Brevet FR2605557A1 — publié le 19880429

La présente invention concerne un ensemble roulement de roue-joint homocinétique, comprenant un roulement à deux rangées de billes ou autres éléments de roulement, qui présente au moins une bague intérieure fabriquée séparément du moyeu de roue et qui est axialement retenue ou immobilisée par une collerette réalisée sur le moyeu par déformation de celui-ci. La collerette peut être prévue pour la fixation directe de la bague intérieure du roulement ou à l'aide d'une pièce intermédiaire. L'invention concerne également un procédé de déformation pour réaliser la collerette, en particu- lier par une déformation à froid. On connaît déjà des paliers du type mentionné ci-dessus, o le roulement à deux rangées de billes présente une bague intérieure séparée, ce qui permet d'augmenter le degré de remplissage en billes du roulement et d'obtenir un ensemble qui est compact dans le sens radial (DE 34 18 440 A 1). Avec ce dispositif, il serait possible également, sans grands changements, d'employer deux bagues inté- rieures séparées pour le roulement, ce qui donnerait les mêmes avan- tages quant à la capacité de charge du roulement. La transmission du couple entre le moyeu de roue et le joint, qui y fait suite, est assurée dans ce cas par une denture longitudinale ou cannelure prévue à l'intérieur du moyeu et dans laquelle peut être engagé un bout d'arbre rapporté de la partie externe du joint d'articulation. Par suite de variations de tolérances liées à la fabrication et par suite de l'usure dans la cannelure, la transmission sans jeu du couple d'entraînement n'est pas toujours garantie de façon durable. Il en résulte des bruits gênants et une usure de plus en plus rapide aux jonctions. Comme la collerette prévue pour l'assemblage pénètre dans une gorge interne côté frontal de la bague intérieure du roule- ment située du côté externe, il n'est pas possible, avec cette disposition, d'adopter des solutions plus adéquates pour la trans- mission du couple. On connait aussi des liaisons, entre le roulement de roue et le joint d'articulation, avec lesquelles la transmission du couple entre le moyeu et le joint est assurée, essentiellement sans jeu, par une denture frontale ou oblique sur les extrémités dirigées l'une vers l'autre des deux organes (DE 32 19 747 A 1). Cependant, cette solution demande obligatoirement l'emploi de paliers dits de la troisième génération, dans lesquels La bague intérieure du roulement est réalisée d'un seul tenant et sous forme d'une partie du moyeu de roue. Sans un tel palier, une face frontale non divisée du moyeu est irréalisable. Or, un tel dispositif a l'inconvénient que l'on peut seulement utiliser un type de roulement avec un faible degré de remplissage en billes. L'encombrement à prévoir dans le sens radial pour le roulement augmente ainsi en conséquence et il faut accepter aussi une augmentation du poids. Même dans ce cas, le diamètre extérieur de la denture est limité par le diamètre extérieur côté frontal de la bague intérieure du roulement, c'est-à-dire, dans ce cas, du moyeu de roue, diamètre qui ne peut pas être augmenté à volonté pour des raisons liées au montage. Partant de cet état de la technique, l'invention vise à créer un ensemble roulement de roue-joint qui, tout en utilisant au moins une bague intérieure séparée du roulement, dans le but d'obtenir un palier de construction légère ayant une capacité de charge élevée, permette la transmission sans jeu du couple, entre le moyeu de roue et le joint homocinétique, au moyen d'une denture frontale ou oblique. Le diamètre de la denture doit pouvoir être adapté, indépendamment de la taille du roulement, à la capacité de transmission de couple requise. Selon l'invention, une première solution est caracté- risée en ce qu'une denture frontale ou oblique est formée dans l'extrémité côté joint de la collerette, faisant radialement saillie vers l'extérieur par rapport au diamètre d'alésage de la bague intérieure du roulement, denture qui est directement reliée rigi- dement en rotation à une partie du joint homocinétique, en parti- culier à sa partie externe. Il est ainsi possible d'obtenir, indé- pendamment du mode de réalisation du palier, une denture frontale, orientée radialement, ou une denture oblique, légèrement conique, de grande surface dans un cas comme dans l'autre, le procédé selon l'invention, décrit