FR2909145A1

FR2909145A1 - Bearing assembly for gear box of motor vehicle, has external ring with upper surface mounted against surface of bore, where surfaces comprise profile whose generatrix presents radius greater than external nominal radius of ring

Info

Publication number: FR2909145A1
Application number: FR0610412A
Authority: FR
Inventors: Herve Lonchambon
Original assignee: Societe Nouvelle de Roulements SNR SA
Current assignee: NTN SNR Roulements SA
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-05-30
Anticipated expiration: 2026-11-28
Also published as: FR2909145B1

Abstract

The assembly has an external ring (3) with an upper surface mounted against a surface of a bore. Rolling bodies (6) e.g. cylindrical rollers, are placed between the external ring and an internal ring (5) for permitting rotation of the rings. The upper surface of the external ring and/or the surface of the bore comprise a convex bulging profile (9) whose generatrix presents a radius (R) greater than an external nominal radius (Rn) of the external ring.

Description

1 L'invention concerne un montage d'un roulement dans un logementThe invention relates to a mounting of a bearing in a housing

présentant un alésage, ainsi qu'un roulement pour un tel montage. L'invention s'applique typiquement au montage d'un roulement dans une boîte de vitesses de véhicule automobile, ladite boîte comprenant un carter qui présente un logement dans lequel la bague extérieure fixe d'un roulement est montée. En solidarisant un arbre tournant de la boîte de vitesses à la bague intérieure tournante du roulement, ce type de montage permet le guidage dudit arbre relativement au carter. having a bore, and a bearing for such an assembly. The invention typically applies to the mounting of a bearing in a motor vehicle gearbox, said box comprising a housing which has a housing in which the fixed outer ring of a bearing is mounted. By securing a rotating shaft of the gearbox to the rotating inner race of the bearing, this type of mounting allows guiding said shaft relative to the housing.

Un problème qui se pose est celui du fonctionnement de ce type de montage sous désalignement, c'est-à-dire lorsque l'axe de l'arbre tournant n'est pas strictement confondu avec celui du roulement, ledit désalignement étant induit par les conditions de chargement de l'arbre tournant. En effet, en cas de désalignement, les effets de bords induisent des surpressions entre les corps roulants et les pistes de roulement, ce qui peut endommager le roulement de façon prématurée. Pour résoudre ce problème, l'état de la technique propose d'optimiser le profil des pistes de roulement et/ou des corps roulants. Toutefois, cette optimisation de géométrie interne conduit à réduire la longueur de contact et donc à réduire la capacité de charge des roulements. L'invention a pour but de résoudre les problèmes de l'art antérieur en proposant notamment un montage d'un roulement qui permet de réduire les sur contraintes en cas de fonctionnement sous désalignement, et ce sans limiter la capacité de charge dudit roulement. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un montage d'un roulement dans un logement présentant un alésage, ledit roulement comprenant une bague extérieure fixe dont la surface supérieure est montée contre la surface de l'alésage, un organe intérieur tournant et des corps roulants disposés entre ladite bague et ledit organe pour permettre leur rotation 2909145 2 relative, dans lequel la surface extérieure de la bague extérieure et/ou la surface de l'alésage comprend au moins un profil bombé convexe, la génératrice du profil présentant au moins un rayon supérieur au rayon nominal extérieur de la bague extérieure. A problem that arises is the operation of this type of assembly under misalignment, that is to say when the axis of the rotating shaft is not strictly coincidental with that of the bearing, said misalignment being induced by the loading conditions of the rotating shaft. Indeed, in case of misalignment, the edge effects induce overpressure between the rolling bodies and the raceways, which can damage the bearing prematurely. To solve this problem, the state of the art proposes to optimize the profile of the rolling tracks and / or rolling bodies. However, this optimization of internal geometry leads to reducing the contact length and thus reducing the bearing capacity of the bearings. The object of the invention is to solve the problems of the prior art by proposing in particular a mounting of a bearing which makes it possible to reduce stress on operating under misalignment, without limiting the load capacity of said bearing. For this purpose, and according to a first aspect, the invention proposes a mounting of a bearing in a housing having a bore, said bearing comprising a fixed outer ring whose upper surface is mounted against the surface of the bore, an element rotating interior and rolling bodies disposed between said ring and said member to allow their relative rotation, wherein the outer surface of the outer ring and / or the surface of the bore comprises at least one convex curved profile, the generatrix of the profile having at least one radius greater than the outer nominal radius of the outer ring.

