Brevet FR2814784A1 — publié le 20020405

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un roulement à rouleaux à coupelle emboutie, comprenant un anneau extérieur muni d'un chemin de roulement cylindrique et d'une paire de collerettes s'étendant radialement vers l'intérieur aux extrémités opposées du chemin de roulement, une pluralité de rouleaux ou aiguilles s'adaptant en roulement sur le chemin de roulement de l'anneau extérieur et un élément de retenue pour maintenir en roulement chacun de la pluralité de rouleaux. Ce roulement à rouleaux à coupelle emboutie est utilisé pour supporter les parties rotatives dans une transmission d'automobile, un compresseur pour climatiseur d'automobile, un démarreur, ou analogue. 2. Description de la technologie concernée Un roulement à rouleaux à coupelle emboutie, et en particulier un roulement à aiguilles à coupelle emboutie, est couramment utilisé par exemple pour des compresseurs à spirales de climatiseurs d'automobile, de manière à supporter en rotation le vilebrequin du compresseur par rapport au carter. Généralement, un roulement à aiguilles à coupelle emboutie de ce type est fabriqué par les étapes de base suivantes : tout d'abord une plaque d'acier plate est emboutie en forme de coupelle. Le fond de la coupelle est repoussé pour former une collerette d'un côté (côté fond de coupelle). La coupelle est ensuite usinée pour présenter un chemin de roulement, puis complètement durcie, par exemple par cémentation et trempe, pour produire un élément d'anneau extérieur. Après le montage des aiguilles de roulement et d'un élément de retenue de l'élément d'anneau extérieur, le bord de la coupelle, du côte entrée, est recourbé pour former une collerette de l'autre côté (côté entrée de coupelle). Comme l'anneau extérieur a été durci après que le fond de la forme de coupelle ait été repoussé, cet élément d'anneau extérieur doit subir un recuit partiel du côté entrée de la coupelle de façon qu'il n'apparaisse pas de fissures lorsqu'on courbe le bord de l'élément d'anneau extérieur pour former la collerette. Le roulement à aiguilles à coupelle emboutie ainsi fabriqué est monté sur une partie de support de rotation en amenant l'élément d'anneau extérieur en engagement d'emboîtement dans un trou de retenue formé dans un carter. Comme l'extrémité côté entrée de coupelle de l'élément d'anneau extérieur a subi un recuit pour présenter une moins grande du- reté de manière à faciliter la formation de la collerette, il existe un risque que le bord formé en collerette de l'extrémité côté entrée de coupelle, puisse se déformer si une trop grande pression est exercée sur celui-ci lorsqu'on l'emboîte dans le trou de retenue. Par suite, il est préférable d'appuyer sur le côté fond de coupelle de l'élément d'anneau extérieur, là où la dureté est plus élevée, lorsqu'on emboîte cet élément d'anneau extérieur dans le trou de retenue du carter. Il en résulte que les éléments d'anneaux extérieurs doivent être orientés dans une direction voulue avant de les emboîter à la presse dans les trous des carters. Dans l'art antérieur cependant, la reconnaissance de l'orientation des éléments d'anneau extérieur était effectuée manuellement, ce qui conduisait à une augmentation du nombre d'étapes de montage. Ainsi, le développement de moyens de détection pratiques reste toujours attendu. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a pour but de créer un palier à aiguilles à coupelle emboutie dont l'orientation soit facilement détectée. A cet effet, la présente invention concerne un roulement à rouleaux à coupelle emboutie du type mentionné, caractérisé en ce qu'une paire de parties d'engagement asymétriques sont formées aux extrémités opposées de l'anneau extérieur de manière à être capables de venir s'engager sur des surfaces de guidage disposées suivant la direction axiale aux deux extrémités de l'anneau extérieur. Les parties d'engagement asymétriques peuvent être formées par exemple en rendant différentes les dimensions extérieures ou les dimensions intérieures des extrémités opposées de l'anneau extérieur. En amenant les surfaces de guidage en contact avec ces parties d'engagement aux deux extrémités axiales de l'anneau