FR3058486A1 - BEARING BEARING HUB - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un moyeu de palier à roulement comprenant un fût (1) équipé d'un flasque (5) s'étendant radialement autour dudit fût en présentant N conduits (6) répartis angulairement pour permettre l'association d'un élément audit moyeu, ledit flasque présentant une extension annulaire (7) dont la paroi intérieure (9) définit une cavité (10) qui débouche dans un côté externe dudit fût, la paroi intérieure (9) présentant N nervures discrètes (12) qui sont réparties angulairement autour de ladite cavité.The invention relates to a rolling bearing hub comprising a barrel (1) equipped with a flange (5) extending radially around said barrel having N conduits (6) angularly distributed to allow the association of an element hub, said flange having an annular extension (7) whose inner wall (9) defines a cavity (10) which opens into an outer side of said barrel, the inner wall (9) having N discrete ribs (12) which are distributed angularly around said cavity.
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE® FRENCH REPUBLIC
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 058 486 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)NATIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY © Publication number: 3,058,486 (to be used only for reproduction orders)
©) N° d’enregistrement national : 16 60920©) National registration number: 16 60920
COURBEVOIE © Int Cl8 : F16 C 35/00 (2017.01), F16C 19/14COURBEVOIE © Int Cl 8 : F16 C 35/00 (2017.01), F16C 19/14
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1A1 PATENT APPLICATION
(04) moyeu DE PALIER A ROULEMENT.(04) BEARING BEARING hub.
FR 3 058 486 - A1 _ L'invention concerne un moyeu de palier à roulement comprenant un fût (1 ) équipé d'un flasque (5) s'étendant radialement autour dudit fût en présentant N conduits (6) répartis angulairement pour permettre l'association d'un élément audit moyeu, ledit flasque présentant une extension annulaire (7) dont la paroi intérieure (9) définit une cavité (10) qui débouche dans un côté externe dudit fût, la paroi intérieure (9) présentant N nervures discrètes (12) qui sont réparties angulairement autour de ladite cavité.FR 3 058 486 - A1 _ The invention relates to a rolling bearing hub comprising a barrel (1) fitted with a flange (5) extending radially around said barrel having N conduits (6) distributed angularly to allow the association of an element to said hub, said flange having an annular extension (7) whose inner wall (9) defines a cavity (10) which opens into an external side of said barrel, the inner wall (9) having N discrete ribs (12) which are angularly distributed around said cavity.
L’invention concerne un moyeu de palier à roulement, ainsi qu’un palier à roulement comprenant un tel moyeu et un organe extérieur disposé autour dudit moyeu pour le montage en rotation relative de deux éléments.The invention relates to a rolling bearing hub, as well as a rolling bearing comprising such a hub and an external member disposed around said hub for mounting in relative rotation of two elements.
L’invention s’applique plus particulièrement au montage d’un ensemble roulant de véhicule, notamment automobile, sur un élément de suspension dudit véhicule, ledit ensemble roulant comprenant notamment une roue et un disque de frein.The invention applies more particularly to the mounting of a rolling assembly of a vehicle, in particular a motor vehicle, on a suspension element of said vehicle, said rolling assembly comprising in particular a wheel and a brake disc.
Pour le montage d’un tel ensemble roulant, on connaît des paliers dans lesquels l’organe extérieur et le moyeu portent chacun au moins une piste de roulement qui sont disposées en regard pour réaliser au moins un chemin de roulement dans lequel une rangée de corps roulants est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu et de l’organe extérieur.For the mounting of such a rolling assembly, bearings are known in which the external member and the hub each carry at least one raceway which are arranged opposite to produce at least one raceway in which a row of bodies roller is arranged to allow relative rotation of the hub and the external member.
Selon une réalisation, le moyeu comprend un fût autour duquel l’organe extérieur est monté en rotation, ledit fût étant équipé d’un flasque qui s’étend radialement autour dudit fût en présentant des conduits répartis angulairement pour permettre l’association d’un élément au moyeu. Ainsi, en associant l’organe extérieur à un élément de suspension du véhicule, on peut monter en rotation l’ensemble roulant en le fixant au flasque.According to one embodiment, the hub comprises a barrel around which the external member is rotatably mounted, said barrel being equipped with a flange which extends radially around said barrel by presenting conduits distributed angularly to allow the association of a element at the hub. Thus, by associating the external member with a vehicle suspension element, the rolling assembly can be rotated by fixing it to the flange.
