WO2018189453A1 - Dispositif de maintien d'un roulement - Google Patents

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WO2018189453A1
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pin
holding
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Mickael BESNARD
Sylvain Gautier
Frédéric Ribera
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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    • F16F1/028—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant characterised by having a particular shape cylindrical, with radial openings
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    • F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/91—Valves

Definitions

  • the present invention relates to a device for holding a bearing, in particular a ball bearing of an actuating mechanism of a valve for controlling the flow of exhaust gas recirculated to the intake of a combustion engine. automobile. It is known, for example from the patent application F 3019248, to use a ball bearing in the actuating mechanism of the movable shutter of a valve for recirculating the exhaust gases of a heat engine.
  • a ball bearing ensures a low level of friction and a low mechanical play in the actuating mechanism of the valve.
  • good positioning accuracy of the movable shutter of the valve can be obtained, as well as good mechanical performance.
  • a difficulty of this type of solution is to ensure correct clamping between the bearing and the pin for all cases of dimensional dispersions of assembled components. If the tightening is too high, the forces generated on the bearing cage in contact with the rigid pin tend to deform this cage, which disrupts the proper functioning of the bearing. In such a case, the wear of the bearing is accelerated and the level of friction is increased.
  • the clamping dispersions come from dispersions of the dimensions of each piece, which accumulate.
  • the object of the invention is to ensure a proper bearing of the bearing for all dimensional variations of the parts of the assembly.
  • the invention makes it possible to compensate for the evolution of the dimensions of the parts, these dimensional evolutions being able to come from the differential thermal expansions or else from the wear of the various parts of the assembly.
  • the invention proposes a device for holding a bearing, the device comprising:
  • a bearing extending along an axis
  • a retaining pin extending along an axis
  • a housing receiving the retaining pin, the retaining pin holding the bearing bearing against the body
  • the retaining pin is elastically deformable in a direction radial to the axis.
  • the elastic deformation of the pin in a radial direction to its axis ensures a bearing of the pin on the bearing for the entire range of dimensional dispersions of the components.
  • the retaining pin is cylindrical.
  • the retaining pin is obtained by deformation of a metal strip. More specifically, and according to a preferred embodiment, the retaining pin is obtained by winding a metal strip.
  • the winding of the metal strip makes it possible to impart radial elasticity to the pin.
  • the housing of the retaining pin is cylindrical.
  • the pin housing is thus easily made, and allows easy insertion of the pin.
  • the housing of the retaining pin is obtained by machining.
  • the diameter of the housing can thus be obtained precisely, with a well-controlled surface state.
  • the housing of the retaining pin is obtained by molding.
  • the cavity forming the housing can also be obtained directly during a molding phase, no machining is then necessary.
  • the housing of the retaining pin is a blind hole made in the body.
  • the pin housing thus creates no potential leak in the body.
  • the housing of the retaining pin is a through hole made in the body.
  • the housing of the retaining pin extends along an axis and the bearing is received in a bore extending along an axis, the axis of the housing of the pin and the axis of the bore of the bearing being perpendicular.
  • the pin thus acts as a stop opposing the extraction of the bearing from the housing bore for rolling.
  • the position of the bearing in its bore is thus ensured by the pin.
  • the elasticity of the pin allows to apply a preload plating the bearing in its bore. The bearing is thus reliably secured, while allowing a very short installation time.
  • the direction of the axis of the housing of the retaining pin and the direction of the axis of the bore of the bearing form an angle of between 80 ° and 90 °.
  • the retaining pin thus plays the role of stop holding the bearing in its housing, without requiring a strict perpendicularity of the axis of the retaining pin and the axis of the bore in which the bearing is received.
  • a portion of a lateral surface of the retaining pin is in contact with a peripheral edge of an outer race of the bearing.
  • a portion of a lateral surface of the retaining pin is in contact with a chamfer formed on the peripheral edge of the outer race of the bearing.
  • the chamfer thus provides a bearing surface to the pin, which decreases the contact pressure between the two elements.
  • a portion of a lateral surface of the pin is in contact with an inner race of the bearing.
  • the maintenance is then on the inner race of the bearing, and the outer cage is free to rotate relative to the body.
  • a first axial end of the retaining pin is flush with an axial end of the housing.
  • the pin is fully engaged in its housing, and is protected from any shocks that may deteriorate.
  • a second axial end of the retaining pin is distant from a second axial end of the housing.
  • the retaining pin is fitted into the housing.
  • the retaining pin is inserted and pushed into the housing until it reaches the desired position.
  • the retaining pin exerts a force directed in the direction of the axis of the bearing.
  • the force generated by the pin on the bearing has a component oriented to press the bearing at the bottom of the bore forming the housing for rolling.
  • the retaining pin exerts a force directed perpendicular to the axis of the bearing.
  • the force generated by the pin on the bearing also has a component oriented to ensure radial retention of the bearing.
  • the bearing is a ball bearing.
  • This type of bearing is inexpensive and well suited to a wide range of applications.
  • the bearing is a needle bearing.
  • the bearing is a roller bearing.
  • the retaining pin is made of steel.
  • the pin thus has a high elastic limit which ensures high holding forces.
  • the holding device comprises two retaining pins extending along an axis, two housings configured to each receive a retaining pin and hold the retaining pin against the bearing, each retaining pin being elastically deformable in a radial direction to the axis.
  • a support made by two separate pins makes it possible to balance the forces on the bearing and to optimize its positioning.
  • the two housings extend along parallel axes.
  • the holding device comprises at least three housings configured to each receive a retaining pin.
  • the retaining pins are identical.
  • the parts are thus standardized, which avoids the risk of error during assembly.
  • the housing diameters of the retaining pins are identical.
  • the same tools can thus be used for the realization of the different pin housings, which simplifies the manufacture.
  • the retaining pins have a different diameter.
  • the holding device comprises two contact zones between the retaining pins and the bearing, the contact zones being diametrically opposite with respect to the axis of the bore of the bearing.