par la suite, permettant de presser la denture oblique ou frontale dans le matériau de la collerette pendant la réalisation même de celle-ci. Une autre solution est caractérisée en ce qu'une denture oblique ou frontale est formée sur un prolongement annu- laire agrandissant La bague intérieure radialement vers l'extérieur, du c8té du joint, denture qui est directement reliée rigidement en rotation à une partie du joint homocinétique, en particulier à sa partie externe, la bague intérieure du rouLement présentant des moyens de crabotage préformés dans lesquels la collerette pénètre à complémentarité de formes. Avec cette solution, la bague inté- rieure avant, fabriquée séparément et pouvant être transformée complètement et être dotée d'une face frontale agrandie, participe à la transmission du couple du moyeu au joint d'articulation. La liaison critique avec le joint est réalisée dans ce cas par une grande denture frontale ou oblique, tandis que, selon un perfec- tionnement de l'invention, une liaison rigide en rotation et sûre, entre la bague intérieure du roulement et le moyeu, est également réalisée à complémentarité de formes. Lors de la mise en oeuvre du procédé de déformation convenant à cette solution, le moyeu est déformé, pendant la conformation de la collerette, dans des évide- ments préparés à cet effet sur la bague intérieure du roulement. Une troisième solution selon l'invention est caracté- risée en ce qu'une denture oblique ou frontale est formée sur une bague intermédiaire, fabriquée séparément de la bague intérieure du roulement et du moyeu et faisant radialement saillie vers l'extérieur par rapport au diamètre d'alésage de la bague intérieure, denture qui est directement reliée rigidement en rotation à une partie du joint homocinétique, en particulier à sa partie externe, la bague intermédiaire présentant des moyens de crabotage préformés, dans lesquels la collerette pénètre à complémentarité de formes. Avec cette solution, une bague intermédiaire, à laquelle on peut donner toute forme désirée, est de nouveau pourvue d'une face d'extrémité suffisamment grande pour réaliser la liaison avec le joint par une denture frontale ou oblique, la bague intermédiaire étant reliée, selon l'invention, à complémentarité de formes avec la collerette sur le moyeu. Le trajet de transmission des efforts du moyeu au joint passe ici par la bague intermédiaire, la bague intérieure séparée du roulement étant maintenue directement par la collerette dans le sens axial, mais cette bague ne participe pas à la transmission du couple. Par un mode de mise en oeuvre adéquat du procédé selon l'invention, la liaison à complémentarité de formes avec la bague intermédiaire est établie, dans ce cas également, en même temps qu'est formée la collerette, dont le matériau pénètre dans des moyens de crabotage adéquats, préformés sur la bague intermédiaire. Les moyens de crabotage sur la bague intérieure du roulement, pourvue d'une denture frontale, ou sur la bague intermé- diaire, sont eux-mêmes constitués aussi, de préférence, par des dentures. Celles-ci peuvent être réalisées aussi bien comme des dentures longitudinales ou cannelures que comme des dentures fron- tales selon différents agencements. Il est toutefois possible aussi de prévoir des moyens de crabotage réalisables plus simplement, de formes plus grossières et en nombre plus petit. Du fait que le matériau dans la région de la collerette est pressé dans ces moyens de crabotage lors de la déformation, en particulier à froid, il subsiste une grande tension élastique dans le matériau, ce qui empêche le détachement ou le relâchement de la liaison, même sous charge. Ceci est vrai également pour le cas o les moyens de crabotage sont constitués par une can- nelure. Selon le procédé de l'invention, on évase radialement l'extrémité tubulaire du moyeu de roue, du côté du joint, pour former la collerette et bloquer ainsi la bague intérieure du roule- ment et, dans la même opération, on forme une denture frontale, orientée radialement, dans le matériau de la collerette, ou on établit simultanément une liaison par complémentarité de formes avec une bague intérieure présentant une denture frontale préformée ou avec une bague intermédiaire présentant une denture frontale préformée. Pour réduire les efforts nécessaires à cette opération, on la réalise en particulier à l'aide d'un outil cylindrique