement pour applications subminiatures et un microroulement. Un tel roulement 1 visible aux figures 1 et 2 comprend une bague extérieure 2, une bague intérieure 3, un nombre de corps roulants 5 variable et, afin de maintenir les corps roulants espacés l'un de l'autre, une cage 6 est positionnée entre eux. Dans une variante visible aux figures 3 et 4 dans laquelle le roulement comprend plus de deux points de contact comme un roulement à trois ou quatre points de contact, la bague intérieure 3 est composée de deux parties 3a et 3b s'assemblant.
La bague extérieure 2 comprend une face extérieure 21 et une face intérieure 22. Cette face intérieure 22 est utilisée comme chemin pour les corps roulants 5. De préférence, la face intérieure 22 est incurvée de sorte à facilité le déplacement des corps roulants 5. En effet, une face intérieure 22 incurvée permet d'avoir moins de frottements tout en empêchant naturellement les corps roulants 5 de sortir du chemin.
Dans cette bague extérieure 2 est installée une bague intérieure 3. Cette bague intérieure 3 comprend une face extérieure 31 et une face intérieure 32. La face extérieure 31 est également utilisée comme chemin pour les corps roulants 5. Dans le cas d'une bague intérieure 3 composée de deux parties 3a et 3b, ces parties 3a et 3b sont assemblée avant d'être insérées dans la bague extérieure 2. Le chemin formé par la face extérieure 31 de la bague intérieure 3 et par la face intérieure 22 de la bague extérieure 2 est conçu pour permettre le déplacement des corps roulant 5, ledit chemin est donc adapté à la forme des corps roulant 5.
Lorsque la bague intérieure 3 est insérée dans la bague extérieure 2, un espace 4 apparaît entre la bague intérieure 3 et la bague extérieure. Dans cet espace 4 sont placés les corps roulant 5. Ces derniers se présentent sous la forme de billes ou de pièces cylindriques ou de cylindre tronconiques. Ces corps roulants 5 sont placés de façon régulière dans ledit espace 4 de sorte que l'espace entre chaque corps roulant 5 est identique. Pour cela, les corps roulants 5 sont placés dans une cage 6. Cette cage 6 se présente sous la forme de multiples éléments de ceinturage 61 reliés entre eux par des sections d'attache 62. Effectivement, chaque corps roulant 5 est inséré dans un élément de ceinturage 61 . Cet élément de ceinturage 61 est conçu de sorte à maintenir le corps roulants 5 tout en lui permettant de tourner sur lui-même. Les sections d'attache 62 sont utilisées pour solidariser tout les corps roulants 5 ensemble. Les sections d'attache 62 ont toutes une longueur identique afin de repartir les corps roulants 5. Bien entendu, il peut être prévue que la cage 6 comprennent deux éléments fixés ensembles.
La cage 6 avec les corps roulants 5 est insérée dans l'espace 4 de sorte que la bague extérieure 2 et la bague intérieure 3 puisse tourner indépendamment l'une de l'autre. La cage 6 doit donc être fabriquée de façon précise pour permettre, à la fois, un bon maintien des corps roulants 5 mais aussi leur permettre d'avoir une bonne liberté de mouvement. Les corps roulants 5 sont soit insérés à force dans la cage 6 soit celle-ci comprend plusieurs parties assemblées autour des corps roulants 5.
Astucieusement selon l'invention, au moins une des parties du roulement 1 est réalisée en alliage métallique au moins partiellement amorphe. On comprendra par matériau au moins partiellement amorphe que le matériau est apte à se solidifier au moins partiellement en phase amorphe, c'est-à-dire qu'il est apte à éviter au moins partiellement toute cristallisation. Cet alliage métallique peut être totalement amorphe.
On comprendra alors que les corps roulants 5 et/ou la cage 6 et/ou la bague intérieure 3 et/ou la bague extérieure 2 sont en métal amorphe. Il pourra être prévu que les différentes parties comme par exemple la cage 6 et les corps roulant 5 soient en métal amorphe mais d'un alliage différent. Par exemple, les corps roulant 5 peuvent être en métal amorphe à base titane et la cage en métal amorphe à base zirconium. En particulier, le matériau utilisé peut être au moins partiellement amorphe.
De plus, ce matériau peut être un métal ou un alliage qui comprend au moins un élément métallique, ledit élément métallique pouvant être précieux.
L'avantage de ces alliages métalliques amorphes vient du fait que, lors de leur solidification, les atomes qui les composent ne s'arrangent pas selon une structure particulière comme c'est le cas pour les matériaux cristallins. Ainsi, même si les modules d'Young E de la structure cristalline et de la structure amorphe sont proches, les limites d'élasticité σθ sont différentes. Un métal amorphe se différencie alors par une limite élastique plus élevée que celle du métal cristallin d'un facteur deux à quatre. Cela signifie que les matériaux amorphes peuvent supporter une plus forte contrainte avant de se déformer plastiquement.