  • the holding forces are balanced on each side of the bearing.
  • the invention also relates to a fluid circulation valve, comprising:
  • a valve body defining a fluid circulation duct
  • a movable shutter arranged to control a flow of fluid in the fluid circulation duct
  • the movable shutter comprises a flap movable in rotation about a rotation shaft, the rotation shaft being connected in rotation with the inner race of the bearing.
  • the rotation shaft is fitted into the inner race of the bearing.
  • the fluid circulation valve comprises a device for transforming a rotational movement of an input element into a translational movement of an output element
  • the input member being rotatably connected to an inner race of the bearing and the output member being translationally connected to the movable shutter.
  • the movable shutter comprises a valve movable in translation between a closed position preventing the passage of fluid in the conduit and an open position for the passage of fluid in the conduit.
  • a movable shutter of the valve type makes it possible to obtain a low level of leakage of the valve.
  • the device for transforming a rotational movement into a translational movement is a screw / nut system.
  • the screw / nut system comprises a ball screw.
  • the ball screw allows a motion transmission with a low level of friction and play.
  • the control of the position of the movable shutter can thus be achieved precisely.
  • the valve is an exhaust gas recirculation valve between an exhaust circuit and an intake circuit of a combustion engine.
  • the invention also relates to a method of maintaining a bearing, comprising the steps of:
  • a rolling bearing extending along an axis, a body arranged to receive the bearing, a retaining pin extending along an axis, the retaining pin being elastically deformable in a direction radial to the axis (step 60)
  • the insertion of the pin makes it possible to press the bearing against the body, for all the dimensional variations of the parts to be assembled.
  • FIG. 1 represents a partial view, in section, of an exhaust gas recirculation valve that can integrate a holding device according to the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of the device of FIG. maintaining,
  • Figure 3 is a sectional view of the holding device of Figure 2
  • Figure 4 is a top view of the holding device of Figures 2 and 3
  • Figure 5 illustrates is a perspective view of a bearing and a retaining pin before assembly
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating the various steps of the mounting method of the holding device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a valve 50 for circulating fluid, comprising:
  • a valve body 16 defining a conduit 17 for circulating fluid
  • a movable shutter 18 arranged to control a flow of fluid in the fluid circulation conduit 17, A holding device 30,
  • the fluid circulation valve is an exhaust gas recirculation valve between an exhaust circuit and an intake circuit of a combustion engine.
  • the valve body 16 is metallic, for example aluminum.
  • the valve body 16 is obtained by molding.
  • the fluid circulation valve 50 comprises a device 21 for transforming a rotation movement of an input element into a translation movement of an output element, the input element being connected in rotation with a inner race 11 of the bearing 1 and the output element being linked in translation with the movable shutter 18.
  • the movable shutter 18 comprises a valve 22 movable in translation between a closed position preventing the passage of fluid in the conduit 17 and an open position allowing the passage of fluid in the conduit 17.
  • valve 22 In the closed position, the valve 22 rests on a seat. The passage of the exhaust gas is thus completely closed.
  • the device 21 for transforming a rotational movement into a translational movement is a screw / nut system.
  • the screw / nut system includes a ball screw.
  • the nut of the ball screw is integral with the inner race 11 of the bearing 1. The rotation of the nut of the ball screw makes it possible to translate the ball screw shaft and thus the movable shutter 18 in translation. .
  • An electric motor 23 rotates a toothed wheel 24.
  • the toothed wheel 24 is rotatably connected to the screw / nut system.
  • the rotation of the shaft of the electric motor 23 makes it possible to control the position in translation of the valve 22.
  • the lifting of the valve that is to say the distance between the valve 22 and its seat, the flow of the valve 50 can be controlled.
  • the axis of the rotation shaft of the electric motor 23 and the axis of rotation of the toothed wheel 24 are perpendicular.
  • the inner race 11 of the bearing 1 is tightly mounted on the ball screw nut. There must therefore be clearance between the outer cage 9 and the bore 5 in which the outer cage 9 is received. Indeed, a good operation of the bearing 1 implies that one of the two stands 9,11 of the bearing 1 is not constrained.
  • FIG. 2 shows a device 30 for holding a bearing 1, the device 50 comprising:
  • a bearing 1 extending along an axis D1
  • a body 2 receiving the bearing 1,
  • a holding pin 3 extending along an axis D2,
  • the retaining pin 3 is elastically deformable in a direction radial to the axis D2.
  • the retaining pin 3 is cylindrical.
  • the retaining pin 3 is obtained by deformation of a metal strip.
  • the retaining pin 3 is obtained by winding a metal strip.
  • the retaining pin 3 is made of steel.
  • the holding pin 3 is thus formed by a winding on several turns of a steel strip.
  • the retaining pin 3 thus has a spiral-shaped cross section. The choice of the thickness of the strip, as well as the radius of curvature and the number of turns of winding makes it possible to give the elastic pin the desired stiffness as well as the maximum admissible deformation.
  • elastically deformable means that the outer diameter of the pin can vary up to 10% of the measured value without applied stress, while remaining in the field of
  • elastic deformation is meant that after relaxation of the applied stress, the retaining pin returns to its original dimensions, that is to say does not present any permanent deformation.
  • the radial deformation capacity of the retaining pin compensates for the dimensional variations of the parts involved in the assembly of the bearing in the body. These dimensional variations can come from the natural manufacturing dispersions between the pieces in the new state, inevitable for mass-produced pieces. Variations
  • Dimensional dimensions can also come from the evolution of dimensions over time, originating mainly in differential thermal expansion and wear of the different parts during the use of the valve.
  • the housing 4 of the retaining pin 3 is cylindrical.
  • the housing 4 of the retaining pin 3 is obtained by machining.
  • the housing 4 of the retaining pin 3 is a blind hole made in the body 2.
  • the housing 4 has a single insertion opening of the retaining pin 3.
