FR2894000A1 - Procede de fabrication d'un palier a roulement, palier a roulement et butee axiale - Google Patents

Abstract

Procédé de fabrication d'un palier à roulement formant butée axiale, dans lequel on déforme localement une bague intérieure (1) en vue de repousser une partie de la matière radialement vers l'extérieur, on met en place une rangée d'éléments roulants (3) sur un chemin de roulement (2) de la bague intérieure, on met en place sur la rangée d'éléments roulants, une bague extérieure (6) pourvue d'un chemin de roulement (10), et on fixe un organe d'étanchéité (12) sur la bague extérieure de telle sorte que l'organe d'étanchéité (12) est disposé du côté de la déformation locale opposé au chemin de roulement de la bague intérieure, la déformation locale assurant la retenue axiale des bagues l'une par rapport à l'autre.

Description

Procédé de fabrication d'un palier à roulement, palier à roulement et

butée axiale La présente invention concerne le domaine de la fabrication des butées axiales, par exemple les butées destinées à agir sur le diaphragme d'un embrayage, en particulier pour un véhicule automobile. Ce type de butée est destiné à supporter une charge axiale et à transmettre un effort axial entre deux éléments ayant un mouvement de rotation relative, par exemple entre un élément tournant et un élément non tournant. L'invention s'applique aux butées comprenant un roulement dont l'une des bagues est tournante et l'autre bague est fixe. Entre la bague tournante et la bague fixe sont disposées des billes régulièrement réparties dans le sens circonférentiel au moyen d'une cage. Dans le cas des embrayages, la bague tournante est munie d'une surface d'attaque destinée à venir en contact avec l'extrémité de doigts composant le diaphragme de l'embrayage. Un élément de manoeuvre supporte le roulement et, sous l'action d'un organe de commande (mécanique, électrique ou hydraulique), vient déplacer axialement le roulement de butée contre le diaphragme de l'embrayage. Le document EP 1 457 698 décrit une butée dont la bague extérieure tournante est pourvue d'un joint d'étanchéité comprenant une armature orientée vers une portée de la bague intérieure qui semble cylindrique et qui présente un diamètre légèrement inférieur à celui d'une portée cylindrique voisine disposée axialement entre la partie souple et le chemin de roulement pour les billes. Une telle portée de petit diamètre est généralement réalisée par rectification, opération d'usinage relativement coûteuse. Aucun élément n'assure une indémontabilité du roulement ou au moins une réduction suffisante du risque de démontage accidentel du palier à roulement avant le montage de l'embrayage. Enfin, la butée présente un encombrement axial relativement important.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus. La présente invention propose une butée axiale comprenant un moyen de liaison axiale entre les deux bagues, simple, économique et efficace en vue d'un très faible risque de démontage accidentel, afin de pouvoir manipuler et transporter facilement la butée, ladite liaison axiale étant obtenue avec un minimum d'encombrement axial. Le procédé de fabrication de palier à roulement de butée axiale comprend les étapes suivantes : - déformation locale d'une bague intérieure, mise en place d'une rangée d'éléments roulants sur un chemin de roulement de la bague intérieure, mise en place sur la rangée d'éléments roulants d'une bague extérieure pourvue d'un chemin de roulement, et - fixation d'un organe d'étanchéité sur la bague extérieure de telle sorte que l'organe d'étanchéité est disposé du côté de la déformation locale opposée au chemin de roulement de la bague intérieure, la déformation locale assurant la retenue axiale des bagues l'une par rapport à l'autre.

Dans un mode de réalisation, on déforme localement la bague intérieure par repoussage. Dans un mode de réalisation, on déforme localement la bague intérieure au moyen d'un poinçon. On peut déformer localement la bague intérieure tout en conservant le volume de ladite bague intérieure. On peut déformer la bague intérieure en se rapprochant du chemin de roulement ou en s'en éloignant. Le procédé de fabrication permet d'obtenir de façon extrêmement économique un moyen de retenue d'une bague par rapport à une autre dans un palier de butée axiale tout en mettant à profit la présence d'un organe d'étanchéité pour coopérer avec le moyen de retenue afin d'éviter un mouvement axial de séparation entre les bagues.

