Brevet FR2475166A1 — publié le 19810807

Montage de l'arbre d'un élément de machine, en particulier d'un arbre à pignon d'un mécanisme de transmission." La présente invention se rapporte à un montage de l'arbre d'un élément de machine, en particulier d'un arbre à pignon d'un mécanisme de transmission, au moyen d'un roulement à deux rangées d'éléments roulants précon-, traint et muni sur sa bague extérieure d'une bride dirigée radialement vers l'extérieur, dans un carter en métal léger ou analogue comportant un alésage pour le passage de l'arbre. On connait déjà des montages des arbres avec un roulement précontraint à deux rangées d'éléments roulants. La demande de brevet allemand 27 53 108 décrit un roulement, en particulier destiné au montage des pignons pour mécanismes de transmission de ponts arrière, ce roule- ment comprenant une bague extérieure commune aux deux ran- gées d'éléments roulants et munie à une extrémité d'une bride de fixation radiale comportant des alésages de fixation, deux bagues intérieures séparées respectivement munies d'un chemin de roulement et une bague d'espacement disposée entre lès deux bagues intérieures et dont la largeur axiale est choisie conformément à la précontrainte recherchée dans le roulement. La surface latérale de la bague extérieure de ce roulement connu est en pareil cas réalisée en continu et de même diamètre à l'exception de la rainure de graissage entre les deux rangées d'éléments roulants. Ce roulement connu est monté dans l'alésage du carter du mécanisme de transmission de façon que la surface latérale cylindrique s'appuie sur toute sa longueur dan's l'alésage cylindrique du carter avec une certaine surcote d'ajustement dans le sens radial. La bride radiale de la bague extérieure vient généralement s'appliquer sur la face frontale externe du carter du méca- nisme de transmission et sert en pareil cas exclusivement à la fixation axiale du roulement et par conséquent de l'élé- ment de machine monté par son intermédiaire. Pour des raisons d'économie et d'allègement, la.tendan- ce actuelle va de plus en plus vers les carters en métal léger, mais dans ce cas les dilatations thermiques différen- tes du métal léger et de l'acier à roulement en fonction de la température de service font varier la surcote d'ajuste- ment entre le roulement et le carter et par conséquent éga- lement l'effort de précontrainte dans le montage. Une varia tion de l'effort de précontrainte peut provoquer dans le montage un assez grand jeu qui à son tour affecte la préci- sion de l'engrènement entre le pignon et la grande couron- ne. Il en résulte une augmentation du bruit et une plus gran- de usure, et même, dans le cas extrême, des ruptures des *pieds des dents, sans parler de la défaillance prématurée du roulement ou même des détériorations du carter en métal léger. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un montage du type précité qui, en particulier en cas d'utilisation de carters en métal léger, ne subisse pendant le fonctionnement aucune modification sensible de l'effort de précontrainte ainsi que des rapports géométri- ques réciproques des éléments à monter sous l'effet des va- riations des conditions de fonctionnement, en particulier de la température. Ce résultat est atteint selon l'invention.par le fait que le roulement est fixé axialement et radialement au car- ter exclusivèment par la bride assujettie par des boulons filetés ou analogues sur une surface frontale du carter, tandis que les surfaces radialement opposées du carter et du roulement sont montées sans surcote radiale, c'estrà- dire avec ajustement avec jeu l'une par rapport à l'autre. Grâce à ces dispositions, le roulement en état de fonctionnement est maintenu aussi bien dans le sens axial que radial exclusivement par la bride fixée au carter tan- dis que dans l'alésage du carter en métal léger, il n'est prévu aucun ajustement serré, mais un ajustement avec jeu de la bague extérieure. Il existe par conséquent un jeu radial entre les deux éléments. Il en résulte que la tempe- - rature n'exerce aucune influence sur le montage du pignon