En outre, le flasque peut présenter une extension annulaire s’étendant axialement depuis un côté externe du fût, l’ensemble roulant présentant une cavité qui est disposée autour de ladite extension annulaire en assurant une concentricité parfaite du montage dudit ensemble roulant sur le flasque avant sa fixation dans les conduits.In addition, the flange may have an annular extension extending axially from an external side of the barrel, the rolling assembly having a cavity which is disposed around said annular extension ensuring perfect concentricity of the mounting of said rolling assembly on the front flange. its fixing in the conduits.
De par l’intégration des différentes fonctions et des sollicitations mécaniques qui en résultent, les paliers à roulement sont relativement massifs, ce qui pose des problèmes de poids, d’encombrement et de coûts.By integrating the different functions and the resulting mechanical stresses, the rolling bearings are relatively massive, which poses problems of weight, size and costs.
Pour résoudre ces problèmes, on a proposé de réaliser des moyeux avec des amincissements de matière localisés, notamment au niveau des parties du palier les moins contraintes mécaniquement, afin d’optimiser le poids desdits moyeux sans pour autant compromettre leur résistance mécanique.To solve these problems, it has been proposed to produce hubs with localized thinnings of material, in particular at the level of the less mechanically stressed parts of the bearing, in order to optimize the weight of said hubs without compromising their mechanical strength.
Il est également connu de prévoir un flasque d’épaisseur réduite qui présente une extension annulaire dont la paroi intérieure définit une cavité qui débouche dans un côté externe du fût. En outre, pour alléger davantage le moyeu, le côté externe du fût peut présenter un évidement dans lequel la cavité de l’extension annulaire débouche.It is also known to provide a flange of reduced thickness which has an annular extension whose internal wall defines a cavity which opens into an external side of the barrel. In addition, to further lighten the hub, the outer side of the barrel may have a recess in which the cavity of the annular extension opens.
Toutefois, la rigidité d’un tel moyeu peut s’avérer insuffisante pour des sollicitations d’amplitude importante. En particulier, durant l’utilisation du moyeu, le flasque et le fût sont fortement sollicités, notamment en flexion rotative du fût, ce qui peut entraîner des déformations du moyeu au niveau de la jonction entre ledit fût et ledit flasque.However, the rigidity of such a hub may prove to be insufficient for stresses of large amplitude. In particular, during use of the hub, the flange and the barrel are highly stressed, in particular in rotary bending of the barrel, which can cause deformations of the hub at the junction between said barrel and said flange.
L’invention a pour but de perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un moyeu de palier à roulement qui est agencé pour optimiser le compromis entre le poids et la rigidité mécanique, notamment relativement à la flexion rotative du fût.The object of the invention is to improve the prior art by proposing in particular a rolling bearing hub which is arranged to optimize the compromise between weight and mechanical rigidity, in particular relative to the rotary bending of the barrel.
A cet effet, selon un premier aspect, l’invention propose un moyeu de palier à roulement comprenant un fût équipé d’un flasque s’étendant radialement autour dudit fût en présentant N conduits répartis angulairement pour permettre l’association d’un élément audit moyeu, ledit flasque présentant une extension annulaire dont la paroi intérieure définit une cavité qui débouche dans un côté externe dudit fût, la paroi intérieure présentant N nervures discrètes qui sont réparties angulairement autour de ladite cavité.To this end, according to a first aspect, the invention provides a rolling bearing hub comprising a barrel equipped with a flange extending radially around said barrel having N conduits distributed angularly to allow the association of an element to said hub, said flange having an annular extension whose inner wall defines a cavity which opens into an outer side of said barrel, the inner wall having N discrete ribs which are angularly distributed around said cavity.