ou conique, qui est animé d'un mouvement d'oscillation autour de l'axe du moyeu, outil qui porte des faces de denture frontale adéquates ou des gradins annulaires pour conférer la forme définitive désirée à la collerette. L'outil peut être constitué d'éléments concentriques qui sont axialement déplaçables l'un par rapport à L'autre et qui sont de préférence également appuyés élastiquement l'un par rapport à L'autre dans le sens axial. Il est notamment possible aussi de prévoir des éléments d'outil qui soutiennent la bague intérieure du roulement dans le sens axial, ou aussi radialement vers l'extérieur, afin d'éviter la déformation - éventuellement permanente - de la bague ou la création d'une tension radiale excessive dans celle-ci, pendant la conformation de la collerette sur l'extrémité tubulaire du moyeu. Des exemples de réalisation d'ensembles selon l'invention, de même que des exemples d'outils appropriés et de modes de mise en oeuvre du procédé de l'invention, seront décrits ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure la montre un ensemble avec une denture frontale formée dans la collerette pour la liaison directe à la partie externe du joint, selon une première exécution; - la figure lb montre un ensemble avec une denture frontale formée sur la collerette pour la liaison directe avec la partie externe du joint,selon une deuxième exécution; - la figure 2 montre un ensemble avec une denture frontale sur la bague intérieure du roulement et avec pénétration à complémentarité de formes de la collerette dans une denture frontale de la bague du roulement; - la figure 3 montre un ensemble présentant une denture frontale sur une bague intermédiaire, la collerette étant enfoncée dans une cannelure formée sur la bague intermédiaire; - la figure 4 montre un ensemble présentant une denture frontale sur la bague intérieure du roulement, la collerette étant enfoncée dans une cannelure de cette bague; - la figure 5 montre un premier outil pour déformer l'extrémité du moyeu de roue avec formation simultanée d'une denture frontale dans la collerette; et - la figure 6 montre un second outil pour déformer l'extrémité tubulaire du moyeu avec formation d'une denture frontale dans la collerette. Sur les différentes figures, qui concordent dans une Large mesure entre elles, des parties analogues sont désignées. par des références correspondantes. Sur chacune des figures 1 à 4, on voit le moyeu de roue 1 avec le roulement 2, fixés par une vis axiale 3 à la partie externe 4 du joint d'articulation. Un voile de roue 5 est formé de façon habituelle sur le moyeu. La partie externe 4 du joint contient de façon classique une partie interne 6, à laquelle elle est reliée solidaire en rotation par l'intermédiaire de billes 7 qui sont maintenues dans une cage 8. La vis d'assemblage 3 est vissée dans un trou central 9 de la partie externe du joint homocinétique. Sur la moitié supérieure de la figure la, la rangée de billes 10 côté roue est guidée directement dans une gorge du corps du moyeu 1, tandis que la rangée de billes 11 côté joint présente une bague intérieure séparée 12. Sur la moitié inférieure de cette figure, une bague intérieure supplémentaire 13, constituée également par une pièce séparée, est prévue aussi pour la rangée de billes 10 du côte de la roue. La bague 12 du roulement est retenue axialement par une collerette 14 formée d'un seul tenant sur le moyeu 1. Sur la face d'extrémité côté joint de cette collerette, est formée une denture frontale 151 qui coopère avec une denture frontale correspondante 152 sur la partie externe 4 du joint. Radia- lement à l'intérieur de la bague intérieure 12 du roulement, on voit un creux annulaire 16 qui peut subsister après la conformation de la collerette 14. Sur la figure lb, dans une exécution qui est sensi- blement identique à celle représentée par la partie supérieure de la figure la, la bague intérieure 122 du roulement est pourvue, côté frontal et radialement à l'intérieur, d'un décrochement annulaire 17, dans lequel est enfoncé du matériau de la collerette 14 lors de la conformation de celle-ci. Sur la figure 2, la bague intérieure 123 du roulement présente, du côté frontal dirigé vers le joint, un prolongement annulaire 18 de plus grand diamètre, dont la face libre présente une denture 153 qui est en prise avec la denture frontale corres- pondante 152 sur la partie