Brevet FR2626047A1 — publié le 19890721

-1 Dispositif Pour le auidaae axial et le realaae des arrets de course d'un arbre dénlacable axialement L'invention concerne un dispositif pour le guidage axial et le reglage des arrets de course d'un arbre déplaçable axlalement, comprenant un palier relie à l'arbre et un élément agissant de ltexterieur et modifiant le jeu axial dudit palier. Des dispositifs de ce type sont utilises de maniere universelle dans la construction mecanique, la construction automobile etc. Ils servent a limiter la course axiale d'un arbre en rotation, la longueur de course pouvant etre variéee par des moyens exterieurs même pendant le fonctionnement. A cet effet, on connait par exemple des rainures, menagees dans l'arbre, avec des flancs en forme de cone dans lesquels avance un élément en forme de coin, qui est pourvu de flancs correspondants inclines en coin et forme avec les flancs de la rainure un palier a glissement pour l'arrêt, agissant dans les deux sens de course. La variation de la position radiale de l'élément en forme de coin par rapport à l'arbre permet de modifier de.façon simple la longueur de course efficace. Un inconvenient de cet agencement consiste a provoquer, pour des applications avec d'lmportantes forces axiales, une forte usure sur les surfaces de glissement correspondantes de la rainure et de l'élément. Cela remet non seulement en question la capacité de fonctionnement sans perturbations mais modifie également le réglage précis de valeurs limites déterminées de la longueur de course. L'invention a pour but de créer un dispositif du type cité au début, dans lequel d'lmportantes contraintes axiales de l'arbre dans la zone des arrets de course réglés sont supportées avec de faibles pertes par frottement, qui résiste à l'usure pendant une longue durée de service et permet un réglage précis des arrêts de course. Ce but est atteint par un roulement à contact oblique et un élément modifiant le serrage axial ou radial de la bague exterieure par les corps roulants contre les voles de roulement interieures du roulement à contact oblique. - 2 - L'utilisation d'un roulement à contact oblique en remplacement de l'appui habituel par des surfaces de glissement permet d abora un agencement quasiment exempt d'usure. Contrairement a des roulements à billes radiaux habituels, le roulement a contact oblique peut supporter d'importantes forces axiales, ce qui cree fondamentalement un dispositif a -fonctionnement souple et pouvant supporter d'importantes charges. Les voles de roulement obliques permettent de maniere simple le réglage précis du Jeu axial par déplacement de la bague extérieure. L'élément actionné de façon manuelle ou autre agit ici directement sur la bague extérieure. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, il est prévu un roulement à quatre points ou un roulement a double rangée de billes a contact oblique avec jeu axial accru, une bague elastique, disposée dans la zone des voles de roulement et agissant contre les corps roulants, pouvant etre inséree. Aussi bien le roulement à quatre points que le roulement a double rangee de billes a contact oblique permet dans un espace axial très reduit la limitation dans les deux sens axiaux et, par déplacement de la bague extérieure, la variation des arrets de course. Afin d'éviter une vibration non contrôlée des corps roulants dans des zones des voies de roulement ne supportant pas de charge, il est possible d'insérer une bague elastique qui serre les corps roulants avec une précontrainte contre la voie de roulement correspondante. Dans l'ensemble, cet agencement constitue un amortissement du mouvement rotatif, de sorte qu'il soit utilise de preférence pour des arbres a rotation lente. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une bague extérieure guidée au moins par parties axialement dans un- carter ou analogue et déplaçable radialement, et un élement déplaçant ladite bague radialement. Le roulement à quatre points cité ou le roulement à double rangée de billes à contact oblique avec jeu axial ou radial accru convient particulièrement bien pour la limitation de course de l'arbre. Lorsque la bague extérieure est déplacée radialement de son centre concentrique, le jeu axial du palier a roulement diminue automatiquement par les voles de roulement obliques. Le'deplacement radial peut se faire de maniere simple par l'element agissant directement sur la bague exterieure, ce qui permet d'obtenir un reglage precis des arrets de course dans les deux directions de déplacement de l'arbre. L'element peut reposer