  • the housing 4 of the retaining pin 3 extends along an axis D4 and the bearing 1 is received in a bore 5 extending along an axis D3, the axis D4 of the housing 4 of the pin and the axis D3 of the bore 5 of the bearing 1 being perpendicular.
  • the axis D4 of the housing 4 of the retaining pin 3 and the axis D3 of the bore 5 of the bearing 1 are also non-concurrent.
  • the retaining pin 3 is fitted into the housing 4.
  • the pin 3 thus acts as a stop opposing the extraction of the bearing 1 from the bore 5 forming a housing in the body for the bearing 1.
  • the bearing 1 is a ball bearing.
  • the displacement of the inner cage 11 relative to the outer cage 9 is done by means of balls 26 flowing in a path made jointly in the inner cage 11 and in the outer cage 9.
  • a portion 6 of a lateral surface 7 of the retaining pin 3 is in contact with a chamfer 10 made on the peripheral edge 8 of the outer cage 9 of the bearing 1.
  • the chamfer 10 thus provides a bearing surface to the retaining pin, which reduces the contact pressure between the two elements.
  • the local deformation of the retaining pin 3 allows surface contact between the pin and the outer cage 9 of the bearing 1.
  • a first axial end 12 of the retaining pin 3 is flush with an axial end 13 of the housing 4.
  • a second axial end 14 of the retaining pin 3 is distant from a second axial end 15 of the housing 4.
  • the housing 4 is positioned so that there is a mechanical interference between the housing 4 of the retaining pin 3 and the outer race 9 of the bearing 1. In other words, the insertion of the retaining pin 3 into the housing 4 requires radial deformation of the retaining pin 3.
  • the axial end of the outer cage 9 delimited by the chamfer 10 is situated, in an axial direction, between the bottom 25 of the bore 5 forming the housing for the bearing 1 and the center of the housing 4 of the pin 3.
  • the radial end of the outer cage 9 delimited by the chamfer 10 is located between the axis D3 of the bore 5 and the center of the housing 4 of the pin 3.
  • the retaining pin 3 exerts a force directed in the direction of the axis D1 of the bearing 1.
  • the force generated by the retaining pin 3 on the bearing 1 has a component oriented so as to press the bearing against the bottom 25 of the bore 5 receiving the bearing 1.
  • the retaining pin 3 exerts a force directed perpendicularly to the axis D1 of the bearing 1.
  • the force generated by the retaining pin 3 on the bearing 1 also has a component oriented so as to ensure radial retention of the bearing.
  • the holding device comprises two retaining pins 3 extending along an axis D2, two housings 4 configured to each receive a retaining pin 3 and maintain the retaining pin 3 against the bearing 1, each retaining pin 3 being elastically deformable in a direction radial to the axis D2.
  • a holding carried out by two separate holding pins makes it possible to balance the forces on the bearing 1 and to optimize its positioning.
  • the two housings 4 extend along parallel axes D4.
  • the housing diameters 4 of the retaining pins 3 are identical.
  • the retaining pins 3 are identical.
  • Standardized parts and tools can thus be used, which reduces the cost price of the valve.
  • the holding device comprises two contact zones 6 between the retaining pins 3 and the bearing 1, the contact zones 6 being diametrically opposite with respect to the axis D3 of the bore 5 of the bearing 1.
  • the holding forces are balanced on each side of the bearing.
  • the invention also relates to a method of maintaining a bearing 1 in a body 2, comprising the steps of:
  • step 60 Providing a bearing 1 extending along an axis D1, a body 2 arranged to receive the bearing 1, a retaining pin 3 extending along an axis D2, the retaining pin 3 being elastically deformable in a radial direction to the D2 axis, (step 60)
  • step 61 Insert the bearing 1 into the body 2, (step 61) Insert the retaining pin 3 into the housing 4 of the body 2, the retaining pin 3 holding the bearing 1 against the body 2. (step 62)
  • the bearing 1 is inserted into the body 2. A clearance is present between the outer cage 9 of the bearing 1 and the bore 5 of the body 2.
  • the pin or pins 3 are then inserted into their respective housing 4. The progressive insertion of the retaining pin 3 in the housing 4 makes it possible to push the bearing 1 and to press it against the bottom 25 of the bore 5 of the body 2. When the pin 3 is completely inserted in the housing 4, that it is no longer removable and ensures the maintenance of the bearing 1.
  • the bearing holding device may also comprise one or more of the following characteristics, considered individually or in combination with one another:
  • the direction of the axis D4 of the housing 4 of the retaining pin 3 and the direction of the axis D3 of the bore 5 of the bearing 1 can form an angle of between 80 ° and 90 °.
  • the housing 4 of the retaining pin 3 can be obtained by molding.
  • the cavity or cavities forming the housing 4 can be made directly during the molding of the valve body, without the need for subsequent machining.
  • the housing 4 of the retaining pin 3 may be a through hole made in the body 2.
  • a portion of a side surface of the pin may be in contact with an inner race 11 of the bearing 1. In this case, it is the outer race 9 of the bearing 1 which can rotate.
  • the bearing 1 may be a needle bearing.
  • the bearing 1 may be a roller bearing.
  • the holding device 30 may comprise at least three housings 4 configured to each receive a retaining pin 3.
  • the increase in the number of retaining device increases the axial stresses on the bearing while improving the distribution of mechanical forces.
  • the retaining pins 3 may have a different diameter.
  • the movable shutter 18 may comprise a flap that is rotatable about a rotation shaft, the rotation shaft being connected in rotation with the inner race 11 of the bearing 1.
  • the rotation shaft may for example be engaged in the Inner cage 11 of the bearing 1.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Dispositif de maintien (30) d'un roulement (1), le dispositif (30) comprenant: - Un roulement (1) s'étendant selon un axe (Dl), - Un corps (2) recevant le roulement (1), - Une goupille de maintien (3) s'étendant selon un axe (D2), - Un logement (4) recevant la goupille de maintien (3), la goupille de maintien (3) maintenant le roulement (1) en appui contre le corps (2), où la goupille de maintien (3) est élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe (D2).

