Les ingénieurs concepteurs sont quotidiennement mis au défi de proposer des conceptions économiques qui réduisent le poids, la taille, les matières premières et la main-d’œuvre. Ce mandat concurrentiel affecte toutes les facettes de la conception, y compris les fixations nécessaires pour maintenir les composants en place. Un type de fixation non filetée qui a été largement utilisé pour atteindre ces objectifs est la bague de retenue. Savoir quel anneau utiliser dans une situation de fixation donnée peut grandement contribuer à l’efficacité globale et à l’économie d’une conception.

Tout comme une vis a besoin d’un trou correctement taraudé, les bagues de retenue ont besoin de rainures correctement coupées pour de meilleures performances. Les deux parois de la rainure doivent être parallèles et perpendiculaires à l’axe de l’arbre ou du boîtier.

La profondeur de la rainure doit être respectée car la profondeur et les rayons inférieurs de la rainure déterminent la quantité de support que la paroi de rainure porteuse fournira. La marge de bord – qui est la distance entre la rainure et l’extrémité de l’arbre ou du boîtier – a été calculée pour fournir suffisamment de matériau pour résister au cisaillement même sous des charges maximales (voir figure 1). Étant donné que les anneaux échouent le plus souvent en raison de la déformation, des exemples de conception sont donnés pour montrer comment les conditions affectent la poussée de capacité.

La sélection des types d’anneaux les mieux adaptés à des conditions de chargement spécifiques est tout aussi importante pour la préparation correcte des rainures. Alors que de nombreux styles de bagues partagent des caractéristiques de conception communes, chacun a ses propres caractéristiques spéciales qui doivent être prises en compte par rapport à la conception individuelle.

Par exemple, lorsque les conditions de chargement exigent un engagement maximal dans la rainure, les bagues de base – illustrées dans la moitié gauche de chaque dessin de la figure 3 – seront le meilleur choix. Cependant, là où la charge n’est pas critique mais, disons, la saillie de la patte des anneaux de base crée un problème d’interférence – ou lorsqu’un épaulement supérieur en saillie uniforme est important – la préférence doit être donnée aux anneaux inversés indiqués dans le moitiés droites de chaque dessin. Il est courant que les conceptions d’anneaux inversés soient utilisées dans des applications à faible capacité de charge où l’esthétique est la principale préoccupation. Les deux styles sont interchangeables en ce qui concerne les dimensions des rainures.

En cas de charges très lourdes, la bague renforcée, représentée dans la moitié droite de la figure 4, surpassera la bague de base en raison de sa plus grande hauteur de section, forme de patte et épaisseur. Ces anneaux peuvent également remédier aux cas de rupture par fatigue.

Les anneaux installés radialement diffèrent également. L’anneau croissant («C») à gauche de la figure 5 est préféré lorsque l’espace est limité et que les charges ne sont pas très lourdes. (Ils sont également plus inviolables).

L’anneau en E au milieu est idéal pour les gros épaulements, tandis que l’anneau en E renforcé à la bonne fonctionne mieux pour les applications caractérisées par des vibrations élevées, un régime et des charges cycliques.

L’anneau renforcé est interchangeable avec l’anneau en E mais saisit le fond de la rainure avec 3 à 5 fois la force radiale et a une plus grande résistance à la rupture par fatigue. Dans la plupart des cas, son diamètre / épaulement extérieur est plus grand que celui de l’anneau en E, ce qui est un autre facteur à prendre en compte. Les trois styles sont disponibles dans des cartouches scellées pour l’assemblage avec des distributeurs et des applicateurs.

Des bagues de retenue peuvent également être utilisées pour compenser les tolérances accumulées ou l’usure dans l’ensemble, et également pour exercer une pression contre les pièces retenues. La plupart des bagues de retenue sont fabriquées à partir de matériaux à ressort et sont traitées thermiquement pour conserver leur élasticité. Les anneaux courbés (Figure 6) peuvent être aplatis sous pression et retourneront à leur hauteur définie lorsque la pression est relâchée. Il s’ensuit alors que lorsque la bague est aplatie partiellement ou complètement, elle exerce une contre-pression à peu près de la même manière qu’un ressort, en reprenant le jeu axial.

