FR3001510A1 - Cage pour roulement, notamment pour le roulement de direction electrique de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

La cage pour palier à roulement est destinée à assurer l'espacement circonférentiel d'une rangée d'éléments roulants et comprend des alvéoles 12, 14 pour les éléments roulants et des languettes de liaison 16 reliant chacune deux alvéoles successives. Au moins un évidement 18 est ménagé dans l'épaisseur d'au moins une desdites languettes.

Description

Cage pour roulement, notamment pour roulement de direction électrique de véhicule automobile La présente invention concerne le domaine des paliers à roulement, notamment les paliers à roulements utilisés dans les directions électriques de véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention concerne les cages de retenue assurant un espacement circonférentiel entre les éléments roulants des paliers à roulement. Une direction électrique d'un véhicule automobile comprend généralement un actionneur électromécanique situé sur la colonne de direction ou sur l'ensemble inférieur qui comporte des organes mécaniques destinés à assurer le positionnement angulaire des roues directrices du véhicule. L'actionneur électromécanique comprend un moteur électrique rotatif dont l'arbre est supporté par au moins un palier à roulement, directement ou par l'intermédiaire d'un système de vis à billes. Le palier à roulement comprend généralement une bague intérieure, une bague extérieure et une rangée d'éléments roulants, en général des billes, disposés entre les bagues. On connaît, par le document FR-A1-2 911 934, une cage de retenue pour palier à roulement comportant une pluralité d'alvéoles pour le logement des billes qui sont définies chacune en partie par deux griffes disposées à l'opposé d'un talon de ladite cage. De telles cages donnent entière satisfaction dans de nombreuses applications. Toutefois, dans des applications à vitesse de rotation faible ou pour lesquelles le sens de rotation s'inverse brusquement, ce genre de cages entraîne différentes difficultés. En effet, sous l'effet des billes, la cage peut se déformer fortement et venir en contact avec la bague intérieure, ce qui entraine sa dégradation voire sa destruction. De plus, lors d'un changement de direction de la charge appliquée au palier à roulement, comme par exemple lors du braquage des roues d'un véhicule équipé d'un système de direction électrique tel que décrit précédemment, lorsque le conducteur effectue des manoeuvres vers la gauche et vers la droite pour stationner le véhicule la cage est également fortement déformée, voire détruite. On connaît également, par le document FR-A1-2 883 941, une cage pour palier à roulement comprenant des premières alvéoles pourvues de griffes de retenue axiale de la cage sur les billes, et des deuxièmes alvéoles dépourvues de griffes de retenue axiale. Dans une application à fortes charges axiales et radiales et à faible vitesse de rotation, par exemple entre 100 et 300tr/min, le roulement subit une forte déformation. Une telle cage n'offre pas aux billes suffisamment de liberté les unes par rapport aux autres de sorte que la cage est également fortement déformée en cas de mouvements antagonistes de deux billes adjacentes. Ceci peut provoquer la destruction de la cage. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.

Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir une cage pour palier à roulement présentant une bonne sûreté de fonctionnement. La présente invention vise à également à prévoir une cage pouvant être déformé avec un risque de dégradation limité.

La présente invention vise à encore à prévoir une cage d'encombrement restreint, de poids limité et facile à monter. Dans un mode de réalisation, la cage pour palier à roulement destinée à assurer l'espacement circonférentiel d'une rangée d'éléments roulants comprend des alvéoles pour les éléments roulants et des languettes de liaison reliant chacune deux alvéoles successives, au moins un évidement étant ménagé dans l'épaisseur d'au moins une desdites languettes. Ladite languette de liaison peut s'étendre circonférentiellement entre les deux alvéoles associées. Avantageusement, ladite languette de liaison est décalée axialement vers l'intérieur de ladite cage par rapport aux extrémités libres ouvertes des alvéoles et décalée axialement vers l'extérieur par rapport aux fonds desdites alvéoles. Ledit évidement peut s'étendre selon une première direction à partir d'un bord de ladite languette de liaison en direction d'un bord opposé de sorte à laisser subsister sur la languette une zone d'épaisseur réduite. Ledit évidement peut déboucher de part et d'autre de la languette de liaison selon une seconde direction distincte de la première direction.