En conséquence, l'utilisation d'un tel matériau pour la fabrication des corps roulants 5 ou des bagues extérieure 2 ou intérieure 3 en alliages métalliques amorphes impliquent une plus grande résistance aux chocs pouvant survenir lors du fonctionnement dudit roulement. En effet, lors du fonctionnement d'un tel roulement, des chocs peuvent survenir de sorte que la bague extérieure 2 appuie fortement sur les corps roulant 5 et sur la bague intérieure 3. Ces chocs peuvent, s'ils entraînent une trop grande contrainte, déformer le chemin des bagues intérieure 2 et extérieure 3 voire les corps roulant 5. Il peut ainsi se créer un méplat ou un creux sur le chemin ou sur les corps roulant 5. Or, avec les matériaux amorphes qui peuvent supporter une plus grande contrainte avant de se déformer plastiquement, les risques de déformations irréversibles des corps roulant 5 et/ou des bagues intérieure 2 et/ou extérieure 3 sont plus faibles et ces parties du roulement 1 ont donc une plus grande longévité.
Cette capacité à subir une plus forte contrainte permet d'envisager une réduction des dimensions. Effectivement, comme le métal ou les alliages amorphes sont capables de supporter une plus forte contrainte avant ce se déformer plastiquement, les dimensions de ces pièces en métal ou alliage amorphe peuvent être réduite. On obtient alors la même résistance à la contrainte qu'une pièce en métal cristallin mais avec une pièce plus compacte.
D'un autre coté, cette capacité d'avoir des pièces de mêmes dimensions que les pièces en métal cristallin mais avec une plus grande résistance permet une plus grande longévité.
En outre, la limite élastique nettement plus élevée des métaux amorphes en comparaison des cristallins permet d'augmenter le nombre d'alliage satisfaisant à la fois au critère de résistance mécanique minimum et au caractère diamagnétique ou paramagnétique de l'alliage. L'utilisation de matériaux paramagnétiques ou diamagnétiques a pour avantage d'éviter toutes perturbations de fonctionnement de la montre suite à des expositions à des champs magnétiques externes.
L'absence de structure cristalline permet aussi de ne pas avoir de joints de grains favorisant l'apparition de corrosion intergranulaire. Les pièces en métal amorphe ont donc une meilleure résistance à la corrosion intergranulaire augmentant, de ce fait, alors la durée de vie du roulement. De plus, l'absence de structure cristalline permet de diminuer les pertes énergétiques liées aux phénomènes anélastiques dans la matière. Par ailleurs, l'absence de défauts tels que les dislocations dans l'état amorphe permet de limiter considérablement les dissipations d'énergie interne lors du cyclage en charge décharge dans le domaine élastique.
Pour la réalisation de ces éléments, il est envisageable de profiter de la caractéristique particulière des alliages métalliques amorphes en matière de mise en forme. Les métaux amorphes présentent la particularité de se ramollir tout en restant amorphe durant un certain temps dans un intervalle de température [Tg - Tx] donné propre à chaque alliage (avec Tx : température de cristallisation et Tg : température de transition vitreuse). Avantageusement, dans un intervalle de température compris entre sa température de transition vitreuse Tg et sa température de cristallisation Tx, les métaux amorphes ont une viscosité qui diminue fortement. Il devient facile de les mettre en forme sous une contrainte relativement faible et à une température peu élevée. Le procédé de fabrication devient, par conséquent, simplifié.
L'utilisation d'un tel matériau permet en outre de reproduire très précisément des géométries fines car la viscosité de l'alliage diminue fortement en fonction de la température dans l'intervalle de température [Tg - Tx] et l'alliage épouse ainsi tous les détails d'un moule. La cage, les billes ou les bagues peuvent alors être réalisée par formage à chaud et donc avoir un procédé plus simple et plus précis. Des états de surface spécifiques peuvent également être réalisés par cette technique sur les zones de roulement, permettant ainsi d'optimiser le rendement du système ou d'en améliorer l'esthétique.
Une telle technique consiste à se munir de deux matrices présentant l'empreinte de la pièce à réaliser. Puis, il faut une préforme en métal amorphe. Cette préforme consiste à couler un métal ou un alliage en fusion dans un moule et de refroidir rapidement ce métal ou alliage. Le refroidissement est défini pour ne pas permettre aux atomes dudit métal ou dudit alliage de s'arranger lui permettant ainsi de devenir amorphe.
Cette préforme est ensuite mise entre les matrices puis chauffée à une température comprise entre sa température de transition vitreuse Tg et sa température de cristallisation Tx afin d'avoir sa viscosité qui diminue fortement. Une pression est appliquée sur les matrices et le métal ou alliage sous forme visqueuse se déforme. Cette viscosité très basse permet audit métal ou alliage de parfaitement prendre la forme de l'empreinte des matrices.