librement sur l'enveloppe de la bague extérieure, le palier a roulement se centrant automatiquement apres le retrait de l'elément et permettant une plus grande course de l'arbre. Or, pour des mouvements de reglage rapides et actifs, il est judicieux de relier l'élément a la bague extérieure ou de prevoir en un point diamétralement oppose un élement correspondant comme organe de commande. Un exemple de realisation conforme a. l'invention prevoit la translation axiale en opposition de deux portions de Dague extérieure separees radialement au moins en partie. Ici, la bague exterieure d'un roulement a quatre points ou d'un roulement a double rangee de billes à contact oblique est par exemple separee entre les voles de roulement dans un plan radial sur 270' ou pourvue d'une fente. Dans un roulement & quatre points, le jeu axial et donc la course de l'arbre peuvent ainsi etre diminues par rapprochement des portions libres de bague extérieure dans la zone élastique ou par reduction de la fente. Dans un roulement à double rangée de biles a contact oblique, cette diminution de jeu se fait, selon l'inclinaison des voles de roulement, en rapprochant ou en eloignant l'une de l'autre les portions de bague exterieure. Le deplacement des portions de bague extérieure est effectué à partir de l'extérieur au moyen de l'élément, par mouvement radial ou axial sur des surfaces en coin, des filetages etc. Selon un exemple de réalisation avantageux, le dispositif conforme à l'invention est utilisé dans un système d'assistance de direction a moteur avec des couplages agissant axialement et un effort d'assistance dépendant des conditions de conduite. Dans un tel systeme d'assistance de direction, connu par exemple par le document EP-À-O 051 015, un moteur électrique fonctionnant en - 4permanence agit par l'intermédiaire d'un engrenage et de deux coques d'accouplement en rotation dans des sens opposes sur la colonne de direction sur laquelle est montée de façon immobilisée en rotation un disque de pression correspondant avec des garnitures d embrayage. Lors de l'actionnement du volant et lors de la rotation de l'arbre de direction, un engrenage hélicoïdal provoque une course axiale de l'arbre de direction, la direction axiale dépendant du sens dans lequel est dirigé le volant. Dans ce cas, le disque de pression est également déplace axialement et une liaison est établie avec la coque d'accouplement correspondante par les garnitures d'embrayage. Le mouvement rotatif de la colonne de direction est soutenu dans le sens d'une assistance de direction. Entre autres, afin de ne pas depasser un degre prédétermine de la liaison a glissement sur l'accouplement, il est souhaitable de limiter ou de pouvoir regler le mouvement de course de l'arbre de direction. Ici, le dispositif conforme a l'invention trouve une application avantageuse. Le dispositif est monte dans l'une des variantes décrites cl-dessus en un endroit approprie de l'arbre de direction. Il est possible de prevoir une limitation de course fixe, reglable préalablement ou bien une possibilité de reglage active en permanence et dépendant des conditions de conduite momentanées, l'élement cité étant monte sur des actionneurs actifs correspondants, en vue du déplacement de la bague extérieure. En dehors de ces cas d'application, le dispositif conforme à l'invention convient de manière universelle a de nombreuses applications dans le domaine de la construction mécanique, en technique automobile et en technique des installations. L'invention est décrite ci-apres à l'aide des exemples représentés dans les dessins, sur lesquels la figure 1 représente la coupe longitudinale partielle d'un dispositif pour le guidage axial et le réglage des arrêts de course d'un arbre déplaçable axlalement avec un roulement a double rangee de billes a contact oblique dans un agencement en 0 et des portions de bague extérieure déplaçables axialement, -- 5-- la figure 2 represente la coupe longitudinale partielle d'un dispositif similaire avec un roulement a double rangee de billes a contact oblique dans un agencement en X et des portions de bague exterieure déplaçables axialement, la figure 3 represente la coupe longitudinale partielle dun dispositif similaire avec bague extérieure deplaçable radialement, la figure 4 représente la coupe longitudinale partielle d'un dispositif avec un roulement à quatre points et une bague extérieure deplaçable radialement, et la figure 5 représente la coupe transversale partielle d'un dispositif avec des portions de bague exterieure diamétralement opposees et déplaçables