Dans un mode de réalisation, ledit évidement s'étend radialement et débouche axialement de part et d'autre de la languette de liaison. Ledit évidement peut être ouvert radialement du côté intérieur ou du côté extérieur de la cage. Dans un autre mode de réalisation, ledit évidement s'étend axialement ou obliquement et débouche radialement de part et d'autre de la languette de liaison. Ledit évidement peut être ouvert axialement du côté des alvéoles ou du côté opposé aux alvéoles. De préférence, chacune desdites languettes de liaison comprend au moins un évidement ménagé dans l'épaisseur de ladite languette. Avantageusement, chaque évidement peut former une rainure. Dans un mode de réalisation, la cage comprend des premières alvéoles pour des premiers éléments roulants de la rangée pourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur lesdits éléments roulants, et des secondes alvéoles pour des seconds éléments roulants de la rangée et dépourvues de moyens de retenue axiale. La cage peut par exemple être réalisée en une seule pièce en matériau synthétique, de préférence en matière polymère. Selon un second aspect, l'invention concerne un palier à roulement comprenant une bague extérieure, une bague intérieure, au moins une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues et une cage tel que définie précédemment. Selon un troisième aspect, l'invention concerne une direction électrique de véhicule automobile comprenant au moins un palier à roulement tel que défini ci-dessus. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de 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 perspective d'une cage pour palier à roulement selon un premier exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue de détail de la figure 1, - la figure 3 est une coupe selon l'axe de la figure 2, - la figure 4 est une vue de détail d'une cage selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue de détail d'une cage selon un troisième exemple de réalisation de l'invention, - la figure 6 est une coupe selon l'axe VI-VI de la figure 5, - la figure 7 est une vue de détail d'une cage selon un quatrième exemple de réalisation de l'invention, - la figure 8 est une vue de détail d'une cage selon un cinquième exemple de réalisation de l'invention, - la figure 9 est une coupe selon l'axe IX-IX de la figure 8, - la figure 10 est une vue de détail d'une cage selon un sixième exemple de réalisation de l'invention, et - la figure 11 est une vue de détail d'une cage selon un septième exemple de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre une cage 10 prévue pour être utilisée dans un palier à roulement du type comprenant une bague extérieure, une bague intérieure, et une pluralité d'éléments roulants réalisés sous forme de billes et montés entre lesdites bagues. La cage 10 permet le maintien d'un espacement circonférentiel régulier des billes entre les bagues. La cage 10 peut avantageusement être réalisée en une seule pièce par moulage d'une matière polymère telle que par exemple du polyamide, notamment du PA 66 ou du PA 46, ou encore un polyétheréthercétone (PEEK). La cage 10 de forme générale annulaire comprend une pluralité d'alvéoles 12, 14 régulièrement réparties dans le sens circonférentiel et prévues pour recevoir les billes, et des languettes 16 de jonction ou liaison reliant chacune entre elles deux alvéoles successives. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, chaque languette 16 de liaison est prévue pour permettre un déplacement relatif entre les deux alvéoles associées adjacentes.