externe 4 du joint. De plus, une denture frontale 19 est formée sur La bague intérieure 123 dans un gradin intérieur dirigé vers le joint, à l'intérieur du prolongement annu- laire 18, denture dans laquelle est enfoncé du matériau de la collerette 14, laquelle recouvre la bague intérieure 123 du roule- ment, à l'extrémité du moyeu, jusqu'au prolongement 18. La figure 3 montre une bague intérieure 122 qui possède de nouveau, côté frontal, un évidement ou décrochement annulaire intérieur 17, dans lequel une bague intermédiaire supplé- mentaire 20 pénètre par une saillie complémentaire. La bague inter- médiaire 20, de section droite angulaire, est pourvue d'une denture frontale 154 qui est en prise avec une denture frontale 152 corres- pondante sur la partie externe 4 du joint. La bague intermédiaire est maintenue de nouveau par la collerette 14, laquelle retient donc la bague intérieure du roulement, dans le sens axial, par l'intermédiaire de la bague 20 interposée. Intérieurement, la bague intermédiaire 20 présente une denture longitudinale ou cannelure 21, dans laquelle a été pressé du matériau de la région de la collerette 14, lors de la conformation de cette dernière, en vue de l'établis- sement d'une liaison par complémentarité de formes. La bague intérieure 124 sur la figure 4 est de nouveau pourvue d'un prolongement annulaire 18, lequel présente, sur le côté frontal, une denture 153 qui coopère avec une denture frontale analogue 152 de la partie externe du joint. Dans la région de la collerette 14, la bague 124 présente un gradin avec une denture axiale interne 23, dans laquelle est enfoncé du matériau de la collerette lors de la déformation, de sorte qu'une liaison directe, en rotation, est établie entre la bague intérieure 124 du roulement et le corps du moyeu 1, tandis que la collerette 14 retient la bague intérieure en même temps, dans le sens axial, par une face d'extrémité 22 dirigée vers la roue. La figure 5 montre le moyeu avec une bague intérieure de roulement selon la figure lb au stade final de la réalisation de la collerette 14. L'outil utilisé à cet effet comporte un mandrin central 24, présentant une partie extrême conique 25, qui effectue un mouvement d'oscillation, essentiellement autour du point d'inter- section X des axes longitudinaux du moyeu et de l'outil. De ce fait, l'extrémité tubulaire du moyeu, sans dépouilLe à L'origine, est évasée coniquement en vue de la formation de la collerette 14 et pour bloquer la bague intérieure 12 du roulement en place. Un manchon 26 est guidé sur le mandrin 24 et est déplaçable sur ce mandrin dans le sens de l'axe de celui-ci. L'extrémité de ce manchon forme un outil à refouler qui sert à former la denture frontale 15 en tenant compte de l'angle d'oscillation. Le manchon 26 peut être avancé au cours de l'opération d'évasement pour la conformation de la colle- rette. Le manchon 26 est lui-même entouré par un manchon 28 qui peut être avancé axialement de façon indépendante et est appuyé par des ressorts 27 représentés schématiquement. La surface radialement intérieure du manchon 28 forme une butée pour la collerette dans le sens radial. Elle empêche ainsi l'écoulement excessif du matériau de l'extrémité du moyeu et limite de cette manière le processus de déformation. La figure 6 montre un outil, essentiellement semblable au précédent, comprenant également un mandrin 24, présentant une partie extrême conique 25, sur lequel le manchon 26 est appuyé par des ressorts 29 et peut être avancé axialement de façon contrôlée. L'extrémité du manchon 26 est de nouveau réalisée en vue de la formation de la denture frontale 15 sur la collerette 14. A la place du manchon supplémentaire de la figure 5, on a prévu ici un outil 30 qui est divisé radialement et qui définit la limite radiale pour la déformation de la collerette 14. Cet outil est conçu aussi pour limiter le risque d'élargissement de la bague 12 du roulement. Il est possible aussi de réaliser l'outil 30 sous forme de secteurs qui peuvent être avancés radialement pour entourer ainsi directement la bague intérieure du roulement, par des griffes ou des éléments semblables, afin de l'appuyer et d'empêcher ainsi son élargissement radial. Bien entendu, on peut appliquer aussi, à la place des outils représentés, des outils de façonnage produisant les mêmes effets, mais qui peuvent être avancés exactement suivant l'axe du moyeu; de