FR2878006A3 - FLEXIBLE RETENTION CAGE WITH CALIPERS - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une cage de rétention des billes (1) d'un roulement à billes le long d'un chemin circulaire (2), ladite cage comprenant une succession d'étriers de rétention (3) d'une bille (1) qui sont associés côte à côte le long dudit chemin circulaire pour former la géométrie annulaire de la cage, un étrier (3) étant réalisé par une boucle de matière (4) qui est repliée axialement de sorte à présenter un logement (5) pour la bille (1), ladite boucle comprenant deux zones respectivement intérieure (4a) et extérieure (4b) et deux zones latérales respectivement avant (4c) et arrière (4d) qui sont conformées pour assurer la rétention de la bille (1) dans le logement (5), les moyens d'association des étriers (3) étant agencés pour que les logements (5) de deux étriers (3) adjacents communiquent le long du chemin circulaire (2).The invention relates to a cage for retaining the balls (1) of a ball bearing along a circular path (2), said cage comprising a succession of retention stirrups (3) of a ball (1). which are associated side by side along said circular path to form the annular geometry of the cage, a stirrup (3) being formed by a loop of material (4) which is folded axially so as to have a housing (5) for the ball (1), said loop comprising two zones respectively inner (4a) and outer (4b) and two lateral areas respectively front (4c) and rear (4d) which are shaped to ensure the retention of the ball (1) in the housing (5), the association means stirrups (3) being arranged so that the housing (5) of two stirrups (3) adjacent communicate along the circular path (2).
Description
Cage de rétention souple à étriersFlexible retention cage with stirrups
L'invention concerne une cage de rétention pour les billes d'un 5 roulement à billes, ainsi qu'un roulement comprenant une telle cage de rétention. The invention relates to a retention cage for the balls of a ball bearing, and to a bearing comprising such a retention cage.
On connaît de nombreuses géométries de cage comprenant une bague annulaire sur laquelle sont prévues des cavités de rétention io d'une bille. De façon classique, une cavité est formée par une calotte hémisphérique dont la géométrie est agencée pour permettre l'introduction et la rétention d'une bille. Numerous cage geometries are known comprising an annular ring on which cavities for retention of a ball are provided. Conventionally, a cavity is formed by a hemispherical cap whose geometry is arranged to allow the introduction and retention of a ball.
Le document EP-0 592 839 a proposé de réaliser une cavité dont la section transversale est configurée sensiblement en forme de C, les cavités communiquant entre elles dans la région centrale autour d'une ligne circonférentielle qui passe par les centres des billes. Cette réalisation permet, en supprimant les ponts de séparation entre les billes, de réduire la distance entre deux billes adjacentes. EP-0 592 839 has proposed to make a cavity whose cross section is configured substantially C-shaped, the cavities communicating with each other in the central region around a circumferential line which passes through the centers of the balls. This embodiment makes it possible, by eliminating the separation bridges between the balls, to reduce the distance between two adjacent balls.
Les cages de rétention connues présentent des limitations qui sont principalement dues à la bague ainsi qu'aux réalisations des cavités qui induisent un caractère massif pour ladite cage. The known retention cages have limitations which are mainly due to the ring as well as to the embodiments of the cavities which induce a solid character for said cage.
En effet, ce caractère massif induit un manque de souplesse qui conduit à une absence d'adaptabilité des cages en fonction de la géométrie du roulement ou de celle des billes. Par conséquent, il est nécessaire de développer une cage par type de roulement, même si la géométrie de deux roulements diffère peu ou si, pour une même géométrie, on souhaite modifier le diamètre des billes. Indeed, this massive character induces a lack of flexibility that leads to an absence of adaptability of the cages depending on the geometry of the bearing or that of the balls. Therefore, it is necessary to develop a cage by bearing type, even if the geometry of two bearings differs little or if, for the same geometry, it is desired to change the diameter of the balls.
En outre, la rigidité des cages massives rend nécessaire, sous peine de rupture, la réalisation d'une étape d'humidification pour augmenter la souplesse de la cage avant l'introduction des billes. In addition, the rigidity of massive cages makes it necessary, under penalty of rupture, the completion of a humidification step to increase the flexibility of the cage before the introduction of the balls.
Cette étape complique le montage du roulement et pose également des problèmes de contrôle des dimensions de la cage. This step complicates the mounting of the bearing and also raises problems of control of the dimensions of the cage.
Par ailleurs, le caractère massif des bagues de rétention induit un 5 encombrement important de celle-ci dans le roulement, tant radialement du fait de la présence de la bague qu'axialement du fait de la présence de matière pour former les cavités autour des billes. Moreover, the massive nature of the retention rings induces a large bulk of the latter in the bearing, both radially due to the presence of the ring and axially due to the presence of material to form the cavities around the balls. .