De même, cette facilité de mise en forme permet, outre la réalisation de roulement 1 à billes 5 plus précis, la réalisation de formes plus complexes sans perdre en précision, notamment pour réaliser un chemin de corps roulants 5 avec un léger guidage comme un rail légèrement formé afin de mieux guider les corps roulants 5. De même, la réalisation de décoration sur ledit roulement est possible.
Il peut être envisagé d'utiliser le principe de la coulée pour fabriquer au moins une partie du roulement 1 . Pour cela, le métal ou l'alliage utilisé est chauffé jusqu'à une température égale ou supérieure à sa température de fusion, ledit matériau devenant ainsi liquide. Il est ensuite coulé ou injecté dans un négatif, muni d'un orifice pour la coulée. Ce négatif possède l'empreinte de la pièce à réaliser. Cette coulée est opérée afin de remplir l'empreinte. Il est ensuite refroidi rapidement de sorte que les atomes composant ledit matériau ne puissent s'arranger pour former une structure, l'absence de structure permettant audit matériau d'être amorphe.
L'avantage de la coulée d'un métal amorphe est de permettre une plus grande précision et une plus grande résistance de l'objet coulé. En effet, les métaux amorphes, lorsqu'ils sont coulés, ont l'avantage de présenter un retrait de solidification de moins de 1 % alors que la coulée de leurs équivalents cristallins présente un retrait de solidification de 5 à 7%. Cela signifie que le matériau amorphe va garder la forme et les dimensions de l'endroit dans lequel il est coulé alors qu'un matériau cristallin va se contracter.
Afin de gagner en coût de fabrication, une alternative visible à la figure 5 prévoit que les éléments du roulement 1 en métal amorphe ne soient que des éléments revêtus. On entend par là que les parties du roulement en métal ou alliage amorphe comprennent un noyau 102 ou partie principale 100 revêtu d'une couche 101 de métal ou d'alliage amorphe. Cette technique peut être utilisée pour les corps roulants 5, la bague extérieure 2 et la bague intérieure 3 ou ses parties 3a et 3a lorsque la bague intérieure 3 est composée de deux partie 3a, 3b. Effectivement, l'usure des éléments du roulement à bille est essentiellement surfacique, il est économique de réaliser ces éléments à partir d'un noyau en matériau quelconque et de revêtir ce noyau en métal amorphe. Pour le cas de la bague extérieure 2 ou de la bague intérieure 3 ou ses parties 3a et 3a, il est envisageable que seule la surface en contact avec les corps roulants 5 soit revêtue d'un métal ou alliage amorphe. Une pièce principale 100 est donc réalisée par usinage traditionnel avec un alliage cristallin traditionnel pour être ensuite au moins partiellement revêtue d'un métal ou alliage amorphe. La face intérieure 22 de la bague extérieure 2 et la face extérieure 31 de la bague intérieure 3 sont les faces revêtues de métal amorphe
Pour le cas des corps roulants 5, un noyau102 est réalisé dans un matériau plus léger ou moins cher puis est placé dans un moule ou entre des matrices. Il est ensuite revêtu d'une couche 101 de métal ou d'alliage amorphe par coulée ou par formage à chaud. L'épaisseur de la couche 101 de métal ou d'alliage amorphe est ajustée de sorte qu'une couche épaisse permet de supporter de plus forte contraintes qu'une couche mince. Cette opération peut utiliser les propriétés de mise en forme des métaux amorphes en étant réalisée par formage à chaud. Mais bien entendu, la coulée peut être utilisée pour réaliser ces pièces revêtues.
L'avantage de cette variante est de permettre de profiter des caractéristiques mécaniques et élastiques des métaux amorphes tout en réduisant les coûts et sans diminuer la précision desdits éléments puisque les métaux amorphes peuvent être mis en forme de façon précise et simple.
De plus, cette possibilité d'avoir des pièces revêtues permet éventuellement de contrecarrer les effets de pièces en métal amorphe massif pouvant être plus lourdes que leurs équivalents en métal amorphe cristallin massif. Un noyau 102 ou partie principale 101 en un matériau différent devient alors avantageux.
Les méthodes de mise en forme des métaux amorphes permettent également de réaliser des parties du roulement 1 entièrement en métal amorphe ou revêtue de métal amorphe comprenant des sculptures ou reliefs. Ces sculptures se présentent sous la forme de rainures ou de gorges facilitant le déplacement des corps roulants 5 sur le chemin. Comme le métal amorphe permet la reproduction simple et précise de formes complexes, des sculptures complexes peuvent être envisagées sur les corps roulants 5 ou sur les bagues intérieure 3 et extérieure 2.
On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations et/ou combinaisons évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention exposée ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées.

