FR2975145A1 - Roulement a billes, butee d'embrayage/debrayage comprenant un tel roulement et vehicule automobile equipe d'un tel roulement ou d'une telle butee - Google Patents

Abstract

Ce roulement (1) à corps roulants (6) formant un organe de transmission d'un effort axial, comprend une bague interne (3), une bague externe (4), des corps roulants (6) disposés dans une chambre de roulement (5) ménagée entre la bague interne et la bague externe, dans lequel un joint (9) monté sur une première bague (4), parmi les bagues interne et externe, s'étend jusqu'à proximité immédiate ou jusqu'au contact d'une surface en regard (31) de la deuxième bague, parmi les bagues interne et externe. Dans ce roulement, les bagues (3, 4) interne et externe sont montées avec possibilité de débattement angulaire (α) autour d'un point commun aux axes de symétrie (X3, X4) des deux bagues, les corps roulants (6) étant disposés dans la chambre de roulement (5) en appui contre une première piste de roulement (411) en forme de tronçon de sphère centré sur le point commun aux axes de symétrie (X3, X4) des deux bagues. Conformément à l'invention, le joint (9) forme une butée (922) au mouvement de débattement angulaire des bagues (3, 4), cette butée recevant l'un au moins des corps roulants (6) lorsque ce corps roulant est en appui contre la première piste de roulement (411).

Description

Roulement à billes, butée d'embrayage/débrayage comprenant un tel roulement et véhicule automobile équipé d'un tel roulement ou d'une telle butée

Les roulements à billes sont parfois utilisés pour transmettre un effort axial, c'est- à-dire un effort parallèle à un axe central du roulement. Tel est en particulier le cas dans les butées d'embrayage-débrayage utilisées dans les véhicules automobiles. FR-A-2 898 951 divulgue un dispositif de butée d'embrayage qui comprend un roulement à billes ainsi qu'un organe annulaire d'étanchéité. Ce dispositif ne permet pas d'accommoder un défaut d'alignement entre les axes de symétrie respectifs des bagues interne et externe du roulement. Il est par ailleurs connu de WO-A-2010/125027 de réaliser une cage de roulement avec une piste de roulement en forme de tronçon de sphère centrée sur un point géométrique commun aux axes de symétrie des deux bagues, ce qui permet au roulement et au dispositif de butée d'embrayage-débrayage qui comprend ce roulement, de fonctionner également lorsque les axes d'entrée et de sortie de ce roulement sont sécants. Ce matériel donne globalement satisfaction. Toutefois, le mouvement de rotulage ou de débattement angulaire entre les bagues interne et externe du roulement peut induire un risque de coincement des billes lorsqu'elles parviennent dans une zone de bord de la piste de roulement en forme de tronçon de sphère, au niveau d'une zone de raccordement avec une portion cylindrique à section circulaire. En outre, il existe un risque de désolidarisation intempestive des éléments de roulement une fois celui-ci assemblé, sous l'effet d'un effort axial de traction qui tend à écarter les bagues l'une de l'autre. Un tel risque se manifeste lorsque le roulement a été assemblé et avant que celui- ci soit mis en place entre les pièces qu'il doit séparer. Des problèmes analogues se posent avec les roulements équipés d'autres corps roulants, notamment d'aiguilles ou de rouleaux, dans lesquels la fiabilité en fonctionnement et la résistance à un effort d'arrachement doivent être améliorées. A cette effet, l'invention concerne un roulement à corps roulants formant un organe de transmission d'un effort axial, ce roulement comprenant une bague interne, une bague externe, des corps roulants disposés dans une chambre de roulement ménagée entre la bague interne et la bague externe, dans lequel un joint monté sur une première bague, parmi les bagues interne et externe, s'étend jusqu'à proximité immédiate ou jusqu'au contact d'une surface en regard de la deuxième bague, parmi les bagues interne et externe. Dans ce roulement, les bagues interne et externe sont montées avec possibilité de débattement angulaire autour d'un point commun aux axes de symétrie des deux bagues, les corps roulants étant disposés dans la chambre de roulement en appui contre une première piste de roulement en forme de tronçon de sphère centré sur le point commun aux axes de symétrie des deux bagues. Conformément à l'invention, le joint forme une butée au mouvement de débattement angulaire des bagues, cette butée recevant l'un au moins des corps roulants en appui contre la première piste de roulement. Grâce à l'invention, le joint remplit, outre sa fonction d'étanchéité, une fonction de limitation du débattement angulaire des première et deuxième bagues du roulement, parfois qualifiée de « rotulage ». Le joint remplit également une fonction anti- désolidarisation des éléments constitutifs du roulement une fois celui-ci assemblé. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel roulement peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - La butée est formée par une partie en élastomère du joint. Ceci évite une usure prématurée des corps roulants au contact de la butée. - Le joint comprend une armature fixée sur la première bague et une garniture en élastomère dont une partie s'étend jusqu'à proximité immédiate ou au contact de la surface en regard de la deuxième bague, la butée étant monobloc avec la garniture en élastomère. - La butée est constituée par une lèvre annulaire centrée sur l'axe de symétrie de la première bague. En variante, la butée est constituée par un bourrelet de forme extérieure concave. - Les corps roulants sont des billes et la deuxième bague est pourvue d'une deuxième piste de roulement en forme de goulotte annulaire à section circulaire de rayon égal ou légèrement supérieur au rayon des billes. - La deuxième piste de roulement est bordée, sur son côté opposé au joint, par un redan. - La première piste de roulement est bordée, du coté du joint, par un dégagement en creux.

