FR3017170A1 - Palier a roulement, notamment pour mecanisme de direction assistee de vehicule automobile - Google Patents

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Christopher Kern
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Abstract

Le palier à roulement comprend une bague extérieure 14, une bague intérieure 16, au moins une rangée d'éléments roulants 18 disposés radialement entre les bagues, et au moins un moyen d'amortissement 22 de chocs monté axialement en appui contre une surface latérale 14c de l'une des bagues. Le moyen d'amortissement est pourvu d'un corps 26 souple comprenant une portion d'accrochage 32 pour la retenue axiale dudit moyen d'amortissement relativement à ladite bague, et d'un insert de renfort 28 rigide recouvert au moins en partie par le corps 26 souple et comprenant au moins une portion de rigidification 36 de la portion d'accrochage dudit corps.

Description

Palier à roulement, notamment pour mécanisme de direction assistée de véhicule automobile La présente invention concerne le domaine des paliers à roulement, et notamment ceux utilisés dans les applications automobiles ou industrielles. Une application intéressante de l'invention concerne l'utilisation du palier à roulement dans un mécanisme de direction assistée électrique pour véhicule automobile. Un tel mécanisme comprend généralement un actionneur électromécanique d'assistance situé sur l'ensemble inférieur la colonne de direction du véhicule qui comporte des organes mécaniques destinés à assurer le positionnement angulaire des roues directrices, un carter et un arbre de commande mobile en translation à l'intérieur du carter et relié aux roues. L'arbre de commande est généralement supporté par au moins un palier à roulement indirectement par l'intermédiaire d'un système de vis à billes. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer à la demande de brevet WO-A1-2010/085346. Le palier à roulement supportant l'arbre comprend une bague intérieure, une bague extérieure et une rangée d'éléments roulants, par exemple des billes, disposés entre les bagues. Généralement, des moyens d'amortissement de chocs axiaux qui sont indépendants du palier à roulement sont interposés entre ledit palier et le carter du mécanisme de direction assistée. De tels moyens sont notamment prévus pour amortir les chocs axiaux pouvant être transmis par les roues du véhicule automobile. Ces moyens permettent également d'absorber les vibrations auquel est soumis le mécanisme de direction assistée. Cette solution nécessite de devoir gérer, manipuler et assembler un grand nombre de composants.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un palier à roulement permettant un amortissement des chocs axiaux et présentant une bonne sûreté de montage.
Dans un mode de réalisation, le palier à roulement comprend une bague extérieure, une bague intérieure, au moins une rangée d'éléments roulants disposés radialement entre les bagues, et au moins un moyen d'amortissement de chocs monté axialement en appui contre une surface latérale de l'une des bagues. Ledit moyen d'amortissement est pourvu d'un corps souple comprenant une portion d'accrochage pour la retenue axiale dudit moyen d'amortissement relativement à ladite bague, et d'un insert de renfort rigide recouvert au moins en partie par le corps élastique et comprenant au moins une portion de rigidification de la portion d'accrochage dudit corps. De préférence, la portion d'accrochage du moyen d'amortissement coopère directement avec ladite bague. Dans un mode de réalisation préféré, la portion de rigidification de l'insert s'étend au moins en partie à l'intérieur de la portion d'accrochage du corps souple. Avantageusement, le corps souple du moyen d'amortissement comprend un talon monté axialement en appui contre la surface latérale de ladite bague, la portion d'accrochage s'étendant à partir dudit talon. L'insert de renfort peut comprendre en outre une collerette de rigidification pour renforcer le talon qui prolonge la portion de rigidification et qui est au moins en partie noyée à l'intérieur dudit talon. Dans un mode de réalisation, la portion d'accrochage s'étend axialement ou sensiblement axialement vers l'intérieur dudit palier à partir du talon. De préférence, la matière souple de la portion d'accrochage du moyen d'amortissement est interposée radialement entre l'insert de renfort et ladite bague. La portion d'accrochage du moyen d'amortissement peut s'étendre dans un espace radial délimité entre les bagues intérieure et extérieure. Dans un mode de réalisation, la portion d'accrochage du moyen d'amortissement coopère avec une rainure formée sur ladite bague. La portion d'accrochage peut comprendre au moins un crochet s'étendant à l'intérieur de ladite rainure.