5 Selon un deuxième aspect, l'invention propose un roulement pour un tel montage, comprenant une bague extérieure, une bague intérieure et des rouleaux cylindriques disposés entre lesdites bagues pour permettre leur rotation relative, dans lequel la surface supérieure de la bague extérieure 10 comprend au moins un profil bombé convexe, la génératrice du profil présentant au moins un rayon supérieur au rayon nominal extérieur de la bague extérieure. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit faite en référence aux figures jointes dans lesquelles : 15 la figure 1 montre en coupe longitudinale une partie d'une boîte de vitesses automobile qui intègre un montage selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une coupe longitudinale du roulement pour un montage selon la figure 1.According to a second aspect, the invention provides a bearing for such an arrangement, comprising an outer ring, an inner ring and cylindrical rollers disposed between said rings to allow their relative rotation, wherein the upper surface of the outer ring 10 comprises at least one convex curved profile, the generatrix of the profile having at least one radius greater than the nominal external radius of the outer ring. Other objects and advantages of the invention will appear in the description which follows, made with reference to the appended figures in which: FIG. 1 shows in longitudinal section a part of an automobile gearbox which integrates a mounting according to a embodiment of the invention; - Figure 2 is a longitudinal section of the bearing for mounting according to Figure 1.

20 En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un montage d'un roulement dans un logement présentant un alésage 1, ainsi qu'un roulement pour un tel montage.In connection with the figures, a bearing arrangement in a housing having a bore 1 and a bearing for such an arrangement is described below.

25 Cette description est faite en relation avec un montage d'un roulement dans une boîte de vitesses automobile, toutefois l'invention s'applique également à d'autres domaines techniques dans lesquels un roulement est susceptible de fonctionner sous désalignement.This description is made in connection with a mounting of a bearing in an automotive gearbox, however the invention also applies to other technical fields in which a bearing is likely to operate under misalignment.

30 Sur la figure 1, la boîte de vitesses comprend un carter 2 dans lequel un logement est prévu pour recevoir le roulement. Plus précisément, le logement comprend un alésage 1 dans lequel la bague extérieure 3 du roulement est montée par l'intermédiaire de sa surface extérieure. L'alésage 1 comprend une 2909145 3 paroi axiale 1 a contre laquelle la surface extérieure est disposée, et une butée radiale annulaire lb qui est prévue à l'opposé de l'ouverture d'emmanchement. Par ailleurs, un arbre tournant 4 de la boîte de vitesses est emmanché dans 5 l'alésage de la bague intérieure 5 du roulement, de sorte à permettre le guidage en rotation dudit arbre relativement au carter 2. Pour ce faire, le roulement comprend des corps roulants 6 qui sont disposés entre les bagues 3, 5 pour permettre leur rotation relative. En particulier, les corps roulants 6 sont interposés entre des pistes de roulement qui sont formées sur chacune des 10 bagues 3, 5. En variante non représentée, le montage peut être dépourvu de bague intérieure, ledit montage comprenant alors un organe intérieur tournant formé par l'arbre 4 sur lequel les corps roulants sont en contact pour permettre la rotation relative dudit arbre relativement à la bague extérieure 5.In FIG. 1, the gearbox comprises a housing 2 in which a housing is provided to receive the bearing. More specifically, the housing comprises a bore 1 in which the outer ring 3 of the bearing is mounted via its outer surface. The bore 1 comprises an axial wall 1a against which the outer surface is disposed, and an annular radial abutment 1b which is provided opposite the fitting aperture. Furthermore, a rotating shaft 4 of the gearbox is fitted into the bore of the inner ring 5 of the bearing, so as to allow the rotation of said shaft relative to the housing 2 to be rotated. rolling bodies 6 which are arranged between the rings 3, 5 to allow their relative rotation. In particular, the rolling bodies 6 are interposed between rolling tracks which are formed on each of the rings 3, 5. Alternatively not shown, the assembly may be devoid of inner ring, said assembly then comprising a rotating inner member formed by the shaft 4 on which the rolling bodies are in contact to allow the relative rotation of said shaft relative to the outer ring 5.