tels outils demanderaient toutefois des efforts de défor- mation plus élevés. Selon l'invention, un procédé pour conformer une collerette essentiellement radiale sur un moyeu de roue, en vue de la retenue ou de l'immobilisation axiale d'une bague intérieure d'un rouLement, fabriquée séparément du moyeu, en particulier dans la réalisation d'un ensemble comme décrit dans ce qui précède, est caractérisé par l'emploi d'un outil de pressage ou de forgeage partiellement conique, que l'on anime d'un mouvement oscillant autour de l'axe du moyeu, pour évaser radialement l'extrémité tubu- laire du moyeu du côté du joint et pour former simultanément une denture dans Le matériau de la collerette ou d'une pièce intermé- diaire reliée à elle. Comme il ressort de la description qui précède, différents modes de mise en oeuvre de ce procédé sont possibles, dépendant notamment des différentes solutions décrites au début. Par exemple, comme représenté sur la figure 1, on forme simultanément une denture frontale, orientée radialement, dans la collerette 14. Pour la solution représentée sur la figure 2, on utilise une autre face de l'outil, située en regard de la bague intérieure 122 du roulement, pour presser le matériau de la col- lerette 14 en même temps dans une denture frontale sur cette bague. Dans le cas de la figure 4, on presse en même temps la surface latérale extérieure de la collerette 14 dans une denture axiale interne de la bague intérieure 124 du roulement. Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, également décrit en grande partie dans ce qui précède, notamment en référence à la figure 3, on place une bague intermédiaire 20 axialement devant la bague intérieure 122 du roulement et l'évase- ment de l'extrémité du moyeu forme dans ce cas une saillie radiale, constituant la collerette 14, devant la bague intermédiaire. L'éva- sement produit en même temps, à l'aide d'une autre face de l'outil et dans une zone qui fait axialement suite à cette saillie, l'enfon- cement de matériau de l'extrémité du moyeu dans une denture axiale interne de la bague intermédiaire. Selon encore un autre mode de réalisation, on place une bague intermédiaire axialement devant la bague intérieure du roulement et on produit l'évasement de l'extrémité du moyeu de manière qu'il se forme une saillie radiale, constituant la colle- rette, devant la bague intermédiaire, et on produit en même temps, par une autre face de l'outil, l'enfoncement de matériau de l'extré- mité du moyeu dans une denture frontale, orientée radialement, de la bague intermédiaire. R E V E N D I C AT I 0 N S 1. Ensemble roulement de roue-joint homocinétique, comprenant un roulement (2) à deux rangées de billes ou autres éléments de roulement, qui présente au moins une bague intérieure (12) fabriquée séparément du moyeu de roue (1) et qui est axialement retenue ou immobilisée par une collerette (14) réalisée sur le moyeu (1) par déformation de celui-ci, caractérisé en ce qu'une denture frontale ou oblique (151) est formée dans l'extrémité c8té joint de la collerette (14), faisant radialement saillie vers l'extérieur par rapport au diamètre d'aLésage de la bague inté- rieure (12) du roulement, denture qui est directement reliée rigi- dement en rotation à une partie du joint homocinétique, en particu- lier à sa partie externe (4). 2. Ensemble roulement de roue-joint homocinétique, comprenant un roulement (2) à deux rangées de billes ou autres éléments de roulement, qui présente au moins une bague intérieure (12) fabriquée séparément du moyeu de roue (1) et qui est axialement retenue ou immobilisée par une collerette (14) réalisée sur le moyeu (1) par déformation de celui-ci, caractérisé en ce qu'une denture oblique ou frontale (153) est formée sur un prolongement annulaire (18) qui agrandit la bague intérieure radialement vers l'extérieur, du c8té du joint, denture qui est directement reliée rigidement en rotation à une partie du joint homocinétique, en particulier à sa partie externe (4), la bague intérieure (12) du roulement présentant des moyens de crabotage préformés, dans lesquels la collerette (14) pénètre à complémentarité de formes. 