FR2594385A1 - MOUNTING DEVICE WITH A HOMOCINETIC SEAL FOR A DRIVING WHEEL OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif se compose de deux sous-ensembles pré-assemblés séparément : l'un comprenant le roulement 22, 3 à double rangée de billes 4 sur un prolongement 1 du moyeu de roue 2 et l'autre sous-ensemble comprenant le joint d'articulation homocinétique 5 avec un élément extérieur 7, un élément intérieur 9 et des billes 11 mobiles dans des rainures 8, 10. L'invention concerne essentiellement la liaison 16 entre les deux sous-ensembles. Pour rendre la réalisation de cette liaison détachable plus économique, elle est constituée par des dentures frontales mutuellement imbriquées et combinées avec une vis centrale 19. Les dentures sont conformées par une opération de pressage dit à nutation, utilisant une matrice supérieure effectuant un mouvement régulier pendant le pressage. (CF DESSIN DANS BOPI)This device consists of two separately pre-assembled sub-assemblies: one comprising the bearing 22, 3 with double row of balls 4 on an extension 1 of the wheel hub 2 and the other sub-assembly comprising the seal. constant velocity articulation 5 with an external element 7, an internal element 9 and balls 11 movable in grooves 8, 10. The invention relates essentially to the connection 16 between the two subassemblies. To make the realization of this detachable connection more economical, it is constituted by mutually overlapping front teeth and combined with a central screw 19. The teeth are shaped by a pressing operation called nutation, using an upper die performing a regular movement during pressing. (CF DRAWING IN BOPI)
Description
L'invention concerne un dispositif de montage composé de deux sous-The invention relates to a mounting device composed of two sub-
ensembles indépendants l'un de l'autre pour monter rotatif un moyeu de roue, commandé par l'intermédiaire d'un joint homocinétique, sur le support de roue correspondant d'un véhicule automobile, le palier porté par le support de roue formant avec le moyeu de roue l'un des sousensembles et le joint homocinétique formant l'autre, les deux sousensembles pouvant être reliés l'un à l'autre et être détachés de nouveau l'un de l'autre et la ison des deux sous-ensembles étant réalisée, d'une part, au moyen de dentures frontales mutuellement correspondantes qui sets independent of each other for rotating mounting of a wheel hub, controlled by means of a constant velocity joint, on the corresponding wheel support of a motor vehicle, the bearing carried by the wheel support forming with the wheel hub one of the sub-assemblies and the constant velocity joint forming the other, the two sub-assemblies being able to be connected to each other and to be detached again from each other and the ison of the two sub-assemblies assemblies being produced, on the one hand, by means of mutually corresponding front teeth which
s'imbriquent l'une dans l'autre sans jeu, tant dans le sens cir- fit into each other without play, both in the direction
conférentiel que dans le sens axial, d'autre part, par une vis cen- axial only on the other hand, by a central screw
trale ou par un moyen semblable.trale or by a similar means.
Le brevet allemand DE-31 16 775 propose déjà un dispositif de montage composé de deux sous-ensembles séparés et pré-assemblés indépendamment l'un de l'autre. Dans ce cas, le côté frontal, German patent DE-31 16 775 already proposes a mounting device composed of two separate sub-assemblies and pre-assembled independently of one another. In this case, the front side,
c'est-à-dire l'une des faces radiales de la bague intérieure du rou- that is to say one of the radial faces of the inner ring of the wheel
lement de l'unité de montage, d'une part, et le côté frontal de l'élément extérieur du joint, d'autre part, peuvent être reliés l'un à l'autre avec complémentarité de formes et peuvent au besoin être détachés de nouveau l'un de l'autre, mais avec subsistance lement of the mounting unit, on the one hand, and the front side of the outer element of the seal, on the other hand, can be connected to each other with complementary shapes and can be detached if necessary again from each other, but with subsistence
d'un certain jeu dans le sens circonférentiel. La liaison par com- of a certain play in the circumferential direction. The link by
plémentarité de formes est réalisée au moyen de dentures frontales qui sont prévues sur les faces mutuellement correspondantes des deux sousensembles et la liaison est maintenue en permanence au plementarity of forms is achieved by means of frontal teeth which are provided on the mutually corresponding faces of the two sub-assemblies and the connection is permanently maintained at
moyen d'une vis centrale.by means of a central screw.