La géométrie des cages connues pose également un problème de io limitation de la lubrification au niveau du contact entre la cavité et la bille. En effet, la dimension de cette surface de contact étant importante, la circulation du lubrifiant sur elle n'est pas réalisée de façon optimale. The geometry of known cages also poses a problem of limiting lubrication at the contact between the cavity and the ball. Indeed, the size of this contact surface is important, the circulation of the lubricant on it is not carried out optimally.
Enfin, la quantité de matière nécessaire pour la réalisation des cages de rétention suivant l'art antérieur induit un prix et un poids qui sont importants. Finally, the amount of material required for the production of the retention cages according to the prior art induces a price and a weight which are important.
L'invention vise notamment à proposer une cage de rétention du type sans séparation circonférentielle entre les billes qui présente une géométrie permettant de surmonter les limitations mentionnées ci-dessus, tout en conservant une rétention optimale des billes lors de la rotation relative des bagues du roulement. The invention aims in particular to provide a type of retention cage without circumferential separation between the balls which has a geometry to overcome the limitations mentioned above, while maintaining optimum retention of the balls during the relative rotation of the bearing rings .
A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose une cage de rétention des billes d'un roulement à billes le long d'un chemin circulaire, ladite cage comprenant une succession d'étriers de rétention d'une bille qui sont associés côte à côte le long dudit chemin circulaire pour former la géométrie annulaire 'de la cage, un étrier étant réalisé par une boucle de matière qui est repliée axialement de sorte à présenter un logement pour la bille, ladite boucle comprenant deux zones respectivement intérieure et extérieure et deux zones latérales respectivement avant et arrière qui sont conformées pour assurer la rétention de la bille dans le logement, les moyens d'association des étriers étant agencés pour que les logements de deux étriers adjacents communiquent le long du chemin circulaire. For this purpose, and according to a first aspect, the invention proposes a cage for retaining the balls of a ball bearing along a circular path, said cage comprising a succession of retention stirrups of a ball which are associated side by side along said circular path to form the annular geometry of the cage, a stirrup being formed by a loop of material which is axially folded so as to have a housing for the ball, said loop comprising two respectively inner and and two outer zones respectively front and rear which are shaped to ensure the retention of the ball in the housing, the connecting means of the stirrups being arranged so that the housing of two adjacent stirrups communicate along the circular path.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un roulement à billes comprenant une bague intérieure, une bague extérieure et des billes disposées entre lesdites bagues pour permettre la rotation relative desdites bagues, ledit roulement comprenant en outre une telle cage de rétention, dans laquelle chaque bille est retenue dans un étrier. i0 According to a second aspect, the invention proposes a ball bearing comprising an inner ring, an outer ring and balls arranged between said rings to allow the relative rotation of said rings, said bearing further comprising such a retention cage, in which each ball is held in a stirrup. i0
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une représentation en perspective d'une cage de rétention selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue de face de la cage de rétention de la figure 1; - les figures 2a et 2b sont des représentations agrandies 20 partielles montrant un étrier de rétention vu respectivement selon les flèches A et B de la figure 2; la figure 3 est une représentation en coupe longitudinale d'un roulement selon un mode de réalisation de l'invention dans lequel la cage selon la figure 1 est montée; la figure 4 est une représentation en perspective de la cage de rétention de la figure 3 dans laquelle chaque bille est retenue dans un étrier, ladite cage étant disposée sur la bague intérieure du roulement de la figure 3. Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following description, made with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a perspective representation of a retention cage according to an embodiment of the invention. 'invention; Figure 2 is a front view of the retention cage of Figure 1; FIGS. 2a and 2b are partial enlarged representations showing a retention stirrup respectively seen according to the arrows A and B of FIG. 2; Figure 3 is a longitudinal sectional representation of a bearing according to one embodiment of the invention wherein the cage according to Figure 1 is mounted; FIG. 4 is a perspective view of the retention cage of FIG. 3 in which each ball is retained in a stirrup, said cage being disposed on the inner ring of the rolling bearing of FIG. 3.
En relation avec les figures, on décrit un mode de réalisation d'une cage de rétention des billes 1 d'un roulement à billes le long d'un chemin circulaire 2. En particulier, une telle cage permet de maintenir l'équirépartition des billes 1 le long du chemin circulaire 2 formé entre les pistes de roulement, de sorte à assurer la rotation. In connection with the figures, there is described an embodiment of a cage for retaining the balls 1 of a ball bearing along a circular path 2. In particular, such a cage makes it possible to maintain equidistribution of the balls 1 along the circular path 2 formed between the rolling tracks, so as to ensure rotation.
