Brevet FR2756884A1 — publié le 19980612

Palier à roulement de colonne de direction pour véhicules automobiles. La présente invention relève du domaine des paliers à roulement, notamment pour colonnes de direction de véhicules automobiles. Les colonnes de direction comprennent généralement un arbre dont une extrémité est solidaire d'un volant d'entraînement actionné par le conducteur du véhicule et dont l'autre extrémité est solidaire d'organes mécaniques destinés à assurer le positionnement angulaire des roues du véhicule. L'arbre de la colonne de direction est monté dans un logement de forme tubulaire fixe par l'intermédiaire de deux paliers à roulement. Ces paliers à roulement comprennent généralement une bague extérieure solidaire du logement, une bague intérieure en contact avec l'arbre, une rangée d'éléments roulants disposés entre les deux bagues et en contact avec celle-ci, une bague de tolérance, généralement en polyamide, qui par élasticité assure la liaison entre la bague intérieure et l'arbre de la colonne de direction et est capable de transmettre des efforts axiaux à la bague intérieure pour maintenir le palier à roulement en précontrainte interne permanente, et une rondelle frein servant à fermer l'ensemble du palier à roulement et à le bloquer axialement sur l'arbre tout en maintenant une précharge axiale sur la bague de tolérance afin d'obtenir un fonctionnement sans jeu du palier à roulement. De façon conventionnelle, les différentes pièces d'un tel palier à roulement ne sont réunies que lors de leur montage dans le dispositif de colonne de direction. Il existe donc un risque de perte d'éléments lors des manipulations et du montage de l'ensemble dans le dispositif de colonne de direction. De plus, plusieurs stocks de pièces différentes doivent être gérés. Pour ces différentes raisons, on cherche à constituer un ensemble indémontable comprenant les bagues, les éléments roulants, la bague de tolérance et la rondelle frein de façon à pouvoir assembler ledit ensemble avant son montage dans le dispositif de colonne de direction et ainsi de livrer des paliers à roulement prêts à être montés sans risque de perte de pièces. On connaît par le document DE-A 38 08 556 (FAG) un palier à roulement de colonne de direction dont la bague de tolérance en matériau synthétique comprend une portion disposée radialement entre la bague intérieure et l'arbre, et se prolongeant axialement d'un côté, en direction d'une extrémité cylindrique de la bague extérieure, cette prolongation axiale étant pourvue de protubérances radiales destinées à assurer la retenue axiale de la bague extérieure. La bague de tolérance comprend également une portion cylindrique disposée axialement du côté opposée à la portion précitée, et radialement entre la bague extérieure et un système de rondelle frein, l'extrémité libre de cette portion cylindrique étant également pourvue de protubérances radiales assurant la retenue axiale de la rondelle frein. Toutefois, un tel type de bague de tolérance déborde radialement vers l'intérieur par rapport à l'alésage de la bague intérieure ce qui accroît l'encombrement radial du palier à roulement, et axialement au-delà de l'extrémité radiale de la bague extérieure ce qui accroît l'encombrement axial du palier à roulement. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients et d'utiliser une bague de tolérance de forme simple. L'invention a pour objet de proposer un palier à roulement formant un ensemble indémontable très compact qui peut être monté en une seule opération dans le dispositif de colonne de direction. Le palier à roulement, selon l'invention, est notamment destiné à une colonne de direction de véhicule automobile, et est du type comprenant une bague extérieure pourvue d'un chemin de roulement, une bague intérieure pourvue d'un chemin de roulement, une rangée d'éléments roulants disposés entre les chemins de roulement desdites bagues, un organe élastique d'appui axial de la bague intérieure, et une rondelle frein en contact axial avec l'organe élastique. La bague extérieure comprend un moyen de retenue axiale de la rondelle frein. Ainsi, l'organe élastique ne fait saillie ni vers l'intérieur par rapport à l'alésage de la bague intérieure ni axialement au-delà de la bague extérieure. Les dimensions des deux bagues définissent ainsi l'encombrement du palier à roulement. Dans un mode de réalisation de l'invention, la bague extérieure comprend une portion cylindrique entourant l'organe élastique et la rondelle frein, et pourvue d'une déformation radiale, ladite déformation radiale étant capable de coopérer avec la périphérie de la rondelle frein, assurent ainsi sa retenue axiale. La déformation radiale peut être disposée à l'extrémité libre de la bague extérieure et peut former un rétreint. L'obtention d'un tel rétreint est très simple et économique. Dans un mode de réalisation de l'invention, la déformation radiale comprend une pluralité de bossages en saillie vers l'intérieur par rapport à l'alésage de la portion cylindrique de la bague extérieure. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la déformation radiale comprend un bourrelet annulaire en saillie vers l'intérieur par rapport à l'alésage de la portion cylindrique de la bague extérieure. Dans un autre mode de réalisation, la déformation comprend une pluralité de languettes faisant saillie par rapport à l'alésage de la portion cylindrique de la bague extérieure. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la déformation comprend une rainure annulaire prévue sur l'alésage de la portion cylindrique de la bague extérieure. Dans un mode de réalisation de l'invention, la rondelle frein comprend une portion cylindrique disposée radialement entre l'organe élastique et le moyen de retenue de la bague extérieure, ladite portion cylindrique étant prolongée à son extrémité libre par une collerette radiale orientée vers l'extérieur et capable de coopérer avec le moyen de retenue. Dans un autre mode de réalisation de l'invention la rondelle frein est sensiblement radiale à proximité de cette périphérie. La rondelle frein peut être découpée en languettes sur sa périphérie. La rangée d'éléments roulants peut comporter une cage destinée à maintenir lesdits éléments roulants à espacement circonférentiel régulier. Grâce à l'invention, on obtient un palier à roulement dont l'organe élastique est de forme simple, dont les dimensions hors tout sont faibles et qui peut être assemblé de façon indémontable avant la livraison à un client qui procédera à son montage dans une colonne de direction. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un palier à roulement selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une demi-vue en coupe axiale d'un palier à roulement selon un seconde mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue semblable à la figure 2 montrant un palier à roulement selon un troisième mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue sembable à la figure 2 montrant un palier à roulement selon un quatrième mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue semblable à la figure 2 montrant un palier à roulement selon un cinquième mode de réalisation de l'invention; la figure 6 est une vue semblable à la figure 2 montrant un palier à roulement selon un sixième mode de réalisation de l'invention; et la figure 7 est une vue semblable à la figure 1 montrant le montage d'un palier à roulement dans sa position définitive. Comme on peut le voir sur la figure 1, le palier à roulement 1 est disposé entre un logement fixe 2 représenté en traits mixtes et comprenant un alésage 2a et une surface frontale 2b, et un arbre tournant 3 également représenté en traits mixtes. Le palier à roulement 1 comprend une bague extérieure 4 en tôle emboutie, définissant un chemin de roulement 5, une bague intérieure 6, en tôle emboutie, définissant un chemin de roulement 7, et une rangée d'éléments roulants 8, par exemple des billes, disposés entre le chemin de roulement intérieur 5 de la bague extérieure 4 et le chemin de roulement extérieur 7 de la bague intérieure 6. La bague extérieure 4 comprend une portion cylindrique 4a s'étendant à partir de la rangée d'éléments roulants 8 en direction de la surface frontale 2b du logement 2, et une collerette radiale 4b s'étendant à partir de l'extrémité libre de la portion cylindrique 4a, vers l'extérieur. La portion cylindrique 4a est en contact avec l'alésage 2a du logement 2 et la collerette radiale 4b est en contact avec la surface frontale 2b du logement 2 et sert de butée de positionnement axial. La bague intérieure 6 comprend une portion cylindrique 6a emmanchée sur l'arbre 3 et une portion toroidale 6b dont la surface externe forme le chemin 7. Le palier à roulement 1 comprend un organe élastique 9 réalisé en matériau synthétique, par exemple en polyamide, et formant un anneau interrompu par une fente radiale 10. La fente radiale 10 permet à l'organe élastique 9 de s'adapter aux variations dimensionnelles diamétrales de l'arbre 