Description

DISPOSITIF DE MAINTIEN D'UN ROULEMENT
La présente invention concerne un dispositif de maintien d'un roulement, notamment un roulement à billes d'un mécanisme d'actionnement d'une vanne de contrôle du débit de gaz d'échappement recirculés à l'admission d'un moteur thermique d'automobile. II est connu, par exemple par la demande de brevet F 3019248, d'utiliser un roulement à billes dans le mécanisme d'actionnement de l'obturateur mobile d'une vanne de recirculation des gaz d'échappement d'un moteur thermique. L'utilisation d'un roulement à billes permet de garantir un faible niveau de frottement et un faible jeu mécanique dans le mécanisme d'actionnement de la vanne. Ainsi, une bonne précision de positionnement de l'obturateur mobile de la vanne peut être obtenue, ainsi qu'un bon rendement mécanique.
Il est également connu d'assurer le maintien du roulement dans le corps de vanne par une ou plusieurs vis, une portion de tête de vis plaquant alors le roulement dans le corps de vanne. Un inconvénient d'une telle solution est l'encombrement des vis elles-mêmes, ainsi que la nécessité de laisser un espace libre autour des vis afin de permettre le passage de l'outil de vissage.
Afin d'améliorer la situation et de diminuer l'encombrement, il est également connu de maintenir le roulement par une goupille cylindrique rigide. La goupille est introduite dans un logement transverse à l'axe de l'alésage dans lequel est monté le roulement. La goupille joue ainsi le rôle de butée pour le roulement, et assure son maintien axial dans le logement du corps.
Une difficulté de ce type de solution est de garantir un serrage correct entre le roulement et la goupille pour tous les cas de dispersions dimensionnelles des composants assemblés. Si le serrage est trop élevé, les efforts générés sur la cage du roulement en contact avec la goupille rigide ont tendance à déformer cette cage, ce qui perturbe le bon fonctionnement du roulement. Dans un tel cas, l'usure du roulement est accélérée et le niveau de frottements est augmenté.
Si au contraire le serrage est insuffisant, autrement dit s'il y a trop de jeu entre la goupille rigide et le roulement, le roulement peut bouger dans son logement. Dans un tel cas, les pièces liées au roulement peuvent également bouger, ce qui dégrade également leur fonctionnement et provoque généralement des problèmes de fiabilité.
Les dispersions de serrage proviennent des dispersions des dimensions de chaque pièce, qui se cumulent. Le but de l'invention est de permettre d'assurer un maintien correct du roulement pour toutes les variations dimensionnelles des pièces de l'assemblage. De plus, l'invention permet de compenser l'évolution des dimensions des pièces, ces évolutions dimensionnelles pouvant provenir des dilatations thermiques différentielles ou encore de l'usure des différentes pièces de l'assemblage. A cet effet, l'invention propose un dispositif de maintien d'un roulement, le dispositif comprenant :
Un roulement s' étendant selon un axe,
Un corps recevant le roulement,
Une goupille de maintien s' étendant selon un axe,
- Un logement recevant la goupille de maintien, la goupille de maintien maintenant le roulement en appui contre le corps,
caractérisé en ce que la goupille de maintien est élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe.
La déformation élastique de la goupille selon une direction radiale à son axe permet d'assurer un appui de la goupille sur le roulement pour toute la gamme de dispersions dimensionnelles des composants.
De préférence, la goupille de maintien est cylindrique.
Selon un mode de réalisation, la goupille de maintien est obtenue par déformation d'un feuillard métallique. Plus précisément, et selon un mode de réalisation préféré, la goupille de maintien est obtenue par enroulement d'un feuillard métallique.
L'enroulement du feuillard métallique permet de conférer une élasticité radiale à la goupille. Avantageusement, le logement de la goupille de maintien est cylindrique.
Le logement de la goupille est ainsi facilement réalisé, et permet une insertion facile de la goupille. Par exemple, le logement de la goupille de maintien est obtenu par usinage.
Le diamètre du logement peut ainsi être obtenu précisément, avec un état de surface bien maîtrisé.
En variante, le logement de la goupille de maintien est obtenu par moulage.
La cavité formant le logement peut aussi être obtenue directement lors d'une phase de moulage, aucun usinage n'est alors nécessaire. Selon un mode de réalisation, le logement de la goupille de maintien est un trou borgne réalisé dans le corps.
Le logement de la goupille ne crée ainsi aucune fuite potentielle dans le corps.
Selon un autre mode de réalisation, le logement de la goupille de maintien est un trou débouchant réalisé dans le corps.
II est ainsi possible de faire ressortir la goupille de son logement en appliquant un effort par l'intermédiaire d'un outil introduit dans le trou débouchant, ce qui permet un démontage facile de la goupille si nécessaire. Avantageusement, le logement de la goupille de maintien s'étend selon un axe et le roulement est reçu dans un alésage s'étendant selon un axe, l'axe du logement de la goupille et l'axe de l'alésage du roulement étant perpendiculaires.
La goupille joue ainsi le rôle de butée s'opposant à l'extraction du roulement de l'alésage formant logement pour le roulement. Le maintien en position du roulement dans son alésage est ainsi assuré par la goupille. L'élasticité de la goupille permet d'appliquer une précontrainte plaquant le roulement dans son alésage. La fixation du roulement est ainsi assurée de manière fiable, tout en permettant un temps de montage très court.
Selon un mode de réalisation, la direction de l'axe du logement de la goupille de maintien et la direction de l'axe de l'alésage du roulement forment un angle compris entre 80° et 90°.
Comme précédemment, la goupille de maintien joue ainsi le rôle de butée maintenant le roulement dans son logement, sans exiger une stricte perpendicularité de l'axe de la goupille de maintien et de l'axe de l'alésage dans lequel le roulement est reçu.
Selon un mode de réalisation préféré, une portion d'une surface latérale de la goupille de maintien est en contact avec un bord périphérique d'une cage extérieure du roulement.