La cage est formée d'une seule pièce, par exemple par moulage d'un matériau polymérique tel que le PA 6.6, éventuellement chargé pour améliorer ses caractéristiques mécaniques. En variante, on peut prévoir que la cage soit réalisée d'une seule pièce à partir d'une bande métallique qui est découpée à la longueur souhaitée puis assemblée, notamment par soudage. The cage is formed in one piece, for example by molding a polymeric material such as PA 6.6, possibly charged to improve its mechanical characteristics. Alternatively, it can be provided that the cage is made in one piece from a metal strip which is cut to the desired length and assembled, in particular by welding.
La cage comprend une succession d'étriers de rétention 3 d'une bille 1 qui sont associés côte à côte le long du chemin circulaire 2 io pour former la géométrie annulaire de ladite cage. Un étrier 3 est réalisé par une boucle de matière 4 qui est repliée axialement de sorte à présenter un logement 5 pour la bille 1. Dans le cas d'une cage métallique, les boucles 4 sont notamment repliées préalablement à l'assemblage. The cage comprises a succession of retention stirrups 3 of a ball 1 which are associated side by side along the circular path 2 to form the annular geometry of said cage. A stirrup 3 is made by a loop of material 4 which is folded axially so as to have a housing 5 for the ball 1. In the case of a metal cage, the loops 4 are in particular folded prior to assembly.
Dans la description, les termes axial et radial sont définis par rapport à l'axe de rotation du roulement, les termes extérieur et intérieur sont définis par rapport à la direction radiale centrifuge, les termes avant et arrière sont définis par rapport au sens de rotation de la bague tournante du roulement. In the description, the axial and radial terms are defined with respect to the axis of rotation of the bearing, the outer and inner terms are defined with respect to the radial centrifugal direction, the front and rear terms are defined with respect to the direction of rotation of the rotating ring of the bearing.
Sur la boucle de matière 4, on peut définir les quatre zones de rétention suivantes: deux zones respectivement intérieure 4a et extérieure 4b; 25 deux zones latérales respectivement avant 4c et arrière 4d. On the loop of material 4, it is possible to define the following four retention zones: two zones, respectively interior 4a and exterior 4b; Two lateral zones respectively before 4c and rear 4d.
Ces quatre zones 4a-4d sont conformées pour assurer la rétention de la bille 1 dans le logement 5 formé par le repliement de la boucle 4. Selon cette réalisation, la bille 1 est en contact avec la cage au niveau de ces zones 4a-4d, en laissant libre la partie de la surface de la bille 1 qui est disposée dans l'ouverture de la boucle 4. Ainsi, l'étrier de rétention 3 ne s'étendant pas autour de la bille 1, la circulation du lubrifiant sur la surface de la bille 1 est facilitée, ce qui améliore l'efficacité de celui-ci. These four zones 4a-4d are shaped to ensure the retention of the ball 1 in the housing 5 formed by the folding of the loop 4. According to this embodiment, the ball 1 is in contact with the cage at these areas 4a-4d , leaving free the portion of the surface of the ball 1 which is arranged in the opening of the loop 4. Thus, the retention stirrup 3 does not extend around the ball 1, the circulation of the lubricant on the ball 1 surface is facilitated, which improves the efficiency of it.
Dans le mode de réalisation représenté, les quatre zones de rétention 4a4d présentent une géométrie sensiblement en forme de C dont les extrémités sont reliées deux à deux pour former la boucle 5 de matière 4 (voir figures 2a-2b). Dans cette réalisation, la totalité de la circonférence de la boucle de matière 4 forme donc les zones de rétention 4a-4d. In the embodiment shown, the four retention zones 4a4d have a substantially C-shaped geometry whose ends are connected in pairs to form the loop 5 of material 4 (see Figures 2a-2b). In this embodiment, the entire circumference of the loop of material 4 thus forms the retention zones 4a-4d.
La dimension des zones de rétention 4a-4d est adaptée pour io permettre un contact de la boucle 4 sur la bille 1 qui soit suffisamment serrant pour assurer une rétention optimale de la bille 1 dans le logement 5 lors de la rotation relative des bagues du roulement. En outre, la géométrie de la boucle 4 lui confère une élasticité qui est favorable à la fiabilité de sa fonction de rétention. The size of the retention zones 4a-4d is adapted to allow contact of the loop 4 on the ball 1 which is sufficiently tight to ensure optimal retention of the ball 1 in the housing 5 during the relative rotation of the bearing rings. . In addition, the geometry of the loop 4 gives it an elasticity that is favorable to the reliability of its retention function.