15 Sur la figure 1, l'agencement de l'arbre 4 relativement au carter 2 est conçu à titre d'illustration, sans limiter la portée de l'invention. Par ailleurs, les corps roulants 6 sont des rouleaux cylindriques qui permettent de supporter des efforts radiaux importants. Des butées 7 sont prévues sur la surface intérieure de la bague extérieure 3, de part et d'autre des rouleaux 6, afin d'empêcher la 20 dislocation du roulement sous efforts axiaux importants. En fonction des conditions de chargement de l'arbre tournant 4, celui-ci peut fléchir et donc induire un fonctionnement sous désalignement relativement à l'axe de rotation 8 du roulement. Par rapport à des corps roulants sphériques, les rouleaux cylindriques présentent l'inconvénient d'être plus sensibles aux sur contraintes induites par un fonctionnement sous désalignement, notamment du fait de leur incapacité géométrique à basculer sur les pistes de roulement.In Figure 1, the arrangement of the shaft 4 relative to the housing 2 is intended to be illustrative, without limiting the scope of the invention. Moreover, the rolling bodies 6 are cylindrical rollers that can withstand significant radial forces. Stops 7 are provided on the inner surface of the outer ring 3, on either side of the rollers 6, in order to prevent the dislocation of the bearing under significant axial forces. Depending on the loading conditions of the rotating shaft 4, it can bend and thus induce a misaligned operation relative to the axis of rotation 8 of the bearing. Compared to spherical rolling bodies, the cylindrical rollers have the disadvantage of being more sensitive to stress induced by misaligned operation, in particular because of their geometric inability to switch on the rolling tracks.

30 Pour limiter les sur contraintes provoquées par ce fonctionnement sous désalignement, l'invention prévoit d'agencer le montage de sorte à permettre un degré de liberté en basculement du roulement par rapport à l'alésage 1. Ainsi, 25 2909145 4 sous l'effet du désalignement, le basculement du roulement permet de limiter les effets de bords en compensant le désalignement entre l'axe de l'arbre et celui du roulement 8. II en résulte donc une diminution du niveau des sur contraintes aux bords des pistes de roulement et donc une diminution du risque 5 d'écaillage dans ces zones. Pour ce faire, la surface extérieure de la bague extérieure 3 comprend au moins un profil bombé convexe 9, c'est-à-dire un profil s'étendant vers l'extérieur de ladite surface. En outre, la génératrice du profil 9 présente au moins un rayon R 10 supérieur au rayon nominal extérieur Rn de la bague extérieure 3. Le profil bombé 9 peut être réalisé par déformation, notamment par cintrage, ou par usinage de la surface extérieure de la bague extérieure 3. En variante non représentée, il est également possible de prévoir que la surface 15 de l'alésage 1 présente également un tel profil bombé convexe, c'est-à-dire un profil s'étendant vers l'intérieur de l'alésage 1. Le profil bombé de l'alésage peut éventuellement être prévu en complément du profil bombé convexe 9 de la surface extérieure. Dans la suite de la description, on décrit un profil bombé 9 qui est adapté indifféremment pour la surface extérieure et pour l'alésage 1.In order to limit the stress caused by this misalignment operation, the invention provides for arranging the assembly so as to allow a degree of freedom in tilting of the bearing with respect to the bore 1. Thus, 2909145 4 under the misalignment effect, the tilting of the bearing makes it possible to limit the effects of edges by compensating the misalignment between the axis of the shaft and that of the bearing 8. This therefore results in a reduction in the level of stress on the edges of the rolling tracks and therefore a decrease in the risk of flaking in these areas. To do this, the outer surface of the outer ring 3 comprises at least one convex curved profile 9, that is to say a profile extending outwardly of said surface. In addition, the generatrix of the profile 9 has at least one radius R 10 greater than the external nominal radius Rn of the outer ring 3. The curved profile 9 can be produced by deformation, in particular by bending, or by machining the outer surface of the 3. In variant not shown, it is also possible to provide that the surface 15 of the bore 1 also has such a convex curved profile, that is to say a profile extending inwardly of the Bore 1. The curved profile of the bore may optionally be provided in addition to the convex curved profile 9 of the outer surface. In the remainder of the description, a curved profile 9 is described, which is suitable indifferently for the outer surface and for the bore 1.