Le contact mécanique entre la goupille et le roulement est ainsi assuré au plus près de la zone de mouvement potentiel du roulement. Le maintien est amélioré.
Par exemple, une portion d'une surface latérale de la goupille de maintien est en contact avec un chanfrein réalisé sur le bord périphérique de la cage extérieure du roulement.
Le chanfrein offre ainsi une surface d'appui à la goupille, ce qui diminue la pression de contact entre les deux éléments.
Selon une variante de l'invention, une portion d'une surface latérale de la goupille est en contact avec une cage intérieure du roulement.
Le maintien se fait alors sur la cage intérieure du roulement, et la cage extérieure est libre de tourner par rapport au corps.
Selon un mode de réalisation, une première extrémité axiale de la goupille de maintien affleure une extrémité axiale du logement.
La goupille est ainsi totalement engagée dans son logement, et est protégée d'éventuels chocs susceptibles de la détériorer. Selon un mode de réalisation de l'invention, une deuxième extrémité axiale de la goupille de maintien est distante d'une deuxième extrémité axiale du logement.
Il reste un jeu entre le fond du logement et l'extrémité de la goupille, afin que l'effort généré par la goupille soit entièrement radial. Avantageusement, la goupille de maintien est emmanchée dans le logement.
La goupille de maintien est insérée et poussée dans le logement jusqu'à atteindre la position souhaitée.
De préférence, la goupille de maintien exerce un effort dirigé dans le sens de l'axe du roulement. L'effort généré par la goupille sur le roulement possède une composante orientée de façon à plaquer le roulement au fond de l'alésage formant le logement pour le roulement.
De préférence encore, la goupille de maintien exerce un effort dirigé perpendiculairement à l'axe du roulement.
L'effort généré par la goupille sur le roulement possède aussi une composante orientée de façon à assurer un maintien radial du roulement.
Selon un mode de réalisation, le roulement est un roulement à billes.
Ce type de roulement est peu onéreux et bien adapté à une large gamme d'applications.
Selon un autre mode de réalisation, le roulement est un roulement à aiguilles.
En variante, le roulement est un roulement à rouleaux. Selon un mode de réalisation préféré, la goupille de maintien est en acier.
La goupille possède ainsi une limite élastique élevée qui permet d'assurer des efforts de maintien élevés.
De préférence, le dispositif de maintien comporte deux goupilles de maintien s'étendant selon un axe, deux logements configurés pour recevoir chacun une goupille de maintien et maintenir la goupille de maintien contre le roulement, chaque goupille de maintien étant élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe.
Un maintien réalisé par deux goupilles distinctes permet d'équilibrer les efforts sur le roulement et d'optimiser son positionnement.
Avantageusement, les deux logements s'étendent selon des axes parallèles.
La réalisation des logements est ainsi facilitée, de même que le montage de chacune des goupilles dans leur logement respectif.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de maintien comporte au moins trois logements configurés pour recevoir chacun une goupille de maintien.
En multipliant le nombre de zones de maintien, on augmente les efforts transmissibles.
Avantageusement, les goupilles de maintien sont identiques.
Les pièces sont ainsi standardisées, ce qui évite les risques d'erreur au montage.
De préférence, les diamètres de logements des goupilles de maintien sont identiques. Les mêmes outils peuvent ainsi être utilisés pour la réalisation des différents logements des goupilles, ce qui simplifie la fabrication.
Alternativement, les goupilles de maintien ont un diamètre différent.
Cette option peut être appliquée par exemple lorsque l'encombrement des goupilles doit être limité. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de maintien comporte deux zones de contact entre les goupilles de maintien et le roulement, les zones de contact étant diamétralement opposées par rapport à l'axe de l'alésage du roulement.
Les efforts de maintien sont ainsi équilibrés de chaque coté du roulement.
L'invention se rapporte également à une vanne de circulation de fluide, comportant :
- Un corps de vanne définissant un conduit de circulation de fluide,
Un obturateur mobile agencé pour contrôler un débit de fluide dans le conduit de circulation de fluide,
Un dispositif de maintien tel que décrit précédemment,
dans laquelle l'obturateur mobile est lié cinématiquement avec une cage intérieure du roulement. Le maintien du roulement de la vanne est ainsi réalisé sans employer de vis. Cette solution de maintien est plus compacte, ce qui permet de réduire l'encombrement global de la vanne.
Selon un mode de réalisation, l'obturateur mobile comporte un volet mobile en rotation autour d'un arbre de rotation, l'arbre de rotation étant lié en rotation avec la cage intérieure du roulement.
Selon un exemple de mise en œuvre de l'invention, l'arbre de rotation est emmanché dans la cage intérieure du roulement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la vanne de circulation de fluide comporte un dispositif de transformation d'un mouvement de rotation d'un élément d'entrée en un mouvement de translation d'un élément de sortie,
l'élément d'entrée étant lié en rotation avec une cage intérieure du roulement et l'élément de sortie étant lié en translation avec l'obturateur mobile.
Avantageusement, l'obturateur mobile comprend une soupape mobile en translation entre une position de fermeture empêchant le passage de fluide dans le conduit et une position d'ouverture permettant le passage de fluide dans le conduit.
Un obturateur mobile de type soupape permet d'obtenir un faible niveau de fuite de la vanne. Par exemple, le dispositif de transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation est un système vis / écrou.
Avantageusement, le système vis / écrou comprend une vis à billes. La vis à billes permet une transmission de mouvement avec un faible niveau de frottement et de jeu. Le contrôle de la position de l'obturateur mobile peut ainsi être réalisé précisément.
