Brevet FR2746462A1 — publié le 19970926

Procédé et dispositif permettant de fixer axialement une bague à un arbre. La présente invention concerne un procédé permettant de fixer axialement un élément formant bague, par exemple la bague inté- rieure de roulement d'un palier, à un arbre d'une manière qui empêche principalement l'élément formant bague de se déplacer axialement par rapport à l'arbre. L'invention concerne aussi des dispositifs permettant de réaliser cette fixation. Divers procédés et dispositifs permettant de positionner et fixer une bague, un moyeu ou un autre élément similaire à un arbre sont déjà connus. Un problème particulièrement difficile est d'assujettir un élément formant bague qui devra être précontraint avec une certaine charge axiale préalable. Cela est nécessaire par exemple pour les paliers de roulement à rouleaux coniques, bien que le procédé ne soit pas limité à la fixation des bagues de ces derniers, et le problème est alors de bloquer instantanément la bague axialement et radialement, au moment o la bague a reçu exactement la précontrainte requise ou souhaitée et sans que la bague ait alors ou ensuite la possibilité de glisser axialement sur l'arbre. Les procédés d'assujettissement commu- nément utilisés n'offrent généralement pas cette possibilité car la précontrainte doit habituellement être appliquée à l'aide de cales, de manchons d'espacement, de manchons déformables, etc., ce qui ne garantit pas que la précontrainte exactement appliquée n'est pas modi- fiée du fait de degrés inconnus de déformation ou de mouvements infi- mes entre l'arbre et la bague avant que la bague ne soit immobilisée, par exemple avec un écrou de blocage, ce qui demande en plus que l'arbre comporte une partie filetée. Un but de la présente invention est donc de proposer un procédé qui offre la possibilité d'assujettir positivement l'élément formant bague sur l'arbre d'une manière très simple et sans permettre le glissement axial, et qui devra en outre permettre de réaliser cet assujettissement facilement, sans avoir à doter l'arbre d'une partie filetée, la liaison devant être très fiable. Pour cela, l'invention propose un procédé permettant de fixer un élément formant bague, par exemple la bague intérieure de roule- ment d'un palier, à un arbre d'une manière qui empêche principalement l'élément formant bague de se déplacer axialement par rapport à l'arbre. Ce procédé comprend les étapes consistant à: disposer l'élément formant bague sur l'arbre de manière à ce que son alésage central entoure cet arbre, et appliquer entre l'élément formant bague et l'arbre une force de serrage à effet de coin, applicable instantanément et agissant par une surface de blocage en biseau qui porte contre une surface en biseau sensiblement correspondante. Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé servant à appliquer une précontrainte à une bague montée sur un arbre et à fixer ensuite instantanément la bague dans sa position précontraminte, sans permettre de déplacement entre la bague et l'arbre. Pour cela, l'invention propose un procédé pour appliquer et maintenir une précontrainte sur un élément formant bague, par exemple la bague intérieure d'un roulement emboîtée sur un arbre contre un moyen de restriction de mouvement axial fermement fixé et à bloquer ensuite instantanément l'élément formant bague sur l'arbre, sans lui permettre de se déplacer axialement. Ce procédé comprend les étapes consistant à: placer l'élément formant bague sur l'arbre de manière à ce que son alésage central entoure cet arbre, appliquer une précontrainte sur l'élément formant bague à l'aide d'une force agissant axialement, et appliquer entre l'élément formant bague et l'arbre une force de serrage à effet de coin, applicable instantanément et agissant par une surface de blocage en biseau qui porte contre une surface en biseau sensiblement correspondante. L'un ou l'autre de ces procédés peut utiliser un élément formant bague divisé en deux moitiés le long d'une surface en biseau sensiblement axiale et appliquer les forces à effet de coin entre un élément de blocage placé de manière mobile sur la moitié extérieure de l'élément formant bague et la surface extérieure en biseau de la moitié intérieure de l'élément formant bague. Dans le premier procédé, il est possible de former la surface en biseau sensiblement correspondante directement sur l'arbre et d'appliquer la force de serrage à effet de coin sur la surface en biseau correspondante par l'intermédiaire d'au moins un élément de blocage séparé, disposé dans un logement ménagé dans la bague et pouvant être déplacé par un moyen de serrage pour s'éloigner et s'approcher de la surface en biseau correspondante. La présente invention propose aussi des dispositifs qui peuvent être utilisés pour mettre en oeuvre ces procédés. Un