Le palier à roulement de butée axiale peut comprendre une bague intérieure pourvue d'un chemin de roulement, une bague extérieure pourvue d'un chemin de roulement, une rangée d'éléments roulants disposés entre les chemins de roulement de la bague intérieure et de la bague extérieure et un organe d'étanchéité supporté par la bague extérieure. Le palier à roulement comprend un moyen de retenue issu directement de la bague intérieure par déformation locale de ladite bague intérieure. Le moyen de retenue est disposé axialement entre le chemin de roulement de la bague intérieure et l'organe d'étanchéité. Le moyen de retenue peut présenter en section droite par un plan axial une saillie radiale dirigée vers l'extérieur, ladite saillie s'étendant de façon localisée dans le sens axial de telle sorte qu'elle présente un profil de forme générale convexe.

La bague intérieure peut comprendre un creux disposé entre une extrémité de la bague intérieure et le moyen de retenue, le creux présentant un volume sensiblement égal à celui du moyen de retenue. Le moyen de retenue est prévu pour coopérer avec l'organe d'étanchéité. L'organe d'étanchéité comprend une partie disposée à faible distance radiale de la bague intérieure et capable de coopérer avec le moyen de retenue en cas de début de séparation axiale entre les bagues. Le moyen de retenue est en saillie par rapport à une surface non déformée de la bague intérieure. Le creux et le moyen de retenue peuvent être formés par une déformation locale de la matière constituant la bague intérieure, par exemple par repoussage au moyen d'un poinçon à mouvement axial, ce qui s'avère particulièrement économique. Dans un mode de réalisation, le moyen de retenue comprend un bourrelet annulaire en saillie radiale à partir de la bague intérieure. Le diamètre extérieur du bourrelet peut être supérieur au diamètre intérieur de l'organe d'étanchéité. On assure ainsi une interférence diamétrale réduisant de façon drastique le risque de séparation axiale entre les bagues.

Dans un mode de réalisation, le moyen de retenue comprend une pluralité de saillies radiales disposées sur la périphérie de la bague intérieure. Le diamètre du cercle fictif passant par les extrémités radiales des saillies radiales est supérieur au diamètre intérieur de l'organe d'étanchéité. Dans un mode de réalisation, l'organe d'étanchéité comprend un joint à lèvres interférant avec le moyen de retenue en cas de mouvement axial relatif desdites bagues intérieure et extérieure. Dans un mode de réalisation, l'organe d'étanchéité comprend un flasque formant un passage étroit avec la bague intérieure en état normal de fonctionnement, et interférant avec le moyen de retenue en cas de mouvement axial relatif desdites bagues intérieure et extérieure. Dans un mode de réalisation, le volume du creux est défini par rapport à l'épaisseur de la bague de l'autre côté du chemin de roulement. Ainsi, le volume du creux est sensiblement égal à celui du bourrelet ou des saillies obtenues par déformation de la matière formant la bague intérieure. Le dispositif de butée axiale comprend un palier, un organe d'auto-alignement radial et un élément de manoeuvre. L'organe d'auto-alignement radial est disposé entre l'élément de manoeuvre et le palier. Le palier comprend une bague tournante, une bague non tournante, des éléments roulants disposés entre des chemins de roulement des bagues tournante et non tournante, et un organe d'étanchéité supporté par une des bagues. L'autre bague comprend un moyen de retenue issu directement de ladite autre bague par déformation locale. Le moyen de retenue est disposé axialement entre le chemin de roulement de ladite autre bague et l'organe d'étanchéité. Ladite autre bague peut comprendre un creux disposé entre une extrémité de ladite autre bague et le moyen de retenue, le creux présentant un volume sensiblement égal à celui du moyen de retenue. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une butée à l'état monté ; - la figure 2 est une demi-vue en coupe axiale de la butée et de la figure 1 à l'état non monté ; la figure 3 est une vue de détail d'une variante de la figure 2 la figure 4 est une vue de détail en coupe radiale selon IV/IV de la figure 3 ; - la figure 5 montre une variante voisine de celle de la figure 4, la figure 6 est une vue de détail en coupe radiale des figures 1 et 2; - la figure 7 montre une bague intérieure de palier en cours de fabrication ; et - la figure 8 montre une étape ultérieure de la fabrication de la bague intérieure. Comme on peut le voir sur les figures 1 à 3, la butée, ici une butée de débrayage, comprend une bague non tournante de roulement 1 à paroi mince réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube présentant un chemin de roulement circulaire en forme de portion de tore 2 pour une rangée d'éléments roulants 3, ici des billes, ledit chemin présentant en section axiale méridienne un profil en arc de cercle concave. La bague 1 et le chemin de roulement 2 sont délimités axialement d'un côté par une extrémité de petit diamètre de ladite bague, ladite extrémité étant située sensiblement dans un plan radial passant par le centre des billes. La bague intérieure 1 comporte une portion radiale 4 dirigée vers l'intérieur à partir de l'extrémité de grand diamètre du chemin de roulement, et une portée cylindrique 5 disposée entre le chemin de roulement 2 et la portion radiale 4. La portion radiale 4 est pourvue d'une surface radiale 4a disposée du côté du chemin de roulement 2 et d'une surface radiale 4b disposée du côté opposé. La bague non tournante 1 est une bague intérieure. En variante, la bague non tournante peut être une bague extérieure.