20 Un tel rayon R pour la génératrice du profil 9 permet d'obtenir un profil bombé 9 dont la flèche f est limitée, notamment relativement à une bague extérieure dont le profil présente une génératrice de rayon égal à celui du roulement. En particulier, la flèche f peut présenter une hauteur qui est inférieure à 1% de la 25 largeur de la surface extérieure de la bague extérieure 3, notamment comprise entre 0,1% et 0,5% de cette largeur. En effet, ces conditions mathématiques permettent de compenser un fonctionnement sous désalignement compris entre 0,05 et 0,5 , ce qui est 30 classiquement rencontré dans un montage pour boîte de vitesses. Toutefois, en fonction des contraintes effectivement subies par le montage et du défaut de désalignement à corriger, le rayon R de la génératrice du profil 9 peut être 2909145 5 ajusté afin de compenser au mieux les effets du fonctionnement sous désalignement. Par ailleurs, il est également possible de combiner l'invention avec les 5 réalisations de l'art antérieur dans lesquelles le profil des pistes de roulement et/ou des corps roulants 6 est optimisé afin de limiter les pics de contraintes de désalignement. En particulier, outre le profil bombé 9 de la surface extérieure et/ou de l'alésage 1, les pistes de roulement et/ou la surface des corps roulants 6 peuvent présenter également un profil bombé, notamment un profil elliptique.Such a radius R for the generatrix of the profile 9 provides a curved profile 9 whose arrow f is limited, particularly relative to an outer ring whose profile has a generatrix of radius equal to that of the bearing. In particular, the arrow f may have a height which is less than 1% of the width of the outer surface of the outer ring 3, in particular between 0.1% and 0.5% of this width. Indeed, these mathematical conditions make it possible to compensate for a misalignment operation of between 0.05 and 0.5, which is conventionally encountered in a gearbox assembly. However, depending on the constraints actually experienced by the assembly and the misalignment fault to be corrected, the radius R of the generatrix of the profile 9 can be adjusted to compensate for the effects of misalignment operation. Furthermore, it is also possible to combine the invention with the embodiments of the prior art in which the profile of the raceways and / or the rolling bodies 6 is optimized in order to limit the peaks of misalignment stresses. In particular, in addition to the curved profile 9 of the outer surface and / or the bore 1, the raceways and / or the surface of the rolling bodies 6 may also have a curved profile, including an elliptical profile.

10 Toutefois, la combinaison de ces réalisations avec celles suivant l'invention, permet de limiter la réduction de capacité de charge des roulements selon l'art antérieur. Selon la réalisation représentée, le profil bombé 9 de la surface extérieure est 15 symétrique par rapport au plan médian P de la bague extérieure 3, en particulier en présentant une géométrie de type tonneau. Cette géométrie permet notamment un basculement du roulement qui est analogue dans les deux sens et symétrique par rapport au centre de basculement.However, the combination of these embodiments with those according to the invention makes it possible to limit the reduction of bearing capacity of the bearings according to the prior art. According to the embodiment shown, the curved profile 9 of the outer surface is symmetrical with respect to the median plane P of the outer ring 3, in particular by having a barrel-type geometry. This geometry allows a tilting of the bearing which is similar in both directions and symmetrical with respect to the tilting center.