Selon un deuxième aspect, l’invention propose un palier à roulement pour le montage en rotation relative de deux éléments, ledit palier comprenant un tel moyeu et un organe extérieur disposé autour dudit moyeu, ledit organe extérieur et le fût dudit moyeu portant chacun au moins une piste de roulement qui sont disposées en regard pour réaliser au moins un chemin de roulement dans lequel une rangée de corps roulants est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu et de l’organe extérieur.According to a second aspect, the invention provides a rolling bearing for mounting in relative rotation of two elements, said bearing comprising such a hub and an external member disposed around said hub, said external member and the barrel of said hub each carrying at least a raceway which are arranged opposite to produce at least one raceway in which a row of rolling bodies is arranged in order to allow the relative rotation of the hub and of the external member.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :Other objects and advantages of the invention will appear in the following description, made with reference to the appended figures, in which:
- les figures 1 a, 1 b représentent un moyeu d’un palier à roulement selon un mode de réalisation de l’invention, respectivement en perspective externe (figure 1a) et en coupe longitudinale (figure 1b) ;- Figures 1a, 1b show a hub of a rolling bearing according to an embodiment of the invention, respectively in external perspective (Figure 1a) and in longitudinal section (Figure 1b);
- la figure 2 représente une vue agrandie d’une partie du côté externe du moyeu des figures 1 a et 1 b.- Figure 2 shows an enlarged view of part of the outer side of the hub of Figures 1a and 1b.
- les figures 3 et 4 représentent des vues analogues à la figure 2 pour des paliers suivant respectivement une première et une deuxième variantes de réalisation de l’invention.- Figures 3 and 4 show views similar to Figure 2 for bearings respectively according to a first and a second alternative embodiment of the invention.
En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un palier à roulement pour le montage en rotation relative de deux éléments, ledit palier comprenant un moyeu et un organe extérieur (non représenté) disposé autour dudit moyeu. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l’axe X de rotation du palier, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe.In relation to these figures, a rolling bearing is described below for mounting in relative rotation of two elements, said bearing comprising a hub and an external member (not shown) arranged around said hub. In the description, the terms “exterior” and “interior” are defined with respect to the axis X of rotation of the bearing, respectively for a location distant and close to said axis.
Dans le mode de réalisation représenté, le palier est destiné au montage d’un ensemble roulant de véhicule notamment automobile sur un élément de suspension dudit véhicule, ledit ensemble roulant comprenant notamment une roue et un disque de frein.In the embodiment shown, the bearing is intended for mounting a rolling assembly of a vehicle, in particular a motor vehicle, on a suspension element of said vehicle, said rolling assembly comprising in particular a wheel and a brake disc.
Pour ce faire, le moyeu comprend un fût 1 monté tournant dans l’organe extérieur, l’organe extérieur présentant des moyens d’association à un élément de suspension du véhicule. Toutefois, l’invention n’est pas limitée à une telle application et peut s’appliquer à un montage dans lequel l’organe extérieur est tournant et le moyeu est fixe.To do this, the hub comprises a barrel 1 mounted to rotate in the external member, the external member having means of association with a suspension element of the vehicle. However, the invention is not limited to such an application and can be applied to an assembly in which the external member is rotating and the hub is fixed.
En outre, le moyeu représenté sur les figures est destiné au montage d’une roue non motrice, mais l’invention peut également s’appliquer à un montage d’une roue motrice, en équipant pour ce faire le fût 1 d’un alésage axial pour le montage d’un élément de transmission d’un couple moteur destiné à être actionné en rotation par le moteur du véhicule.In addition, the hub shown in the figures is intended for mounting a non-driving wheel, but the invention can also be applied to mounting a driving wheel, by equipping the barrel 1 with a bore. axial for mounting an element for transmitting an engine torque intended to be actuated in rotation by the vehicle engine.