Dans les deux illustrations à gauche de la figure 6, la compression est minimale, alors qu’à droite les deux anneaux sont plus plats. Les anneaux plus plats indiquent que les pièces retenues étaient légèrement plus longues et les anneaux se sont adaptés à cette condition. En raison de leur élasticité, les anneaux courbés «suivront» tout mouvement axial de la pièce retenue dans les limites de la hauteur de l’arc. Cependant, le chargement de précision n’est pas le seul objectif de conception pour leur utilisation. Les anneaux cintrés produisent une force de compression pour réduire les bruits et les vibrations.

Il existe également des anneaux de retenue qui combinent les caractéristiques d’une installation radiale avec une reprise du jeu axial. Sur la figure 7, l’anneau est de type E de base, courbé sur ce qui est représenté ici comme son axe horizontal. Il peut être poussé dans la rainure depuis le côté de l’arbre et exercera une pression axiale contre la pièce retenue.

Les anneaux biseautés ont essentiellement le même objectif, mais ils fonctionnent selon un principe différent. On tire parti des caractéristiques du ressort de l’anneau, mais dans le propre plan de l’anneau. La bague interne a un biseau de 15 degrés le long de la périphérie externe, la bague externe le long du bord interne. Le profil de la rainure correspond à celui de la bague, la paroi biseautée supportant la charge. Ici aussi, le calcul de l’emplacement de la rainure est de la plus haute importance.

Les dessins à gauche, en haut et en bas de la figure 8 montrent un engagement minimum de rainure; c’est-à-dire avec la bague placée à au moins la moitié de la profondeur de la rainure. La bague interne est comprimée à moins que son diamètre libre, tandis que la bague externe est plus étendue que son diamètre libre. Les propriétés de ressort des anneaux entraîneront l’ouverture du type interne et la fermeture plus complète du type externe, en exerçant dans chaque cas une pression axiale contre la pièce retenue.

L’emplacement de la rainure doit être précis pour éviter un enfoncement complet de la bague dans la rainure. La bague agit comme un coin entre la paroi de la rainure et la pièce qu’elle verrouille rigidement. L’assemblage ne «respirera» pas comme avec un anneau courbé qui peut fléchir sous la charge.

Tandis que le bord biseauté de la bague se déplace le long de la paroi de rainure biseautée pour une reprise supplémentaire du jeu axial, jusqu’à ce qu’il puisse atteindre la position représentée pour un engagement maximal dans la rainure, il ne peut pas reculer, même sous charge.

Il est important de noter que les anneaux courbés offrent une meilleure prise de jeu axial que les dispositifs de retenue biseautés. Cependant, les dispositifs de retenue biseautés offrent une prise de jeu d’extrémité rigide et doivent être pris en compte lorsque des charges cycliques se produisent. (Les vitesses de rotation élevées ne fonctionnent pas bien avec les dispositifs de retenue biseautés.

Des bagues de retenue autobloquantes sont utilisées sur les arbres sans rainures. L’anneau circulaire simple en haut à gauche de la figure 9 a une jante plate et supportera des charges statiques modérées.

Il est largement utilisé en raison de son diamètre extérieur relativement petit.L’anneau autobloquant circulaire renforcé à côté de lui a une jante incurvée et supportera des charges plus importantes même si des vibrations sont présentes. Cependant, il a un diamètre extérieur plus grand. Ces deux anneaux fonctionnent sur le même principe: les broches résistent à la contre-pression en creusant légèrement dans l’arbre. Les fixations ne peuvent donc être déplacées que dans une seule direction. Ils doivent être utilisés sur des arbres non durcis / souples et, dans la plupart des cas, doivent être détruits pour être enlevés.

A cet égard, la bague de préhension représentée en bas à droite présente un avantage remarquable. Il peut être déplacé dans les deux sens et sa position ajustée après l’installation à l’aide de pinces pour anneaux de retenue qui s’insèrent dans les trous des ergots. Il peut être utilisé encore et encore. Ces caractéristiques le rendent plus adapté aux applications où des composants peuvent devoir être démontés pour réparation ou maintenance.

Quelle que soit l’exigence de fixation, vous pouvez trouver une bague de retenue qui peut y répondre. L’enjeu est de trouver celui qui fonctionnera selon vos spécifications et vous offrira les économies attendues. Considérer les anneaux décrits ci-dessus est une première étape solide pour atteindre cet objectif.