radialement. Les exemples représentés dans les figures constituent des dispositifs pour la limitation réglable de la course d'un arbre 1 déplaçable axialement. L'arbre 1 indiqué simplement de maniere schematique et les parties de carter 2 font partie d'un ensemble non désigne en détail de la construction mecanique ou de la technique automobile, I'application ne jouant qu'un role secondaire pour le mode de fonctionnement. L'arbre 1 est guidé radialement dans des paliers non representes gui permettent d'une manière connue quelconque le déplacement axial de l'arbre 1. L'axe de commande 3, déplaçable radialement dans tous les exemples, pour le réglage des valeurs limites est déplacé de façon linéaire, ce qui n'est pas' representé, par des actionneurs connus tels que des moteurs, un systeme hydraulique ou pneumatique, ou manuellement. Dans le dispositif représenté dans la figure 1, un roulement à double rangée de billes à contact oblique est insére, dont les voles de roulement intérieures 4 sont directement ménagées dans l'arbre 1. La bague extérieure 5 est réalisée d'une seule pièce et separee dans un plan radial en deux portions 7 de bague extérieure par une fente 6 s'étendant sur environ 270' de la circonférence de ladite bague. Ces portions sont déplaçables. axialement dans la limite de la capacité de déformation élastique du matériau, tandis que la portion 8 restante, non séparée de la bague extérieure 5 est insérée dans le - 6- carter 2 par complémentarité de forme dans le sens axial, mais de façon deplaçable radialement. L'axe de commande 3 dep]açable radialement est guide dans le carter 2 et présente une extrémité de tete 9 élargie qui converge en forme de coin. Les surfaces en coin 10 pénètrent dans la fente 6, élargie en forme de coin a cet endroit, entre les deux portions 7 de bague extérieure. Lors d'un mouvement d'avance en direction de l'axe central 11 de l'arbre 1, les portions 7 de bague extérieure sont écartées et s'éloignent axlalement l'une de l'autre. De ce fait, un jeu axial relativement grand à l'état de repos du roulement à contact oblique est diminue et tend vers zéro, si l'extrémité de tete 9 de l'axe de commande 3 est introduite suffisamment loin. Cette position ne permet aucun déplacement axial et aucune course de l'arbre 1. L-écartement des portions 7 de bague extérieure fait qu'en raison des voles de roulement 4, 12 disposées en biais et de l'appui oblique des billes 13 qui s'ensuit, la bague extérieure 5 dans son ensemble est soumise a une composante de force 14 radiale en direction de l'extremite de - tete 9 en forme de coin. Cela fait que l'ensemble de la bague extérieure 5 est déplacé de la position representée, y compris dans la zone de la portion 8 non séparée, et se centre à nouveau sur les billes 13, de sorte que même dans la portion 15 de voie de roulement diamétralement opposée à l'extrémité de tête 9 en forme de coin, une limitation équivalente de la course de l'arbre 1 soit obtenue. Lors du retrait de l'extrémité de tete 9, les portions 7 de bague extérieure retournent automatiquement dans leur position de repos et permettent à l'arbre 1 une course qui résulte du jeu axial maximal du roulement à contact oblique. Contrairement a l'exemple selon la figure 1, un roulement à contact oblique en agencement en X est monte dans le dispositif representé dans la figure 2. La bague extérieure 5 est également pourvue d'une fente 6 mais séparée aussi dans la portion 8 restante en raison du montage nécessaire, de sorte qu'il en resulte deux moitiés 16 de bague exterieure. A l'état de repos, le roulement a contact oblique possede un jeu axial accru qui fournit la course -7- maximale de l'arbre 1. Pour le réglage d'une course plus petite, les moities 16 de bague extérieure sont rapprochees axialement une de J'autre. Cela se fait avec une tete 17 à rainure en coin qui est montée sur un axe de commande 3 déplaçable radialement et dont les flancs de rainure 18 disposés en coin coopèrent avec des surfaces de bord 19, chanfreinees de façon conique correspondante, des moitiés 16 de bague extérieure. Comme dans l'exemple precedent, le jeu axial de l'arbre 1 résulte de la position radiale de l'axe de commande 3. Dans l'exemple selon la figure 3, un roulement à double rangée de billes à contact oblique est monté en agencement en 0, mais la bague extérieure 5 n'est pas fendue ou séparée. Elle est disposée de façon deplaçable radialement dans le carter 2 et appliquée des deux cotés, de manière immobilisée contre la translation axiale, contre des surfaces de glissement 20 radiales du