L'invention concerne également un dispositif de butée d'embrayage-débrayage qui comprend un élément de manoeuvre ainsi qu'un roulement tel que mentionné ci-dessus. Un tel dispositif est plus fiable que ceux de l'état de la technique. Enfin, l'invention concerne un véhicule automobile équipé d'un roulement ou d'un dispositif de butée d'embrayage-débrayage tels que mentionnés ci-dessus. Un tel véhicule est plus économique et plus facile à entretenir que ceux de l'état de la technique.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un roulement et d'un dispositif de butée d'embrayage-débrayage conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en références aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe axiale d'un roulement conforme à l'invention dans une première configuration d'utilisation ; la figure 2 est une coupe analogue à la figure 1, alors que le roulement est dans une deuxième configuration d'utilisation ; la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III à la figure 2 ; et la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, pour un roulement conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le roulement 1 représenté aux figures 1 à 4 appartient à une butée d'embrayage pour un véhicule automobile non représenté. Au sein d'une telle butée, ce roulement 1 est associé à un manchon métallique 2 destiné à être fixé sur un piston non représenté et centré sur un axe d'entrée X2 du roulement 1. Le roulement 1 comprend également une bague interne ou bague intérieure 3 et une bague externe ou bague extérieure 4 entre lesquelles est définie une chambre 5 de réception d'une série unique de billes 6 maintenues en position relative grâce à une cage 7 également disposée dans la chambre 5. La bague externe 4 est au contact d'un diaphragme partiellement représenté en traits mixtes, par ses becs 10 qui appartiennent à un mécanisme de débrayage connu en soi et qui n'est pas représenté plus amplement. Le manchon 2 permet d'exercer un effort de poussée F1 aligné sur l'axe X2.