Selon un mode de réalisation, la vanne est une vanne de recirculation de gaz d'échappement entre un circuit d'échappement et un circuit d'admission d'un moteur à combustion. L'invention se rapporte aussi à un procédé de maintien d'un roulement, comprenant les étapes :
Fournir un roulement s'étendant selon un axe, un corps agencé pour recevoir le roulement, une goupille de maintien s'étendant selon un axe, la goupille de maintien étant élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe, (étape 60)
Insérer le roulement dans le corps, (étape 61)
- Insérer la goupille de maintien dans le logement du corps, la goupille de maintien maintenant le roulement en appui contre le corps, (étape 62)
L'insertion de la goupille permet de plaquer le roulement contre le corps, et ce pour l'ensemble des variations dimensionnelles des pièces à assembler.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation donnée à titre d'exemples non limitatifs, accompagnée des figures ci-dessous :
La figure 1 représente une vue partielle, en coupe, d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement pouvant intégrer un dispositif de maintien selon l'invention, La figure 2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du dispositif de maintien,
La figure 3 est une vue en coupe du dispositif de maintien de la figure 2, La figure 4 est une vue de dessus du dispositif de maintien des figures 2 et 3, La figure 5 illustre est une vue en perspective d'un roulement et d'une goupille de maintien avant montage,
- La figure 6 est un schéma bloc illustrant les différentes étapes du procédé de montage du dispositif de maintien selon l'invention.
Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle.
On a représenté sur la figure 1 une vanne 50 de circulation de fluide, comportant :
- Un corps de vanne 16 définissant un conduit 17 de circulation de fluide,
Un obturateur mobile 18 agencé pour contrôler un débit de fluide dans le conduit 17 de circulation de fluide, Un dispositif de maintien 30,
dans laquelle l'obturateur mobile 18 est lié cinématiquement avec une cage intérieure 11 du roulement 1.
Dans l'exemple ici représenté, la vanne de circulation de fluide est une vanne de recirculation de gaz d'échappement entre un circuit d'échappement et un circuit d'admission d'un moteur à combustion. Le corps de vanne 16 est métallique, par exemple en aluminium. Le corps de vanne 16 est obtenu par moulage.
La vanne 50 de circulation de fluide comporte un dispositif de transformation 21 d'un mouvement de rotation d'un élément d'entrée en un mouvement de translation d'un élément de sortie, l'élément d'entrée étant lié en rotation avec une cage intérieure 11 du roulement 1 et l'élément de sortie étant lié en translation avec l'obturateur mobile 18.
L'obturateur mobile 18 comprend une soupape 22 mobile en translation entre une position de fermeture empêchant le passage de fluide dans le conduit 17 et une position d'ouverture permettant le passage de fluide dans le conduit 17.
En position de fermeture, la soupape 22 repose sur un siège. Le passage des gaz d'échappement est ainsi totalement obturé.
Le dispositif de transformation 21 d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation est un système vis / écrou. Le système vis / écrou comprend une vis à billes. L'écrou de la vis à billes est solidaire de la cage intérieure 11 du roulement 1. La rotation de l'écrou de la vis à billes permet de déplacer en translation l'axe de la vis à bille et ainsi l'obturateur mobile 18.
Un moteur électrique 23 entraine en rotation une roue dentée 24. La roue dentée 24 est lié en rotation au système vis / écrou. Ainsi la rotation de l'arbre du moteur électrique 23 permet de commander la position en translation de la soupape 22. En contrôlant la levée de la soupape, c'est-à- dire la distance entre la soupape 22 et son siège, le débit de la vanne 50 peut être contrôlé. L'axe de l'arbre de rotation du moteur électrique 23 et l'axe de rotation de la roue dentée 24 sont perpendiculaires.
Sur l'exemple représenté, la cage intérieure 11 du roulement 1 est montée serrée sur l'écrou vis à billes. Il doit donc y avoir du jeu entre la cage extérieure 9 et l'alésage 5 dans lequel la cage extérieure 9 est reçue. En effet, un bon fonctionnement du roulement 1 implique que l'une des deux cages 9,11 du roulement 1 ne soit pas contrainte.
On a représenté sur la figure 2 un dispositif de maintien 30 d'un roulement 1, le dispositif 50 comprenant :
Un roulement 1 s'étendant selon un axe Dl, Un corps 2 recevant le roulement 1,
Une goupille de maintien 3 s' étendant selon un axe D2,
Un logement 4 recevant la goupille de maintien 3, la goupille de maintien 3 maintenant le roulement 1 en appui contre le corps 2,
caractérisé en ce que la goupille de maintien 3 est élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe D2.
La goupille de maintien 3 est cylindrique.
La goupille de maintien 3 est obtenue par déformation d'un feuillard métallique.
Comme plus facilement visible sur la figure 5, la goupille de maintien 3 est obtenue par enroulement d'un feuillard métallique.
La goupille de maintien 3 est en acier.
La goupille de maintien 3 est ainsi réalisée par un enroulement sur plusieurs tours d'un feuillard d'acier. La goupille de maintien 3 possède ainsi une section transverse en forme de spirale. Le choix de l'épaisseur du feuillard, ainsi que le rayon de courbure et le nombre de tours d'enroulement permet de conférer à la goupille élastique la raideur souhaitée ainsi que la déformation maximale admissible.
Par élastiquement déformable, on entend que le diamètre extérieur de la goupille peut varier jusqu'à 10% de la valeur mesurée sans contrainte appliquée, tout en restant dans le domaine de
déformation élastique.
Par déformation élastique, on entend qu'après relâchement de la contrainte appliquée, la goupille de maintien retrouve ses dimensions originelles, c'est-à-dire ne présente aucune déformation permanente.
La capacité de déformation radiale de la goupille de maintien permet de compenser les variations dimensionnelles des pièces participant à l'assemblage du roulement dans le corps. Ces variations dimensionnelles peuvent provenir des dispersions naturelles de fabrication entre les pièces à l'état neuf, inévitables pour des pièces produites en grande série. Les variations
dimensionnelles peuvent aussi provenir de l'évolution des dimensions dans le temps, ayant pour origine notamment les dilations thermiques différentielles et l'usure des différentes pièces au cours de l'utilisation de la vanne. Le logement 4 de la goupille de maintien 3 est cylindrique.