Claims

REVENDICATION
1 . Roulement (1 ) comportant des corps roulants (5) maintenus dans une cage (6) et disposés entre une bague extérieure (2) et au moins une bague intérieure (3), caractérisé en ce qu'au moins une partie dudit roulement (1 ) est réalisée au moins en partie en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
2. Roulement 1 selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite au moins une partie dudit roulement (1 ) est réalisée totalement en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
3. Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une partie est la bague extérieure (2).
4. Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une partie sont les corps roulants (5).
5. Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une partie est la cage (6).
6. Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une partie est la bague intérieure (3).
7. Roulement 1 selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les corps roulants (5) comprennent un noyau (102) revêtu d'une couche (101 ) réalisée en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
8. Roulement (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la bague extérieure (2) et/ou la bague intérieure (3) comprennent une partie centrale (100) dont au moins une face est revêtue d'une couche (101 ) réalisée en alliage métallique au moins partiellement amorphe.
9. Roulement (1 ) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la au moins une face revêtu d'une couche (101 ) réalisée en alliage métallique au moins partiellement amorphe est la face (21 , 31 ) de la bague extérieure (2) et/ou la bague intérieure (3) en contact avec les corps roulants (5).
10. Roulement 1 selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit alliage métallique est totalement amorphe.
1 1 . Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une partie comprend des reliefs facilitant le déplacement des corps roulants (5).
PCT/EP2011/060483 2010-06-22 2011-06-22 Roulement a bille WO2011161182A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH02878/12A CH705421B1 (fr) 2010-06-22 2011-06-22 Roulement à bille.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH10212010 2010-06-22
CH01021/10 2010-06-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011161182A1 true WO2011161182A1 (fr) 2011-12-29

Family

ID=44484954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/060483 WO2011161182A1 (fr) 2010-06-22 2011-06-22 Roulement a bille