On note respectivement X3 et X4 les axes de symétrie des bagues 3 et 4. En configuration nominale d'utilisation du roulement 1 représentée aux figures 1 et 3, les axes X2, X3 et X4 sont confondus. Les billes 6 sont en appui à la fois contre la surface extérieure 31 de la bague interne 3 et contre la surface intérieure 41 de la bague 4. Plus précisément, la surface 31 définit une gorge 311 dont la génératrice est en forme d'arc de cercle de rayon sensiblement égal au rayon des billes 6. La gorge 311 est bordée, du côté du diaphragme 10, par un premier redan 312 et, du côté du manchon 2, par un deuxième redan 313. Ainsi, ces billes sont positionnées axialement par rapport à l'axe X3. Compte tenu de la complexité du mécanisme de l'embrayage, des tolérances de fabrication et de l'usure des organes avec lesquels interagit la butée d'embrayage formée par le roulement 1, les axes X3 et X4 peuvent former entre eux un angle a non nul, comme représenté à la figure 2. En considérant que les axes X2 et X3 demeurent alignés, le roulement 1 permet d'accommoder un défaut d'alignement entre l'axe d'entrée X2 selon lequel est exercé l'effort de poussée F1 sur le manchon 2 et l'axe de symétrie X4 de la bague extérieure telle qu'elle est positionnée, du fait de son interaction avec le diaphragme 10. L'axe X4 constitue l'axe de sortie du roulement 1. En d'autres termes, la bague externe 4 a un mouvement de débattement angulaire autour d'un point Cl commun aux axes X3 et X4 et qui constitue le centre de rotation de la bague 4 autour de la bague 3 dans son mouvement de débattement parfois qualifié de « mouvement de rotulage ». On note P6 un plan passant par les centres respectifs des billes 6. Le point Cl est décalé, axialement le long des axes X3 et X4 par rapport au plan P6, d'une distance dl qui est non nulle. Pour permettre ce mouvement de rotulage, la surface 41 de la bague 4 forme une piste de débattement 411 sur laquelle peuvent se déplacer les billes 6 dans le plan des figures 1 à 3, en fonction de la position relative des axes X3 et X4. Cette piste de débattement 411 est en forme de tronçon de sphère centré sur le point Cl et l'on note R4 le rayon de cette piste, c'est-à-dire la distance entre le point Cl et la piste 411. La position du point Cl le long des axes X3 et X4 est définie par la géométrie des billes 6, de la gorge 311 et de la surface 411. La piste 411 est bordée, le long de son bord 411A de plus grand diamètre, par un dégagement en creux 412, également ménagé sur la surface 41. Ce dégagement 412 est en forme de gorge annulaire à section en portion de cercle. Il permet de prévoir un mouvement de rotulage de la bague 4 par rapport à la bague 3 avec une amplitude relativement importante, sans risquer de coincer les billes contre une partie 413 de la surface 41 qui se situe au-delà de la piste 411, du côté de son bord de plus grand diamètre. La partie 413 est cylindrique, à génératrice rectiligne et à section circulaire. Un risque de coincement des billes existerait si la piste 411 se raccordait directement sur la surface 413. En effet, la surface 413 se rapproche de la surface 31 en s'éloignant de la piste 411, d'où un risque de pincement des billes entre ces surfaces. En outre, le dégagement 412 facilite l'usinage de la surface 41 puisqu'il permet le passage d'un outil de formation de la piste 411 jusqu'au niveau de son bord de plus grand diamètre 411A.

En pratique, le dégagement 412 est réalisé par formage, notamment par matriçage d'un anneau métallique destiné à constituer la bague 4, avant mise en forme de cette bague. Le manchon 2 est pourvu de pattes 21 qui définissent une zone externe 22 de réception du bord radial interne 32 de la bague 3, avec un jeu radial, de telle sorte que le bord 32 peut coulisser radialement dans la zone 22, ce qui permet un ajustement de la position radiale relative des pièces 2 et 3. Ceci permet d'accommoder un défaut d'alignement des axes X2 et X3, lorsque ceux-ci sont parallèles mais non confondus. Un flasque 8 formé par pliage d'un flanc de tôle, est accroché sur le bord 32 et comprend une partie interne 81 de forme cylindrique à section circulaire de diamètre externe légèrement supérieur au diamètre interne du bord 32, de sorte que le flasque 8 peut être encliqueté élastiquement sur le bord 32. Le flasque 8 comprend également une portion intermédiaire 82 qui s'étend radialement à l'extérieur de la partie 81. Le flasque 8 comprend en outre une portion d'extrémité 83 qui est conforme au tronçon de sphère centrée sur le point Cl conformément à l'enseignement technique de FR-A-2 944 843, de telle sorte que cette portion 83 s'étend à une distance de la surface 411 qui est constante lorsque la bague 4 a un mouvement de rotulage par rapport à la bague 3. Le roulement 1 comprend également un joint formé d'une armature métallique 91 et d'une garniture élastomère 92 surmoulée sur l'armature 91. En variante, la garniture 92 peut être montée sur l'armature 91 par d'autres moyens. L'armature 91 est solidarisée à la bague externe 4 sur laquelle elle est encliquetée élastiquement. La garniture 92 comprend une lèvre 921 qui est en contact glissant avec la surface 31 de la bague 3. Ainsi, le joint 9 assure une fonction d'étanchéité et isole la chambre 5 de l'extérieur, du côté du manchon 2. Selon une variante non représentée de l'invention, le joint 9 peut avoir une lèvre ou une partie terminale qui s'étend à faible distance de la surface 31 et assure également ainsi une fonction d'étanchéité. La garniture 92 comprend également une butée annulaire 922 qui est formée par une lèvre s'étendant continument autour de l'axe X4 et qui est centrée sur cet axe. Cette butée 922 est définie entre une surface radiale interne 922A tournée vers l'axe X4 et une surface radiale externe 922B tournée à l'opposé de l'axe X4, vers la surface 413 en configuration montée du joint 9 sur la bague 4. La surface terminale 922C de la butée 922 est destinée à recevoir en appui certaines des billes 6 à la fin d'un mouvement de rotulage, comme représenté aux figures 2 et 3.