Dans un mode de réalisation, le corps souple du moyen d'amortissement comprend en outre une portion d'étanchéité s'étendant en direction de l'autre bague et coopérant avec ladite autre bague, ou avec un moyen du palier fixé sur ladite autre bague, pour former une étanchéité dynamique. L'insert de renfort peut comprendre une portion de renfort s'étendant à partir de la portion de rigidification et qui est au moins en partie noyée à l'intérieur de la portion d' étanchéité. Dans un mode de réalisation, le palier à roulement comprend deux moyens d'amortissement de chocs montés axialement en appui contre deux surfaces latérales opposées de ladite bague. L'invention concerne également un mécanisme de direction assistée pour véhicule automobile comprenant un carter, un arbre de commande et un palier à roulement tel que défini précédemment disposé radialement entre ledit arbre et le carter. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels les figures 1 à 3 sont des demi-vues en coupe axiale d'un palier à roulement selon des premier, deuxième et troisième exemples de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, un palier à roulement 10, d'axe 12, comprend une bague extérieure 14, une bague intérieure 16, une pluralité d'éléments roulants 18, ici réalisés sous forme de billes, une cage 20 de maintien de l'espacement circonférentiel régulier des éléments roulants. Le palier à roulement 10 comprend en outre deux moyens d'amortissement 22, 24 de chocs fixés axialement de part et d'autre sur la bague extérieure 14 et aptes à amortir des chocs axiaux. La bague extérieure 14 comprend une surface extérieure 14a axiale cylindrique, un alésage 14b, deux surfaces frontales radiales opposées 14c, 14d délimitant axialement ledit alésage et la surface extérieure, et un chemin de roulement formé sur l'alésage 14b et présentant en section droite un profil interne concave adapté aux éléments roulants 18, ledit chemin de roulement étant dirigé radialement vers l'intérieur. La bague extérieure 14 comprend également deux rainures 14e, 14f annulaires formées sur l'alésage 14b et s'étendant radialement vers l'extérieur. Les rainures 14e, 14f sont disposées respectivement au voisinage des surfaces frontales 14c, 14d.
Chaque rainure 14e, 14f est disposée axialement entre les éléments roulants 18 et une des surfaces frontales 14c, 14d. Les rainures 14e, 14f sont symétriques entre elles par rapport à un plan médian radial du palier 10. La bague intérieure 16 comprend un alésage 16a cylindrique, une surface extérieure 16b axiale cylindrique, deux surfaces frontales radiales opposées 16c, 16d délimitant axialement ledit alésage et la surface extérieure, et un chemin de roulement formé sur la surface extérieure 16b et présentant en section droite un profil interne concave adapté aux éléments roulants 18, ledit chemin de roulement étant dirigé radialement vers l'extérieur. Les bagues extérieure 14 et intérieure 16 sont concentriques. Dans l'exemple de réalisation illustré, les bagues sont massives. On entend par « bague massive », une bague dont la forme est obtenue par usinage avec enlèvement de copeaux (tournage, rectification) à partir de tubes, de barres, d'ébauches forgées et/ou roulées. La cage 20 est disposée radialement dans l'espace radial délimité par la surface extérieure 16b de la bague intérieure et l'alésage 14b de la bague extérieure. Les moyens d'amortissement 22, 24 sont symétriques entre eux par rapport au plan médian radial du palier 10. Les deux moyens d'amortissement 22, 24 étant identiques dans cet exemple de réalisation et les suivants, on décrira uniquement l'un d'eux. L'utilisation de deux moyens d'amortissement 22, 24 identiques permet de réduire les coûts de fabrication.
Le moyen d'amortissement 22 comprend un corps 26 souple et un insert de renfort 28 rigide pour renforcer la résistance mécanique dudit corps. Dans l'exemple de réalisation illustré, l'insert de renfort 28 est entièrement noyé à l'intérieur du corps 26 souple. Le corps 26 est réalisé dans une matière synthétique élastique apte à assurer un bon amortissement de chocs, par exemple en élastomère tel qu'un caoutchouc nitrile, ou en thermoplastique élastomère ou en polyuréthane. Le corps 26 souple est surmoulé sur l'insert de renfort 28. Il est possible de prévoir sur l'insert de renfort 28 des trous ou évidements pour constituer des zones d'ancrage de la matière du corps 26 souple lors de l'opération de surmoulage. Dans l'exemple de réalisation illustré, le corps 26 souple présente une forme générale toroïdale. Le corps 26 souple comprend un talon 30 annulaire monté axialement en appui contre la surface radiale 14c de la bague extérieure, et une portion d'accrochage 32 annulaire prolongeant ledit talon vers l'intérieur du palier. Le talon 30 est situé axialement en dehors de l'espace radial délimité entre les bagues extérieure 14 et intérieure 16. Le talon 30 comprend une surface extérieure axiale cylindrique, un alésage cylindrique, deux surfaces frontales radiales 30a, 30b opposées délimitant axialement ledit alésage et la surface extérieure. La surface radiale 30a forme une surface de butée externe apte à venir axialement en appui contre un organe extérieur au palier 10. La surface radiale 30b interne forme une surface de butée située axialement hors de l'espace radial délimité par les bagues extérieure 14 et intérieure 16, et montée axialement en appui contre la surface radiale 14c de ladite bague extérieure. Dans l'exemple de réalisation illustré, le talon 30 présente une dimension radiale inférieure à celle de la bague extérieure 14. L'alésage du talon 30 est décalé radialement vers l'extérieur par rapport à l'alésage 14b de la bague extérieure et la surface extérieure dudit talon est décalée radialement vers l'intérieur par rapport à la surface extérieure de ladite bague. La portion d'accrochage 32 prolonge axialement vers l'intérieur le talon 30. La portion d'accrochage 32 s'étend à partir de la surface radiale 30b du talon et prolonge axialement l'alésage dudit talon. La portion d'accrochage 32 est située axialement et radialement dans l'espace radial délimité entre les bagues extérieure 14 et intérieure 16. La portion d'accrochage 32 s'étend à l'intérieur de la rainure 14e de la bague extérieure.