tel dispositif sert à fixer un élément formant bague doté d'un alésage sur un arbre, lequel arbre traverse l'alésage de l'élément formant bague. Ce dispositif comprend au moins un élément de bloca- ge, lié à l'élément formant bague et doté d'une surface de contact en biseau, tournée vers l'arbre et placée sous l'influence d'un moyen de serrage pour être poussée radialement contre au moins une surface opposée en biseau disposée pour être indéplaçable par rapport à l'arbre, au moins axialement. La surface opposée en biseau peut être formée directement dans l'arbre. La surface opposée en biseau peut être formée par un évide- ment réalisé dans l'arbre. La surface opposée en biseau peut être formée par une gorge circonférentielle réalisée dans l'arbre. L'élément formant bague peut être divisé en une moitié inté- rieure d'élément formant bague et une moitié extérieure d'élément formant bague suivant une surface sensiblement en biseau axial et l'élément de blocage être placé dans un logement formé dans la moitié extérieure d'élément formant bague et être conçu pour transférer la force de serrage à effet de coin à une surface en biseau de la moitié intérieure d'élément formant bague. La moitié intérieure d'élément formant bague peut être arrêtée axialement contre l'arbre. La moitié intérieure d'élément formant bague ou manchon est alors retenue dans la position d'arrêt axial dans une direction par rapport à l'arbre à l'aide d'une bague de blocage introduite dans une gorge circonférentielle formée sur l'arbre et portant contre une paroi radiale de ce manchon. La présente invention va maintenant être davantage décrite, en référence à certaines formes de réalisation représentées dans les dessins d'accompagnement, dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté schématique, partiellement en coupe, d'une partie d'un arbre auquel est fixé un élément formant bague par un procédé et un dispositif conformes à la présente invention; la figure 2 est une vue correspondante, qui montre une forme légèrement modifiée de l'invention; la figure 3 est une vue qui correspond à la figure 2 mais qui montre l'élément formant bague dans une position dans laquelle il n'est pas arrêté sur l'arbre; la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un élément de blocage faisant partie du dispositif des figures 1 à 3; la figure 5 montre une forme modifiée de réalisation du dispositif de l'invention, utilisée avec un écrou hydraulique; la figure 6 est un détail de la figure 5 montré à plus grande échelle; et la figure 7 montre l'élément formant bague de la figure 5 utilisé pour immobiliser en place la bague de roulement intérieure d'un roulement à rouleaux coniques précontraint. La figure 1 montre donc une première forme de réalisation du dispositif de l'invention, utilisée pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. La figure montre une partie d'un arbre 1 et un élément formant bague 2 monté sur ce dernier de telle sorte que l'arbre dépasse par l'alésage de la bague. La surface d'enveloppe de l'arbre 1 comporte un évidement 3 formé comme une encoche s'effilant dans la direction longitudinale de l'arbre, avec sa partie plus profonde sur le côté gauche du dessin et une partie de transition douce avec la surface d'enveloppe en l'extrémité opposée. L'élément formant bague 2 comporte un évidement 4 formé dans la surface de son alésage inté- rieur et s'ouvrant sur l'intérieur de l'élément formant bague, cet évide- ment 4 de l'élément formant bague ayant une étendue circonférentielle et une dimension longitudinale qui correspondent sensiblement à celles de l'évidement 3 formé dans l'arbre 1. Dans la direction radiale- ment extérieure, l'évidement 4 de l'élément formant bague est fermé par un élément de paroi 5 qui, dans la forme de réalisation représentée, comporte cependant une ouverture radiale 6 dont la finalité sera exposée ultérieurement. En outre, l'élément de paroi 5 comporte un trou traver- sant fileté 7, qui s'étend sensiblement radialement et qui reçoit une vis 8 pouvant être vissée et dévissée dans la surface d'enveloppe extérieure de l'élément formant bague 2. Un élément de blocage 10 est logé dans l'évidement 4 et comprend une première partie de corps 11 dont la largeur correspond sensiblement à celle des évidements 3 et 4 formés dans l'arbre et dans l'élément formant bague et dont la longueur est quelque peu inférieure à la longueur de ces évidements. Cette partie de corps 11 est sensiblement rectangulaire, mais son côté inférieur 12 a une forme en biseau, complémentaire de celle de l'évidement 3 formé dans l'arbre 1. Un élément court 13, en forme de poutre, part de la face supérieure de la partie corps 1 1 de l'élément de blocage et s'étend vers le haut, c'est-à-dire dans une direction qui s'éloigne de la surface en biseau 12, et cet