De façon avantageuse, la périphérie du fût 1 est agencée pour permettre le montage en rotation autour d’elle d’au moins un organe extérieur du palier à roulement. En particulier, la périphérie du fût 1 et l’organe extérieur portent chacun au moins une piste de roulement 2 qui sont disposées en regard pour réaliser au moins un chemin de roulement dans lequel une rangée de corps roulants est disposée, afin de permettre la rotation relative du moyeu dans l’organe extérieur.Advantageously, the periphery of the barrel 1 is arranged to allow the mounting in rotation around it of at least one external member of the rolling bearing. In particular, the periphery of the barrel 1 and the external member each carry at least one raceway 2 which are arranged opposite to produce at least one raceway in which a row of rolling bodies is arranged, in order to allow rotation relative of the hub in the external member.
Dans le mode de réalisation représenté, le fût présente une piste de roulement externe 2 et une portée interne 3 destinée à recevoir une bague sur laquelle une piste de roulement interne est formée, le bord libre 4 de ladite portée pouvant être replié, comme représenté sur la figure 1b, pour former une collerette de précharge axiale de ladite bague sur la périphérie du fût 1. Dans la description, les termes « externe » et « interne » sont définis par rapport au montage du palier sur le véhicule, respectivement à gauche et à droite sur la figure 1 b.In the embodiment shown, the barrel has an external raceway 2 and an internal race 3 intended to receive a ring on which an internal raceway is formed, the free edge 4 of said range being foldable, as shown in FIG. 1b, to form an axial preload collar of said ring on the periphery of the barrel 1. In the description, the terms “external” and “internal” are defined relative to the mounting of the bearing on the vehicle, respectively to the left and on the right in figure 1 b.
Pour permettre l’association d’un ensemble roulant au moyeu, le fût 1 est équipé d’un flasque 5 qui s’étend radialement autour dudit fût en présentant N conduits 6 d’association répartis angulairement, N étant un entier naturel non nul.To allow the association of a rolling assembly with the hub, the barrel 1 is equipped with a flange 5 which extends radially around said barrel having N association conduits 6 distributed angularly, N being a non-zero natural integer.
En particulier, le flasque 5 présente une extension annulaire 7 qui s’étend axialement depuis un côté externe du fût 1, l’ensemble roulant présentant un alésage qui est disposé autour de ladite extension annulaire en assurant une concentricité parfaite du montage dudit ensemble roulant sur ledit flasque avant sa fixation dans les conduits 6.In particular, the flange 5 has an annular extension 7 which extends axially from an external side of the barrel 1, the rolling assembly having a bore which is arranged around said annular extension ensuring perfect concentricity of the mounting of said rolling assembly on said flange before being fixed in the conduits 6.
Par ailleurs, le flasque 5 présente un orifice d’indexation 8, dans lequel un ergot complémentaire de l’ensemble roulant peut être inséré pendant la disposition dudit ensemble roulant sur l’extension annulaire 7, afin de permettre l’alignement de chaque conduit d’association 6 avec un conduit de fixation dudit ensemble roulant, et ainsi permettre l’association dudit ensemble roulant sur le moyeu par serrage d’une vis dans chacun desdits alignements de conduits.Furthermore, the flange 5 has an indexing orifice 8, in which a complementary lug of the rolling assembly can be inserted during the arrangement of said rolling assembly on the annular extension 7, in order to allow the alignment of each conduit d association 6 with a conduit for fixing said rolling assembly, and thus allow the association of said rolling assembly on the hub by tightening a screw in each of said alignments of conduits.
Le moyeu est réalisé en une seule pièce, par exemple par forgeage, et peut être optimisé, notamment au niveau du matériau le constituant, relativement aux efforts mécaniques auxquels il doit résister. De façon avantageuse, le moyeu peut être réalisé dans un matériau métallique, notamment en acier à roulement de type 100Cr6, pour permettre au fût 1 de supporter les pressions de contact de roulement et au flasque 5 de supporter les contraintes mécaniques venant de l’ensemble roulant.The hub is made in one piece, for example by forging, and can be optimized, in particular at the level of the material constituting it, relative to the mechanical forces which it must resist. Advantageously, the hub can be made of a metallic material, in particular of bearing steel of the 100Cr6 type, to allow the barrel 1 to withstand the rolling contact pressures and the flange 5 to withstand the mechanical stresses coming from the assembly. rolling.