La portion d'accrochage 32 comprend une protubérance formant crochet 34 dirigé radialement vers l'extérieur en direction de la bague extérieure 14. Le crochet 34 est situé axialement et radialement dans l'espace radial délimité entre les bagues extérieure 14 et intérieure 16. Le crochet 34 est situé axialement à l'intérieur de la rainure 14e de la bague extérieure. La portion d'accrochage 32 et le crochet 34 sont situés axialement entre la surface latérale 14c de la bague extérieure et une paroi latérale de ladite bague délimitant axialement la rainure 14e.
Le crochet 34 est ménagé sur la surface extérieure de la portion d'accrochage 32. Dans l'exemple de réalisation illustré, le crochet 34 s'engageant à l'intérieur de la rainure 14e est situé à l'extrémité libre de la portion d'accrochage 32. Le crochet 34 peut être continu ou discontinu dans le sens circonférentiel. Le crochet 34 coopère avec la rainure 14e de la bague extérieure par interférence diamétrale et assure la retenue axiale du corps 26 sur ladite bague. Le moyen d'amortissement 22 est fixé directement sur la bague extérieure 14 comprenant le chemin de roulement pour les éléments roulants 18. L'insert de renfort 28 est réalisé dans une matière rigide, par exemple en matière synthétique tel qu'un polyamide ou en matière métallique avantageusement à partir d'un flanc de tôle par découpe et emboutissage. L'insert de renfort 28 permet d'augmenter la rigidité du moyen d'amortissement 22 et forme une armature de rigidification. Dans l'exemple de réalisation illustré, l'insert de renfort 28, de forme générale annulaire, présente en section droite une forme générale en L. L'insert de renfort 28 comprend une portion de rigidification 36 annulaire et une collerette 38 de rigidification annulaire respectivement prévues pour renforcer la résistance mécanique de la portion d'accrochage 32 et du talon 30 du corps souple. Dans l'exemple de réalisation illustré, la portion de rigidification 36 et la collerette 38 sont entièrement noyées à l'intérieur du corps 26 souple. En variante, la portion de rigidification 36 et/ou la collerette 38 pourraient être en partie noyées à l'intérieur du corps 26 souple.