Chaque alvéole 12, 14 est ouverte axialement d'un seul côté et ouverte radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur pour permettre le montage et la mise en place de la cage 10 sur les billes. Dans l'exemple de réalisation illustré, les alvéoles 14 sont pourvues de moyens de retenue axiale de la cage sur les billes comme cela sera décrit par la suite, et les alvéoles 12 sont dépourvues de tels moyens de retenue. Les alvéoles 12 sont ici au nombre de huit et arrangées par paire d'alvéoles immédiatement adjacente. Les paires d'alvéoles 12 sont séparées par une alvéole 14. Les alvéoles 14 sont ici au nombre de quatre et régulièrement réparties dans le sens circonférentiel pour assurer une retenue axiale régulière de la cage 10 sur les billes. Comme illustré plus visiblement sur les figures 2 et 3, chaque alvéole 12 comprend deux parois latérales 12a, 12b sensiblement cylindriques et espacées dans le sens circonférentiel, et une paroi de fond 12c reliant les parois latérales 12a, 12b. Les parois 12a, 12b et 12c présentent une épaisseur constante. Le diamètre du cylindre définissant les parois latérales 12a, 12b de chaque alvéole 12 est supérieur à celui des billes de façon qu'un jeu puisse être offert auxdites billes pour se déplacer radialement et circonférentiellement par rapport aux alvéoles 12. Les parois latérales 12a, 12b sont inaptes à assurer une retenue axiale de la cage sur les billes. Les alvéoles 12 sont dépourvues de tels moyens de retenue axiale. Chaque alvéole 14 comprend une paroi sphérique 14a tendant à envelopper la bille associée et formant une coupelle d'épaisseur constante pour la réception de ladite bille. Chaque alvéole 14 comprend également deux griffes 14b, 14c opposées prolongeant chacune une extrémité de la paroi sphérique 14a. La griffe 14b s'étend dans le sens circonférentiel en direction de la griffe 14c opposée pour délimiter l'alvéole 14 associée. Les extrémités libres des griffes 14b, 14c sont espacées d'une distance inférieure au diamètre des billes. Les griffes 14b, 14c d'une alvéole sont capables d'assurer la retenue axiale de la cage 10 par encliquetage sur la bille disposée dans ladite alvéole. Les languettes 16 de liaison sont identiques entre elles et s'étendent circonférentiellement entre deux alvéoles adjacentes. Dans l'exemple de réalisation illustré, les languettes 16 s'étendent également radialement et présentent une épaisseur axiale réduite par rapport à la dimension axiale des alvéoles 12, 14. Chaque languette 16 s'étend circonférentiellement à partir de la paroi d'une des deux alvéoles associées et se raccorde à la paroi opposée dans le sens circonférentiel de l'autre alvéole. Chaque languette 16 relie soit une alvéole 12 et une alvéole 14, soit deux alvéoles 12. Pour chaque languette 16 reliant deux alvéoles 12, ladite languette se raccorde circonférentiellement de part et d'autre à la paroi latérale 12a ou 12b de l'alvéole associée du côté opposé à l'ouverture prévue pour la bille. Pour chaque languette 16 reliant une alvéole 12 et une alvéole 14, ladite languette se raccorde d'une part à la paroi latérale 12b de l'alvéole 12 et d'autre part à la paroi sphérique 14a de l'alvéole 14 circonférentiellement du côté opposé à l'ouverture définie par chaque alvéole. Chaque languette 16 est située axialement entre la paroi de fond 12c et l'extrémité libre de la paroi latérale 12a ou 12b de l'alvéole associée sensiblement à mi-distance de ladite extrémité libre et ladite paroi de fond. En d'autres termes, chaque languette 16 est décalée axialement vers l'intérieur par rapport aux extrémités libres ouvertes des alvéoles 12, 14 et décalées axialement vers l'extérieur par rapport aux fonds desdites alvéoles. Chaque languette 16 est délimitée radialement par un bord interne aligné sur l'alésage de la cage et par un bord externe opposé aligné sur la surface extérieure de ladite cage.