extérieur, on peut détecter facilement l'orientation de l'anneau extérieur sur la base de la différence entre les positions des surfaces de guidage suivant la direction axiale. Plus spécifiquement, les parties d'engagement peuvent être réalisées sous la forme de périphéries intérieures de la paire de collerettes présentant des diamètres intérieurs différents, ou peuvent être réalisées sous la forme de chanfreins extérieurs des extrémités opposées de l'anneau extérieur présentant des dimensions de chanfrein différentes. En variante, l'une au moins des parties d'engagement peut être réalisée sous la forme d'une marche formée sur la surface périphéri- que extérieure à une extrémité de l'anneau extérieur. L'invention peut s'appliquer à un roulement à rouleaux à coupelle emboutie dans lequel l'anneau extérieur comporte, sur une extrémité axiale, un chanfrein destiné à être emboîté à la presse dans un carter, tandis que la partie voisine du chanfrein de l'anneau extérieur présente une dureté de surface inférieure à celle des autres parties de l'anneau extérieur, du fait d'un traitement de recuit ou analogue. De préférence, un amincissement conique peut être formé entre le chanfrein et la surface circonférentielle extérieure de l'anneau extérieur. Ainsi, lorsqu'on emboîte l'anneau extérieur dans un trou de retenue d'un carter, cet anneau extérieur peut venir se loger de façon stable dans le trou en étant simplement emboîté de façon lâche dans celui-ci, avec son axe central s'alignant automatiquement avec celui du trou grâce à la présence de l'amincissement conique. Par suite, les anneaux extérieurs selon la présente invention peuvent être facilement positionnés par rapport aux trous correspondants, et peuvent venir se loger de façon stable dans ceux-ci. De préférence, une tolérance peut être prévue entre le chemin de roulement et la surface circonférentielle intérieure d'un bord d'extrémité mince qui doit être courbé pour former la collerette de l'anneau extérieur sur l'extrémité devant être emboîtée à la presse, cette tolérance ayant une longueur qui correspond à celle de l'amincissement conique, ainsi qu'un diamètre plus grand que le diamètre intérieur du chemin de roulement et plus petit que le diamètre intérieur du bord d'extrémité mince. On évite ainsi, sur le chemin de roulement, une protubérance partielle qui pourrait éventuellement être produite par la formation de l'amincissement conique, et qui devrait avoir des effets défavorables sur le fonctionnement du roulement. La nature, le principe et l'utilité de l'invention apparaîtront plus clairement d'après la description détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels les mêmes parties sont désignées par les mêmes références numériques ou les mêmes caractères. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Dans les dessins annexés : - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un roulement à rou- leaux à coupelle emboutie selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale représentant une marche de détection de l'orientation du roulement à rouleaux à coupelle em- boutie représentée à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale représentant un roule- ment à rouleaux à coupelle emboutie selon un autre mode de réalisa- tion de l'invention, ainsi qu'une marche de détection de l'orientation de ce roulement ; - la figure 4 est une vue en coupe transversale représentant un roule- ment à rouleaux à coupelle emboutie selon un autre mode de réalisa- tion encore de l'invention, ainsi qu'une marche de détection de l'orientation du roulement ; - la figure 5 est une vue de côté agrandie représentant les parties princi- pales d'un anneau extérieur ; - la figure 6 est une vue de côté agrandie représentant les parties principales d'un anneau extérieur selon l'art antérieur ; - la figure 7 (a) est une vue en coupe transversale d'un élément d'anneau extérieur selon l'art antérieur, et la figure 7 (b) est une vue en coupe transversale d'un roulement à aiguilles à coupelle emboutie utilisant l'élément d'anneau extérieur de la figure 7 (a) ; - la figure 8 (a) est une vue en coupe transversale d'un élément d'anneau extérieur selon la présente invention, et la