Sur l'exemple représenté, le logement 4 de la goupille de maintien 3 est obtenu par usinage.
Le logement 4 de la goupille de maintien 3 est un trou borgne réalisé dans le corps 2. Autrement dit, le logement 4 possède une seule ouverture d'insertion de la goupille de maintien 3. Le logement 4 de la goupille de maintien 3 s'étend selon un axe D4 et le roulement 1 est reçu dans un alésage 5 s'étendant selon un axe D3, l'axe D4 du logement 4 de la goupille et l'axe D3 de l'alésage 5 du roulement 1 étant perpendiculaires.
L'axe D4 du logement 4 de la goupille de maintien 3 et l'axe D3 de l'alésage 5 du roulement 1 sont de plus non concourants.
La goupille de maintien 3 est emmanchée dans le logement 4.
La goupille 3 joue ainsi le rôle de butée s'opposant à l'extraction du roulement 1 de l'alésage 5 formant logement dans le corps pour le roulement 1.
Comme on peut le voir sur les figures 2,3 et 5, une portion 6 d'une surface latérale 7 de la goupille de maintien 3 est en contact avec un bord périphérique 8 d'une cage extérieure 9 du roulement 1.
Dans l'exemple illustré, le roulement 1 est un roulement à billes. Autrement dit, le déplacement de la cage intérieure 11 par rapport à la cage extérieure 9 se fait par l'intermédiaire de billes 26 circulant dans un chemin réalisé conjointement dans la cage intérieure 11 et dans la cage extérieure 9.
Une portion 6 d'une surface latérale 7 de la goupille de maintien 3 est en contact avec un chanfrein 10 réalisé sur le bord périphérique 8 de la cage extérieure 9 du roulement 1.
Le chanfrein 10 offre ainsi une surface d'appui à la goupille de maintien, ce qui diminue la pression de contact entre les deux éléments. La déformation locale de la goupille de maintien 3 permet un contact surfacique entre la goupille et la cage extérieure 9 du roulement 1.
Sur le mode de réalisation représenté sur la figure 2, une première extrémité axiale 12 de la goupille de maintien 3 affleure une extrémité axiale 13 du logement 4. Autrement dit, la goupille de maintien
3 est insérée dans le logement 4 puis est poussée dans le logement 4 jusqu'à affleurer le bord du logement 4. La goupille de maintien 3 est ainsi totalement engagée dans le logement 4.
Une deuxième extrémité axiale 14 de la goupille de maintien 3 est distante d'une deuxième extrémité axiale 15 du logement 4.
Autrement dit, il reste un jeu axial entre le fond du logement 4 et l'extrémité 14 de la goupille de maintien 3. Ce jeu permet d'assurer un positionnement répétable de la goupille dans le logement, sur l'ensemble des vannes fabriquées.
Le logement 4 est positionné de sorte qu'il existe une interférence mécanique entre le logement 4 de la goupille de maintien 3 et la cage extérieure 9 du roulement 1. Autrement dit, l'insertion de la goupille de maintien 3 dans le logement 4 nécessite une déformation radiale de la goupille de maintien 3.
Comme on peut le voir sur la figure 3, l'extrémité axiale de la cage extérieure 9, délimitée par le chanfrein 10, est située, selon une direction axiale, entre le fond 25 de l'alésage 5 formant le logement pour le roulement 1 et le centre du logement 4 de la goupille 3. Selon une direction radiale, l'extrémité radiale de la cage extérieure 9, délimitée par le chanfrein 10, est située entre l'axe D3 de l'alésage 5 et le centre du logement 4 de la goupille 3.
Ainsi, la goupille de maintien 3 exerce un effort dirigé dans le sens de l'axe Dl du roulement 1. Autrement dit, l'effort généré par la goupille de maintien 3 sur le roulement 1 possède une composante orientée de façon à plaquer le roulement contre le fond 25 de l'alésage 5 recevant le roulement 1.
Simultanément, la goupille de maintien 3 exerce un effort dirigé perpendiculairement à l'axe Dl du roulement 1.
L'effort généré par la goupille de maintien 3 sur le roulement 1 possède aussi une composante orientée de façon à assurer un maintien radial du roulement.
Sur le mode de réalisation décrit, et comme visible sur les figures 2 à 4, le dispositif de maintien comporte deux goupilles de maintien 3 s' étendant selon un axe D2, deux logements 4 configurés pour recevoir chacun une goupille de maintien 3 et maintenir la goupille de maintien 3 contre le roulement 1, chaque goupille de maintien 3 étant élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe D2.
Un maintien réalisé par deux goupilles de maintien distinctes permet d'équilibrer les efforts sur le roulement 1 et d'optimiser son positionnement.
Comme visible sur la figure 4, les deux logements 4 s'étendent selon des axes parallèles D4. Les diamètres de logements 4 des goupilles de maintien 3 sont identiques. Les goupilles de maintien 3 sont identiques.
Des pièces et des outils standardisés peuvent ainsi être utilisés, ce qui permet de réduire le prix de revient de la vanne.
Comme représenté sur les figures 3 et 4, le dispositif de maintien comporte deux zones de contact 6 entre les goupilles de maintien 3 et le roulement 1, les zones de contact 6 étant diamétralement opposées par rapport à l'axe D3 de l'alésage 5 du roulement 1.
Les efforts de maintien sont ainsi équilibrés de chaque coté du roulement.
