FR2782758A1 - Palier a roulement - Google Patents

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Abstract

Dispositif de roulement de colonne de direction, du type comprenant une bague extérieure 5, une bague intérieure 10, une rangée d'éléments roulants 12 disposés entre un chemin de roulement intérieur de la bague extérieure et un chemin de roulement extérieur de la bague intérieure, et une bague de tolérance 14 annulaire en contact avec une surface intérieure de révolution 18 de la bague intérieure et avec la périphérie 4a de l'arbre de colonne de direction 4. La bague de tolérance est pourvue d'un élément électriquement conducteur 28 apte à établir une liaison électrique entre la bague intérieure de roulement et l'arbre de colonne de direction.

Description

Palier à roulement.
L'invention concerne le domaine des paliers à roulement,
notamment ceux utilisés dans les colonnes de direction.
Généralement, les paliers à roulement de colonne de direction comportent une bague extérieure, une bague intérieure, chaque bague comportant un chemin de roulement toroidal, et une rangée de billes
disposées entre les deux chemins de roulement au contact de ces derniers.
On utilise généralement pour la fabrication de tels roulements, des bagues en tôle emboutie, lesdites bagues étant ensuite traitées thermiquement
pour leur conférer la dureté nécessaire.
Une cage peut être disposée dans le roulement pour maintenir un espace circonférentiel régulier entre les billes. La cage est généralement
réalisée en matière synthétique moulée.
Les colonnes de direction sont généralement équipées d'une paire de roulements à contact oblique montés en opposition et fonctionnant à jeu nul grâce à un effort axial de précontrainte exercé sur les bagues intérieures par un organe axialement élastique, ressort, rondelle élastique, etc. Les bagues extérieures de roulement sont montées dans des logements formés dans la partie tubulaire extérieure de la colonne de direction et les bagues intérieures sont montées sur l'arbre de colonne par l'intermédiaire d'une bague de tolérance qui permet d'assurer le montage aisé du roulement sur l'arbre sans serrage initial et de réaliser ensuite la solidarisation entre la bague intérieure et l'arbre, même lorsque les
sections de l'arbre et de la bague intérieure ont un profil très différent.
Par exemple, la bague de tolérance peut permettre, par des formes adaptées, de monter une bague intérieure ayant une forme de révolution sur un arbre à section carrée. La déformation de la bague de tolérance permet d'assurer la compensation des défauts géométriques et des dispersions dimensionnelles de la bague intérieure et de l'arbre. Enfin, la bague de tolérance permet de transmettre à la bague intérieure l'effort axial de mise en précontrainte. L'arbre peut avoir, selon les cas, une
section droite circulaire ou polygonale, par exemple carrée.
La bague de tolérance se présente sous la forme d'un anneau élastique ouvert en un point de sa circonférence par une fente s'étendant axialement et radialement sur toute l'épaisseur de la bague, ce qui lui
confère l'élasticité radiale requise.
La bague de tolérance est fabriquée par moulage d'une matière synthétique telle qu'un polyamide pouvant être chargé d'éléments susceptibles d'améliorer ses caractéristiques mécaniques, par exemple des fibres de verre. L'alésage de la bague de tolérance est de section circulaire ou polygonale, carrée par exemple, en fonction de la section de l'arbre. A l'état libre, la bague de tolérance présente un jeu radial
relativement important par rapport à l'arbre.
Les roulements, munis de leur bague de tolérance, sont mis en place sur l'arbre et dans leur logement. On exerce ensuite l'effort axial de précontrainte sur la bague de tolérance au moyen d'un ou plusieurs organes élastiques qui exercent sur ladite bague de tolérance un effort tendant à rapprocher les bagues intérieure et extérieure axialement l'une de l'autre. On rattrape ainsi les jeux internes des roulements en assurant un contact permanent sans jeu et sous précharge entre les bagues du
roulement et les billes.
Par ailleurs, par effet de coin entre l'alésage de la bague intérieure et la forme extérieure conique de la bague de tolérance, cette dernière se resserre sur l'arbre assurant ainsi une liaison sans jeu entre ces
éléments.
Très souvent les volants de direction des véhicules automobiles comportent des contacts électriques destinés à actionner par exemple un avertisseur sonore dont la commande est solidaire du volant. On doit ainsi faire transiter un courant électrique entre une partie mobile et une partie fixe du véhicule. Conventionnellement, on utilise des contacteurs tournants rapportés dans le volant dans le haut de la colonne de direction,
confer le document FR-A-2 518 481.
