FR3068095B1

FR3068095B1 - ROTATING ROLLING BEARING

Info

Publication number: FR3068095B1
Application number: FR1770672A
Authority: FR
Inventors: Gagneur Didier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-24
Filing date: 2017-06-24
Publication date: 2019-11-01
Anticipated expiration: 2037-06-24
Also published as: FR3068095A1

Abstract

Dispositif de roulement rotulant roulant, utilisation d'un tel dispositif en construction mécanique pour des articulations et des paliers. Ce dispositif (3) de roulement permet la rotation, autour de l'axe (315) et le rotulage, suivant l'angle (316), d'une bague intérieure (307) par rapport à une bague extérieure (305), ou l'inverse, en minimisant le frottement grâce à l'interposition de rangées de billes ayant la possibilité de rouler en tout sens entre les 2 surfaces sphériques (311) et (312) appartenant respectivement à (305) et (307). Les anneaux guides (302), dirigés par des flasques (306) solidaires de (305) et par des bagues guides (301) solidaires de (307), permettent de maintenir l'alignement des rangées de billes et qu'elles retrouvent leur position angulaire initiale quand les bagues (307) et (305) retrouvent leur position angulaire (316) initiale. Fig.3.Rotating rolling bearing device, use of such a device in mechanical construction for joints and bearings. This rolling device (3) allows rotation, about the axis (315) and the swiveling, according to the angle (316), of an inner ring (307) with respect to an outer ring (305), or the opposite, minimizing friction through the interposition of rows of balls having the ability to roll in any direction between the two spherical surfaces (311) and (312) respectively belonging to (305) and (307). The guide rings (302), directed by flanges (306) integral with (305) and by guide rings (301) integral with (307), maintain the alignment of the rows of balls and that they find their position angular initial when the rings (307) and (305) regain their initial angular position (316). Fig.3.

Description

DISPOSITIF DE ROULEMENT ROTULANT ROULANTROTATING ROLLING BEARING DEVICE

La présente invention concerne un dispositif de roulement à billes (fig.3) dont les billes peuvent rouler à la fois pendant le mouvement de rotation et pendant le mouvement de rotulage. Les billes étant guidées. Utilisation de ce dispositif dans des constructions mécaniques où il est nécessaire de permettre un mouvement de rotation et un auto-alignement tout en en minimisant le couple de rotation et le couple de rotulage sous charges radiales, et en minimisant les jeux. La présente invention se rapporte donc au domaine des composants mécaniques, en particulier pour des paliers ou des articulations.The present invention relates to a ball bearing device (fig.3) whose balls can roll both during the rotational movement and during the swiveling movement. The balls being guided. Use of this device in mechanical constructions where it is necessary to allow a rotational movement and a self-alignment while minimizing the rotational torque and the rotational torque under radial loads, and minimizing the play. The present invention thus relates to the field of mechanical components, in particular for bearings or joints.

Dans ce document, la rotation est définie comme étant le mouvement d'une pièce autour d'un axe de rotation. Cet axe de rotation est représenté en (115) fig.l, (215) fig.2 et (315) fig.3. Le rotulage est défini comme étant le mouvement angulaire de l'axe de rotation d'une pièce par rapport à sa position d'origine. Il est représenté en (116) fig.l, (216) fig.2, (316) fig.3. La charge radiale est définie comme la charge qui agit perpendiculairement à l'axe de rotation. La charge axiale est définie comme la charge agissant suivant la direction de l'axe de rotation. Le mot sphérique désigne généralement une zone en forme de sphère tronquée par 2 sections de coupe parallèles. Les billes sont de véritables sphères.In this document, the rotation is defined as the movement of a part around an axis of rotation. This axis of rotation is shown in (115) fig.l, (215) fig.2 and (315) fig.3. The swivel is defined as the angular movement of the axis of rotation of a part with respect to its original position. It is represented in (116) fig.l, (216) fig.2, (316) fig.3. Radial load is defined as the load acting perpendicular to the axis of rotation. Axial load is defined as the load acting in the direction of the axis of rotation. The spherical word generally designates a sphere-shaped area truncated by two parallel section sections. The marbles are real spheres.