3 dues aux tolérances de fabrication et d'assurer ainsi par élasticité la liaison entre la bague intérieure 6 et l'arbre 3. L'organe élastique 9 permet en outre de compenser les défauts de coaxialité du logement par rapport à l'arbre. L'organe élastique 9 comprend un alésage 9a en contact avec l'arbre 3, une portion de surface toroidale 9b de forme correspondante à la portion toroïdale 6b de la bague intérieure 6 et en contact avec celleci, et à l'opposé de la surface toroidale 9b, une surface radiale 9c. Le palier à roulement 1 comprend également une rondelle frein 1 1 comprenant une portion radiale 1 la en contact avec la surface radiale 9c de l'organe élastique, une collerette oblique 1 lb s'étendant à partir de la portion radiale 1 la radialement vers l'intérieur et axialement à l'opposé de l'organe élastique 9, une portion cylindrique lic s'étendant à partir de la périphérie de la portion radiale il a et disposée radialement entre la portion cylindrique 4a de la bague extérieure 4 et l'organe élastique 9, et une collerette radiale 1 li, continue et s'étendant à partir de l'extrémité libre de la portion cylindrique llc en direction de la portion cylindrique 4a de la bague extérieure 4. La collerette oblique 1 lb qui peut être découpée en languettes serre sur l'arbre 3 ce qui permet de déplacer la rondelle frein 11 en direction des éléments roulants 8 en glissant sur l'arbre 3 mais empêche un mouvement axial inverse par arc-boutement de la collerette radiale 1 lb sur l'arbre 3. On peut donc, lors du montage, disposer la rondelle frein 1 1 dans une position axiale déterminée sur l'arbre 3 pour appliquer une précontrainte axiale à la bague intérieure 6 par l'intermédiaire de l'organe élastique 9. La surface toroidale 9b de l'organe élastique 9 en contact avec la bague intérieure 6 provoque un effet de coin entre l'arbre 3 et la portion toroidale 6b de la bague intérieure 6 ce qui assure une liaison satisfaisante entre l'arbre 3 et la bague intérieure 6 et empêche d'autre part tout déplacement radial intempestif de l'organe élastique 9 tant que le palier à roulement n'est pas monté sur l'arbre. La portion cylindrique 4a de la bague extérieure 4 est pourvue d'une pluralité de bossages 12 en saillie radialement vers l'intérieur par rapport à l'alésage de ladite portion cylindrique et disposés axialement au niveau de la portion cylindrique lic de la rondelle frein 11. Les bossages 12 définissent un diamètre inférieur à celui de la collerette radiale 1 îd de la rondelle frein 11. Ainsi, avant le montage du palier à roulement 1 dans son logement 2 et autour de l'arbre 3, la rondelle frein 11 ne peut se séparer des autres éléments du palier à roulement 1 grâce à la retenue exercée par les bossages 12. On procède à l'assemblage du palier à roulement 1 de la façon suivante: on dispose la rangée d'éléments roulants 8 sur le chemin 5 de la bague extérieure 4, on amène la bague intérieure 7 en contact avec les éléments roulants 8, on amène l'organe élastique 9 en contact avec la bague intérieure 6 puis on introduit axialement à force la rondelle frein 1 1 dans la bague extérieure 4 de façon à ce que par élasticité, la collerette radiale il d de la rondelle frein 1 1 puisse franchir les bossages 12 et se retrouver axialement entre lesdits bossages et la rangée de billes. L'interférence entre le diamètre de la collerette radiale lld et le diamètre défini par les bossages est calculée pour que l'encliquetage axial de la rondelle frein 11 dans la bague extérieure 4 soit possible tout en garantissant ultérieurement une indémontabilité suffisante. Afin de faciliter le montage et de réduire, voire annuler, l'interférence durant l'opération, il est possible d'incliner la rondelle frein 11 par rapport à la bague extérieure 4. Bien entendu, à titre de variante, et plus particulièrement si on souhaite encore renforcer l'indémontabilité de la la rondelle frein 11 par rapport à la bague extérieure 4, il est possible de former les bossages après avoir mis en place la rondelle frein dans la bague extérieure. On peut alors augmenter de façon notable l'interférence entre les bossages et la périphérie de la rondelle frein. On dispose alors d'un palier à roulement 1 formant un ensemble indémontable qui peut être facilement manipulé. Le mode de réalisation illustré sur la figure 2 est semblable à celui de la figure 1 à ceci près que la collerette radiale lld et, au moins partiellement, la portion cylindrique lic de la rondelle frein 11 sont découpées en languettes 