Pour optimiser son poids sans pour autant compromettre sa résistance mécanique, le moyeu peut présenter des amincissements de matière localisés, notamment au niveau des parties du palier les moins contraintes mécaniquement.To optimize its weight without compromising its mechanical strength, the hub may have localized thinnings of material, in particular at the level of the less mechanically stressed parts of the bearing.
En particulier, l’extension annulaire 7 présente une paroi intérieure 9 qui définit une cavité 10 débouchant dans un côté externe du fût 1. Dans les modes de réalisation représentés, la paroi intérieure 9 présente une portée externe 9a sensiblement cylindrique et une portée interne 9b tronconique. Par ailleurs, le côté externe du fût 1 présente un évidement 11 dans lequel débouche la portion interne de la cavité 10 qui est définie par la portée tronconique 9b.In particular, the annular extension 7 has an inner wall 9 which defines a cavity 10 opening into an outer side of the barrel 1. In the embodiments shown, the inner wall 9 has an outer surface 9a which is substantially cylindrical and an inner surface 9b frustoconical. Furthermore, the external side of the barrel 1 has a recess 11 into which the internal portion of the cavity 10 opens which is defined by the frustoconical bearing 9b.
La paroi intérieure 9 présente N nervures discrètes 12, à savoir le même nombre N que de conduits 6, qui sont réparties angulairement autour de la cavité 10, afin de rigidifier localement le moyeu, notamment à la jonction entre le flasque 5 et le fût 1, afin d’optimiser le compromis entre son poids et sa rigidité, notamment relativement à la flexion rotative du fût 1.The inner wall 9 has N discrete ribs 12, namely the same number N as conduits 6, which are angularly distributed around the cavity 10, in order to locally stiffen the hub, in particular at the junction between the flange 5 and the barrel 1 , in order to optimize the compromise between its weight and its rigidity, in particular relative to the rotary bending of the barrel 1.
Dans les modes de réalisation représentés, la portée interne tronconique 9b est disposée en regard axial de la piste de roulement 2 du fût 1, les nervures 12 étant formées en relief sur ladite portée interne tronconique, notamment en venant également sur le bord interne de la portée externe 9a pour relier localement lesdites portées entre elles.In the embodiments shown, the frustoconical internal bearing 9b is arranged in axial view of the rolling track 2 of the barrel 1, the ribs 12 being formed in relief on said frustoconical internal bearing, in particular also coming on the internal edge of the external scope 9a for locally connecting said scopes to one another.
Ainsi, on apporte des surépaisseurs axiales C discrètes en regard axial de la piste de roulement 2, afin notamment de limiter les risques de déformation du moyeu dus aux pressions de contact du roulement exercées sur ledit fût, en particulier en flexion rotative grâce aux ponts formés par les nervures 12 sur la paroi intérieure 9.Thus, discrete axial thicknesses C are brought in axial view of the rolling track 2, in particular in order to limit the risks of deformation of the hub due to the contact pressures of the bearing exerted on said barrel, in particular in rotary bending thanks to the bridges formed. by the ribs 12 on the inner wall 9.
Les N conduits d’association 6 et les N nervures de rigidification 12 peuvent être répartis angulairement suivant une même succession de pas angulaire, afin de disposer les nervures de rigidification 12 suivant une même répartition angulaire que celle des conduits d’association 6, et ainsi apporter une rigidité analogue entre chacun des conduits 6 et le fût 1.The N association conduits 6 and the N stiffening ribs 12 can be distributed angularly according to the same succession of angular pitch, in order to arrange the stiffening ribs 12 according to the same angular distribution as that of the association conduits 6, and thus provide similar rigidity between each of the conduits 6 and the barrel 1.
Dans le mode de réalisation représenté, le moyeu comprend quatre conduits d’association 6 et quatre nervures de rigidification 12 qui sont équirépartis angulairement, et plus particulièrement suivant un même pas angulaire, notamment de l’ordre de 90°.In the embodiment shown, the hub comprises four association conduits 6 and four stiffening ribs 12 which are angularly distributed, and more particularly according to the same angular pitch, in particular of the order of 90 °.