De l'art antérieur, on connaît le dispositif des roulements à billes à autoalignement (fig.l) .Ce genre de roulement est composé de billes (103) disposées en rangées et intercalées entre 2 bagues, une bague extérieure (105) et une bague intérieure (107). Les billes sont maintenues par une ou deux gorges circulaires (117) réalisées sur une bague et par une surface sphérique (111) réalisée sur l'autre bague. Ces gorges ont une forme en arc de cercle pour caler les billes. Elles sont réalisées généralement sur la bague intérieure. Les billes sont soit, côte à côte et se touchent, soit, elles sont séparées par une cage à billes. Ainsi pendant la rotation du roulement, autrement dit, pendant la rotation de la bague intérieure (107) autour de l'axe de rotation (115), la bague extérieure (105) étant fixe, ou l'inverse, les billes roulent entre la surface sphérique (111) et le fond des gorges(117). Les billes sont guidées grâce à la forme incurvée des gorges. Les billes frottent les unes contre les autres, ou, si elles sont maintenues par une cage à billes, elles frottent contre la cage à billes, c'est un frottement minime. Ceci permet d'avoir un couple de rotation sous charge radiale, très faible. Le rotulage (116), quand à lui, se fait grâce à la surface sphérique, il permet de compenser les défauts d'alignements pendant la rotation. Mais ce mouvement de rotulage se fait avec du frottement car les billes ne peuvent rouler qu'à l'intérieur des gorges et autour de l'axe de rotation du roulement (115). Lors du mouvement de rotulage les billes sont bloquées par les gorges et frottent, soit sur la surface sphérique, soit dans les gorges, cela crée des surcharges ponctuelles par effet de coins. C'est un frottement acier sur acier, puisque, en général, ce type de roulement est en acier. Le couple de rotulage sous charge radiale est alors élevé par rapport au couple de rotation sous charge radiale puisque dans le premier cas il y a du frottement et dans l'autre un roulement de billes. Ce frottement est nuisible au rendement du roulement et à sa durée de vie.From the prior art, the device for self-aligning ball bearings (FIG. 1) is known. This type of bearing is composed of balls (103) arranged in rows and interposed between two rings, an outer ring (105) and a ring. inner ring (107). The balls are held by one or two circular grooves (117) made on one ring and a spherical surface (111) made on the other ring. These grooves have an arcuate shape to wedge the balls. They are carried out generally on the inner ring. The balls are either side by side and touch, or they are separated by a ball cage. Thus during the rotation of the bearing, in other words, during the rotation of the inner ring (107) about the axis of rotation (115), the outer ring (105) being fixed, or the reverse, the balls roll between the spherical surface (111) and the bottom of the grooves (117). The balls are guided thanks to the curved shape of the grooves. The balls rub against each other, or, if they are held by a ball cage, they rub against the ball cage, it is a minimal friction. This makes it possible to have a rotation torque under radial load, which is very low. The swiveling (116), when it is done through the spherical surface, it compensates for misalignment during rotation. But this swiveling movement is done with friction because the balls can roll only inside the grooves and around the axis of rotation of the bearing (115). During the swiveling movement the balls are blocked by the grooves and rub, either on the spherical surface or in the grooves, this creates occasional overloads by the effect of corners. It is a steel-to-steel friction, since, in general, this type of bearing is made of steel. The rotational torque under radial load is then high compared to the rotational torque under radial load since in the first case there is friction and in the other a ball bearing. This friction is harmful to the performance of the bearing and its life.

Si les gorges étaient supprimées, autrement dit, si les billes pouvaient rouler librement entre 2 surfaces sphériques et, dans le cas où il n'y a pas de cage à billes, alors les billes auraient tendance à s'agglomérer aléatoirement dans les espaces nécessairement laissés libre pour permettre le rotulage, c'est-à-dire entre flasques (106) et billes (103). Il y aurait quand même du frottement en rotulage car les billes, au lieu d'être bloquées par les gorges, seraient bloquées contre les flasques du roulement, de plus, les billes se répartiraient inégalement et le roulement ne supporterait plus forcement, les charges radiales et axiales. De même, dans le cas où les billes seraient maintenues par une cage à billes, entre 2 surface sphériques, rien n'empêcherait cet ensemble composé de billes plus cage à billes de basculer d'un coté. Il y aurait alors dans un sens de rotulage, un blocage du roulement des billes qui frotteraient et un mauvais alignement face aux charges axiales et radiales. L'invention décrite plus loin dans ce document propose une solution à ce problème de frottement en rotulage.If the grooves were removed, in other words, if the balls could roll freely between two spherical surfaces and, in the case where there is no ball cage, then the balls would tend to agglomerate randomly in the spaces necessarily left free to allow the swiveling, that is to say between flanges (106) and balls (103). There would still be friction swiveling because the balls, instead of being blocked by the grooves, would be blocked against the flanges of the bearing, moreover, the balls would be unevenly distributed and the bearing would no longer support, the radial loads and axial. Similarly, in the case where the balls would be maintained by a ball cage, between 2 spherical surfaces, nothing would prevent this set of balls plus ball cage to swing on one side. There would then be in a direction of swiveling, blocking of the rolling of the balls that would rub and misalignment to the axial and radial loads. The invention described later in this document proposes a solution to this problem of swiveling friction.