En variante, on pourrait prévoir des zones de rétention de forme et/ou de taille différente en fonction des contraintes de rétention à remplir. Alternatively, one could provide retention areas of shape and / or different size depending on the retention constraints to be filled.
Dans le mode de réalisation représenté, la liaison entre les zones de rétention 4a-4d est réalisée de sorte que la boucle 4 présente un plan de symétrie P1 sensiblement radial. En outre, l'extrémité extérieure 4b est rabattue axialement dans le plan P2 (voir figure 3) de sorte à refermer radialement le logement 5 pour assurer une bonne rétention de la bille 1 suivant la direction axiale. In the embodiment shown, the connection between the retention zones 4a-4d is made so that the loop 4 has a substantially radial plane of symmetry P1. In addition, the outer end 4b is folded axially in the plane P2 (see Figure 3) so as to close radially housing 5 to ensure good retention of the ball 1 in the axial direction.
La boucle de matière 4 présente une géométrie en coupe qui est globalement cylindrique. Toutefois, pour améliorer le contact entre la bille 1 et la boucle 4, on peut prévoir que les surfaces de contact soient sensiblement sphériques. The loop of material 4 has a sectional geometry which is generally cylindrical. However, to improve the contact between the ball 1 and the loop 4, it can be provided that the contact surfaces are substantially spherical.
Les moyens d'association des étriers 3 entre eux sont formés d'un pont de matière 6 qui est prévu entre deux étriers 3 adjacents. En particulier, les ponts de matière 6 sont agencés pour que les logements 5 de deux étriers 3 adjacents communiquent le long du chemin circulaire 2. Ainsi, en supprimant les ponts de matière entre les billes, cette réalisation permet, sur un même diamètre primitif soit d'ajouter une bille, soit de monter des billes de diamètre supérieur et donc, pour le même encombrement du roulement, d'augmenter sa capacité de charge. En outre, la suppression des ponts de matière de séparation permet de faciliter le moulage de la cage. Enfin, la distance entre deux billes 1 adjacentes s'en trouve également réduite. i0 The association means stirrups 3 between them are formed of a material bridge 6 which is provided between two adjacent stirrups 3. In particular, the material bridges 6 are arranged so that the housing 5 of two adjacent stirrups 3 communicate along the circular path 2. Thus, by eliminating the bridges of material between the balls, this embodiment allows, on the same primitive diameter is to add a ball, or to mount balls of greater diameter and therefore, for the same size of the bearing, to increase its load capacity. In addition, the removal of bridges separating material facilitates the molding of the cage. Finally, the distance between two adjacent balls 1 is also reduced. i0
Dans le mode de réalisation représenté, un pont de matière 6 est prévu pour associer ensemble les parties intérieures des zones latérales 4c-4d de deux boucles 4 adjacentes, et les parties latérales des zones intérieures 4a desdites boucles. En outre, l'épaisseur des ponts de matière 6 est sensiblement égale à celle des boucles 4, ce qui permet notamment de laisser libre la communication entre les logements 5 de deux étriers 3 adjacents. In the embodiment shown, a material bridge 6 is provided for associating together the inner portions of the lateral zones 4c-4d of two adjacent loops 4, and the lateral portions of the inner zones 4a of said loops. In addition, the thickness of the bridges of material 6 is substantially equal to that of the loops 4, which allows in particular to leave free communication between the housing 5 of two adjacent stirrups 3.
Selon une caractéristique représentée, les ponts de matière 6 sont discrets, c'est-à-dire qu'ils ne communiquent pas les uns avec les autres, notamment le long du chemin circulaire 2. Par conséquent, la cage de rétention est du type sans bague intérieure formant base pour des éléments de rétention, ce qui limite le caractère massif de ladite cage, tout en limitant son poids et donc son prix. According to a characteristic shown, the material bridges 6 are discrete, that is to say that they do not communicate with each other, especially along the circular path 2. Therefore, the retention cage is of the type without inner ring forming a base for retention elements, which limits the massive character of said cage, while limiting its weight and therefore its price.
En outre, toujours pour limiter le caractère massif de la cage et donc augmenter sa souplesse, on peut prévoir que l'épaisseur des ponts de matière 6 et l'épaisseur des boucles de matière 4 soient comprises entre 1 et 5 mm, notamment entre 1 et 2 mm. In addition, still to limit the massive nature of the cage and thus increase its flexibility, it can be provided that the thickness of the material bridges 6 and the thickness of the loops of material 4 are between 1 and 5 mm, especially between 1 and 2 mm.
