Qu’est-ce qu’un roulement à rouleaux ?
Un roulement à rouleaux est un roulement qui utilise des rouleaux cylindriques au lieu de billes comme éléments roulants. Ceux-ci supportent la charge tout en roulant à l’intérieur du roulement.
Les rouleaux de grand diamètre sont appelés “galets”, tandis que ceux de petit diamètre sont appelés “aiguilles”. Les roulements à rouleaux sont capables de supporter des charges plus élevées par rapport aux roulements à billes. Il en existe différents types en fonction de l’usage qu’il en est fait.
Utilisations des roulements à rouleaux
Les roulements à rouleaux sont utilisés dans les automobiles et les machines industrielles parce qu’ils peuvent supporter des charges plus élevées que les roulements à billes. Chaque type de roulement sont utilisés à des fins différentes.
1. Roulements à aiguilles de poussée
Les roulements à aiguilles de poussée servent à supporter des charges axiales entre des pièces tournant l’une par rapport à l’autre dans des systèmes d’engrenages planétaires (engrenages planétaires).
2. Roulements à aiguilles
Les roulements à aiguilles sont utilisés dans les vilebrequins des bicyclettes de compétition. Les roulements à billes sont utilisés dans celles-ci pour un usage quotidien, tandis que ceux à aiguilles sont utilisés dans celles de compétition pour réduire la taille et le poids.
3. Roulements à rouleaux coniques
Les roulements à rouleaux coniques sont utilisés dans les transmissions automobiles. Celles pour la traction avant ont un grand engrenage sur l’arbre de réduction finale, qui est généralement de type hélicoïdal. Les engrenages hélicoïdaux ont des dents qui sont inclinées pour réduire le bruit et les vibrations lorsque les engrenages s’engrènent. Toutefois, ils génèrent des forces dans trois directions. Le rôle du roulement à rouleaux coniques est alors de supporter les forces dans ces trois directions.
Les réducteurs planétaires (engrenages planétaires) sont également utilisés dans les transmissions automatiques à plusieurs niveaux, dans le mécanisme de commutation avant/arrière des transmissions à variation continue (CVT) et dans certaines sous-transmissions. Le pignon des engrenages planétaires est soutenu par un rouleau à aiguilles et est généralement doté d’une denture en biseau. Cependant, l’aiguille ne peut supporter des charges que dans deux directions. Cela signifie que les autres charges de poussée ne peuvent pas être supportées par l’aiguille, mais peuvent l’être par des rondelles sur les faces d’extrémité du pignon.
Principe des roulements à rouleaux
En général, les roulements à rouleaux peuvent supporter des charges plus élevées que ceux à billes. La raison en est qu’ils ont un élément roulant cylindrique, qui est en contact linéaire avec les bagues intérieures et extérieures ainsi que les chemins de roulement avec lesquels il entre en contact.
Les roulements à billes sont en contact ponctuel et ont donc une plus grande surface de contact que les roulements à rouleaux. La plus grande surface de contact réduit les contraintes (contraintes hertziennes) qui se produisent dans la zone de contact.
La forme de la corolle peut être cylindrique ou conique, et le changement de cette forme modifie également l’importance de la charge que le roulement peut supporter. Cela augmente également la charge qui peut être supportée par un seul roulement sans avoir besoin de plusieurs roulements, ce qui permet d’obtenir des spécifications compactes grâce à la réduction du poids et à la miniaturisation.
Types de roulements à rouleaux
Comme pour les roulements à billes, ceux à rouleaux peuvent être classés en deux grandes catégories : ceux qui supportent des charges radiales (perpendiculaires à l’axe de rotation) et ceux qui supportent des charges de poussée (dans le même sens que l’axe de rotation). Ceux qui sont relativement larges sont appelés “roulements à rouleaux”, tandis que les plus étroits sont appelés “roulements à aiguilles”. Les plus typiques sont les suivants :
1. Roulements à rouleaux radiaux
Les roulements à rouleaux radiaux sont capables de supporter des charges radiales agissant perpendiculairement à l’arbre. Par rapport à ceux à billes, qui utilisent des billes au lieu de rouleaux, les roulements à rouleaux radiaux peuvent supporter des charges radiales plus élevées. Le type de roulement peut être modifié en changeant la forme des rouleaux.
2. Roulements à aiguilles
Il s’agit de roulements qui utilisent des rouleaux en forme d’aiguille comme éléments roulants entre les bagues intérieure et extérieure du roulement. En rendant les éléments roulants minces comme des aiguilles, la hauteur de la section transversale est réduite par rapport à celle d’un roulement à rouleaux. Cela contribue à la réduction du poids de la machine et à sa miniaturisation. Outre les roulements radiaux, il existe également des roulements de butée qui sont utilisés dans une variété de domaines telles que les automobiles et les machines électriques.
3. Roulements à rouleaux coniques
Il s’agit de roulements dans lesquels les rouleaux du roulement à rouleaux radiaux sont coniques et les chemins de roulement des bagues intérieures ainsi qu’extérieures sont également inclinés au lieu d’être plats. Les rouleaux coniques et les chemins de roulement inclinés permettent au roulement de supporter simultanément des charges radiales et des charges de poussée importantes.
Ils conviennent principalement pour supporter les charges tridimensionnelles générées par les engrenages hélicoïdaux. Cependant, les charges de poussée ne peuvent être supportées que dans une seule direction dans un seul roulement. Il est donc courant d’utiliser deux roulements à rouleaux coniques en combinaison, avec le sens de support inversé.