Mais l'on doit insérer ce contacteur tournant additionnel, relativement complexe et volumineux, dans le système de direction, d'o un coût et un encombrement accrus. Par ailleurs, dans les véhicules équipés d'un sac gonflable, on a remarqué que si la mise à la masse du siège du conducteur n'était pas prévue ou présentait des défauts, il existait un risque de déclenchement indésirable du sac gonflable en raison de
phénomènes d'électricité statique entre le conducteur et le volant.
La présente invention a pour objet de proposer un moyen de mise à la masse du volant de direction intégré au roulement de colonne de direction. La présente invention a pour objet de proposer un moyen de passage d'un courant électrique entre le volant et une partie fixe
supportant la colonne de direction.
Le dispositif de palier à roulement de colonne de direction, selon l'invention, est du type comprenant une bague extérieure, une bague intérieure, une rangée d'éléments roulants disposés entre un chemin de roulement intérieur de la bague extérieure et un chemin de roulement extérieur de la bague intérieure, et une bague de tolérance annulaire en contact avec une surface intérieure de révolution de la bague intérieure et avec la périphérie de l'arbre de colonne de direction. La bague de tolérance est pourvue d'un élément électriquement conducteur apte à établir une liaison électrique entre la bague intérieure de roulement et l'arbre de colonne de direction. Une mise à la masse du volant, évite les phénomènes d'électricité statique et prévient le risque de déclenchement
d'un sac gonflable.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'élément
conducteur comprend une portion axiale centrée sur la bague de tolérance.
Avantageusement, l'élément conducteur comprend au moins une languette en contact avec la surface intérieure de révolution de la bague intérieure. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'élément conducteur
est en contact avec la périphérie de l'arbre de colonne de direction.
Dans un mode de réalisation de l'invention, une languette est en
contact avec la bague intérieure et avec l'arbre de colonne de direction.
Dans un mode de réalisation de l'invention, l'élément conducteur
est en contact avec une rondelle-frein.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément conducteur est en contact avec une rondelle de mise en précontrainte axiale. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'élément conducteur comprend une portion radiale du côté de la bague de tolérance opposé à la
bague intérieure.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la portion axiale est
montée sur la périphérie de la bague de tolérance.
On dispose ainsi d'un palier à roulement apte à transmettre un courant électrique entre sa bague extérieure et l'élément supportant sa bague intérieure par l'intermédiaire des éléments roulants, de la bague intérieure, et de l'élément conducteur. De préférence, le roulement sera pourvu de moyens permettant le maintien ensemble de ses différents constituants. Ainsi aucune pièce supplémentaire ne devra être manipulée
lors du montage du roulement dans la colonne de direction.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages
apparaîtront 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'un arbre de colonne de direction, selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue de détail de l'élément conducteur de la figure 1 avant montage la figure 3 montre l'assemblage d'une bague de tolérance et d'un élément conducteur; la figure 4 est une vue de face en élévation d'une bague de tolérance; et la figure 5 est une vue en coupe axiale d'un arbre de colonne de
direction, selon un second mode de réalisation de l'invention.
Comme on peut le voir sur les figures 1 à 4, le roulement 1 est monté dans un logement 2 pourvu d'un alésage 3, et sur un arbre 4. Le roulement 1 comprend une bague extérieure 5 pourvue d'un chemin de roulement toroidal intérieur 6. La bague extérieure 5 se prolonge par une portion cylindrique 7 dont l'extrémité libre est repliée vers l'extérieur en formant un rebord radial 8. La portion cylindrique 7 est pourvue de plusieurs protubérances 9 en saillie vers l'intérieur obtenues en déformant ponctuellement ladite portion cylindrique 7. Le roulement 1 comprend également une bague intérieure 10 de forme toroidale dont la surface extérieure forme un chemin de roulement 11. Entre les chemins de roulement 6 et 11, sont disposés une rangée
d'éléments roulants 12, par exemple des billes.
Une cage 13, en matériau synthétique, permet de maintenir un
espacement circonférentiel régulier entre les éléments roulants 12.
Une bague de tolérance 14, réalisée en matériau synthétique, éventuellement additionnée d'une charge améliorant ses propriétés mécaniques, par exemple de la fibre de verre, est disposée en contact avec la périphérie 4a de l'arbre 4. La bague de tolérance 14 comprend une surface intérieure 15 de forme adaptée à la périphérie 4a de l'arbre 4, une surface extérieure 16 cylindrique de révolution, une surface d'appui 17 disposée du côté des éléments roulants 12 et de forme adaptée à la surface intérieure 18 de la bague intérieure 10 qui présente en section droite méridienne une forme d'arc de cercle dont la convexité est dirigée vers
l'arbre, et une surface radiale 19 à l'opposé de la surface d'appui 17.