élément 13 pénètre dans l'ouverture radiale 6 de l'élément de paroi 5 de la bague qui le guide. Comme on peut le voir, l'évidement 4 formé dans la bague 2 a une profondeur radiale sensible- ment identique à la hauteur de la partie corps 11 essentiellement rectangulaire de l'élément de blocage 10. Quand on visse la vis 8 contre l'élément de blocage 10 à travers le trou 7 formé dans la partie de paroi 5, la pointe de la vis 8 peut venir appuyer contre la surface de l'élément de blocage 10 opposée à sa surface en biseau 12, poussant ainsi la surface en biseau vers le bas, dans l'évidement 3 formé dans l'arbre 1, et fixant ainsi aussi bien axialement que radialement les positions de l'élément de blocage 10 et de l'élément formant bague 2 par rapport à l'arbre 1. Cet arrêt s'obtient de manière instantanée quand la vis 8 est descendue par vissage dans la position de blocage. La figure 2 montre une forme de réalisation légèrement modi- fiée par rapport à celle de la figure 1, dans laquelle tous les éléments de la forme de réalisation de la figure 1 sont les mêmes, sauf que l'évidement formé dans l'arbre se présente comme une gorge circonfé- rentielle 3a ayant une forme conique. Dans une telle forme de réalisa- tion, le blocage instantané de l'élément formant bague 2 sur l'arbre 1 donnera simplement un blocage axial sûr mais l'élément formant bague aura une certaine possibilité de glisser par rapport à l'arbre dans la di- rection de la circonférence. La figure 3 montre, sur une vue qui correspond à la figure 2, comment la vis de blocage 8 a été dévissée pour que sa pointe n'appuie plus sur la surface correspondante de l'élément de blocage 10, si bien que la surface en biseau 12 dépasse dans la gorge 3a de l'arbre et empêche un mouvement axial relatif entre l'élément formant bague 2 et l'arbre 1. L'élément 13 en forme de poutre a ainsi été basculé dans l'ouverture radiale 6 et l'élément de blocage 10 est ressorti radialement de l'évidement 3a, manuellement à l'aide de l'élément 13 en forme de poutre ou par contact avec l'un quelconque des bords de la gorge 3a. La figure 4 montre en perspective un élément de blocage 10 du type de celui utilisé dans le dispositif représenté sur les figures 1 à 3. Comme décrit précédemment, l'élément de blocage 10 de cette for- me de réalisation comprend une partie corps 1 1 sensiblement parallèlè- pipèdique mais la paroi latérale inférieure 12 de cette partie corps s'effile à partir d'une valeur épaisse en une extrémité de la partie corps et se poursuit par un élément en saillie 12a, bas et continuellement plus petit, en l'extrémité opposée de la partie corps 11. En son côté opposé à la paroi latérale en biseau 12, la partie corps 1 1 comporte un petit élément 13 en forme de poutre qui fait saillie à l'opposé de la paroi latérale en biseau 12. Comme on peut le voir, l'élément en saillie 12a comporte à la base de son extrémité libre une surface légèrement courbe destinée à correspondre à la courbure de l'arbre 1 ou de l'évide- ment que comporte ce dernier. La figure 5 montre une forme modifiée de réalisation du dispositif de l'invention qui est particulièrement bien adaptée à la mise en précontrainte d'un élément formant bague sur un arbre suivie du blocage instantané de celui-ci sur l'arbre dans une position de précontrainte exacte. La figure montre une partie d'un arbre 1 sur lequel est monté un élément formant bague 2. L'arbre 1 comporte en une extrémité un moyen de fixation, dans le cas présent une partie filetée 14, sur lequel est fixé, vissé dans le cas présent, un écrou hydraulique 15 ou un élément analogue de tout type approprié et qui, par son piston annulaire 16, transmet une force axiale de précontrainte à l'élément formant bague 2, soit directement soir par le biais d'une bague intermédiaire 17 comme représenté. Dans cette forme de réalisation, l'élément formant bague 2 est divisé en deux moitiés 2a, 2b suivant une surface de division 2c en biseau qui s'étend sensiblement axialement (voir la figure 6). La moitié intérieure 2a de l'élément formant bague 2 comporte un alésage intérieur sensiblement cylindrique alors que la moitié extérieure 2b peut avoir toute forme extérieure arbitraire même si elle est représentée sur le dessin avec une forme extérieure cylindrique. Les deux moitiés de bague 2a, 2b ont des surfaces en biseau complémentaires qui se font face et la surface en biseau de la moitié de bague extérieure 2b est bordée par des parties cylindriques, celle de plus petit diamètre étant destinée à être guidée par l'arbre 1 alors que la partie axiale opposée, de plus grand diamètre, est disposée pour entourer une saillie cylindrique 2d qui s'étend axialement de la moitié intérieure 2a de l'élément formant bague. Cette saillie cylindrique 2d a un diamètre intérieur plus grand que le diamètre intérieur