de sorte que toute augmentation de la température reste sans action sur l'effort de précontrainte. On empêche ainsi la formation du jeu relativement grand avec ces conséquences fâcheuses précitées qui se produit dans les montages clas- siques sous l'effet de la variation de l'effort de précon- trainte. Pour éviter des variations sensibles des rapports géo- métriques réciproques des éléments de machine à monter, par exemple de l'engrènement en cas des transmissions par engre- nages, le roulement dans le carter est disposé, selon une autre particularité avantageuse de l'invention, de façon que la bride, dirigée radialement vers l'extérieur, de la bague extérieure, vienne s'appliquer sur la surface frontale in- terne du carter. La distance du plan de fixation par rapport au plan d'introduction des efforts dans l'élément de machine à monter est ainsi aussi petite que possible avec pour consé- quence que l'influence de la température est également réduite à un minimum. Dans un mécanisme de transmission de pont ar- rière cela revient à dire que l'influence de la température sur l'engrènement est pratiquement exclue. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'inven- tion, l'une des surfaces radialement opposées du roulement et du carter, c'est-à-dire par exemple l'alésage du carter ou la surface latérale de la bague extérieure du roulement, est munie de surfaces de centrage relativement étroites faisant radialement légèrement saillie de ces surfaces (surface de l'alésage du carter ou surface latérale de la bague extérieure). Ces surfaces de centrage servent unique- ment à centrer exactement le roulement lors du montage avant que les vis de fixation de la bride ne soient serrées et que par conséquent le roulement soit fixé vis-à-vis du carter. On a ainsi la garantie que le roulement et par conséquent également l'élément de machine à-monter, c'est-à-dire par exemple un pignon, est exactement centré par rapport à l'a- lésage du carter. Les surfaces de centrage peuvent avantageusement être formées par une collerette qui est aménagée sur la surface latérale de la bague extérieure du roulement ou dans l'alésage du carter. Au lieu d'une collerette de centrage annulaire on peut aussi, selon une autre caractéristique avantageuse de l'in- vention, prévoir plusieurs saillies de centrage réparties sur la périphérie et faisant légèrement radialement saillie de la surface correspondante. Selon une autre particularité avantageuse de l'inven- tion, les surfaces de centrage, c'est-à-dire la collerette ou les saillies, sont de préférence placées à proximité de la bride de la bague extérieure. On arrive ainsi à ce que le roulement ne soit pas monté incliné. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les deux rangées d'éléments roulants sont placées suivant une disposition en 0. Selon l'invention, l'une des rangées d'éléments roulants peut être constituée par des rouleaux coniques avec lignes de contact inclinées par rapport à l'axe de rotation du roulement, tandis que l'autre rangée d'éléments roulants est constituée par des billes dont les surfaces de contact avec les bagues du roulement sont disposées inclinées par rapport à l'axe de rotation du roulement. En pareil cas il est préférable que la rangée d'éléments roulants formée par les rouleaux coniques soit placée à proximité de la bride. Dans le mode de réalisation qui précède, il est avanta- geux que la distance "a" des centres de pression c'est-à- dire des points d'intersection des lignes de contact avec l'axe de rotation du roulement corresponde sensiblement à 1,5 à 2 fois le diamètre -'d" de l'arbre. Grâce à l'agencement d'une rangée de billes et d'une rangée de rouleaux coniques avec lignes de contact inclinées par rapport à l'axe de rotation, le roulement peut, d'une part, absorber de plus grands moments de flexion et, d'au- tre part, le roulement est-raccourci dans le sens axial. Le fait de disposer la rangée d'éléments roulants formée par les rouleaux coniques à proximité de la bride de la bague extérieure présente en outre l'avantage que la bride a un effet de renforcement sur la rangée de rouleaux coniques fortement chargés. Pour réduire,à un minimum la flèche de l'arbre, il est avantageux que la distance des centres de pression, c'est- à-dire des points d'intersection des lignes de contact des deux rangées d'éléments roulants avec l'axe de rotation du roulement, représente environ 1,5 à 2 fois le diamètre de l'arbre. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion d'un montage pris comme exemple, mais non limitatif, d'un pignon d'un mécanisme de transmission de ponts arrière, ce montage étant illustré par le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe transversale du mécanisme de transmission du pont arrière le long de l'axe médian du pignon; - la figure 2 représente à une échelle agrandie le rou- lement utilisé pour le montage du pignon selon la figure 1. Pour mieux illustrer l'invention, certains détails ont été représentés exagérés. Le mécanisme de transmission du pont arrière selon la figure 1 se compose du carter 1, en métal léger, par exem- ple un alliage d'aluminium, qui est fermé par un couvercle 2, d'un arbre de commande 4, de diamètre "'d" qui passe par un alésage 3 du carter 1 et porte un pignon 5 sur son extrémi- té avant, ainsi que d'un arbre récepteur 6 qui passe par des alésages disposés perpendiculairement à l'arbre de commande 4 et porte une grande couronne 7. La grande couronne 7 et le pignon 5 engrènent l'un dans l'autre de façon que le couple d'entraînement soit transmis de l'arbre de commande 4 à l'arbre récepteur 6. Le pignon 5 est monté dans le carter 1 par l'intermé- diaire d'un roulement 8 à deux rangées d'éléments roulants. Ce roulement 8 à deux rangées d'éléments roulants comprend une bague extérieure commune 9 munie des chemins de roule- ment 10 et 11 pour les deux rangées d'éléments roulants 12 et 13, deux bagues intérieures 16 et 17 séparées l'une de l'autre et munies chacune d'un chemin de roulement 14, 15 aménagé sur la surface latérale, ainsi qu'une bague d'espacement 18 placée entre les deux bagues intérieures 16 et 17 et dont la largeur axiale "L" est choisie ou usi- née conformément à la précontrainte recherchée dans le roulement. La rangée 12 d'éléments roulants est formée par des billes 19 dont les lignes de contact 20, 21 avec le che- min de roulement 10 de la bague extérieure 9 et avec le che- min de roulement 14 de la bague intérieure 16 sont disposées inclinéespar rapport à l'axe de rotation 22 du roulement 8. Les éléments roulants de l'autre rangée 13 sont des rou- leaux coniques 23 dont les axes de rotation 24 sont égale- ment disposés inclinés par rapport à l'axe de rotation 22 du roulement de sorte que les lignes de contact 25, 26 coupent l'axe de rotation 22 du roulement 8 également sous un angle - inférieur à 900. Les lignes de contact 20, 21 et 25, 26 forment ici un "0" de sorte que l'on peut parler d'une dis- position en 0 des rangées d'éléments roulants 12 et 13. Les points d'intersection des lignes de contact 20, 21 et 25,26 avec l'axe de rotation 22 du roulement 8, c'est-à-dire les- dits centres de pression sont situés relativement loin les uns des autres si bien que l'on obtient une large base d'ap- pui pour l'arbre de commande 4. La longueur "a" de cette base d'appui, c'est-à-dire la distance des centres de pression est avantageusement choisie de façon que la flèche de l'arbre dépende le moins possible du diamètre "d" de l'arbre et du plan d'attaque des efforts. C'est le cas pour un rapport a/d = 1,5... 2,0. La bague extérieure 9 du roulement 8, à une extrémité, à savoir dans la zone de la rangée d'éléments roulants 13 formés par les rouleaux coniques 23,est munie d'une bride annulaire 27 dirigée radialement vers l'extérieur et compor-- tant plusieurs alésages axiaux 28 répartis sur sa périphé- rie. A travers ces alésages 28 les boulons filetés 29 s'en- gagent dans des alésages taraudés 30 de la surface fronta- le interne 31 du carter et fixent de cette façon le roule- ment 8 sur le carter 1. Comme le roulement 8 est réalisé de façon que la bride 27 prévue à une extrémité vienne s'ap- pliquer sur la surface frontale interne 31 du