carter 2. L'axe de commande 3 est en appui avec son extremité de tête 9 sur la surface d'enveloppe de la bague extérieure 5. Lorsque la bague extérieure 5 se trouve dans une position concentrique par rapport à l'arbre 1, le. jeu axial maximal du roulement à contact oblique détermine les arrets de course de l'arbre 1. Lorsque la bague extérieure 5 est déplacée radialement par l'axe de commande 3, le jeu axial est diminué par les voles de roulement 12 obliques de la bague extérieure 5. L'exemple selon la figure 4 présente le meme mode de fonctionnement. Ici, un roulement à quatre points avec une seule rangée de billes 13 est monté. Aussi bien la vole de roulement 4 dans l'arbre 1 que la voie de roulement dans la bague extérieure 5 est formée de telle façon que les billes 13 reposent en deux points sur chacune d'elles. Ainsi on obtient un roulement à contact oblique pouvant supporter d'importantes charges dans les deux sens axiaux. Par rapport à la version normale, dans laquelle on vise un jeu axial et radial aussi réduit que possible, le roulement & quatre points utilisé ici présente un important jeu axial et par conséquent un grand jeu radial. L'agencement dans le carter 2 et le mode de -8 - fonctionnement sont ainsi identiques a ceux du roulement a double rangée de billes a contact oblique selon la figure 3. Dans les deux exemples, la bague exterieure 5 est déplacee radlalement sans déformation, de sorte qu;en principe il ne resulte qu'une petite zone circonférentlelle à l'emplacement de l'axe de commande 3 comme zone d'action pour la limitation de la course de l'arbre 1. Or, seul un réglage de ce type étant vise et le palier n'ayant pas d'autre role à jouer, une capacité 'de fonctionnement fiable est assurée. Afin d'éviter une vibration non controlee des billes 13 dans la zone sans charge, une bague 21 élastique par exemple en élastomère, serree contre les billes 13, est inséree dans une gorge entre les voies de roulement 12 de la bague extérieure 5. Dans l'exemple selon la figure 5, une bague extérieure 5, par exemple celle selon la figure 3 ou 4, agit par déformation radiale en un oval comme limitation de course dans deux zones diametralement opposées. Dans ce cas, la bague extérieure 5 est arretee axialement par complémentarité de forme par des surfaces de glissement radiales dans un plan décalé de 90' par rapport à ladite bague dans le carter 2, mais elle peut etre deplaçée radialement. L'axe de commande 3 est pourvu d'une tete en fourche 22 dont les bras de fourche 23 s'appuient avec leurs surfaces de glissement 24, inclinées en forme de coin, sur l'enveloppe de la bague extérieure 5. Côté arrière, les bras de fourche 23 portent contre le carter 2. Le mouvement radial dans le sens de la flèche permet de déformer la bague extérieure 5 en un oval à partir de sa forme circulaire initiale et inversement. Cet agencement convient particulièrement bien pour des forces axiales élevées et conduit à un appui symétrique de l'arbre 1. - 9 - Revendications 1. Dispositif pour le guidage axial et le reglage des arrets de course d'un arbre deplaçable axialement, comprenant un palier relie a l'arbre et un élément agissant de l'extérieur et modifiant le jeu axial dudit palier, caractérise par un roulement a contact oblique et un élément (3,9,17,22) modifiant le serrage axial ou radial de la bague extérieure (5) par les corps roulants (13) contre les voles de roulement intérieures (14) du roulement à contact oblique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérise par un roulement a quatre points avec jeu axial accru. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérise par un roulement a double rangée de billes à contact oblique avec jeu axial accru. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise par une bague (21) élastique disposée dans la zone des voles de roulement (12) et agissant contre les corps roulants (13). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caracterise par une bague extérieure (5) guidée au moins par parties axialement dans un carter (2) ou analogue et déplaçable radialement, et par un element (9,22) déplaçant ladite bague radialement. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications i a 5, caractérise par la translation axiale en opposition de deux portions (7,16) de bague extérieure separées radialement au moins en partie. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérise par son utilisation dans un système d'assistance de direction à moteur avec des couplages agissant axialement et un effort d'assistance dépendant des conditions de conduite.