de la partie principale de la moitié intérieure 2a de l'élément formant bague, de sorte qu'en position de montage un intervalle annulaire est formé entre cette saillie 2d et l'arbre 1. Cet intervalle annulaire est destiné à recevoir une bague d'arrêt 18 faisant saillie radialement, par exemple un circlip métallique placé dans une gorge circonférentielle 19 de l'arbre et servant à empêcher la moitié intérieure 2a de l'élément formant bague de se déplacer axialement dans une direction. Au moins une chambre 20 est formée dans la moitié extérieure 2b de l'élément formant bague, cette chambre s'ouvrant vers la surface en biseau 2e de la moitié 2b de l'élément formant bague et recevant un élément de blocage 21, guidé dans cette chambre 20 de manière à pouvoir se déplacer entre une position dans laquelle il est totalement enfermé dans cette chambre et des positions dans lesquelles il dépasse hors de la chambre 20 pour porter contre la surface en biseau 2e de la moitié intérieure 2a de l'élément formant bague et appuyer contre celle- ci en la bloquant. Pour faciliter un blocage sûr et fiable de l'élément de blocage 21 sur la moitié intérieure 2a de l'élément formant bague, et donc de tout l'élément formant bague 2 sur l'arbre 1, la face latérale 22 de l'élément de blocage 21 qui dépasse hors de la chambre 20 présente un biseau correspondant à celui de la surface en biseau 2e de la moitié intérieure 2a de l'élément formant bague. Pour garantir que l'élément de blocage 21 ne sera pas mal positionné dans la chambre 20, cette chambre et/ou l'élément de blocage 21 est de préfé- rence conçu de telle sorte que l'élément 21 puisse être placé avec sa surface en biseau dans la direction correcte uniquement. nI y a au moins un moyen de serrage, une vis de blocage 8 dans la forme de réa- lisation représentée, qui permet l'application aisée d'une force à effet de coin entre l'élément de blocage 21 et la moitié intérieure 2a de l'élément formant bague. Avec la forme de réalisation représentée sur les figures 5 et 6, il est possible de manière très fiable de donner à l'élément formant bague 2 une précontrainte souhaitée à l'aide de l'écrou hydraulique 15 agissant sur la moitié extérieure 2b de l'élément formant bague par le biais de la bague intermédiaire 17 et d'arrêter l'élément formant bague 2 sur l'arbre 1 instantanément par application d'une force à effet de coin suffisante par le biais du moyen de serrage 8 agissant sur l'élément de blocage 21, sans avoir à relâcher tout d'abord la force axiale exercée par l'écrou hydraulique ou un autre élément similaire. La figure 7 montre comment la configuration comprenant un élément formant bague 2 divisé et un écrou hydraulique 15 selon la figure 5 est utilisée pour appliquer une précontrainte sur un palier de roulement 23 à rouleaux coniques, si bien que la bague intermédiaire 17 transmet la force de l'écrou hydraulique à l'élément formant bague 2, lequel appuie à son tour contre la bague intérieure de roulement 24 du palier de roulement 23 dont la bague extérieure de roulement 25 porte contre une surface d'arrêt fixe 26 dans un corps 27, si bien que la force axiale, par l'intermédiaire des rouleaux coniques, accumule une précontrainte dans le palier de roulement. Quand cette précontrainte atteint la valeur souhaitée, comme cela peut être déter- miné par lecture sur un manomètre 28 relié à l'écrou hydraulique 15 par un conduit, le moyen de serrage 8 de l'élément formant bague est actionné pour que l'élément de blocage 21 applique une force de serrage à effet de coin entre les composants de l'élément formant bague 2, ce qui bloque instantanément la bague intérieure du palier de roulement en une position dans laquelle le palier de roulement 23 a une précontrainte interne souhaitée. Quand on a obtenu ce blocage, on peut supprimer la force axiale de l'écrou hydraulique 15 et retirer l'écrou hydraulique de l'arbre 1. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation repré- sentées et décrites et plusieurs variantes et modifications sont possibles dans le cadre de la présente invention. On a par exemple décrit et représenté des moyens de serrage se présentant sous la forme de vis, mais ces moyens de serrage pourraient par exemple être des dispositifs excentriques réglables avec un outil ou d'autres moyens de serrage. De plus, l'élément formant bague peut être fait d'une seule pièce avec la bague intérieure de roulement du palier de roulement ou peut n'être qu'un élément d'arrêt conçu pour empêcher le déplacement axial d'une bague intérieure de roulement séparée, ou analogue, dans une direction axiale. En choisissant l'angle de conicité des surfaces de blocage en biseau de manière appropriée, il est possible d'obtenir un raccord auto-freinant qui empêche aussi le déplacement dans la direc- tion axiale opposée. Bien