Le palier à roulement se complète par une bague extérieure 6 présentant une portion radiale 7 en saillie vers l'intérieur de l'ensemble et une portion axiale 8 du côté de la portion radiale 4. La portion radiale 7 est capable de venir en contact avec la surface d'un diaphragme 9 ou d'un élément équivalent permettant l'actionnement d'un embrayage, notamment de véhicule automobile. La bague extérieure 6 comprend également une paroi mince qui peut être réalisée par emboutissage d'une tôle ou d'un tube. La bague extérieure 6 présente un chemin de roulement circulaire 10, en forme de portion de tore, pour la rangée d'éléments roulants 3, ledit chemin présentant en section axiale méridienne un profil en arc de cercle concave. Les éléments roulants 3 sont maintenus à espacement circonférentiel régulier par une cage 11 entre le chemin de roulement 2 de la bague intérieure 1 et le chemin de roulement 10 de la bague extérieure 6. Le roulement se complète par un organe d'étanchéité 12 se présentant sous la forme d'un flasque serti autour de la bague extérieure 6, notamment autour de la portion cylindrique 8 et autour d'une partie adjacente, de forme générale tronconique dont l'intérieur forme le chemin de roulement 10. L'organe d'étanchéité 12 comprend également une portion de forme générale radiale 13 s'étendant à partir de la surface extérieure de la portion axiale 8 de la bague extérieure 6 vers la surface cylindrique extérieure 5 de la bague intérieure 1 et se terminant par un rebord axial 14 disposé à très faible distance axiale de ladite surface cylindrique 5 et formant ainsi un passage étroit.