Suivant l'invention, il est donc possible de réaliser des cages de rétention qui, du fait de leur géométrie, présentent une certaine souplesse. Ainsi, une cage est adaptable à différente géométrie de roulement, par exemple pour des gammes de roulements dont le diamètre primitif varie de 0,5 mm à 1 mm. En outre, l'utilisation de billes 1 de diamètre différent est également rendue possible, notamment en relation avec la possibilité offerte par la suppression de la séparation circonférentielle entre les logements 5, telle que présentée précédemment. According to the invention, it is therefore possible to produce retention cages which, because of their geometry, have a certain flexibility. Thus, a cage is adaptable to different bearing geometry, for example for ranges of bearings whose pitch diameter varies from 0.5 mm to 1 mm. In addition, the use of balls 1 of different diameter is also made possible, particularly in connection with the possibility offered by the removal of the circumferential separation between the housing 5, as presented above.
Par ailleurs, la souplesse de la cage de rétention selon l'invention permet de s'affranchir de l'étape d'humidification préalable à l'introduction des billes 1. En effet, les étriers 3 peuvent se io déformer élastiquement lors de la disposition de la bille 1 dans le logement 5. En outre, cette souplesse permet l'introduction des billes 1 dans le logement 5 au choix suivant l'une des trois directions 11, 12 et 13 représentées sur la figure 2b. Furthermore, the flexibility of the retention cage according to the invention makes it possible to dispense with the moistening step prior to the introduction of the balls 1. In effect, the stirrups 3 can deform elastically during the arrangement. of the ball 1 in the housing 5. In addition, this flexibility allows the introduction of the balls 1 in the housing 5 to choose from one of three directions 11, 12 and 13 shown in Figure 2b.
La cage de rétention selon l'invention présente également un encombrement tant radial qu'axial qui est réduit, ce qui est avantageux compte tenu des contraintes dimensionnelles importantes au niveau de l'espace de roulement formé entre les bagues d'un roulement. En particulier, ce gain de place au niveau de la cage peut être mis à profit pour améliorer l'étanchéité du roulement. The retention cage according to the invention also has a radial and axial space requirement which is reduced, which is advantageous in view of the significant dimensional constraints at the level of the running space formed between the rings of a bearing. In particular, this space saving at the cage can be used to improve the sealing of the bearing.
L'invention concerne également un roulement à billes comprenant une bague intérieure 7, une bague extérieure 8 et des billes 1 disposées entre lesdites bagues pour permettre la rotation relative desdites bagues. Le roulement comprend en outre une cage de rétention dans laquelle chaque bille 1 est retenue dans un étrier 3. The invention also relates to a ball bearing comprising an inner ring 7, an outer ring 8 and balls 1 disposed between said rings to allow the relative rotation of said rings. The bearing further comprises a retention cage in which each ball 1 is retained in a stirrup 3.
Dans le mode de réalisation représenté, la partie intérieure des 3o ponts de matière 6 est pourvue d'un clip 6a qui s'étend dans l'alésage de la géométrie annulaire. Le clip 6a est formé d'une lèvre axi-radiale qui est engagé dans une gorge annulaire intérieure 7a de la bague intérieure 7. Cette réalisation permet d'assurer par clipsage le maintien axial de la bague intérieure 7 dans la bague extérieure 8. In the embodiment shown, the inner portion of the 3o material bridges 6 is provided with a clip 6a which extends into the bore of the annular geometry. The clip 6a is formed of an axi-radial lip which is engaged in an inner annular groove 7a of the inner ring 7. This embodiment ensures by clipping the axial retention of the inner ring 7 in the outer ring 8.
En outre, à l'opposé axialement de la gorge annulaire 7a, le roulement comprend un joint formé d'une armature externe 9 emmanchée dans la bague extérieure 8 et d'une armature interne 10 emmanchée sur la bague intérieure 7, de sorte à former un espace annulaire entre lesdites armatures. Une lèvre élastomérique 11 est associée à l'armature externe 9, ladite lèvre comprenant deux io parties libres qui sont en appui frottant sur une face respectivement axiale et radiale de l'armature interne 10. In addition, axially opposite the annular groove 7a, the bearing comprises a seal formed of an outer armature 9 fitted into the outer ring 8 and an inner armature 10 fitted on the inner ring 7, so as to form an annular space between said frames. An elastomeric lip 11 is associated with the external reinforcement 9, said lip comprising two free portions which bear against an axial and radial face of the internal reinforcement 10 respectively.
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