De l'art antérieur, il existe aussi des roulements à billes, voir fig.2, où une troisième bague(220) est ajoutée autour de la bague extérieure (205). La rotation se fait grâce aux billes qui roulent dans des gorges circulaires (217) et (218), réalisées cette fois sur la bague intérieure (207) et dans la bague extérieure(205). Ces deux dernières bagues n'ont pas de mouvement de rotulage possible l'une par rapport à l'autre. C'est la troisième bague (220) qui a la possibilité de rotuler autour de la bague (205) grâce à leur contact sphérique (221). Mais, ce dispositif a des inconvénients. Il impose des contraintes géométriques pour limiter les jeux en raison de l'empilage des pièces. Il impose aussi un encombrement important puisqu'il y a 3 bagues. De plus, il faut permettre l'assemblage de la bague (220) sur la bague (205), pour cela, souvent une lumière (219) est réalisée à l'intérieur de la bague (220), ou alors, cette troisième bague (220) est fabriquée en plusieurs parties ce qui rajoute de la difficulté de réalisation, et surtout, les 2 bagues (205) et (220) ont un contact sphérique (221) pour permettre le rotulage. Le couple de rotulage, sous charge radiale, dépend alors des matières en contact et des revêtements de surface car c'est la friction d'une surface contre une autre surface. Il est, là aussi, élevé par rapport au couple de rotation d'un roulement de billes, sous charge radiale.From the prior art, there are also ball bearings, see Fig.2, where a third ring (220) is added around the outer ring (205). The rotation is made thanks to the balls which roll in circular grooves (217) and (218), this time made on the inner ring (207) and in the outer ring (205). These last two rings do not have any swiveling movement possible relative to each other. It is the third ring (220) which has the possibility of rotating around the ring (205) thanks to their spherical contact (221). But, this device has disadvantages. It imposes geometric constraints to limit games due to the stacking of parts. It also imposes a large size since there are 3 rings. In addition, it is necessary to allow the assembly of the ring (220) on the ring (205), for this, often a light (219) is formed inside the ring (220), or else, this third ring (220) is manufactured in several parts which adds difficulty of implementation, and most importantly, the 2 rings (205) and (220) have a spherical contact (221) to allow swiveling. The spindle torque, under radial load, then depends on the materials in contact and the surface coatings because it is the friction of a surface against another surface. Here again, it is high relative to the rotational torque of a ball bearing, under radial load.

Dans ces configurations de l'art antérieur fig.l et fig.2 le roulement des billes se fait dans le sens de la rotation mais il se produit de la friction dans le sens du rotulage ce qui nuit au rendement et à la longévité et impose un choix de matériaux et éventuellement de traitements de surface. L'invention propose une solution à cette problématique de frottement en rotulage.In these configurations of the prior art fig.l and fig.2 the rolling of the balls is in the direction of rotation but it occurs friction in the direction of the rotulage which affects performance and longevity and imposes a choice of materials and possibly surface treatments. The invention proposes a solution to this problem of friction swiveling.

La présente invention sera comprise et ses avantages ressortiront à la lumière de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'un assemblage de l'art antérieur - la figure 2 est une vue en coupe d'un autre assemblage de l'art antérieur - la figure 3 représente l'invention : Un roulement rotulant roulant, en coupe. La coupe passant par l'axe de rotation.The present invention will be understood and its advantages will emerge in the light of the description which follows given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a sectional view of an assembly of the prior art - Figure 2 is a sectional view of another assembly of the prior art - Figure 3 shows the invention: A rotary rolling bearing, in section. The section passing through the axis of rotation.

Dans cet assemblage illustré par la figure 3, hormis les billes (303) qui sont sphériques, les pièces représentées en coupe sont des pièces de révolution autour de l'axe (315), elles ont des sections différentes. L'assemblage comprend deux bagues guides (301), deux anneaux guides (302), deux rangées de billes (303), éventuellement une entretoise (304), une bague extérieure (305) ayant une surface sphérique (311), deux flasques guides (306) et une bague intérieure (307) ayant une surface sphérique (312).In this assembly illustrated in Figure 3, except the balls (303) which are spherical, the parts shown in section are parts of revolution about the axis (315), they have different sections. The assembly comprises two guide rings (301), two guide rings (302), two rows of balls (303), possibly a spacer (304), an outer ring (305) having a spherical surface (311), two guide flanges (306) and an inner ring (307) having a spherical surface (312).

La bague extérieure (305) est une pièce de révolution. Sa surface extérieure (325) est cylindrique elle permet un assemblage dans un alésage présent dans un ensemble supérieur avec un mode de fixation similaire à un roulement standard. Sa surface intérieure (311) est sphérique. Ses deux faces latérales (326) sont parallèles. Deux lamages(327) réalisés sur les deux faces latérales positionnent les flasques (306). Les flasques sont solidement maintenus par repoussage de la matière (sertissages) représentée par les piqûres (313) ou soudures. Cette bague extérieure peut être réalisée directement dans son assemblage supérieur, c'est-à-dire dans son logement, le palier ou le support de ce roulement, si les contraintes techniques le permettent et que cela est avantageux.The outer ring (305) is a piece of revolution. Its outer surface (325) is cylindrical it allows assembly in a bore in an upper assembly with a similar mode of attachment to a standard bearing. Its inner surface (311) is spherical. Its two lateral faces (326) are parallel. Two countersinks (327) made on the two lateral faces position the flanges (306). The flanges are firmly held by embossing the material (crimping) represented by the pits (313) or welds. This outer ring can be made directly in its upper assembly, that is to say in its housing, the bearing or the support of this bearing, if the technical constraints allow and that is advantageous.