Comme illustré sur les figures 1, 2 et 6, un bourrelet circulaire 21 est formé tout autour de la bague intérieure 1 et auquel correspond un creux 22 de forme également circulaire. Le bourrelet 21 peut être formé à proximité voire dans le prolongement du chemin de roulement 2, voir figure 1. Le bourrelet 21 présente un fibrage convexe de la matière avec des fibres s'étendant à distance sensiblement constante de la surface extérieure du bourrelet dont le profil externe est également de forme générale convexe. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, la bague intérieure 1 comprend une pluralité de saillies 15 dirigées radialement vers l'extérieur et disposées axialement entre le chemin de roulement 2 et la surface cylindrique 5. Les saillies radiales 15 présentent un fibrage et un profil extérieur de forme générale convexe. Les saillies radiales 15 présentent un diamètre extérieur supérieur à l'alésage du rebord axial 14 de l'organe d'étanchéité 12. Ainsi, en cas de mouvement axial tendant à déplacer la bague extérieure 6 vers la gauche dans la position illustrée sur la figure 2 ou la bague intérieure 1 vers la droite, en d'autres termes à éloigner axialement les chemins de roulement 2 et 10, le rebord axial 14 de l'organe d'étanchéité 12 entre alors en contact avec les saillies radiales 15 empêchant ainsi une poursuite dudit mouvement axial et prévenant un démontage involontaire du palier. En notant D15 le diamètre du cercle fictif passant par les extrémités des saillies radiales 15, D14 le diamètre de l'alésage du rebord radial 14 de l'organe d'étanchéité 12 et D5 le diamètre extérieur de la surface cylindrique 5 de la bague intérieure 4, on a D15 > D14 > D5. La butée se complète par un élément de manoeuvre 16 visible sur les figures 1 et 2. L'élément de manoeuvre 16 peut être une pièce distincte de l'organe de commande actionnant le dispositif ou faire partie intégrante de celui-ci. L'élément de manoeuvre 16 peut être réalisé de façon monobloc en matériau synthétique et comprendre une portion tubulaire 16a et une collerette radiale 16b s'étendant vers l'extérieur à partir de la portion tubulaire 16a et étant en contact avec la surface radiale 4b de la bague intérieure 4. L'organe d'étanchéité 12 est en retrait axial par rapport à ladite surface radiale 4b pour éviter une éventuelle interférence entre ledit organe d'étanchéité 12 et la collerette radiale 16b. La butée comprend également un manchon souple 17 disposé entre l'élément de manoeuvre 16 et le roulement de butée, plus précisément la bague non tournante 1. Le manchon souple 17 permet d'une part la solidarisation axiale entre l'élément de manoeuvre 16 et la bague intérieure 1 et autorise d'autre part un certain déplacement radial de la bague non tournante 1 du roulement de butée par rapport à l'élément de manoeuvre 16.

Plus précisément, le manchon 17 se présente sous la forme d'un manchon réalisé en matériau synthétique comprenant un corps annulaire 17a disposé dans la bague intérieure 1 et présentant un alésage sensiblement de même diamètre que celui de la portion radiale 4. Le manchon 17 se complète par une pluralité de languettes 17b, droites ou obliques, s'étendant vers l'intérieur à partir de l'alésage du corps annulaire 17a et venant en contact avec une surface cylindrique extérieure de la portion tubulaire 16a de l'élément de manoeuvre 16. La portion tubulaire 16a est pourvue d'un bourrelet 16c de telle sorte que les languettes 17b sont disposées axialement entre la collerette radiale 4a et le bourrelet 16c, ce qui empêche une séparation axiale de la bague intérieure 1 associée au manchon 17 et de l'élément de manoeuvre 16. La solidarisation axiale entre le corps annulaire 17a et la bague intérieure 1 est assurée par concordance de forme et/ou par surmoulage, la bague intérieure 1 comprenant une surface intérieure du côté opposé au chemin de roulement 2 orientée en oblique vers la surface radiale 4a. En outre, une lèvre d'étanchéité 17c s'étend axialement à l'opposé de la collerette radiale 4 et forme un passage étroit avec la cage 11 de maintien des éléments roulants 3. Les différents éléments 17a, 17b et 17c du manchon 17 peuvent être réalisés de façon monobloc, par exemple en élastomère. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'élément de manoeuvre 16 est monté à translation sur un tube guide 18 et coopère avec une fourchette 19 de débrayage en contact avec la surface radiale de la collerette 16b du côté opposé à la bague intérieure 1 et capable de déplacer axialement la butée de roulement en translation par rapport au tube guide, déplaçant ainsi les doigts du diaphragme 9. Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 4, la bague extérieure 1 comprend sur la surface cylindrique 5 une courte rainure axiale 20 pour chaque saillie radiale 15. La saillie radiale 15 est formée par repoussage de matière provenant de la rainure axiale 20. La formation de la saillie radiale 15 est obtenue par déformation plastique locale avec conservation de la matière de la bague intérieure 1. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, la saillie radiale 15 présente une section rectangulaire vue en coupe radiale, la rainure 20 présentant également une section rectangulaire. La saillie radiale 15 peut être formée à distance du chemin de roulement 2, voir figure 3.