La bague de tolérance 14 forme ainsi un anneau qui est ouvert par une fente afin de permettre son adaptation à la périphérie 4a de l'arbre 4 et à la surface intérieure 18 de la bague intérieure 10. La bague de tolérance 14 est donc une pièce intermédiaire réalisant l'interface et la liaison entre
la bague intérieure 10 et l'arbre 4 sur lequel ladite bague vient se monter.
Une rondelle élastique annulaire 21 est disposée sur la périphérie 4a de l'arbre 4 du côté de la surface radiale 19. La rondelle élastique 21 présente des ondulations circonférentielles de façon à présenter une élasticité axiale lui permettant d'exercer un appui sur la
bague de tolérance 14.
Une rondelle-frein 22 est disposée entre l'arbre 4 et la portion cylindrique 7 de la bague extérieure 4. La rondelle-frein 22 comprend une
portion radiale 23 en contact avec la rondelle élastique 21 du côté de celle-
ci opposé à la bague de tolérance 14, la portion radiale 23 se prolongeant vers l'intérieur par une portion oblique 24 découpée en dents ou languettes, dirigée à l'opposé de la rondelle élastique 21 et de diamètre, à l'état libre, légèrement inférieur à celui de l'arbre 4 pour former un moyen de blocage automatique autorisant la rondelle-frein 22 à se déplacer en direction de la rondelle élastique 21 mais interdisant tout mouvement de démontage de sens opposé, par effet d'arc- boutement. La portion radiale 23 se prolonge du côté opposé à la portion oblique 24 par une portion cylindrique 25 s'étendant entre la rondelle élastique 21 et les protubérances 9 de la portion cylindrique 7 de la bague extérieure 4. La portion cylindrique 25 se termine par un rebord 26 radial dirigé vers l'extérieur et dont la périphérie est de diamètre légèrement supérieur au cercle fictif défini par les protubérances 9 pour éviter toute séparation de
la bague extérieure 4 et de la rondelle-frein 22.
Le rebord radial 8 de la bague extérieure 4 est prévu pour venir en contact avec une surface frontale 27 du logement 2. Le roulement 1 est ainsi bloqué axialement dans un sens, tandis qu'il est bloqué dans l'autre sens par la rondelle-frein 22 dont les dents de la portion oblique 24 viennent en contact d'accrochage sur la périphérie 4a de l'arbre 4. La mise en précontrainte des bagues extérieure 5 et intérieure 10 du roulement 1
est assurée par la rondelle élastique 21 et la bague de tolérance 14.
Le roulement 1 comprend un élément conducteur 28 réalisé dans un alliage incluant par exemple du cuivre et formé à partir d'une tôle mince. L'élément conducteur 28 comprend une portion cylindrique 29 en contact avec la surface extérieure 16 formée par la périphérie de la bague de tolérance 14, une portion radiale 30 en contact avec la surface radiale 19 de la bague de tolérance 14, et une languette 31 oblique en contact et en concordance de forme avec la surface intérieure 18 de la bague intérieure 10. La languette 31 est disposée dans une rainure 32 formée dans la surface d'appui 17 de la bague de tolérance 14 et s'étendant de la surface extérieure 16 jusqu'à l'extrémité opposée de la surface d'appui 17 à proximité de la surface intérieure 15. La profondeur de la rainure 32 est sensiblement égale à l'épaisseur de la languette 31. En raison de la faible épaisseur de la languette 31 et du matériau dont l'élément conducteur 28 est formé, la languette 31 présente une grande élasticité qui lui permet d'épouser étroitement la forme convexe de la surface intérieure 18 en assurant un contact électrique permanent de très bonne qualité et, ce, sans nuire à ou influer sur la coopération de la bague intérieure 10 et de la bague
de tolérance 14 grâce à la rainure 32 formant logement.
A titre de variante, non représentée, l'élément conducteur 28 peut comprendre une pluralité de languettes semblables à la languette 31 et circonférentiellement réparties, régulièrement ou non. Sur la figure 2, l'élément conducteur 28 comprend quatre languettes 31 régulièrement réparties. Si ces languettes sont nombreuses et régulièrement réparties, on peut envisager une bague de tolérance 14 dépourvue de rainure, les languettes assurant alors le contact mécanique entre la bague intérieure 10
et la bague de tolérance 14.