Les flasques (306) sont des pièces de révolution. Leur face interne (308) est globalement sphérique. Cette forme doit être adaptée au mouvement de (301) et de (302) pour que (302) accompagne le déplacement des billes. Ils se positionnent par leur diamètre extérieur dans les lamages (327) réalisés dans la bague extérieure (305). Ils sont solidarisés à la bague extérieure (305). Leur diamètre intérieur sera de préférence ajusté aux anneaux guides (301) en (322). Ils ont une épaisseur et une matière suffisantes pour résister aux efforts mécaniques. Les deux flasques ou un des deux pourront être taillés directement dans la bague (305) voir dans l'ensemble supérieur (le palier) si les contraintes techniques, de montage, de réalisation, ou autre, le permettent et que cela est avantageux.The flanges (306) are parts of revolution. Their inner face (308) is globally spherical. This shape must be adapted to the movement of (301) and (302) so that (302) accompanies the movement of the balls. They are positioned by their outer diameter in the countersinks (327) made in the outer ring (305). They are secured to the outer ring (305). Their inner diameter will preferably be adjusted to the guide rings (301) at (322). They have a thickness and a material sufficient to resist the mechanical forces. The two flanges or one of the two may be cut directly into the ring (305) see in the upper assembly (the bearing) if the technical constraints, mounting, realization, or other, allow it and that this is advantageous.

La bague intérieure (307) est une pièce de révolution. Sa surface extérieure (312) est sphérique et elle est prolongée de 2 parties cylindriques (328) se terminant par deux faces parallèles (323). A l'intérieur de cette bague, un alésage (324) est réalisé pour permettre l'assemblage avec un axe ou un arbre. Cette bague peut être réalisée directement dans l'arbre si les contraintes techniques le permettent et que cela est avantageux.The inner ring (307) is a piece of revolution. Its outer surface (312) is spherical and is extended by two cylindrical portions (328) ending in two parallel faces (323). Inside this ring, a bore (324) is made to allow assembly with an axis or a shaft. This ring can be made directly in the tree if the technical constraints allow it and that this is advantageous.

Les deux bagues guides (301) sont des pièces de révolutions. Le profil de leur section est fait de plusieurs formes. Un cylindre intérieur qui s'ajuste aux parties cylindriques (328) de la bague (307). Avec d'un coté de ce cylindre une première surface sphérique qui s'ajuste à la surface (312) de la bague intérieure(307) et de l'autre coté une deuxième surface sphérique qui s'ajuste en zone (322) à l'extrémité du flasque (306) (dans le but de minimiser les risques d'intrusions de corps étrangers), son sommet en (310) est rayonné, c'est la zone de contact (310) avec les anneaux guides (302). Cette surface rayonnée rejoint une surface globalement conique liée à la dite première surface sphérique. Dans le cas présent les 2 surfaces sphériques de (301) ont un même centre. Ces bagues guides (301) ou une des deux pourront être taillés directement sur la bague intérieure ou l'arbre si les contraintes techniques, de montage, de réalisation, ou autre, le permettent et que cela apparaît avantageux. L'entretoise (304) de section globalement rectangulaire, permet de conserver une distance entre les 2 rangées de billes (303), car il est préférable de maximiser la flèche formée par, l'arc sphérique de la surface (312) appartenant à la bague intérieure (307) et les 2 zones de contacts des rangées de billes (314) afin de résister aux efforts axiaux et de minimiser la nécessité d'avoir des pièces précises. Autrement dit, le diamètre intérieur d'une rangée de billes doit être plus petit que le diamètre sphérique de la surface (312). On peut aussi envisager une entretoise ondulée et intercalée entre les 2 rangées de billes disposées en quinconce de manière à ce qu'aucunes billes ne se touchent. L'entretoise (304) n'est pas obligatoire, cette entretoise (304) peut être remplacée par une cage à billes qui en plus de maintenir les 2 rangées de billes espacées comme précédemment, s'intercalerait régulièrement entre chaque bille pour réduire les frottements grâce au choix d'une matière appropriée. Sans entretoise (304) et sans cage à billes, les 2 rangées identiques de billes sont l'une contre l'autre avec chaque bille d'une rangée en contact possible avec 2 billes de la rangée voisine, en quinconce. C'est le dispositif de guidage formé par (301), (306) et en particulier les anneaux guides (302) qui empêchent le décentrage de ces ensembles formés par, les rangées de billes et entretoise, ou les cages à billes et les billes, ou uniquement les rangées de billes.The two guide rings (301) are revolutions parts. The profile of their section is made of several forms. An inner cylinder that adjusts to the cylindrical portions (328) of the ring (307). With on one side of this cylinder a first spherical surface which adjusts to the surface (312) of the inner ring (307) and on the other side a second spherical surface which adjusts in area (322) to the end of the flange (306) (in order to minimize the risk of intrusion of foreign bodies), its apex (310) is radiated, it is the contact zone (310) with the guide rings (302). This radiated surface joins a generally conical surface connected to said first spherical surface. In this case the two spherical surfaces of (301) have the same center. These guide rings (301) or one of them can be cut directly on the inner ring or the shaft if the technical constraints, mounting, realization, or other, allow it and that it appears advantageous. The spacer (304) of generally rectangular cross-section makes it possible to maintain a distance between the two rows of balls (303), since it is preferable to maximize the deflection formed by the spherical arc of the surface (312) belonging to the inner ring (307) and the two contact areas of the rows of balls (314) to resist axial forces and minimize the need for precise parts. In other words, the inside diameter of a row of balls must be smaller than the spherical diameter of the surface (312). It is also possible to envisage a corrugated spacer interposed between the two rows of balls arranged in staggered rows so that no balls touch each other. The spacer (304) is not mandatory, this spacer (304) can be replaced by a ball cage which in addition to maintaining the 2 rows of balls spaced as before, would be regularly inserted between each ball to reduce friction thanks to the choice of an appropriate material. Without spacer (304) and without ball cage, the 2 identical rows of balls are against each other with each ball of a row in possible contact with 2 balls of the adjacent row, staggered. It is the guiding device formed by (301), (306) and in particular the guide rings (302) which prevent the decentration of these sets formed by the rows of balls and spacer, or the ball cages and the balls. , or only rows of balls.