Dans la variante illustrée sur la figure 5, la saillie radiale 15 présente une forme de bossage arrondie vue en coupe radiale et la rainure 20 présente également une forme de creux arrondie. Si la bague intérieure 4 doit subir un traitement thermique de durcissement comme c'est généralement le cas, le bourrelet continu ou les saillies sont formés sur la bague après l'emboutissage de cette dernière avant le traitement thermique de ladite bague. Comme illustré sur la figure 7, la bague intérieure 1 est formée de la façon suivante. A partir d'une ébauche comportant déjà le chemin de roulement 2, la partie radiale 4 et la surface extérieure cylindrique 5, on amène un poinçon 23 par un mouvement axial en provenance du côté de la surface radiale 4b. La surface cylindrique extérieure 5 s'étend du chemin de roulement 2 à la surface radiale 4b aux congés de raccordement près. Le poinçon 23 se présente sous la forme d'un outil de forme générale tubulaire pouvant comprendre un alésage 23a de diamètre inférieur au diamètre de la surface extérieure 5 pour former un bourrelet continu tel qu'illustré sur la figure 6 ou présentant une surface intérieure 23a pourvue d'une pluralité de saillies radiales vers l'intérieur pour former les saillies ou picots 15 tels qu'illustrés sur les figures 4 et 5.

Le mouvement axial du poinçon 23 est mené jusqu'à l'obtention de la hauteur radiale de bourrelet ou de saillie souhaitée, par exemple sur une distance légèrement supérieure à l'épaisseur de la portion radiale 4, comme illustré sur la figure 8. La déformation effectuée par le poinçon 23 avec conservation de la matière, en général de l'acier, provoque un repoussage de la matière et la déformation du fibrage initial du métal, les fibres s'étendant parallèlement les unes aux autres avec une forme générale convexe, à l'instar du bourrelet ou de la saillie.

Le bourrelet ou les saillies peuvent être formés à une certaine distance axiale du chemin de roulement 2 comme illustré sur les figures 3 et 8. Si le bourrelet ou les saillies sont très proches du chemin de roulement 2, voir figures 1 et 2, la rectification du chemin de roulement 2 remédie aux éventuelles légères déformations locales qui seraient dues au poinçonnage. Une fois le poinçon enfoncé jusque dans la position illustrée sur la figure 8, ledit poinçon 23 est retiré par un mouvement axial. L'outil de poinçonnage est donc extrêmement simple et de mouvement rapide. La hauteur du bourrelet ou des saillies radiales peut être ajustée en choisissant la longueur de la course du poinçon 23 entre la surface 4b et la position de fin de course illustrée sur la figure 8. La hauteur du bourrelet ou des saillies radiales peut également être déterminée en choisissant la profondeur des creux 20 ou 22 qui déterminent également la quantité de matière déplacée par le poinçon et donc la hauteur du bourrelet ou des saillies radiales. Le poinçonnage s'effectue sans enlèvement de matière mais avec déplacement de la matière correspondant à une déformation plastique de la bague intérieure. Sur l'exemple illustré, le poinçonnage s'effectue de la face arrière de la bague vers le chemin de roulement. A l'inverse, on pourrait effectuer le poinçonnage en direction opposée, c'est-à-dire en repoussant de la matière suivant une direction allant du chemin de roulement vers la face arrière de la bague. Après achèvement du procédé de fabrication complet des bagues, la cage 11 et les éléments roulants 3 sont disposés sur la bague intérieure 1 par un simple mouvement axial, la bague extérieure 6 est amenée sur les éléments roulants 3 et l'organe d'étanchéité 12 est positionné sur la bague extérieure 6 puis est serti sur ladite bague, par exemple par roulage. Le manchon élastique 17 formant le moyen d'autocentrage et le moyen de solidarisation axiale peuvent alors être amenés dans la bague intérieure 1 pour obtenir le sous-ensemble illustré sur la figure 3 formant ainsi un palier à roulement à faible risque de démontage accidentel avant le montage capable de supporter une fois monté des charges radiales multidirectionnelles et des charges axiales de compression. On peut ensuite amener l'élément de manoeuvre 16, également par un mouvement axial, le bourrelet 16c franchissant l'alésage de la partie radiale 4a de la bague intérieure 4 et les nervures 17b du moyen de solidarisation axiale 17. On obtient ainsi la butée illustrée sur la figure 2 qui peut ensuite être disposée entre les différents éléments d'embrayage, plus précisément sur le tube guide 18 et axialement entre le diaphragme 9 et la fourchette 19. On obtient ainsi de façon économique, un palier à roulement facile à manipuler et à transporter sans risque de démontage accidentel, ledit palier à roulement étant particulièrement compact axialement et mettant en oeuvre un procédé de fabrication simple et économique. Le palier à roulement est bien adapté aux butées, notamment de débrayage.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1-Procédé de fabrication d'un palier à roulement formant butée axiale, dans lequel on déforme localement une bague intérieure (1) en vue de repousser une partie de la matière radialement vers l'extérieur, on met en place une rangée d'éléments roulants (3) sur un chemin de roulement (2) de la bague intérieure, on met en place sur la rangée d'éléments roulants, une bague extérieure (6) pourvue d'un chemin de roulement (10), et on fixe un organe d'étanchéité (12) sur la bague extérieure de telle sorte que l'organe d'étanchéité (12) est disposé du côté de la déformation locale opposé au chemin de roulement de la bague intérieure, la déformation locale assurant la retenue axiale des bagues l'une par rapport à l'autre.