Sur la figure 2, on voit que les languettes 31 présentent avant le pliage qui solidarise la bague de tolérance 14 et l'élément conducteur 28 une forme sensiblement axiale. Leur pliage est effectué après l'insertion de l'élément conducteur 28 dans la coupelle formée par la portion
cylindrique 29 et la portion radiale 30, comme illustré sur la figure 3.
La portion radiale 30 de l'élément conducteur 28 est en contact mécanique avec la rondelle élastique annulaire 21 qui est réalisée en métal conducteur ce qui lui permet d'assurer le passage d'un courant électrique entre l'élément conducteur 28 et la rondelle-frein 22. Les dents de la portion oblique 24 de la rondelle-frein 22 assurent le contact électrique
avec l'arbre 4.
Le mode de réalisation illustré sur la figure 5 est similaire à celui de la figure 1, à ceci près que l'élément conducteur 28 est dépourvu de
portion radiale, d'o une diminution de masse et une économie de matière.
La languette 31 comprend, à son extrémité libre, une prolongation 33 repliée en retour vers la surface radiale 19 et interférant avec la périphérie 4a de l'arbre 4 pour assurer le contact électrique. La rainure 32 est pourvue d'une extension 34 adjacente à la périphérie 4a de l'arbre 4 dans laquelle est disposée la dite prolongation 33. Le passage du courant électrique s'effectue de la bague extérieure 5 par les éléments roulants 12, la bague intérieure 10, et la languette 30 à l'arbre 4. A titre de variante, on peut concevoir une languette 30 de forme différente, par exemple avec une
prolongation 33 dirigée à l'opposé de la surface radiale 19.
La bague de tolérance 14 comprend au moins une protubérance radiale 35 dirigée vers l'extérieur et disposée sur la surface extérieure 16 de la bague de tolérance 14 à proximité de la surface d'appui 17. La protubérance radiale 35 empêche une éventuelle désolidarisation de la bague de tolérance 14 et de l'élément conducteur 28 en coopérant avec le bord 29a de la portion cylindrique 29. A cet effet, la portion cylindrique 29 est de longueur axiale plus faible que sur la figure 1 pour disposer la
protéburance 35 sur la-surface extérieure 16.
En variante, on peut réaliser un élément conducteur comprenant à la fois une portion radiale 30 et une prolongation 33 de la languette 31 pour un double contact électrique en parallèle, pour des applications
nécessitant une fiabilité très élevée.
On voit donc que l'on parvient à réaliser un palier à roulement avec passage de courant, par exemple pour la mise à la masse du volant de direction, de même encombrement qu'un palier à roulement conventionnel. Grâce à l'invention, on dispose d'un palier à roulement économique apte à assurer la transmission d'un courant électrique, en particulier pour une mise à la masse du volant de direction d'un véhicule, sans augmentation du nombre de pièces à manipuler lors de l'installation
de la colonne de direction.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de roulement de colonne de direction, du type comprenant une bague extérieure (5), une bague intérieure (10), une rangée d'éléments roulants (12) disposés entre un chemin de roulement intérieur de la bague extérieure et un chemin de roulement extérieur de la bague intérieure, et une bague de tolérance (14) annulaire en contact avec une surface intérieure de révolution (18) de la bague intérieure et avec la périphérie (4a) de l'arbre de colonne de direction (4), caractérisé par le fait que la bague de tolérance est pourvue d'un élément électriquement conducteur (28) apte à établir une liaison électrique entre la bague
intérieure de roulement et l'arbre de colonne de direction.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément conducteur comprend une portion axiale (29) centrée sur la
bague de tolérance.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément conducteur comprend au moins une languette (31) en contact
avec la surface intérieure de révolution de la bague intérieure.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé par le fait que l'élément conducteur est en contact
avec la périphérie de l'arbre de colonne de direction.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'une languette est en contact avec la bague intérieure et avec l'arbre de
colonne de direction.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé par le fait que l'élément conducteur est en contact avec une
rondelle-frein (22).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé par le fait que l'élément conducteur est en contact avec une
rondelle de mise en précontrainte axiale (21).
8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que l'élément conducteur comprend une portion radiale (30) du côté de la
bague de tolérance opposé à la bague intérieure.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé par le fait que la portion axiale est montée sur la
périphérie de la bague de tolérance.
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