3. Ensemble roulement de roue-joint homocinétique, comprenant un roulement (2) à deux rangées de billes ou autres éléments de roulement, qui présente au moins une bague intérieure (12) fabriquée séparément du moyeu de roue (1) et qui est axialement retenue ou immobilisée par une collerette (14) réalisée sur le moyeu (1) par déformation de celui-ci, caractérisé en ce qu'une denture oblique ou frontale (15) est formée sur une bague intermé- diaire (20), fabriquée séparément de la bague intérieure (12) du roulement et du moyeu (1) et faisant radialement saillie vers l'extérieur par rapport au diamètre de l'alésage de la bague inté- rieure, denture qui est directement reliée rigidement en rotation à une partie du joint homocinétique, en particulier à sa partie externe (4), la bague intermédiaire (20) présentant des moyens de crabotage préformés (21) , dans lesquels la collerette (14) pénètre à complémentarité de formes. 4. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel les moyens de crabotage sur la bague intérieure (12) du roulement sont réalisés sous forme d'une denture frontale (19) située radialement à l'intérieur d'une denture frontale (153) préformée sur la bague intérieure (12) pour la liaison avec la partie externe (4) du joint (figure 2). 5. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel les moyens de crabotage sur la bague intérieure (12) du roulement sont réalisés sous forme d'une denture axiale ou cannelure interne (23), située radialement à l'intérieur d'une denture frontale (153) préformée sur la bague intérieure (12) du roulement pour la liaison avec la partie externe (4) du joint (figure 4). 6. Ensemble selon la revendication 3, dans lequel les moyens de crabotage sur la bague intermédiaire (20) sont réalisés sous forme d'une denture axiale ou cannelure interne (21), située radialement à l'intérieur d'une denture frontale (154) préformée sur la bague intermédiaire pour la liaison avec la partie externe (4) du joint (figure 3). 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel des moyens de crabotage sont réalisés sous forme d'une denture frontale sur une bague intermédiaire (20), denture qui est située radialement à l'intérieur d'une denture frontale (154) préformée sur cette bague et servant à la liaison avec la partie externe (4) du joint. 8. Procédé pour conformer une collerette essentiellement radiale sur un moyeu de roue, en vue de la retenue ou de l'immobili- sation axiale d'une bague intérieure d'un roulement, fabriquée séparément du moyeu, en particulier dans la réalisation d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé par l'emploi d'un outil de pressage ou de forgeage partiellement conique (24, 25), que l'on anime d'un mouvement oscillant autour de l'axe du moyeu (1), pour évaser radialement l'extrémité tubulaire du moyeu du côté du joint (4) et pour former simultanément une denture dans le matériau de la collerette (14) ou d'une pièce intermédiaire (20) reliée à elle. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on forme simultanément une denture frontale (151), orientée radialement, dans la collerette (14) (figure 1). 10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on utilise une autre face de l'outil, située en regard de la bague intérieure (122) du roulement, pour presser le matériau de la colle- rette (14) en même temps dans une denture frontale (19) sur cette bague (figure 2). 11. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on presse en même temps la surface latérale extérieure de la collerette (14) dans une denture axiale interne (23) de la bague intérieure (12) du roulement (figure 4). 12. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on place une bague intermédiaire (20) axialement devant la bague inté- rieure (122) du roulement et dans lequel l'évasement de l'extrémité du moyeu forme une saillie radiale, constituant la collerette (14), devant la bague intermédiaire et produit en même temps, par une autre face de l'outil, dans une zone qui fait axialement suite à cette saillie, l'enfoncement de matériau de l'extrémité du moyeu dans une denture axiale interne (21) de la bague intermédiaire (figure 3). 13. Procédé selon la revendication 8, dans lequel on place une bague intermédiaire (20) axialement devant la bague inté- rieure (122) du roulement et dans lequel l'évasement de l'extrémité du moyeu forme une saillie radiale, constituant la collerette (14), devant la bague intermédiaire et produit en même temps, par une autre face de l'outil, l'enfoncement de matériau de l'extrémité du moyeu dans une denture frontale, orientée radialement, de la bague intermédiaire.