2-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on déforme localement la bague intérieure par repoussage.

3-Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on déforme localement la bague intérieure au moyen d'un poinçon (23).

4-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel on déforme la bague intérieure (1) en se rapprochant du chemin de roulement (2).

5-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel on déforme la bague intérieure (1) en s'éloignant du chemin de roulement (2).

6-Palier à roulement formant butée axiale comprenant une bague intérieure (1) pourvue d'un chemin de roulement (2), une bague extérieure (6) pourvue d'un chemin de roulement (10), une rangée d'éléments roulants (3) disposés entre les chemins de roulement de la bague intérieure et de la bague extérieure et un organe d'étanchéité (12) supporté par la bague extérieure, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de retenue issu directement de la bague intérieure par déformation locale de ladite bague intérieure et disposé axialement entre le chemin de roulement (2) de la bague intérieure (1) et l'organe d'étanchéité, le moyen de retenue présentant en section droite par un plan axial une saillie radiale dirigée vers l'extérieur, ladite saillies'étendant de façon localisée dans le sens axial de telle sorte qu'elle présente un profil de forme générale convexe.

7-Palier selon la revendication 6, dans lequel le moyen de retenue comprend un bourrelet annulaire (21) en saillie radiale à partir de la bague intérieure, le diamètre extérieur du bourrelet étant supérieur au diamètre intérieur de l'organe d'étanchéité.

8-Palier selon la revendication 6, dans lequel le moyen de retenue comprend une pluralité de saillies radiales (15) disposées sur la périphérie de la bague intérieure, le diamètre du cercle fictif passant par les extrémités radiales des saillies étant supérieur au diamètre intérieur de l'organe d'étanchéité.

9-Palier selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel l'organe d'étanchéité comprend un joint à lèvres interférant avec le moyen de retenue en cas de mouvement axial relatif desdites bagues intérieure et extérieure.

10-Palier selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel l'organe d'étanchéité comprend un flasque formant un passage étroit avec la bague intérieure et interférant avec le moyen de retenue en cas de mouvement axial relatif desdites bagues intérieure et extérieure.

11-Dispositif de butée, notamment butée de débrayage, comprenant un palier selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, un organe d'auto-alignement radial (17) et un élément de manoeuvre (16), l'organe d'auto-alignement radial étant disposé entre l'élément de manoeuvre et le palier.