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH705421B1 (fr)
WO (1) WO2011161182A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11078998B2 (en) * 2019-12-12 2021-08-03 Zf Friedrichshafen Ag Amorphous metal torque convertor stator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4960643A (en) * 1987-03-31 1990-10-02 Lemelson Jerome H Composite synthetic materials
JPH11132242A (ja) * 1997-10-31 1999-05-18 Nippon Seiko Kk 金属表面処理を施した転がり軸受
EP1233314A1 (fr) * 2001-02-15 2002-08-21 DAMASKO, Konrad Mouvement d'horlogerie
JP2003013968A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Nsk Ltd 転がり軸受
DE102004034547A1 (de) * 2004-07-16 2006-02-16 Könnemann, Frank Wälzlager- und Gleitlagermaterial
DE102008047725A1 (de) * 2008-09-18 2010-03-25 Schaeffler Kg Verfahren zur Herstellung eines Käfigs, derart hergestellter Käfig, sowie Wälzlager und Linearführung umfassend einen solchen Käfig
WO2010108869A1 (fr) * 2009-03-21 2010-09-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Pièce métallique, en particulier pièce de palier à roulement, de moteur ou de boîte de vitesses

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4960643A (en) * 1987-03-31 1990-10-02 Lemelson Jerome H Composite synthetic materials
JPH11132242A (ja) * 1997-10-31 1999-05-18 Nippon Seiko Kk 金属表面処理を施した転がり軸受
EP1233314A1 (fr) * 2001-02-15 2002-08-21 DAMASKO, Konrad Mouvement d'horlogerie
JP2003013968A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Nsk Ltd 転がり軸受
DE102004034547A1 (de) * 2004-07-16 2006-02-16 Könnemann, Frank Wälzlager- und Gleitlagermaterial
DE102008047725A1 (de) * 2008-09-18 2010-03-25 Schaeffler Kg Verfahren zur Herstellung eines Käfigs, derart hergestellter Käfig, sowie Wälzlager und Linearführung umfassend einen solchen Käfig
WO2010108869A1 (fr) * 2009-03-21 2010-09-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Pièce métallique, en particulier pièce de palier à roulement, de moteur ou de boîte de vitesses

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11078998B2 (en) * 2019-12-12 2021-08-03 Zf Friedrichshafen Ag Amorphous metal torque convertor stator

Also Published As

Publication number Publication date
CH705421B1 (fr) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2585882B1 (fr) Systeme antichoc de piece d'horlogerie
EP2350746B1 (fr) Procédé de fabrication d'une platine de montre
EP2257855B1 (fr) Procédé de fabrication d'un balancier composite
EP2585876B1 (fr) Systeme d'echappement pour piece d'horlogerie
EP2585879A1 (fr) Aiguille de piece d'horlogerie
EP2577404B1 (fr) Ressort de barillet
EP3796102B1 (fr) Procede de fabrication d'un balancier pour piece d'horlogerie
WO2011161080A1 (fr) Pieds de cadran de piece d'horlogerie
EP2580369B1 (fr) Procede de fabrication d'une piece en metal amorphe revetue
EP2104007A1 (fr) Spiral monobloc en matériau à base de silicium et son procédé de fabrication
EP3899072A1 (fr) Dispositif de moulage par injection et procédé pour la fabrication de pièces en verres métalliques
WO2011161195A1 (fr) Procede d'assemblage de piece
WO2011161182A1 (fr) Roulement a bille
WO2011161079A1 (fr) Systeme antichoc pour piece d'horlogerie
EP3981571A1 (fr) Moule d'injection pour composant horloger
CH703343B1 (fr) Aiguille de pièce d'horlogerie.
WO2019120959A1 (fr) Balancier pour piece d'horlogerie et procede de fabrication d'un tel balancier
CH714514B1 (fr) Procédé de fabrication d'un balancier pour pièce d'horlogerie.
FR3009800A1 (fr) Procede de fabrication d'une piece par soudage de parties
CH714512A2 (fr) Balancier pour pièce d'horlogerie et procédé de fabrication d'un tel balancier.
CH699783A2 (fr) Procede de fabrication d'une platine de montre.
CH703346A2 (fr) Systeme d'echappement pour piece d'horlogerie.
CH703344A2 (fr) Systeme antichoc pour piece d'horlogerie.
CH703360B1 (fr) Cadran de piece d'horlogerie.

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11729593

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11729593

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1