Le brevet allemand DE-31 16 720 propose un dispositif de montage semblable à celui qui vient d'être décrit. Sur la figure 2 de ce document, on voit, comme exemple, la réalisation d'une denture frontale. L'application d'autres formes ou dispositions de German patent DE-31 16 720 proposes a mounting device similar to that which has just been described. In Figure 2 of this document, we see, as an example, the realization of a frontal toothing. The application of other forms or provisions of
dents est bien entendu possible également. teeth is of course also possible.
Les dispositifs de montage du type décrit ci-dessus Mounting devices of the type described above
offrent l'avantage de pouvoir être pré-assemblés en sous-ensembles. have the advantage of being able to be pre-assembled into sub-assemblies.
Au montage, les deux sous-ensembles peuvent être reliés facilement, économiquement et pratiquement sans jeu l'un à l'autre au moyen de leurs dentures frontales et de la vis centrale; en cas de During assembly, the two sub-assemblies can be connected easily, economically and practically without play to each other by means of their front teeth and the central screw; in case of
démontage, par exemple pour effectuer des réparations, Les avan- dismantling, for example to carry out repairs, Advantages
tages mentionnés se manifestent de façon semblable. The mentioned tages manifest themselves in a similar way.
Les avantages décrits ont cependant une contrepartie: La réalisation des dentures frontales demande beaucoup de travail et est coûteuse. Il en est ainsi pour Les dentures réalisées avec enlèvement de copeaux, mais aussi pour les dentures réalisées par déformation à froid, par exemple selon ta proposition contenue dans The advantages described have however a counterpart: The realization of the front teeth requires a lot of work and is expensive. This is the case for the teeth produced with chip removal, but also for the teeth produced by cold deformation, for example according to your proposal contained in
te document DE-OS 19 31 300, ou de manière analogue. document DE-OS 19 31 300, or similarly.
Devant le travail et les coûts relativement importants que demande jusqu'à présent la réalisation de dentures frontales pour In view of the work and the relatively high costs that the production of frontal teeth requires so far
dispositifs de montage de roues, l'invention vise à créer un dispo- wheel mounting devices, the invention aims to create an arrangement
sitif, correspondant à peu près, dans la construction et le mode de fonctionnement, aux propositions selon les brevets allemands DE-31 16 720 et DE-31 16 775, mais dont les dentures nécessaires pour les deux sousensembles soient réalisables de manière plus simple et nécessitant par conséquent, en même temps, moins de travail et des coûts moindres, tout en permettant l'obtention d'une sitive, roughly corresponding, in construction and mode of operation, to the proposals according to German patents DE-31 16 720 and DE-31 16 775, but whose teeth required for the two sub-assemblies are more easily achievable and consequently requiring, at the same time, less work and lower costs, while allowing obtaining a
grande précision.great precision.
A cet effet, selon l'invention, les dentures frontales, To this end, according to the invention, the front teeth,
prévues sur des faces dirigées l'une vers l'autre des deux sous- provided on faces directed towards each other of the two sub-
ensembles, en particulier sur la bague intérieure d'un roulement de roue et sur L'élément extérieur du joint homocinétique, sont réalisées par une opération de pressage dit à nutation, utilisant deux matrices dont l'une effectue un mouvement régulier et présente une surface de compression qui est en contact par une partie périodiquement changeante avec une partie périodiquement changeante de la surface comprimée de la pièce travaillée, placée entre les assemblies, in particular on the inner ring of a wheel bearing and on the external element of the constant velocity joint, are produced by a pressing operation known as nutation, using two dies, one of which performs a regular movement and has a surface of compression which is in contact by a periodically changing part with a periodically changing part of the compressed surface of the workpiece, placed between the
deux matrices.two matrices.
Selon un mode de réalisation adéquat de l'invention, l'élément extérieur du joint homocinétique possède, du côté dirigé According to an adequate embodiment of the invention, the external element of the constant velocity joint has, on the directed side
vers la bague intérieure du roulement, une face plane, sans prolon- towards the inner race of the bearing, a flat face, without extension
gement cylindrique se raccordant axialement et d'un seul tenant à cylindrical housing connecting axially and in one piece to
ce côté de l'élément de joint.this side of the seal element.
Selon une caractéristique qui complète et perfectionne l'objet de l'invention, le matériau soumis à ladite opération de pressage est de l'acier avec une teneur en carbone de l'ordre de According to a characteristic which completes and improves the subject of the invention, the material subjected to said pressing operation is steel with a carbon content of the order of
0,4 à 1,2 %.0.4 to 1.2%.