Les deux rangées de billes (303) roulent entre les 2 surfaces sphériques(311) et (312). Les rangées de billes positionnent les 2 surfaces sphériques qui ont alors un même centre grâce à un ajustement précis. Les billes sont calées de chaque côté par les anneaux guides (302), en contact direct ou indirect, si présence d'une cage à bille ou d'un autre élément d'interposition.The two rows of balls (303) roll between the two spherical surfaces (311) and (312). The rows of balls position the two spherical surfaces which then have the same center thanks to a precise adjustment. The balls are wedged on each side by the guide rings (302), in direct or indirect contact, if presence of a ball cage or other interposition element.

Pendant le mouvement de rotation du roulement, les billes sont soit l'une derrière l'autre, dans un même plan, formant une rangée de billes pouvant se toucher et réparties régulièrement autour de la surface sphérique intérieure (312), les rangées identiques étant séparées par une entretoise (304), soit les billes sont séparées par une cage à billes qui les maintient à égale distance tout autour de la surface (312) en 2 rangées identiques, soit les 2 rangées de billes identiques sont côte à côte, en quinconce, soit les 2 rangées de billes identiques sont séparées par des billes intercalées.During the rotational movement of the bearing, the balls are either one behind the other, in the same plane, forming a row of balls that can touch and distributed regularly around the inner spherical surface (312), the identical rows being separated by a spacer (304), or the balls are separated by a ball cage which keeps them at equal distance all around the surface (312) in 2 identical rows, or the 2 rows of identical balls are side by side, staggered, ie the 2 rows of identical balls are separated by interposed balls.

Les anneaux guides (302) sont des pièces de révolution ayant une section dont le profil est globalement triangulaire. Ils comportent une surface globalement plane (317) située du coté des billes, à l'opposé une surface rayonnée (309) en contact avec la surface interne (308) de (306). Leur surface intérieure (310) est adaptée aux mouvements des bagues guides (301), des billes (303) et de la surface (308). Leur surface supérieure relie la surface rayonnée (309) et la surface (317).The guide rings (302) are parts of revolution having a section whose profile is generally triangular. They have a generally flat surface (317) located on the side of the balls, opposite a radiated surface (309) in contact with the inner surface (308) of (306). Their inner surface (310) is adapted to the movements of the guide rings (301), the balls (303) and the surface (308). Their upper surface connects the radiated surface (309) and the surface (317).