13. La bague extérieure 4, dépourvue de bossage et de collerette radiale, est pourvue d'un bourrelet interne 14 continu obtenu par roulage avec une molette sur la surface extérieure de la portion cylindrique 4a. Le bourrelet interne 14 est formé sensiblement au même endroit que les bossages du mode de réalisation précédent et est radialement en saillie vers l'intérieur par rapport à l'alésage de la portion cylindrique. Comme la rondelle frein 11 comprend les languettes 13, on peut former le bourrelet 14 préalablement au montage du palier à roulement 1 et venir monter la rondelle frein 11 en dernier lieu, les languettes 13 étant capables de s'effacer vers l'intérieur lors du franchissement du bourrelet interne 14. La fabrication de la bague extérieure 4 et le montage du palier à roulement 1 sont ainsi très simples et économiques. Le mode de réalisation illustré sur la figure 3 est semblable à celui de la figure 1 à ceci près que la bague extérieure 4, dépourvue de bossage et de collerette radiale, comprend une pluralité de languettes 15 formées à partir de la portion cylindrique 4 et radialement en saillie vers l'intérieur par rapport à l'alésage de ladite partie cylindrique. Les languettes 15 sont prévues dans le sens axial, leurs extrémités libres étant dirigées vers la collerette radiale lld de la rondelle frein 11 de façon que la rondelle frein 11 puisse venir s'encliqueter dans la bague extérieure 4. Les languettes 15 s'effacent radialement vers l'extérieur sous l'action de la collerette radiale il d lors du montage de la rondelle frein 11 et empêchent ensuite un démontage éventuel de la rondelle frein 11, l'extrémité libre des languettes 15 définissant un diamètre inférieur à celui de la collerette radiale 1 id. On peut ainsi former les languettes 15 dès la fabrication de la bague extérieure 4, monter l'ensemble des pièces du palier à roulement 1 et monter en dernier la rondelle frein 11 grâce à l'élasticité radiale des languettes 15 et à la retenue axiale qu'elles exercent sur la rondelle frein 11 après le montage. Le mode de réalisation illustré sur la figure 4 est semblable à celui de la figure 2 à ceci près que la bague extérieure 4, dépourvue de bourrelet interne, comprend une rainure circulaire interne 16 dans laquelle les languettes 13 de la rondelle frein 11 font saillie après le montage. La rainure circulaire 16 peut être obtenue par usinage avec enlèvement de copeaux ou, de préférence, par estampage à plat d'un flan de tôle destiné à former, après emboutissage, la bague extérieure 4. Lors du montage du palier à roulement 1, on amène en dernier la rondelle frein 1 1 par un mouvement axial. Les languettes 13 qui sont de diamètre supérieur à l'alésage de la portion cylindrique 4a de la bague extérieure 4, s'effacent radialement vers l'intérieur lors du passage sur ledit alésage et reprennent leur forme initiale dans la rainure circulaire 16. Le mode de réalisation illustré sur la figure 5 est semblable à celui de la figure 1, à ceci près que la bague extérieure 4 dépourvue de bossage et de collerette radiale, comprend un rétreint oblique 17 disposé à l'extrémité libre de la portion cylindrique 4a. La rétreint 17 est formé de façon continue autour de la bague extérieure 4 lors des opérations d'emboutissage destinées à former la bague extérieure 4. La rondelle frein 11 comprend à partir de la périphérie de sa portion radiale lia, un rangée de languettes 18 obliques s'étendant radialement vers l'extérieur et inclinées dans la direction opposée aux éléments roulants 8. La rondelle frein 11 vient s'encliqueter avec le rétreint 17 grâce aux languettes 18 capables de s'effacer lors du passage du rétreint 17 et de reprendre leur forme initiale ultérieurement empêchant ainsi tout démontage de la rondelle frein 11 et plus généralement du palier à roulement 1 qui est particulièrement compact. Le mode de réalisation de la figure 6 est semblable à celui de la figure 5 à ceci près que la bague extérieure 4 comprend à la place du rétreint 17 plusieurs déformations locales 19 obtenues par une opération de poinçonnage effectuée après le montage de la rondelle frein 11. La rondelle frein 11 dépourvue de languettes, comprend une portion radiale 1 la qui s'étend radialement à proximité de l'alésage de la portion cylindrique 4a de la bague extérieure 4 de façon que le diamètre défini par les déformations locales 19 soit inférieur au diamètre de la périphérie de la rondelle frein 11. On monte d'abord l'ensemble des pièces constituant le palier