L'invention apporte toute une série d'avantages dont celui qui est le plus essentiel réside dans la réalisation simplifiée donc également plus économique de la denture, réalisation qui assure en même temps une grande précision. Un autre avantage, découlant également de l'application du pressage à nutation, réside dans le fait qu'il suffit d'efforts de pressage relativement faibles, ce qui demande, selon M ssle ("Kaltmassivumformung durch Taumelpressen") dans le périodique "Industrie", n 79 du 03.10.1979, pages 66 et les suivantes, pour des pièces d'un diamètre d'environ 80 à 100 mm, une presse à nutation, conçue à des fins de déformation à froid, dont la force nominale n'est que de The invention provides a whole series of advantages, the most essential of which lies in the simplified and therefore also more economical production of the toothing, an embodiment which at the same time ensures high precision. Another advantage, also arising from the application of nutation pressing, is that it suffices relatively low pressing forces, which requires, according to M ssle ("Kaltmassivumformung durch Taumelpressen") in the periodical "Industry ", n 79 of 03.10.1979, pages 66 and following, for parts with a diameter of about 80 to 100 mm, a nutation press, designed for cold deformation purposes, whose nominal force n ' is that of
I 600 kN.I 600 kN.
Selon M ssle, le principe de base du pressage à nutation, Lorsqu'on le compare avec le refoulement conventionnel, va dans le sens d'une déformation non pas complète mais seulement partielle de la pièce. En luimême, le procédé de pressage à nutation consiste à déformer la piece entre deux matrices dont celle située en haut effectue des mouvements de nutation définis autour d'un centre According to M ssle, the basic principle of nutation pressing, When compared with conventional delivery, goes in the direction of a deformation not complete but only partial of the part. In itself, the nutation pressing process consists in deforming the piece between two dies, the one at the top of which performs defined nutation movements around a center
situé à la surface de l'outil.located on the surface of the tool.
Par suite des mouvements d'écartement de la matrice supé- As a result of the spacing movements of the upper matrix,
rieure, mouvements qui se répètent périodiquement, la force de déformation se concentre sur une zone limitée, laquelle se déplace sur toute la surface de la pièce, suivant le mouvement de la matrice. La réduction de la surface de contact entre la pièce et l'outil se traduit par une importante diminution de la force globale et aussi de la contrainte normale lors du refoulement, ce qui s'accompagne d'une sollicitation réduite en conséquence des matrices. higher, movements that are repeated periodically, the deformation force is concentrated in a limited area, which moves over the entire surface of the part, following the movement of the die. The reduction in the contact surface between the part and the tool results in a significant reduction in the overall force and also in the normal stress during the delivery, which is accompanied by a reduced stress as a consequence of the dies.
L'application efficace du pressage à nutation pour La réa- The effective application of nutation pressing for
lisation de dentures frontales présuppose à la fois La conformation adéquate - sur le plan de la technique de pressage - des ébauches des pièces et le choix technologiquement approprié, répondant aux The preparation of frontal teeth presupposes both the adequate conformation - in terms of pressing technique - of the blanks of the parts and the technologically appropriate choice, meeting the
besoins du processus de déformation, du matériau constitutif. needs of the deformation process, of the constituent material.
L'invention respecte ces conditions de façon avantageuse. D'une part, la face dirigée vers la bague de roulement intérieure de l'élément extérieur du joint est une face plane, ce qui revient à dire que l'on renonce à la prévision d'un prolongement cylindrique qui se raccorde axialement et d'un seul tenant à ladite face, d'autre part, l'acier soumis à l'opération de pressage à nutation a une teneur en carbone de l'ordre de 0,4 à 1,2 %. Bien que, selon l'avis généralement répandu dans ce domaine technique, un acier de cette composition ne se prêterait pas très bien à la déformation, The invention advantageously meets these conditions. On the one hand, the face directed towards the inner bearing ring of the external element of the seal is a flat face, which amounts to saying that we have given up the provision of a cylindrical extension which is connected axially and d in one piece to said face, on the other hand, the steel subjected to the nutation pressing operation has a carbon content of the order of 0.4 to 1.2%. Although, according to the generally accepted opinion in this technical field, a steel of this composition would not lend itself very well to deformation,
ta pratique a montré qu'un tel acier se laisse travailler avanta- your practice has shown that such steel lets itself work before-
geusement par un pressage à nutation, appliqué selon l'invention. by a nutation pressing, applied according to the invention.