Les surfaces 922A et 922B sont convergentes en se rapprochant de la surface 922C. Ainsi, l'épaisseur de la butée 922 décroit en s'éloignant de sa base et en se rapprochant de son bord libre formé par la surface 922C. Lors d'un mouvement de rotulage, et alors que le roulement 1 est en configuration de fonctionnement, c'est-à-dire qu'il permet la rotation des bagues 3 et 4 l'une par rapport à l'autre avec les billes 6 en appui sur la piste 411, le joint 9 reçoit par sa butée 922 certaines des billes 6 en appui, de sorte qu'il limite le mouvement de rotulage des bagues 3 et 4 l'une par rapport à l'autre, alors que le roulement 1 est en configuration de fonctionnement.

En outre, si un effort d'arrachement est exercé sur les bagues 3 et 4 dans un sens de séparation l'une par rapport à l'autre, comme représenté par les flèches F2 à la figure 1, alors la face 922C de la butée 922 vient en appui contre les billes 6 sur la périphérie du roulement 1, autour des axes X2, X3 et X4. La butée 922 constitue donc également une butée anti-arrachement ou anti-désolidarisation pour le roulement 1.

Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 4, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références. Le roulement 1 de ce mode de réalisation comprend également une bague interne 3, une bague externe 4 et une rangée de billes 6, les billes étant reçues dans une gorge périphérique 311 de même rayon ménagée sur la surface externe 31 de la bague 3 entre deux redans 312 et 313. Une possibilité de rotulage existe grâce à la forme en tronçon de sphère d'une piste 411 de la surface interne 41 de la bague 4. Un joint 9 est formé par une armature métallique 91 et une garniture en élastomère 92. Ce mode de réalisation diffère du précédent en ce que la butée qui permet de limiter le mouvement de rotulage des bagues l'une par rapport à l'autre et qui est destinée à venir en appui contre les billes 6 est ici formée par un bourrelet 924 monobloc avec la garniture 92. Le bourrelet 924 est défini entre une surface radiale interne 924A tournée vers l'axe X4 et une surface annulaire 924B perpendiculaire à cet axe, les surfaces 924A et 924B étant raccordées par un congé 924C qui est plus particulièrement destiné à recevoir en appui les billes 6. Le bourrelet 924 est donc convexe vu du côté des billes 6, avec la concavité de sa surface 924A-9248-924C tournée à l'opposé de la chambre 5 et des billes 6. Dans ce mode de réalisation, une lèvre d'étanchéité 923 de la garniture 92 s'étend jusqu'à proximité immédiate de la surface 31, sans contact avec cette surface. En variante, la lèvre 923 pourrait être en contact avec la surface 31, comme la lèvre 921 du premier mode de réalisation.