Chaque languette 16 est plate. Chaque languette 16 comprend une rainure 18 s'étendant radialement à partir du bord interne de ladite languette en direction du bord externe. La rainure 18 s'étend sur la majeure partie de la languette 16 jusqu'au voisinage du bord externe de sorte à laisser subsister une zone de faible épaisseur radiale de matière au niveau dudit bord externe. La rainure 18 est débouchante radialement du côté intérieur et non débouchante radialement du côté extérieur. La rainure 18 débouche axialement de part et d'autre de la languette 16. La rainure 18 traverse axialement l'épaisseur de la languette 16. La rainure 18 présente dans l'exemple de réalisation illustré une forme en U et est située dans un plan axial médian de la languette. En fonctionnement, en cas de mouvements antagonistes de deux billes logées dans deux alvéoles adjacentes, la languette 16 reliant les deux alvéoles et comprenant la rainure 18 peut fléchir élastiquement dans le sens radial et/ou axial pour permettre un déplacement relatif des billes et des alvéoles, puis revenir ensuite à sa position initiale lorsque les billes sont de nouveau animées d'un même mouvement. En fonctionnement, les languettes 16 peuvent donc se déformer, ce qui réduit fortement le risque de détérioration de la cage 10. La faible épaisseur des languettes favorise ce fléchissement ou déformation. La rainure 18 forme sur chaque languette 16 une zone d'affaiblissement local de la tenue mécanique favorisant encore la déformation de ladite languette et le déplacement des deux alvéoles associées. Par ailleurs, la prévision de languettes 16 de faible épaisseur et comprenant chacune une rainure 18 permet de faciliter le montage de la cage sur les billes par poussée axiale. En effet, les languettes 16 et les rainures 18 permettent d'accroitre localement la flexibilité de la cage et d'éviter l'apparition de fissures lors du montage. En outre, les rainures 18 forment des évidements permettant un allègement de la masse de la cage 10 par diminution de la quantité de matière mise en oeuvre. Dans l'exemple de réalisation illustré, les rainures 18 des languettes 16 sont ouvertes radialement du côté intérieur de la cage. En variante, comme illustré sur l'exemple de réalisation de la figure 4 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, chaque languette 16 comprend une rainure 20 ouverte radialement du côté extérieur de la cage et débouchant axialement de part et d'autre à travers l'épaisseur de ladite languette. Chaque rainure 20 s'étendant radialement à partir du bord externe de ladite languette jusqu'au voisinage du bord interne de sorte à laisser subsister une zone de faible épaisseur radiale de matière, et débouche axialement de part et d'autre de ladite languette. L'exemple de réalisation illustré aux figures 5 et 6, sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, diffère des exemples de réalisation précédemment décrits en ce que la cage 10 comprend des languettes 22 s'étendant circonférentiellement et axialement entre deux alvéoles adjacentes. Chaque languette 22 s'étend circonférentiellement à partir de la paroi d'une des deux alvéoles associées et se raccorde à la paroi opposée dans le sens circonférentiel de l'autre alvéole circonférentiellement du côté opposé à l'ouverture définie par chaque alvéole. Chaque languette 22 présente une dimension axiale réduite par rapport à la dimension axiale des alvéoles 12, 14. Chaque languette 22 est décalée axialement vers l'intérieur de la cage par rapport aux extrémités libres ouvertes des alvéoles 12, 14 et décalées axialement vers l'extérieur par rapport aux fonds desdites alvéoles. Chaque languette 22 présente également une épaisseur radiale réduite par rapport à l'épaisseur radiale des alvéoles 12, 14. Chaque languette 22 est située radialement entre les bords interne et externe des alvéoles 12, 14 alignés respectivement sur l'alésage et sur la surface extérieure de la cage. Chaque languette 22 comprend une rainure 24 s'étendant axialement du côte opposé aux alvéoles 12, 14. Chaque rainure 24 s'étend axialement, à partir d'un bord d'extrémité radial situé du côté du fond des alvéoles 12 et 14, en direction du bord d'extrémité radial opposé. Lesdits bords délimitent axialement la languette. La rainure 24 s'étend sur la majeure partie de la languette 22. La rainure 24 est débouchante axialement du côté opposé aux alvéoles 12, 14 et non débouchante axialement du côté desdites alvéoles. La rainure 24 débouche radialement de part et d'autre de la languette 22. La rainure 24 traverse radialement l'épaisseur de la languette 22. La rainure 24 présente dans cet exemple de réalisation une forme en U et est située dans un plan axial médian de la languette. Dans cet exemple de réalisation illustré, les rainures 24 des languettes 22 sont ouvertes axialement du côte opposé aux alvéoles 12, 14. En variante, comme illustré sur l'exemple de réalisation de la figure 7, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, chaque languette 22 comprend une rainure 26 ouverte axialement du côté des alvéoles 12, 14 et débouchant radialement de part et d'autre à travers l'épaisseur de ladite languette. L'exemple de réalisation illustré aux figures 8 et 9, sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, diffère du troisième exemple de réalisation uniquement en ce que la cage comprend des languettes 28 s'étendant circonférentiellement et obliquement entre deux alvéoles adjacentes. Chaque languette 28 s'étend obliquement vers l'intérieur de la cage. Chaque languette 28 est située radialement entre les bords interne et externe des alvéoles 12, 14 alignés respectivement sur l'alésage et sur la surface extérieure de la cage. Chaque languette 28 est décalée axialement vers l'intérieur de la cage par rapport aux extrémités libres ouvertes des alvéoles 12, 14 et décalées axialement vers l'extérieur par rapport aux fonds desdites alvéoles. Une rainure 30 est ménagée sur chaque languette 28 de manière identique aux rainures 24 des languettes 22 du troisième exemple de réalisation. Dans cet exemple de réalisation, les rainures 30 sont ouvertes axialement du côte opposé aux alvéoles 12, 14 et débouchent radialement de part et d'autre à travers l'épaisseur de ladite languette. En variante, comme illustré sur l'exemple de réalisation de la figure 10, sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, chaque languette 28 comprend une rainure 32 ouverte axialement du côté des alvéoles 12, 14 et débouchant radialement du côté intérieur et du côté extérieur de la cage. Dans l'ensemble des exemples de réalisation illustrés, chaque languette comprend une unique rainure. En variante, il pourrait être possible de prévoir, pour une ou chaque languette, un nombre de rainure supérieur, par exemple égal à deux, de sorte à accroître encore la flexibilité de la cage. De telles rainures peuvent être formées à partir d'un même bord de la languette ou encore à partir de deux bords opposés tel que cela est illustré dans l'exemple de réalisation de la figure 11 correspondant à la combinaison des premier et second exemples de réalisation. Dans cet exemple de réalisation, la cage comprend, pour chaque languette 16, la rainure 18 s'étendant à partir du bord interne de ladite languette et la rainure 20 s'étendant à partir du bord externe. Les rainures 18, 20 sont ici disposées en regard. De façon analogue, il pourrait être possible de combiner les rainures des troisième et quatrième exemples de réalisation, ou encore les rainures des cinquième et sixième exemples de réalisation.