La teneur en carbone relativement élevée produit une plus grande dureté du matériau, laquelle est nécessaire notamment et surtout pour les parties des pièces qui sont d'un seul tenant avec la The relatively high carbon content produces a greater hardness of the material, which is necessary especially and especially for the parts of the parts which are integral with the
denture frontale.frontal teeth.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention
ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un will emerge more clearly from the following description of a
exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: nonlimiting example of embodiment, as well as annexed drawings, in which:
- la figure 1 est la coupe axiale d'un dispositif de mon- - Figure 1 is the axial section of a mounting device
tage selon l'invention, comprenant un palier de roue et un joint d'articulation homocinétique qui sont reliés l'un à l'autre de façon détachable par des dentures frontales; - la figure 2 est une représentation schématique - en elle-même connue par les études de Môssle - de l'opération de déformation à l'aide d'une matrice en nutation; - les figures 3a, b, c et d montrent schématiquement plusieurs mouvements possibles de la matrice supérieure lors du pressage à nutation selon Môssle; et - la figure 4 montre des diagrammes comparatifs des efforts de pressage dans le cas d'un refoulement conventionnel (à stage according to the invention, comprising a wheel bearing and a constant velocity articulation joint which are detachably connected to each other by front teeth; - Figure 2 is a schematic representation - in itself known by Môssle's studies - of the deformation operation using a nutation matrix; - Figures 3a, b, c and d schematically show several possible movements of the upper die during nutation pressing according to Môssle; and - Figure 4 shows comparative diagrams of the pressing forces in the case of a conventional discharge (with
gauche) et dans le cas d'un pressage à nutation (à droite), égale- left) and in the case of nutation pressing (right), also
ment selon Môssle.lies according to Môssle.
Le dispositif de montage représenté sur la figure 1 pour une roue de véhicule automobile comprend, sur un moyeu de roue 2, un prolongement 1 qui est réalisé en même temps comme la bague intérieure 22 du roulement de roue. Cette bague 22 comme la bague extérieure 3 du roulement présente des chemins de roulement pour des billes 4, dans un agencement formant un roulement à deux rangées de billes à contact oblique, appelé également roulement "radiax". Sur le côté éloigné du joint homocinétique, désigné dans The mounting device shown in Figure 1 for a motor vehicle wheel comprises, on a wheel hub 2, an extension 1 which is produced at the same time as the inner ring 22 of the wheel bearing. This ring 22 like the outer ring 3 of the bearing has raceways for balls 4, in an arrangement forming a bearing with two rows of angular contact balls, also called "radiax" bearing. On the far side of the constant velocity joint, designated in
son ensemble par 5, le prolongement 1 porte un rebord de centrage 6. as a whole by 5, the extension 1 carries a centering flange 6.
Ce rebord sert également à la réception d'un disque de frein (non représenté). Le joint d'articulation homocinétique 5 possède un élément extérieur 7 avec des rainures 8 à l'intérieur. Cet élément contient, en plus, un élément intérieur 9, présentant également des This rim is also used to receive a brake disc (not shown). The constant velocity articulation joint 5 has an external element 7 with grooves 8 inside. This element also contains an interior element 9, also having
rainures 10.grooves 10.
Dans les rainures 8, 10 peuvent se déplacer des éléments de roulement sous forme de billes 11 qui sont guidées dans des In the grooves 8, 10 can move rolling elements in the form of balls 11 which are guided in
fenêtres d'une cage 12 et servent à la transmission du couple. windows of a cage 12 and are used for the transmission of torque.