Explication du fonctionnement du dispositif (fig.3). Comme dit précédemment le dispositif est montré en coupe. Ce qui sera nommé, le haut, est au dessus de l'axe de révolution(315), le bas, est donc en dessous. Un plan médian vertical, perpendiculaire à la coupe, passant par l'axe vertical central (329), divise le dispositif en une partie située à droite et une partie située à gauche. En considérant la bague extérieure (305) fixe, et la bague intérieure (307) effectuant un mouvement de rotulage (316) de sens horaire, les billes roulent alors entre les deux surfaces sphériques (311) et (312) et le centre de chaque bille (303) se déplace. On suppose que toutes les billes touchent les 2 surfaces sphériques de manière égale. Dans ce cas l'espace, en haut à gauche entre billes (303) et flasques (306) s'agrandit, il faut le combler pour maintenir les billes en ligne car sinon peu à peu des billes se décaleront. Mais, de l'autre côté, en haut à droite, il faut au contraire libérer de l'espace pour ne pas bloquer la rotation des billes qui avancent vers le flasque de droite. C'est l'inverse pour le côté en bas à gauche où il faut libérer de l'espace et en bas à droite où il faut combler l'espace. Il s'agit de pièces de révolution et d'un mouvement rotulant en sens horaire et anti horaire, il faut penser en trois dimensions. Si on considère un plan passant par le centre des billes d'une rangée, alors les 2 rangées de billes se déplacent dans le sens du rotulage, leur plan respectif pivote. C'est le rôle des anneaux guides (302) de combler ou libérer les espaces. Les anneaux guides (302) sont eux-mêmes guidés par leur zones de contact (309) contre les faces intérieures des flasques (306) en zone (308), ces flasques étant solidaires de la bague extérieure (305), et par leur zone de contact (310) contre les bagues guides (301), ces bagues guides(301) étant solidaires de la bague intérieure (307), et par leur face (317) contre les billes. Dès lors qu'il y a mouvement de rotulage et de rotation entre bague extérieure (305) et bague intérieure (307), alors les formes géométriques de ces 3 éléments suivants, flasques (306), bagues guides (301) et anneaux guides (302), contraignent les anneaux guides (302) à suivre le déplacement des billes et évite leur dispersion aléatoire. Ainsi les billes peuvent rouler en tout sens entre les surfaces sphériques (311) et (312) tout en étant maintenues.Explanation of the operation of the device (fig.3). As said before the device is shown in section. What will be named, the top, is above the axis of revolution (315), the bottom, is below. A vertical median plane, perpendicular to the section, passing through the central vertical axis (329), divides the device into a part on the right and a part on the left. By considering the outer ring (305) fixed, and the inner ring (307) making a swiveling movement (316) clockwise, the balls then roll between the two spherical surfaces (311) and (312) and the center of each ball (303) moves. It is assumed that all the balls touch the two spherical surfaces equally. In this case the space, in the upper left between balls (303) and flanges (306) is growing, it must be filled to keep the balls in line because otherwise little by little balls will shift. But, on the other side, at the top right, it is necessary on the contrary to free space to not block the rotation of the balls which advance towards the flask of right. It's the opposite for the bottom left side where you have to clear space and bottom right where you have to fill the space. It is about pieces of revolution and a rotulating movement in clockwise and anti-clockwise, it is necessary to think in three dimensions. If we consider a plane passing through the center of the balls of a row, then the 2 rows of balls move in the direction of the rotulage, their respective plan pivots. It is the role of the guide rings (302) to fill or release spaces. The guide rings (302) are themselves guided by their contact zones (309) against the inner faces of the flanges (306) in zone (308), these flanges being integral with the outer ring (305), and by their zone. contact (310) against the guide rings (301), these guide rings (301) being integral with the inner ring (307), and their face (317) against the balls. As soon as there is movement of swiveling and rotation between the outer ring (305) and the inner ring (307), then the geometrical shapes of these 3 following elements, flanges (306), guide rings (301) and guide rings ( 302), force the guide rings (302) to follow the movement of the balls and avoid their random dispersion. Thus the balls can roll in all directions between the spherical surfaces (311) and (312) while being maintained.

Dans le sens de la rotation, les rangées de billes sont alignées dans un même plan et roulent l'une derrière l'autre autour de la surface sphérique intérieure (312) et à l'intérieur de la surface (311). Dans le sens du rotulage, les rangées de billes roulent tout en étant maintenues alignées, au centre, par l'entretoise (304) et latéralement par les deux anneaux guides (302) et ces derniers sont calés par les flasques (306) solidaires de la bague extérieure et les bagues guides (301) solidaires de la bague intérieure. Les billes retrouvent leur position angulaire initiale d'avant rotulage quand les bagues (305) et (307) retrouvent leur position angulaire initiale. C'est le mouvement de rotulage de la bague (305) par rapport à la bague (307) ou l'inverse, qui permet de déplacer les deux anneaux guides (302) positionnés de chaque coté des rangées de billes (303) par l'intermédiaire des flasques (306) et des bagues guides (301) et des billes. Le problème de friction de l'art antérieur est ainsi résolu et de nouvelles combinaisons de matériaux sont possibles.In the direction of rotation, the rows of balls are aligned in the same plane and roll one behind the other around the inner spherical surface (312) and inside the surface (311). In the direction of the swivel, the rows of balls roll while being aligned in the center by the spacer (304) and laterally by the two guide rings (302) and the latter are wedged by the flanges (306) integral with the outer ring and the guide rings (301) integral with the inner ring. The balls return to their initial angular position before swiveling when the rings (305) and (307) regain their initial angular position. It is the swiveling movement of the ring (305) relative to the ring (307) or vice versa, which makes it possible to move the two guide rings (302) positioned on each side of the rows of balls (303) by the intermediate flanges (306) and guide rings (301) and balls. The friction problem of the prior art is thus solved and new combinations of materials are possible.

En pratique, la bague intérieure (307) et la bague extérieure (305) pourront être faites en acier 100C6 ou Z100CD17 ainsi que les billes, ou avec des matières moins dures (X5CrNiCu 17-04 ou autres) en adaptant la matière des pièces aux contraintes car dorénavant on n'a pas la friction des billes.In practice, the inner ring (307) and the outer ring (305) can be made of 100C6 or Z100CD17 steel as well as balls, or with less hard materials (X5CrNiCu 17-04 or others) by adapting the material parts to constraints because from now on we do not have the friction of the balls.