carter, la distance entre l'axe de l'arbre récepteur 6 et le plan de fixation du montage de l'arbre à pignon reste très faible -- de sorte que l'influence de la température sur l'engrène- ment est réduite à un minimum. La surface latérale 32 de la bague extérieure 9 du roulement 8 est munie à proximité de la bride 27 d'une colle- rette de centrage 33 (de diamètre D2) relativement étroite qui fait légèrement saillie radialement au-dessus de cette surface latérale 32 (de diamètre D1) et qui à l'état froid vient s'appliquer sans jeu ou avec un faible jeu sur la surface interne de l'alésage 3 (de diamètre dB). Avant ou lors du montage du roulement 8 dans le mécanisme de transmis- sion, le diamètre D de la collerette de centrage 33 est inférieur ou égal au diamètre dB de l'alésage 3. La précon- trainte n'est ainsi pas affectée par une surcote d'ajuste- ment à surmonter lors du montage. Lors de l'assemblage du mécanisme de transmission du pont arrière, la collerette de centrage 33 sert à centrer exactement le roulement 8 par rapport à l'alésage 3, après quoi on serre les boulons filetés 29 et on fixe ainsi le roulement 8 dans le sens axial aussi bien que radial. Le reste de la surface latérale 32 en raison de son plus petit diamètre D1 présente un plus grand jeu par rapport à la sur- face interne de l'alésage 3 de diamètre dB si bien que le roulement 8 s'applique exclusivement par la bride sur le carter. Lors de l'échauffement du mécanisme de transmission du point arrière, le carter 1 en métal léger en raison de son plus grand coefficient de dilatation thermique se di- late plus que le roulement 8 en acier pour roulement. Comme le roulement 8 n'est plus soutenu radialement par l'alésage 3, mais par la bride 27, l'élargissement de l'alésage 3 du carter n'a aucune influence sur la surcote d'ajustage inexistante entre la surface latérale de la bague extérieu- re 9 et l'alésage 3 du carter 1 de même que par consé- quent sur la précontrainte dans le roulement 8. Si les élé- ments du roulement 8 sont réalisés dans le même matériau et présentent donc le même coefficient de dilatation thermique, la précontrainte dans le roulement ne change pas ou qu'in- sensiblement. De cette façon, même en cas d'un échauffement du mécanisme de transmission du pont arrière, il n'y a-pas lieu de craindre un élargissement, causé par la températu- re, du jeu du montage du pignon qui serait susceptible d'affecter la précision de l'entraînement et par conséquent provoquerait une augmentation du bruit et de l'usure. Des essais effectués avec ce mode de réalisation ont ré- vélé que de tels agencements du roulement dans des carters en métal léger se comportent mieux eu égard à l'effort de pré- contrainte et à la rigidité axiale que des montages classi- ques comparables. Dans le sens axial, il ne se produit en ce qui concerne le décalage de l'engrènement aucune dégradation par rapport aux montages classiques. L'influence thermique sur le décalage de l'engrènement est également beaucoup plus. faible. Il est possible de procéder à des modifications construc- tives par rapport à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Ainsi, à la place d'une collerette de centrage annu- laire 33, la surface latérale 32 de la bague extérieure 9 peut être munie de plusieurs saillies individuelles réparties sur la périphérie et assumant le centrage du roulement dans l'alésage. La collerette annulaire elle-même peut être réa- lisée d'une seule pièce avec la bague-extérieure, mais il y a également la possibilité de la réaliser au moyen d'une ba- gue séparée montée sur la surface latérale de la bague' exté- rieure. D'une manière tout à fait générale, on peut retenir q qu'au lieu de se trouver sur la surface latérale de la bague extérieure, les surfaces de centrage peuvent également être prévues dans l'alésage du carter auquel cas la collerette de centrage, les saillies individuelles ou analogues peuvent être prévues directement dans l'alésage ou réalisées sépa- rément et mises en place dans ce dernier. Au lieu du roulement précédemment décrit avec une rangée de rouleaux coniques et une rangée de billes, il est aussi possible d'exécuter le roulement avec deux rangées de billes ou deux rangées de rouleaux coniques et/ou de remplacer la disposition en 0 décrite des rangées d'éléments roulants par une disposition en X. Pour finir, son utilisation n'est pas non plus limitée au montage d'un arbre à pignon d'un mécanisme de transmission de pont arrière. Bien au contraire, l'invention peut servir à tout autre montage d'un arbre d'un élément de machine dans un carter en métal léger ou analogue. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Montage d'un arbre d'un élément de machine, en particulier d'un arbre à pignon d'un mécanisme de transmission, au moyen d'un roulement à deux rangées d'é- léments roulants, précontraint et muni sur sa bague exté- rieure d'une bride dirigée radialement vers l'extérieur, dans un carter en métal léger ou analogue comportant un alé- sage pour le passage de l'arbre, caractérisé par le fait que le roulement (8) est fixé axialement et radialement au car- ter (1) exclusivement par la bride (27) assujettie par des bou- ions filetés (29) ou analogues sur une surface frontale (31) du carter (1) , tandis que les surfaces radialement opposées (3, 32) du carter (1) et du roulement (8) sont montées sans surcote radiale, c'est-à-dire avec ajustement avec jeu, l'une par rapport à l'autre. 2.- Montage d'un arbre selon la reven- dication 1, caractérisé par le fait que le roulement (8) est disposé dans le carter (1) de façon que la bride (27) vienné s'appliquer sur la surface frontale interne (31) du carter (1). 3.- Montage d'un arbre selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'une des surfa- ces radialement opposées (3, 32) du carter (1) et du roule- ment (8) comporte des surfaces de centrage (33) faisant radialement légèrement saillie de cette surface. 4.- Montage d'un arbre selon la reven- dication 3, caractérisé par le fait que les surfaces de centrage sont disposées sur la surface latérale (32) de la bague extérieure (9) du roulement (8) et font saillie radialement vers l'extérieur. 5.- Montaae d'un arbre selon la reven- dication 3, caractérisé par le fait que les surfaces de centrage sont disposées dans l'alésage (3) du carter (1) et font saillie radialement vers l'intérieur. 6.- Montage d'un arbre selon l'une quel- conque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que, comme surfaces de centrage., on prévoit une collerette (33) relativement étroite et faisant légèrement saillie dans le sens radial. 7.- Montage d'un arbre selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que, comme surfaces de centrage, on prévoit plusieurs saillies réparties sur la périphérie et faisant légèrement saillie dans le sens radial. 8.- Montaqe d'un arbre selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait que les surfaces de centrage (33) sont disposées à proximi- té de la bride radiale (27) de la bague extérieure (9). 9.- Montage d'un arbre selon l'une - quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les deux rangées d'éléments roulants (12, 13) sont pla- cées suivant une disposition en 0. 10.- Montage d'un arbre selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'une des rangées (13) d'éléments roulants est formée par des rouleaux coniques (23) avec lignes de contact (25, 26) inclinées par rapport à l'axe de rotation (22) du roulement (8) et que l'autre rangée (12) d'éléments roulants est formée par des billes (19) dont les lignes de contact avec les bagues (9, 16) sont disposées inclinées par rapport à l'axe de rotation (22) du roulement (8). 11.- Montage d'un arbre selon la reven- dication 10, caractérisé par le fait que la rangée (13) d'éléments roulants formée par les rouleaux coniques (23) sont disposés à proximité de la bride (27). 12.- Montaae d'un arbre selon l'une quelconque des revendications 9 à li,.caractérisé par le fait que la distance "a" des centres de pression, c'est-à- dire des points d'intersection des lignes de contact (20, 21 ou; 25, 26) avec l'axe de rotation (22) du roulement (8) correspond à peu près à 1,5 à 2 fois le diamètre "d" de l'arbre (4).