20 En variante non représentée, on peut envisager que le profil bombé 9 présente une géométrie elliptique, c'est-à-dire comprenant un rayon central et deux rayons latéraux, de sorte à mieux limiter les pics de contraintes dus aux effets de bords. Selon une autre variante, une géométrie logarithmique, c'est-à-dire comprenant une succession de rayons, peut également être envisagée pour 25 favoriser le basculement du roulement dans le logement. Dans un exemple de réalisation, le carter 2 peut être réalisé en matériau métallique tendre, notamment en aluminium, et le rayon de l'alésage 1 peut être sensiblement égal au rayon nominal extérieur Rn de la bague extérieure 3.As a variant not shown, it can be envisaged that the curved profile 9 has an elliptical geometry, that is to say comprising a central radius and two lateral rays, so as to better limit stress peaks due to edge effects. According to another variant, a logarithmic geometry, that is to say comprising a succession of rays, can also be envisaged to promote the tilting of the bearing in the housing. In an exemplary embodiment, the casing 2 may be made of soft metal material, in particular aluminum, and the radius of the bore 1 may be substantially equal to the nominal external radius Rn of the outer ring 3.

30 Ainsi, le roulement étant réalisé en acier dur, notamment de type 1000r6, la surface de l'alésage 1 peut être matée lors des basculements successifs qui sont induits par les fonctionnements sous désalignement. En particulier, le matage peut ainsi former un profil concave sur la surface de l'alésage 1, qui 2909145 6 correspond à l'empreinte du profil convexe 9 de la bague extérieure 3, de sorte à faciliter le basculement du roulement tout en améliorant sa retenue dans le logement.Thus, since the bearing is made of hard steel, in particular of the 1000r6 type, the surface of the bore 1 can be masticated during the successive tilts which are induced by the operations under misalignment. In particular, the matting can thus form a concave profile on the surface of the bore 1, which corresponds to the imprint of the convex profile 9 of the outer ring 3, so as to facilitate the tilting of the bearing while improving its restraint in the dwelling.

Claims

1. Mounting a bearing in a housing having a bore (1), said bearing comprising a fixed outer ring (3) whose upper surface is mounted against the surface of the bore (1), a rotating inner member (4) , 5) and rolling bodies (6) arranged between said ring and said member to allow relative rotation thereof, said arrangement being characterized in that the outer surface of the outer ring (3) and / or the surface of the bore ( 1) comprises at least one convex curved profile (9), the generatrix of the profile (9) having at least one radius (R) greater than the external nominal radius (Rn) of the outer ring (3).

2. Assembly of a bearing according to claim 1, characterized in that the rolling bodies (6) are cylindrical rollers.

3. Assembly of a bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the curved profile (9) has an arrow (f) whose height is less than 1 / o of the width of the outer surface of the outer ring (3). 20

4. Assembly according to claim 3, characterized in that the curved profile (9) has an arrow (f) whose height is between 0.1% and 0.5% of the width of the outer surface of the outer ring (3).

5. Assembly according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the curved profile (9) is symmetrical with respect to the median plane (P) of the outer ring (3).

6. Assembly according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the curved profile (9) has a barrel-type geometry.

7. An assembly according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the curved profile (9) has an elliptical geometry or a logarithmic geometry. 30 2909145 8

8. Bearing for an assembly according to any one of claims 2 to 7, characterized in that it comprises an outer ring (3), an inner ring (5) and cylindrical rollers (6) arranged between said rings 5 for allow their relative rotation, wherein the upper surface of the outer ring (3) comprises at least one convex curved profile (9), the generatrix of the profile (9) having at least one radius (R) greater than the nominal external radius (Rn ) of the outer ring (3). 10

9. Bearing according to claim 8, characterized in that the outer surface of the outer ring (3) has an arrow (f) of which: the height is less than 1% of the width of said outer surface, in particular between 0, 1% and 0.5% of said width. 15

10. Bearing according to claim 8 or 9, characterized in that the outer surface of the outer ring (3) has a barrel-type geometry which is symmetrical with respect to the median plane (P) of the outer ring (3).