La portion de rigidification 36 s'étend axialement à l'intérieur de la portion d'accrochage 32. La portion de rigidification 36 s'étend à partir du voisinage de l'extrémité libre de la portion d'accrochage 32 et débouche à l'intérieur du talon 30 du corps 26 souple. La portion de rigidification 36 s'étend axialement au-delà de la surface radiale 30b du talon. Le crochet 34 entoure radialement une partie de la portion de rigidification 36. La portion de rigidification 36 de l'insert de renfort s'étend en partie dans la zone du crochet 34. La collerette 38 de rigidification prolonge radialement vers l'extérieur l'extrémité de la portion de rigidification 36 située axialement à l'opposé du crochet 34. La collerette 38 de rigidification s'étend radialement à l'intérieur du talon 30 et est située axialement au voisinage de la surface 30b dudit talon. L'extrémité libre de la collerette 38 s'étend jusqu'au voisinage de la surface extérieure du talon 30. Le montage du moyen d'amortissement 22 sur la bague extérieure 14 peut être réalisé facilement par une simple poussée axiale sans indexation angulaire. Le crochet 34 forme un moyen d'accrochage du corps 26 souple sur la bague extérieure 14 et assure la retenue axiale du moyen d'amortissement 22 relativement à ladite bague. Le palier 10 à roulement forme un ensemble unitaire pouvant être stocké, transporté et monté avec un risque de séparation accidentelle des éléments le constituant particulièrement faible. En outre, la portion de rigidification 36 de l'insert de renfort permet de garantir la retenue axiale du moyen d'amortissement 22 sur la bague extérieure 14. En effet, la portion de rigidification 36 de l'insert de renfort permet de renforcer mécaniquement la portion d'accrochage 32 du corps souple et de rigidifier ladite portion d'accrochage. Ainsi, on limite le risque de déformation radiale vers l'intérieur de la portion d'accrochage 32 du corps souple et de désolidarisation axiale du moyen d'amortissement 22 relativement à la bague extérieure 14. Par ailleurs, la matière souple de la portion d'accrochage 32 du moyen d'amortissement est radialement en contact contre la bague extérieure 14, ce qui permet de compenser les éventuelles dispersions de tolérances de fabrication entre cette portion et ladite bague. La matière souple de la portion d'accrochage 32 est interposée radialement entre l'insert de renfort 28 et la bague extérieure 14.
Le talon 30 du corps souple permet d'assurer l'amortissement des chocs extérieurs axiaux transmis au palier 10. La collerette 38 de rigidification de l'insert de renfort permet d'accroître la résistance mécanique aux chocs du talon 30 d'amortissement. L'exemple de réalisation illustré à la figure 2, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, diffère en ce que le corps 26 souple du moyen d'amortissement 22 comprend une portion d'étanchéité 40 annulaire s'étendant radialement vers l'intérieur en direction de la bague intérieure 16 pour former une étanchéité par passage étroit avec ladite bague. La portion d'étanchéité 40 exerce une étanchéité dynamique avec la bague intérieure 16. On entend par « étanchéité dynamique », une étanchéité entre deux pièces ayant un mouvement relatif. Dans l'exemple de réalisation illustré, la portion d'étanchéité 40 du corps souple s'étend à partir de l'alésage du talon 30 radialement vers l'intérieur et forme avec la surface extérieure 16b cylindrique de la bague intérieure 16 l'étanchéité par passage étroit. L'insert de renfort 28 comprend une portion de renfort 42 annulaire pour rigidifier la portion d'étanchéité 40 qui s'étend à partir de la portion de rigidification 36 du corps souple radialement vers l'intérieur. La portion de renfort 42 prolonge la portion de rigidification 36 axialement du côté extérieur, i.e. du côté opposé aux crochets 34 et aux éléments roulants 18. La portion de renfort 42 est noyée en partie à l'intérieur de la portion d'étanchéité 40 du corps souple. La portion de rigidification 36 présente une dimension axiale légèrement raccourcie dans ce second exemple de réalisation.
Dans cet exemple, l'insert de renfort 28 est dépourvu de collerette de rigidification du talon 30 du corps souple. En variante, l'insert de renfort pourrait comprendre une collerette 38 de rigidification telle que décrite précédemment dans le premier exemple de réalisation et comme cela est illustré dans l'exemple illustré à la figure 3, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références. Cet exemple de réalisation diffère en outre du second exemple décrit en ce que la portion de rigidification 36 de l'insert s'étend légèrement obliquement vers l'intérieur et est prolongé par une portion oblique 44 s'étendant radialement vers l'intérieur et axialement du côté de ladite portion de rigidification 36. La portion de renfort 42 se raccorde à la portion oblique 44. Dans cet exemple de réalisation, la portion d'accrochage 32 et le crochet 44 du corps souple présentent chacun une dimension axiale accrue. Dans les deuxième et troisième exemples de réalisation illustrés, la portion d'étanchéité 40 du moyen d'amortissement 22 coopère avec la surface extérieure 16b de la bague intérieure pour former une étanchéité par passage étroit. En variante, il pourrait être possible de prévoir une coopération de la portion d'étanchéité 40 avec la surface radiale 16c de la bague intérieure, et/ou un contact frottant entre ces deux éléments. Dans les exemples de réalisation illustrés, chaque moyen 22, 24 d'amortissement est fixé à l'intérieur d'une des rainures annulaires de l'alésage de la bague extérieure 14. Dans ce cas, chaque moyen 22, 24 d'amortissement est fixé directement sur la bague extérieure. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir la fixation de chaque moyen d'amortissement sur un joint d'étanchéité du palier qui est lui-même fixé à l'intérieur de la rainure associée de la bague extérieure. Dans une autre variante de réalisation, il pourrait également être possible de fixer le moyen d'amortissement à l'intérieur d'une rainure annulaire formée sur la surface extérieure de la bague extérieure ou sur la surface frontale radiale de ladite bague. Dans une autre variante de réalisation, il pourrait encore être possible de prévoir le montage de chaque moyen d'amortissement sur la bague intérieure, ou encore de prévoir le montage de moyens d'amortissement à la fois sur la bague intérieure et sur la bague extérieure.