Un dégagement analogue au dégagement 412 du premier mode de réalisation est envisageable dans le deuxième mode de réalisation. La comparaison des premier et deuxième modes de réalisation montre que la butée du joint peut être prévue à proximité de la bague sur laquelle est fixé le joint, comme dans le deuxième mode de réalisation, ou à proximité de l'autre bague, comme dans le premier mode de réalisation. L'invention a été décrite dans le cas où le joint 9 est fixé sur la bague externe 4. En variante, il peut être fixé sur la bague interne 3, sa géométrie étant alors adaptée. L'invention a été décrite dans le cas où le roulement 1 est équipé de billes. En variante, d'autres corps roulants peuvent être prévus, notamment des aiguilles ou des rouleaux. Quel que soit le mode de réalisation considéré, la butée 922 ou 924 permet de recevoir l'une au moins des billes 6 lorsqu'elle est en appui contre le tronçon en portion de sphère 411 de la bague externe 4, au cours du mouvement de rotulage, c'est-à-dire pendant le fonctionnement normal du roulement 1. Lorsque les bagues 3 et 4 sont soumises à un effort de séparation tel que représenté par les flèches F2, la butée 922 ou 924 reçoit en appui les billes alors qu'elles sont à distance du tronçon de surface 411. En outre, le dégagement 412 évite les risques de coincement et permet une fabrication en grande série du roulement 1, avec des outils de formage ou d'usinage classiques. Les caractéristiques techniques des modes de réalisation et des variantes envisagés ci-dessus peuvent être combinées entre elles.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Roulement (1) à corps roulants (6) formant un organe de transmission d'un effort axial (F1), ce roulement comprenant une bague interne (3), une bague externe (4), des corps roulants (6) disposés dans une chambre de roulement (5) ménagée entre la bague interne et la bague externe, dans lequel un joint (9) monté sur une première bague (4), parmi les bagues interne et externe, s'étend jusqu'à proximité immédiate ou jusqu'au contact d'une surface en regard (31) de la deuxième bague, parmi les bagues interne et externe et dans lequel les bagues (3, 4) interne et externe sont montées avec possibilité de débattement angulaire (a) autour d'un point (Cl) commun aux axes de symétrie (X3, X4) des deux bagues, les corps roulants (6) étant disposés dans la chambre de roulement (5) en appui contre une première piste de roulement (411) en forme de tronçon de sphère centré sur le point (Cl) commun aux axes de symétrie (X3, X4) des deux bagues, caractérisé en ce que le joint (9) forme une butée (922, 924) au mouvement de débattement angulaire des bagues (3, 4), cette butée recevant l'un au moins des corps roulants (6) lorsque ce corps roulant est en appui contre la première piste de roulement (411 ).

   2.- Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée est formée par une partie en élastomère (92) du joint (9).

   3.- Roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le joint (9) comprend une armature (91) fixée sur la première bague (4) et une garniture en élastomère (92) dont une partie (921, 923) s'étend jusqu'à proximité immédiate ou en contact de la surface en regard (31) de la deuxième bague (3) et en ce que la butée (922, 924) est monobloc avec la garniture en élastomère.

   4.- Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée est constituée par une lèvre annulaire (922) centrée sur l'axe de symétrie (X4) de la première bague (4).

   5.- Roulement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la butée est constituée par un bourrelet (924) de forme extérieure convexe.

   6.- Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les corps roulants sont des billes (6) et la deuxième bague (3) est pourvue d'une deuxième piste de roulement en forme de goulotte annulaire (311) à section circulaire de rayon égal ou légèrement supérieur au rayon des billes.

   7.- Roulement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la deuxième piste 35 de roulement (311) est bordée, sur son côté opposé au joint (9), par un redan (312).

   8.- Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première piste de roulement (411) est bordée, du coté du joint (9), par un dégagement en creux (412).

   9.- Dispositif de butée d'embrayage-débrayage comprenant un élément de 5 manoeuvre (2) et un roulement (1), caractérisé en ce que le roulement (1) est selon l'une des revendications précédentes.

   10.- Véhicule automobile équipé d'un roulement selon l'une des revendications 1 à 8 ou d'un dispositif de butée d'embrayage-débrayage (1, 2) selon la revendication 9.