Les flasques (306) pourront être usinés dans une barre d'acier inox type X5CrNiCul7-04 ou équivalent, ou réalisés dans une tôle d'acier inox emboutie comme le Z10CNT18-11 ou le X10CrNil8-8 ou équivalent. La solidarisation des flasques (306) avec la bague extérieure (305) peut être envisagée par un repoussage de matière (313) (exemple: un sertissage à billes si la dureté le permet) ou par soudure ou par clipsage des flasques à l'intérieur de gorges réalisées dans (305), de manière solide.The flanges (306) may be machined in a stainless steel bar type X5CrNiCul7-04 or equivalent, or made in a stamped stainless steel sheet such as Z10CNT18-11 or X10CrNil8-8 or equivalent. The joining of the flanges (306) with the outer ring (305) can be envisaged by a material embossing (313) (example: a ball crimping if the hardness allows it) or by welding or by clipping the flanges inside. grooves made in (305), solidly.

Les bagues guides intérieures (301) pourront être réalisées dans une matière ayant des propriétés de glissement comme du téflon ou du nylon chargé de graphite ou équivalent. Elles pourront être solidarisées à la bague intérieure (307) par un ajustement serré, ou un collage, ou en réalisant une gorge circulaire dans les bagues guides (301) et un bossage circulaire sur partie cylindrique(328) de la bague intérieure (307) afin de réaliser un emboîtement mécanique en jouant sur l'élasticité de la bague guide.The inner guide rings (301) may be made of a material having sliding properties such as teflon or graphite filled nylon or the like. They can be secured to the inner ring (307) by a tight fit, or gluing, or by making a circular groove in the guide rings (301) and a circular boss on the cylindrical portion (328) of the inner ring (307) to achieve a mechanical interlocking by acting on the elasticity of the guide ring.

Les anneaux guides (302) sont mobiles et frottent contre les flasques (306), contre les billes (303), et contre la bague guide(301) on pourra envisager une pièce en acier inox X5CrNiCuNbl7-04, ou en plastic peek, ou en nylon+graphite.The guide rings (302) are movable and rub against the flanges (306), against the balls (303), and against the guide ring (301) can be considered a piece of stainless steel X5CrNiCuNbl7-04, or plastic peek, or nylon + graphite.

La cale intercalaire (304) pourra avantageusement être réalisée dans un matériau minimisant le frottement comme du téflon ou du nylon+graphite.The spacer (304) may advantageously be made of a friction-minimizing material such as teflon or nylon + graphite.

Un alésage (324) est réalisé dans la bague intérieure (307). Des faces d'appuis (323) débordent à chaque extrémité. Il est ainsi possible d'assembler la bague intérieure avec un arbre pour un montage entre paliers ou de l'assembler avec un axe pour un montage en chape dans un levier.A bore (324) is formed in the inner ring (307). Support faces (323) project at each end. It is thus possible to assemble the inner ring with a shaft for a mounting between bearings or to assemble with an axis for a clevis mounting in a lever.

La bague extérieure (305) peut être assemblée et fixée dans un alésage à la manière d'un roulement à billes standard.The outer ring (305) can be assembled and fixed in a bore in the manner of a standard ball bearing.

Un élément d'étanchéité comme un joint torique (non représenté) peut être intercalé entre flasques (306) et bague (301) en zone (322) si les dimensions le permettent et si nécessaire.A sealing element such as an O-ring (not shown) may be interposed between flanges (306) and ring (301) in the zone (322) if the dimensions allow and if necessary.

La bonne définition géométrique, la précision de réalisation, des états de surface soignés sur les zones en contact sont très importants pour un bon fonctionnement. Les mouvements de rotulage ont une amplitude angulaire limitée par les contraintes géométriques liées à la construction mécanique de ce dispositif. Un graissage est recommandé, toutefois, la friction de ce dispositif étant minime, avec en plus l'utilisation de matériaux anticorrosion et à faible coefficient de frottement, le graissage n'aura pas la même nécessité que dans les versions antérieures, cela dépendra aussi des applications, si les vitesses de rotation sont importantes, si fortes charges, de la dimension des pièces du dispositif etc...The good geometrical definition, the precision of realization, the surface conditions treated on the zones in contact are very important for a good functioning. The swiveling movements have an angular amplitude limited by the geometric constraints related to the mechanical construction of this device. Lubrication is recommended, however, the friction of this device is minimal, with the addition of the use of corrosion-resistant materials and low coefficient of friction, lubrication will not have the same need as in previous versions, it will also depend on applications, if the rotational speeds are important, if heavy loads, the size of the parts of the device etc ...