que les figures ne montrent qu'un seul élément de bloca- ge, on doit comprendre que dans la plupart des formes de réalisation il convient d'avoir plusieurs éléments de blocage, par exemple trois éléments de blocage uniformément répartis sur la circonférence de l'élément formant bague. REVENDICATIONS 1. Procédé de fixation d'un élément formant bague (2), par exemple la bague intérieure d'un palier de roulement, à un arbre (1) d'une manière qui empêche principalement l'élément formant bague de se déplacer axialement par rapport à l'arbre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à - disposer l'élément formant bague (2) sur l'arbre (1) de manière à ce que son alésage central entoure cet arbre, et - appliquer entre l'élément formant bague (2) et l'arbre (1) une force de serrage à effet de coin, applicable instantanément et agissant par une surface de blocage en biseau (12; 22) qui porte contre une surface en biseau (3, 3a; 2e) sensiblement correspondante. 2. Procédé servant à appliquer et maintenir une précontrainte sur un élément formant bague (2), par exemple la bague intérieure d'un palier de roulement emboîtée sur un arbre (1) contre un moyen de restriction de mouvement axial fermement fixé et à bloquer instantané- ment l'élément formant bague sur l'arbre, sans lui permettre de se déplacer axialement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à - placer l'élément formant bague (2) sur l'arbre (1) de manière à ce que son alésage central entoure cet arbre, - appliquer une précontrainte sur l'élément formant bague (2) à l'aide d'une force agissant axialement, et - appliquer entre l'élément formant bague (2) et l'arbre une force de serrage à effet de coin, applicable instantanément et agissant par une surface de blocage en biseau (22) qui porte contre une surface en biseau (2e) sensiblement correspondante. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par l'utilisation d'un élément formant bague (2) divisé en deux moitiés (2a, 2b) le long d'une surface en biseau (2c) sensiblement axiale, et l'application des forces à effet de coin entre un élément de blocage (11), placé de manière mobile sur la moitié extérieure (2b) de l'élément formant bague, et la surface extérieure en biseau (2e) de la moitié intérieure (2a) de l'élément formant bague. Il 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface en biseau (3, 3a) sensiblement correspondante est formée directement dans l'arbre (1) et ladite force de serrage à effet de coin est appliquée sur la surface en biseau correspondante par l'inter- médiaire d'au moins un élément de blocage séparé (10) placé dans un logement ménagé dans ladite bague (2) et pouvant être déplacé par un moyen de serrage (8) pour s'éloigner et s'approcher de ladite surface en biseau correspondante. 5. Dispositif servant à fixer un élément formant bague (2) doté d'un alésage sur un arbre (1), lequel arbre traverse l'alésage de l'élément formant bague (2), caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un élément de blocage (10; 21) lié à l'élément formant bague (2) et doté d'une surface de contact en biseau (12, 22), tournée vers l'arbre et placée sous l'influence d'un moyen de serrage (8) pour être poussée radialement contre au moins une surface opposée en biseau (3, 3a, 2e) disposée pour être indéplaçable par rapport à l'arbre (1), au moins axialement. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface opposée en biseau (3, 3a) est formée directement dans l'arbre (1). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface opposée en biseau (3) est formée par un évidement réalisé dans l'arbre (1). 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface opposée en biseau (3a) est formée par une gorge circonféren- tielle réalisée dans l'arbre (1). 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément formant bague (2) est divisé en une moitié intérieure (2a) d'élément formant bague et une moitié extérieure (2b) d'élément formant bague suivant une surface (2c) sensiblement en biseau axial, et en ce que l'élément de blocage (21) est placé dans un logement (20) formé dans la moitié extérieure (2b) d'élément formant bague et est conçu pour transmettre la force de serrage à effet de coin à une surface en biseau (2e) de la moitié intérieure (2a) de l'élément formant bague. 10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la moitié intérieure (2a) de l'élément formant bague est arrêtée axiale- ment contre l'arbre (1). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la moitié intérieure (2a) d'élément formant bague ou manchon est retenue dans une position d'arrêt axial dans une direction par rapport à l'arbre (1) à l'aide d'une bague de blocage (18) introduite dans une gorge circonférentielle (19) formée dans l'arbre (1) et portant contre une paroi radiale dudit manchon.