à roulement 1 puis on déforme localement en plusieurs endroits l'extrémité libre de la portion cylindrique 4a de la bague extérieure 4. Un tel palier à roulement est extrêmement compact axialement. La figure 7 illustre une étape de l'installation du palier à roulement 1 en position définitive entre l'arbre 3 et le logement 2. L'installation est effectuée au moyen d'un outil comprenant un fourreau extérieur 20 et un fourreau intérieur 21 concentriques, le fourreau extérieur 20 étant capable d'entrer en contact avec la collerette radiale 4b de la bague extérieure 4 et le fourreau intérieur 21 étant capable d'entrer en contact avec la portion radiale 1 la de la rondelle frein 11. On déplace tout d'abord les deux fourreau 20 et 21 de façon simultanée, le fourreau extérieur 20 provoquant l'emmanchement de la portion cylindrique 4a de la bague extérieure 4 dans l'alésage 2a du logement 2. Ce mouvement d'emmanchement est limité par la collerette radiale 4b entrant en contact avec la surface frontale 2b du logement 2. Puis on déplace axialement le fourreau intérieur 21 en direction des éléments roulants 8 pour parfaire la liaison entre la bague intérieure 6 et l'arbre 3 et pour mettre le palier à roulement 1 en précontrainte. Les fourreaux 20 et 21 sont ensuite retirés. Bien entendu, ces modes de réalisation ne sont nullement limitatifs et on comprendra que dans la réalisation suivant les figures 2 et 5 par exemple, il serait possible d'utiliser une rondelle frein 11 dont la périphérie ne comporte pas de languettes 13, 18 mais est continue, la déformation radiale de la bague extérieure sous forme de bourrelet 14 ou de rétreint 17 étant effectuée après la mise en place de la rondelle frein 11 dans la bague extérieure 4. Grâce à l'invention, on obtient un palier à roulement compact axialement et radialement et qui peut manipulé par un opérateur avant son installation définitive sans risque de perdre des pièces. REVENDICATIONS 1. Palier à roulement (1), notamment pour colonne de direction de véhicules automobiles, du type comprenant une bague extérieure (4) pourvue d'un chemin de roulement, une bague intérieure (6) pourvue d'un chemin de roulement, une rangée d'éléments roulants (8) disposés entre les chemins de roulement desdites bagues, un organe élastique (9) d'appui axial de la bague intérieure, et une rondelle frein (11) en contact axial avec l'organe élastique, caractérisé par le fait que la bague extérieure comprend un moyen de retenue axiale de la rondelle frein. 2. Palier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la bague extérieure comprend une portion cylindrique entourant l'organe élastique et la rondelle frein, et pourvue d'une déformation radiale, ladite déformation radiale étant capable de coopérer avec la périphérie de la rondelle frein. 3. Palier selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la déformation radiale est disposée à l'extrémité libre de la bague extérieure. 4. Palier selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que la déformation radiale comprend une pluralité de bossages (12) en saillie vers l'intérieur par rapport à l'alésage de la portion cylindrique de la bague extérieure. 5. Palier selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que la déformation radiale comprend un bourrelet annulaire (14) en saillie vers l'intérieur par rapport à l'alésage de la portion cylindrique de la bague extérieure pour former un rétreint. 6. Palier selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que la déformation radiale comprend une pluralité de languettes (13) en saillie vers l'intérieur par rapport à l'alésage de la portion cylindrique de la bague extérieure. 7. Palier selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la déformation radiale comprend une rainure annulaire (16) prévue sur l'alésage de la portion cylindrique de la bague extérieure. 8. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la rondelle frein comprend une portion cylindrique disposée radialement entre l'organe élastique et le moyen de retenue de la bague extérieure, ladite portion cylindrique étant prolongée à son extrémité libre par une collerette radiale (lad) orientée vers l'extérieur et capable de coopérer avec ledit moyen de retenue axiale. 9. Palier selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la rondelle frein est sensiblement radiale à proximité de sa périphérie. 10. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la périphérie de la rondelle frein est découpée en languettes (13).