Dans les exemples de réalisation illustrés, la portion d'accrochage de chaque moyen d'amortissement présente une forme annulaire. En variante, il pourrait être possible de réaliser une portion d'accrochage comprenant une pluralité de pattes espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel et pourvues de moyens d'accrochage ou de fixation, réalisés par exemple sous la forme de crochets, permettant d'obtenir la retenue axiale dudit moyen d'amortissement relativement à la bague associée. L'invention a été illustrée sur la base d'un palier à roulement comprenant une unique bague intérieure et une unique bague extérieure entre lesquelles est montée une rangée d'éléments roulants. En variante, il pourrait être possible de prévoir une bague intérieure et/ou une bague extérieure de conception différente, par exemple réalisées en plusieurs parties et/ou présentant un nombre supérieur de rangées d'éléments roulants. Grâce à l'invention, la retenue axiale du moyen d'amortissement de chocs relativement à la bague associée du palier à roulement permet de réduire le nombre de composants à gérer, manipuler et assembler. En outre, la portion de rigidification de l'insert de renfort qui renforce la résistance mécanique de la portion d'accrochage du corps souple aux déformations radiales permet de garantir la retenue axiale du moyen d'amortissement lors des opérations de montage et en fonctionnement.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant une bague extérieure (14), une bague intérieure (16) et au moins une rangée d'éléments roulants (18) disposés radialement entre les bagues, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen d'amortissement (22) de chocs monté axialement en appui contre une surface latérale (14c) de l'une des bagues et pourvu d'un corps (26) souple comprenant une portion d'accrochage (32) pour la retenue axiale dudit moyen d'amortissement relativement à ladite bague, et d'un insert de renfort (28) rigide recouvert au moins en partie par le corps (26) souple, ledit insert comprenant au moins une portion de rigidification (36) de la portion d'accrochage (32) dudit corps.
  2. 2. Palier selon la revendication 1, dans lequel la portion d'accrochage (32) du moyen d'amortissement coopère directement avec ladite bague.
  3. 3. Palier selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la portion de rigidification (36) de l'insert de renfort s'étend au moins en partie à l'intérieur de la portion d'accrochage (32) du corps souple.
  4. 4. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps (26) souple du moyen d'amortissement comprend un talon (30) monté axialement en appui contre la surface latérale (14c) de ladite bague, la portion d'accrochage (32) s'étendant à partir dudit talon.
  5. 5. Palier selon la revendication 4, dans lequel l'insert de renfort (28) comprend en outre une collerette de rigidification (38) pour renforcer le talon (30) qui prolonge la portion de rigidification (36) et qui est au moins en partie noyée à l'intérieur dudit talon.
  6. 6. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière souple de la portion d'accrochage (32) du moyen d'amortissement est interposée radialement entre l'insert de renfort (28) et ladite bague.
  7. 7. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion d'accrochage (32) du moyend'amortissement s'étend dans un espace radial délimité entre les bagues intérieure (16) et extérieure (14).
  8. 8. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion d'accrochage (32) du moyen d'amortissement coopère avec une rainure (14e) formée sur ladite bague.
  9. 9. Palier selon la revendication 8, dans lequel la portion d'accrochage (32) comprend au moins un crochet (34) s'étendant à l'intérieur de ladite rainure (14e). l0.Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps (26) souple du moyen d'amortissement comprend en outre une portion d'étanchéité (40) s'étendant en direction de l'autre bague et coopérant avec ladite autre bague, ou avec un moyen fixé sur ladite autre bague, pour former une étanchéité dynamique. 11.Palier selon la revendication 10, dans lequel l'insert de renfort (28) comprend une portion de renfort (42) s'étendant à partir de la portion de rigidification (36) et qui est au moins en partie noyée à l'intérieur de la portion d'étanchéité (40). 12.Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant deux moyens d'amortissement (22, 24) de chocs montés axialement en appui contre deux surfaces latérales (14c, 14d) opposées de ladite bague. 13.Mécanisme de direction assistée pour véhicule automobile comprenant un carter, un arbre de commande et un palier à roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes disposé radialement entre ledit arbre et le carter.
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