Dans les exemples de réalisation illustrés, les rainures forment des évidements sur les languettes. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir d'autres types d'évidements, en remplacement ou en combinaison, par exemple des encoches, des échancrures, etc. Dans une autre variante de réalisation, il pourrait également être possible de prévoir une cage comprenant à la fois des languettes pourvues d'évidements et des languettes dépourvues d'évidements. Dans l'ensemble des exemples de réalisation illustrés, les languettes s'étendent soit radialement, soit axialement, soit obliquement. En variante, il pourrait être possible de combiner sur une même cage les différentes orientations des languettes et les différentes orientations des rainures sur lesdites languettes. Dans les exemples de réalisation illustrés, la cage comprend des alvéoles pourvues de moyens de retenue axiale et des alvéoles dépourvues de tels moyens de retenue En variante, la cage pourrait comprendre un seul type d'alvéoles. Dans une autre variante de réalisation, il pourrait encore être possible de prévoir une cage permettant l'espacement circonférentiel d'autres types d'éléments roulants, par exemple des rouleaux. Grâce à l'invention, les alvéoles de réception des éléments roulants sont mobiles les unes par rapport aux autres dans le sens radial et/ou axial. Ainsi, le risque de détérioration de la cage en cas de mouvements antagonistes de deux éléments roulants adjacents est fortement réduit dans la mesure où ces éléments roulants sont mobiles l'un relativement à l'autre.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Cage pour palier à roulement destinée à assurer l'espacement circonférentiel d'une rangée d'éléments roulants et comprenant des alvéoles (12, 14) pour les éléments roulants, caractérisée en ce qu'elle comprend des languettes de liaison (16 ; 22 ; 28) reliant chacune deux alvéoles successives, au moins un évidement (18 ; 20 ; 24 ; 26 ; 30 ; 32) étant ménagé dans l'épaisseur d'au moins une desdites languettes.
2. 2. Cage selon la revendication 1, dans laquelle ladite languette de liaison (16 ; 22 ; 28) s'étend circonférentiellement entre les deux alvéoles associées.
3. 3. Cage selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite languette de liaison (16 ; 22 ; 28) est décalée axialement vers l'intérieur de ladite cage par rapport aux extrémités libres ouvertes des alvéoles et décalée axialement vers l'extérieur par rapport aux fonds desdites alvéoles.
4. 4. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit évidement (18 ; 20 ; 24 ; 26 ; 30 ; 32) s'étend selon une première direction à partir d'un bord de ladite languette de liaison en direction d'un bord opposé de sorte à laisser subsister sur la languette une zone d'épaisseur réduite.
5. 5. Cage selon la revendication 4, dans laquelle ledit évidement débouche de part et d'autre de la languette de liaison selon une seconde direction distincte de la première direction.
6. 6. Cage selon la revendication 5, dans laquelle ledit évidement s'étend radialement (18 ; 20) et débouche axialement de part et d'autre de la languette de liaison.
7. 7. Cage selon la revendication 5, dans laquelle ledit évidement (24 ; 26 ; 30 ; 32) s'étend axialement ou obliquement et débouche radialement de part et d'autre de la languette de liaison.
8. 8. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacune desdites languettes de liaison (16 ;22 ; 28) comprend au moins un évidement ménagé dans l'épaisseur de ladite languette.
9. 9. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque évidement forme une rainure.
10. 10. Cage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des premières alvéoles (14) pour des premiers éléments roulants de la rangée pourvues de moyens de retenue axiale (14b, 14c) de la cage sur lesdits éléments roulants, et des secondes alvéoles (12) pour des seconds éléments roulants de la rangée et dépourvues de moyens de retenue axiale.
11. 11. Palier à roulement comprenant une bague intérieure, une bague extérieure, au moins une rangée d'éléments roulants disposés entre les bagues, et une cage selon l'une quelconque des revendications précédentes.
12. 12. Direction électrique pour véhicule automobile comprenant au moins un palier à roulement selon la revendication 11.