FR2975146A1

FR2975146A1 - Roulement a billes, butee d'embrayage/debrayage comprenant un tel roulement et vehicule automobile equipe d'un tel roulement ou d'une telle butee

Info

Publication number: FR2975146A1
Application number: FR1154001A
Authority: FR
Inventors: Benoit Arnault; Jean Philippe Clauvelin
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-16
Anticipated expiration: 2031-05-10
Also published as: FR2975146B1

Abstract

Ce roulement à corps roulants 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 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 piste de roulement (411) en forme de tronçon de sphère centré sur le point commun aux axes de symétrie (X3, X4) des deux bagues, alors que la piste de roulement (411) est bordée par un dégagement en creux (412).

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 effet, compte tenu de la géométrie de la surface de la bague interne, qui est en regard de la piste de roulement en forme de tronçon de sphère ménagée sur la bague externe, cette surface en regard et la portion cylindrique convergent en s'éloignant de la piste de roulement, ce qui peut induire un blocage d'une ou plusieurs billes. En outre, la forme interne de la bague externe est difficile à réaliser par estampage, voire par usinage, car aucun espace ne permet le passage d'un outil de mise en forme, au niveau du bord de plus grand diamètre de la piste de roulement en forme de tronçon de sphère, c'est-à-dire dans la zone de raccordement avec la portion cylindrique à section circulaire. Ce roulement connu est donc difficilement industrialisable. 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 facilité de fabrication 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 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 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, la piste de roulement est bordée par un dégagement en creux. Grâce à l'invention, le dégagement en creux permet le passage d'un outil de mise en forme ou d'usinage de la surface d'une des bagues sur laquelle est réalisée la piste de roulement en forme de tronçon de sphère. Ce dégagement en creux évite également qu'une bille risque de se coincer sur une partie de la surface de la bague adjacente à la piste de roulement, du fait du mouvement de rotulage des bagues l'une par rapport à l'autre. 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 : - Le dégagement en creux est ménagé entre la piste de roulement et une partie cylindrique d'une surface d'une première bague, parmi les bagues interne et externe, cette surface délimitant la chambre de roulement. - Le dégagement en creux jouxte le bord de plus grand diamètre de la piste de roulement. - La piste de roulement et le dégagement en creux sont ménagés sur une surface interne de la bague externe, cette surface étant dirigée vers la bague interne et délimitant la chambre de roulement. - La partie cylindrique fait partie de la surface interne de la bague externe et délimite également la chambre de roulement. - Le dégagement en creux est en forme de gorge périphérique ménagée sur une surface de la bague externe qui délimite la chambre de roulement. - Un joint est monté sur une première bague, parmi les bagues interne et externe, et 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, alors que le joint forme une butée au mouvement de débattement angulaire des bagues, cette butée recevant l'un au moins des corps roulants lorsque ce corps roulant est en appui contre la piste de roulement. - Le dégagement en creux est ménagé, le long d'un axe de symétrie de la première bague, entre la piste de roulement et le joint.

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 d'un mode de réalisation d'un roulement et d'un dispositif de butée d'embrayage-débrayage conforme 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 ; et la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III à la figure 2. 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. 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 ou la variante considéré, la butée 922 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

REVENDICATIONS1.- Roulement à corps roulants 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 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 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 la piste de roulement (411) est bordée par un dégagement en creux (412).

2.- Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dégagement en creux (412) est ménagé entre la piste de roulement (411) et une partie cylindrique (413) d'une surface (41) d'une première bague, parmi les bagues interne et externe, cette surface (41) délimitant la chambre de roulement (5).

3.- Roulement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dégagement en creux (412) jouxte le bord de plus grand diamètre (411A) de la piste de roulement (411).

4.- Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la piste de roulement (411) et le dégagement en creux (412) sont ménagés sur une surface interne (41) de la bague externe (4), cette surface étant dirigée vers la bague interne (3) et délimitant la chambre de roulement (5).

5.- Roulement selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la partie cylindrique (413) fait partie de la surface interne (41) de la bague externe (4) et délimite également la chambre de roulement (5).

6.- Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dégagement en creux (412) est en forme de gorge périphérique ménagée sur une surface (41) de la bague externe (4) qui délimite la chambre de roulement (5).

7.- Roulement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un joint (9) est monté sur une première bague (4), parmi les bagues interne et externe (3, 4), et 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 en ce que le joint 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 piste de roulement (411).

8.- Roulement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dégagement en creux (412) est ménagé, le long d'un axe de symétrie (X4) de la première bague (4), entre la piste de roulement (411) et le joint (9).

9.- Dispositif de butée d'embrayage-débrayage comprenant un élément de 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 (1) selon l'une des revendications 1 à 8 ou d'un dispositif de butée d'embrayage-débrayage (1, 2) selon la revendication 9.