En outre, sur les figures, chaque nervure 12 est dans le prolongement radial d’un conduit 6, ce qui permet d’apporter au niveau de chaque conduit 6 une rigidité plus importante dans la direction radiale. En variante non représentée, chaque nervure 12 peut être disposée sensiblement à équidistance de deux conduits 6, c'est-à-dire suivant une répartition angulaire qui est décalée de 45° par rapport à celle des quatre conduits 6 représentés.In addition, in the figures, each rib 12 is in the radial extension of a conduit 6, which makes it possible to provide greater rigidity in the radial direction at the level of each conduit 6. In a variant not shown, each rib 12 can be arranged substantially equidistant from two conduits 6, that is to say according to an angular distribution which is offset by 45 ° relative to that of the four conduits 6 shown.
Chaque nervure 12 est délimitée angulairement par deux bords latéraux 13 reliés par une face intérieure 14 et par une face externe 15 en formant entre eux des facettes rayonnées 16, afin d’éviter des concentrations de contraintes sur lesdites nervures. En particulier, les facettes 16 présentent chacune un rayon de courbure compris entre 2 et 8 mm.Each rib 12 is angularly delimited by two lateral edges 13 connected by an internal face 14 and by an external face 15, forming radiated facets 16 between them, in order to avoid concentrations of stresses on said ribs. In particular, the facets 16 each have a radius of curvature of between 2 and 8 mm.
La face intérieure 14 s’étend sensiblement axialement avec un angle de dépouille 5 positif, notamment afin de faciliter la réalisation du moyeu. En outre, la face externe 15 s’étend sensiblement radialement depuis l’extrémité externe de la face intérieure 14.The inner face 14 extends substantially axially with a positive clearance angle 5, in particular in order to facilitate the production of the hub. In addition, the external face 15 extends substantially radially from the external end of the internal face 14.
De façon avantageuse, la dimension axiale B de la face intérieure 14, mesurée 10 depuis la face externe 15 jusqu’à la paroi 9 de la cavité 10, est comprise entreAdvantageously, the axial dimension B of the internal face 14, measured 10 from the external face 15 to the wall 9 of the cavity 10, is between
50% et 150% de l’épaisseur A de matière du moyeu qui est disposée dans le prolongement axial de ladite face intérieure.50% and 150% of the thickness A of the material of the hub which is arranged in the axial extension of said inner face.
Dans les modes de réalisation représentés, l’épaisseur du moyeu A est mesurée 15 depuis la piste de roulement 2 du fût 1, notamment entre la base de la face intérieure 14 d’une nervure 12 et ladite piste de roulement, et correspond à la dimension axiale mesurée entre la portée intérieure tronconique 9b et ladite piste de roulement. Ainsi, la valeur d’une surépaisseur discrète C correspond à la somme de l’épaisseur A et de la dimension axiale B d’une nervure 12.In the embodiments shown, the thickness of the hub A is measured from the rolling track 2 of the barrel 1, in particular between the base of the inner face 14 of a rib 12 and said rolling track, and corresponds to the axial dimension measured between the frustoconical inner surface 9b and said raceway. Thus, the value of a discrete allowance C corresponds to the sum of the thickness A and the axial dimension B of a rib 12.
En outre, les bords latéraux 13 d’une nervure 12 s’étendent dans des plans P qui forment entre eux un angle a compris entre 20° et 150°. En particulier, les figures 2 à 4 montrent des nervures 12 dont l’angle a présente une valeur respectivement de l’ordre de 25° (figure 2), 90° (figure 3) et 120° (figure 4), l’augmentation de l’angle a permettant d’augmenter le volume des nervures 12 et donc la rigidité conférée.In addition, the lateral edges 13 of a rib 12 extend in planes P which form between them an angle a of between 20 ° and 150 °. In particular, FIGS. 2 to 4 show ribs 12 whose angle a has a value respectively of the order of 25 ° (FIG. 2), 90 ° (FIG. 3) and 120 ° (FIG. 4), the increase of the angle a making it possible to increase the volume of the ribs 12 and therefore the rigidity imparted.
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