L'invention se rapporte aussi à un procédé de maintien d'un roulement 1 dans un corps 2, comprenant les étapes :
Fournir un roulement 1 s' étendant selon un axe Dl, un corps 2 agencé pour recevoir le roulement 1, une goupille de maintien 3 s'étendant selon un axe D2, la goupille de maintien 3 étant élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe D2, (étape 60)
Insérer le roulement 1 dans le corps 2, (étape 61) Insérer la goupille de maintien 3 dans le logement 4 du corps 2, la goupille de maintien 3 maintenant le roulement 1 en appui contre le corps 2. (étape 62)
Le roulement 1 est inséré dans le corps 2. Un jeu est présent entre la cage extérieure 9 du roulement 1 et l'alésage 5 du corps 2. La ou les goupilles 3 sont ensuite insérées dans leur logement 4 respectif. L'insertion progressive de la goupille de maintien 3 dans le logement 4 permet de repousser le roulement 1 et de le plaquer contre le fond 25 de l'alésage 5 du corps 2. Lorsque la goupille 3 est complètement insérée dans le logement 4, celle-ci n'est plus démontable et assure le maintien du roulement 1.
Selon des modes de réalisation non représentés, le dispositif de maintien du roulement peut également comprend re une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou combinées entre elles :
La direction de l'axe D4 du logement 4 de la goupille de maintien 3 et la direction de l'axe D3 de l'alésage 5 du roulement 1 peuvent former un angle compris entre 80° et 90°.
Le logement 4 de la goupille de maintien 3 peut être obtenu par moulage. La ou les cavités formant le logement 4 peuvent être réalisées directement lors du moulage du corps de vanne, sans nécessiter d'usinage ultérieur.
Le logement 4 de la goupille de maintien 3 peut être un trou débouchant réalisé dans le corps 2.
Une portion d'une surface latérale de la goupille peut être en contact avec une cage intérieure 11 du roulement 1. Dans ce cas, c'est la cage extérieure 9 du roulement 1 qui peut tourner. - Le roulement 1 peut être un roulement à aiguilles.
Le roulement 1 peut être un roulement à rouleaux.
Le dispositif de maintien 30 peut comporter au moins trois logements 4 configurés pour recevoir chacun une goupille de maintien 3. L'augmentation du nombre de dispositif de maintien permet d'augmenter les contraintes axiales sur le roulement tout en améliorant la répartition des efforts mécaniques.
Les goupilles de maintien 3 peuvent avoir un diamètre différent.
L'obturateur mobile 18 peut comporter un volet mobile en rotation autour d'un arbre de rotation, l'arbre de rotation étant lié en rotation avec la cage intérieure 11 du roulement 1. L'arbre de rotation peut par exemple être emmanché dans la cage intérieure 11 du roulement 1. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de maintien (30) d'un roulement (1), le dispositif (30) comprenant :
Un roulement (1) s'étendant selon un axe (Dl),
- Un corps (2) recevant le roulement (1),
Une goupille de maintien (3) s'étendant selon un axe (D2),
Un logement (4) recevant la goupille de maintien (3), la goupille de maintien (3) maintenant le roulement (1) en appui contre le corps (2),
caractérisé en ce que la goupille de maintien (3) est élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe (D2).
2. Dispositif de maintien (30) selon la revendication 1, dans lequel la goupille de maintien (3) est obtenue par enroulement d'un feuillard métallique.
3. Dispositif de maintien (30) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le logement (4) de la
goupille de maintien (3) s'étend selon un axe (D4) et le roulement (1) est reçu dans un alésage (5) s'étendant selon un axe (D3), l'axe (D4) du logement
(4) de la goupille et l'axe (D3) de l'alésage
(5) du roulement (1) étant perpendiculaires.
4. Dispositif de maintien (30) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une portion
(6) d'une surface latérale (7) de la goupille de maintien (3) est en contact avec un bord périphérique (8) d'une cage extérieure (9) du roulement (1). 5. Dispositif de maintien (30) selon la revendication précédente, dans lequel une portion (6) d'une surface latérale (7) de la goupille de maintien (3) est en contact avec un chanfrein (10) réalisé sur le bord périphérique (8) de la cage extérieure (9) du roulement (1).
6. Dispositif de maintien (30) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le roulement (1) est un roulement à billes.
7. Dispositif de maintien (30) selon l'une des revendications précédentes, comportant deux
goupilles de maintien (3) s'étendant selon un axe (D2), deux logements (4) configurés pour recevoir chacun une goupille de maintien (3) et maintenir la goupille de maintien (3) contre le roulement (1), chaque goupille de maintien (3) étant élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe (D2).
8. Dispositif de maintien (30) selon la revendication précédente, comportant deux zones de contact (6) entre les goupilles de maintien (3) et le roulement (1), les zones de contact (6) étant diamétralement opposées par rapport à l'axe (D3) de l'alésage (5) du roulement (1).
9. Vanne (50) de circulation de fluide, comportant :
Un corps de vanne (16) définissant un conduit (17) de circulation de fluide,
Un obturateur mobile (18) agencé pour contrôler un débit de fluide dans le conduit (17) de circulation de fluide,
Un dispositif de maintien (30) selon l'une des revendications précédentes,
dans laquelle l'obturateur mobile (18) est lié cinématiquement avec une cage intérieure (11) du roulement (1).
10. Vanne (50) de circulation de fluide selon la revendication précédente, comportant un dispositif de transformation (21) d'un mouvement de rotation d'un élément d'entrée en un mouvement de translation d'un élément de sortie,
l'élément d'entrée étant lié en rotation avec une cage intérieure (11) du roulement (1) et l'élément de sortie étant lié en translation avec l'obturateur mobile (18).
11. Procédé de maintien d'un roulement (1), comprenant les étapes :
Fournir un roulement (1) s'étendant selon un axe (Dl), un corps (2) agencé pour recevoir le roulement (1), une goupille de maintien (3) s'étendant selon un axe (D2), la goupille de maintien (3) étant élastiquement déformable selon une direction radiale à l'axe (D2), (étape 60)
Insérer le roulement (1) dans le corps (2), (étape 61)
Insérer la goupille de maintien (3) dans le logement (4) du corps (2), la goupille de maintien (3) maintenant le roulement (1) en appui contre le corps (2). (étape 62)
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BE414576A (fr) *
US3097895A (en) * 1960-11-10 1963-07-16 Thompson Ramo Wooldridge Inc Bearing suspension
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