Pour des applications industrielles on peut envisager des paliers pour arbres où il est nécessaire de permettre de la rotation et un réalignement pendant la rotation. Il faut aussi envisager les articulations des leviers de commande, autrement dit, lorsque pour transmettre un mouvement d'un point à un autre il est nécessaire de permettre de la rotation et un réalignement afin de compenser les défauts géométriques des structures et où il est recherché des jeux minimisés et des couples minimisés, donc pour une utilisation en tant qu'articulation où un très faible frottement est recherché en rotation et en rotulage.For industrial applications it is possible to envisage bearings for shafts where it is necessary to allow rotation and realignment during rotation. It is also necessary to consider the articulations of the control levers, in other words, when to transmit a movement from one point to another it is necessary to allow rotation and realignment in order to compensate for the geometrical defects of the structures and where it is sought minimized clearances and minimized torques, therefore for use as an articulation where a very low friction is sought in rotation and swiveling.

La forme géométrique des pièces composant le dispositif représentés par la fig. 3 et décrite précédemment est dépendante de l'amplitude angulaire voulue et qu'il est possible de réaliser. Elle est dépendante de la taille grande ou petite des billes utilisées par rapport aux surfaces sphériques. C'est-à-dire que la forme géométrique des pièces ainsi que leur nombre peut beaucoup varier tout en conservant cette idée qui est d'encadrer des rangées de billes roulant entre 2 surfaces sphériques (311) (312), par deux pièces de révolution (302), elles mêmes guidées par l'intermédiaire d'autres pièces (306) (301) qui utilisent les mouvements relatifs de ces surfaces sphériques pour maintenir l'alignement des billes grâce à des formes géométriques adaptées au mieux à tous ces mouvements.The geometric shape of the parts composing the device represented in FIG. 3 and described above is dependent on the desired angular amplitude and that it is possible to achieve. It is dependent on the large or small size of the balls used compared to the spherical surfaces. That is to say that the geometrical shape of the pieces and their number can vary a lot while maintaining this idea which is to frame rows of balls rolling between two spherical surfaces (311) (312), by two pieces of revolution (302), themselves guided by other parts (306) (301) that use the relative movements of these spherical surfaces to maintain the alignment of the beads through geometric shapes best suited to all these movements .

Claims

A rolling contact device (3) for rotational movements about the axis of rotation (315) and swivel movements (316) between an outer ring (305) having an inner spherical surface (311). and an inner ring (307) having an outer spherical surface (312), these spherical surfaces being centered by the interposition of balls (303) of the same diameter, arranged regularly, in two rows, on each side of the median plane (329) of the device, this plane being orthogonal to the axis of rotation in the rest position of the device (from FIG. 3 of the application) and around the outer surface (312) and the axis of rotation (315), the rows being arranged side by side, or spaced apart by a spacer (304) or by a ball cage or balls, characterized in that two guide rings (302), each disposed on each side of the rows of balls, each maintained guided by a flange ( 306) connected to the outer ring (305) and by a guide ring (301) connected to the inner ring (307), allow these balls to roll in any direction, while guiding them, during the swiveling movement (316). between the spherical surfaces (311,312) of the rings (305,307). 2- Device according to claim 1, characterized in that the guide rings (302) are rings having a rounded area (309) in contact with the flanges (306) in zone (308), and a generally flat face ( 317) in direct or indirect contact with the balls (303), or ball cage (s), and having an internal profile (310) whose dimensioning is generally adapted to the movements of the guide rings (301) and the balls (303) and surfaces (308).

3- Device according to claims 1 and 2, characterized in that the flanges (306) each have an inner globally spherical face (308) which is adapted to guide the guide rings (302) and the movement of the guide rings (301). ) so that the guide rings (302) best accompany the movement of rows of balls (303) 4- Device according to claims 1, 2 and 3 characterized in that the flanges (306), one or both, are secured to the outer ring (305) or parts of the outer ring (305) or the bearing according to the most advantageous technical possibility. 5- Device according to claims 1, 2 and 3 characterized in that the guide rings (301), one or both, are secured to the inner ring (307) or are part of the inner ring (307), depending on the possibility most advantageous technique 6- Device (3) with rolling contact according to the preceding claims, characterized in that the movement of the outer ring (305) relative to the inner ring (307) or vice versa, constrains the movement of guide rings (302) disposed on each side of the rows of balls via the flanges (306), guide rings (301) and balls (303) which roll between the two spherical surfaces (311) and (312) belonging to respectively to the rings (305) and (307). 7- Device according to the preceding claims characterized in that between two guide rings (302) is interspersed rows of identical balls (303) and evenly distributed around the spherical surface (312) and the axis (315) and on each side of the median plane passing through the axis (329). 8- Device according to claims 4 and 5, characterized in that the guide rings (301) have a spherical outer shape which fits in a zone (322) located at the end of the flanges (306). 9- Use of the device (3) according to one of the preceding claims and if the technical constraints allow, as a mechanical joint with low friction swiveling and rotation. The inner ring (307) can receive an axis or a shaft, or be directly cut on it and the outer ring (305) can be installed in a bore provided for this purpose or be directly cut into its housing.