L'élément intérieur 9 du joint présente un perçage dans lequel un arbre profilé 13 est monté coulissant dans le sens de sa longueur, par une cannelure longitudinale ou par un moyen analogue. Le joint est fermé de manière étanche par un soufflet 14. Une liaison 16 avec complémentarité de formes est établie entre le côté frontal 15 The inner element 9 of the seal has a bore in which a profiled shaft 13 is slidably mounted in the direction of its length, by a longitudinal groove or by a similar means. The seal is closed in a leaktight manner by a bellows 14. A connection 16 with complementary shapes is established between the front side 15
de l'élément extérieur 7 du joint et le côté frontal la du prolon- of the outer element 7 of the seal and the front side la of the extension
gement 1. Cette liaison sert à la transmission du couple entre le joint homocinétique 5 et le prolongement 1 du moyeu de roue 2. La gement 1. This connection is used for the transmission of the torque between the constant velocity joint 5 and the extension 1 of the wheel hub 2. The
liaison avec complémentarité de formes est constituée par une den- link with complementary shapes is formed by a den-
ture frontale. Ses dents sont conformées par un pressage à nuta- frontal ture. Its teeth are shaped by a nuta- pressing
tion, décrit plus en détail dans ce qui va suivre. Le côté frontal de l'élément extérieur 7 du joint est plan et possède un trou fileté 18 au centre. Dans ce trou est vissée, à partir du côté o se trouve le moyeu de roue 2, une vis 19, ce qui relie les deux sous-ensembles (palier de roue d'une part et joint homocinétique d'autre part) solidement l'un à l'autre, mais de façon à pouvoir être détachés à tout moment, par leurs dentures frontales 16, correspondant l'une à l'autre. La vis 19 peut être tournée dans un sens ou dans L'autre dans la cavité centrale 20 définie par le tion, described in more detail in the following. The front side of the outer element 7 of the seal is flat and has a threaded hole 18 in the center. In this hole is screwed, from the side where the wheel hub 2 is located, a screw 19, which connects the two sub-assemblies (wheel bearing on the one hand and constant velocity joint on the other) securely one to the other, but so as to be able to be detached at any time, by their front teeth 16, corresponding to one another. The screw 19 can be turned in one direction or in the other in the central cavity 20 defined by the
rebord 6 et cette cavité est elle-même accessible à travers l'ou- ledge 6 and this cavity is itself accessible through the
verture centrale de la roue - non représentée - du véhicule. Ainsi, central shape of the wheel - not shown - of the vehicle. So,
le montage comme le démontage de l'arbre articulé et du joint homo- both assembly and disassembly of the articulated shaft and the homo-
cinétique 6 sont réalisables sans difficultés depuis le côté exté- kinetics 6 can be easily achieved from the outside
rieur du véhicule.laughter of the vehicle.
La figure 2 illustre le pressage à nutation d'une pièce 25 entre une matrice inférieure fixe 26 et une matrice supérieure 24 effectuant un mouvement de nutation. Un éjecteur 27 est incorporé FIG. 2 illustrates the nutation pressing of a part 25 between a fixed lower die 26 and an upper die 24 performing a nutation movement. An ejector 27 is incorporated
de manière habituelle dans la matrice inférieure. in the usual way in the lower matrix.
La figure 3 montre quatre configurations géométriques pos- Figure 3 shows four possible geometric configurations.
sibles pour la nutation de la matrice supérieure 24: (a) mouvements circulaires, au cours desquels la surface de contact peut se déplacer seulement dans le sens circonférentiel; un tel type de mouvement est utilisé surtout lorsqu'un intense écoulement de matière est nécessaire, par exemple dans la déformation de pièces avec des brides relativement grandes et minces; (b) mouvements en spirale, lesquels sont avantageux lorsque, par sibles for nutation of the upper matrix 24: (a) circular movements, during which the contact surface can move only in the circumferential direction; such a type of movement is used especially when an intense flow of material is necessary, for example in the deformation of parts with relatively large and thin flanges; (b) spiral movements, which are advantageous when, for example
suite d'une forme compliquée, d'importants degrés de déforma- following a complicated shape, significant degrees of deformation
tion se produisent au milieu de la pièce; (c) mouvements oscillants dans un plan, convenant en particulier à la déformation de pièces longues; et, enfin (d) mouvements suivant des courbes définissant plusieurs lobes ou pétales, lesquels produisent un déplacement radial de la zone tion occur in the middle of the room; (c) oscillating movements in a plane, particularly suitable for the deformation of long parts; and, finally (d) movements along curves defining several lobes or petals, which produce a radial displacement of the area
de déformation; de tels mouvements conviennent à la déforma- deformation; such movements are suitable for deformation
tion de pièces avec des nervures concentriques, de roues dentées coniques ou de plateaux d'accouplement dentés par tion of parts with concentric ribs, bevel gears or coupling plates toothed by
exemple.example.
La figure 4 montre une comparaison des allures des efforts de pressage dans le cas d'un refoulement conventionnel entre des surfaces de refoulement planes (diagramme de gauche) et dans le cas d'un refoulement avec une matrice en nutation (diagramme de FIG. 4 shows a comparison of the paces of the pressing forces in the case of a conventional discharge between flat discharge surfaces (diagram on the left) and in the case of a discharge with a nutation matrix (diagram of
droite). La surface de contact est désignée par 28 dans le diagram- right). The contact surface is designated by 28 in the diagram-
me de gauche et par 29 dans celui de droite. Qz indique la force de déformation; 0d est le diamètre de la pièce, S est l'épaisseur de me on the left and by 29 in the right. Qz indicates the deformation force; 0d is the diameter of the workpiece, S is the thickness of
la pièce et Kf est une valeur de référence. the part and Kf is a reference value.
2c943852c94385
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