figure 8 (b) est une vue en coupe transversale d'un roulement à aiguilles à coupelle emboutie uti- lisant l'élément d'anneau extérieur de la figure 8 (a) ; et - la figure 9 (a) est une vue en coupe transversale d'un élément d'anneau extérieur selon la présente invention, et la figure 9 (b) est une vue en coupe transversale d'un roulement à aiguilles à coupelle emboutie uti- lisant l'élément d'anneau extérieur de la figure 9 (a). DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERENTIELS Des modes de réalisation préférentiels de la présente invention seront décrits ci-après en se référant aux figures 1 à 9. La figure 1 représente un roulement à aiguilles à coupelle emboutie selon un mode de réalisation de la présente invention. Le roulement comprend un anneau extérieur 5 (encore appelé"coupelle emboutie de roulement") comportant des collerettes 2 et 3 formées en courbant radialement vers l'intérieur les extrémités axialement opposées d'un chemin de roulement cylindrique 1, un certain nombre d'aiguilles de roulement 7 s'adaptant en roulement sur le chemin de roulement 1 de l'anneau exté- rieur 5, et un élément de retenue 9 destiné à maintenir les aiguilles de roulement 7 dans une relation d'espacements circonférentiellement égaux entre elles. L'anneau extérieur 5 est fabriqué d'une manière analogue aux étapes de processus conventionnelles. Ainsi, une plaque d'acier plate d'un matériau de roulement extérieur, qui est couramment réalisée en acier, est emboutie en forme de coupelle dont le fond est repoussé pour former la collerette 2 sur un côté ou côté de fond de coupelle (côte gauche dans le dessin). La coupelle est ensuite usinée pour présenter le chemin de roulement 1, puis durcie entièrement, par exemple par cémentation et trempe. Après le montage d'un élément de retenue 9 et des aiguilles de roulement 7 sur l'anneau de roulement intermédiaire extérieur ainsi obtenu 5' (voir figure 7 (a)), le bord d'extrémité mince 10 (voir figure 7 (a)) du côté entrée de coupelle, est courbé pour former la collerette 3 de l'autre côté ou côté entrée de coupelle (côte droit dans le dessin). Avant de former la collerette 3 du côté entrée de coupelle, la partie devant être courbée subit un recuit partiel de manière à éviter des fissures lorsqu'on courbe le bord de l'extrémité côté entrée de coupelle. Le roulement à aiguilles à coupelle emboutie ainsi fabriqué est monté sur une partie de support de rotation en amenant l'anneau extérieur 5 en engagement d'emboîtement dans un trou de retenue formé dans un carter. Lorsqu'on emboîte à la presse l'anneau extérieur 5 dans le trou de retenue, la pression est appliquée non pas sur le côté entrée de coupelle dont la dureté de surface a été diminuée par le recuit, mais au contraire sur le côté fond de coupelle qui présente une dureté de surface suffisante. Selon la présente invention, les parties d'engagement 11 et 13 sont réalisées sous la forme d'une paire d'extrémités axialement opposées de l'anneau extérieur 5, de manière à être asymétriques par rapport à l'axe central 0 dans le sens de la largeur du roulement. Les parties d'engagement 11 et 13 sont formées par exemple en rendant différents les diamètres intérieurs ou extérieurs des extrémités opposées de l'anneau extérieur 5. Dans l'exemple représenté à la figure 1, les collerettes 2 et 3 présentent des diamètres intérieurs qui diffèrent d'une différence d, les périphéries intérieures respectives des collerettes 2 et 3 formant les parties d'engagement 11 et 13. Le dessin représente un exemple dans lequel la collerette 3 du côté entrée de coupelle présente un plus grand diamètre intérieur que la collerette 2 du côté fond de coupelle, mais cette relation de dimensions peut être inversée. La figure 2 représente une paire d'éléments d'engagement 19 et 21 présentant des surfaces de guidage inclinées respectives 15 et 17 opposées l'une à l'autre. Les éléments d'engagement 19 et 21 sont disposés sur les côtés axialement opposés de l'anneau extérieur 5 pour maintenir celui-ci aux deux extrémités en l'amenant en face des surfaces de guidage 15 et 17, puis l'un ou les deux éléments d'engagement 19 et 21 est/sont déplacés de manière à se rapprocher l'un de l'autre jusqu'à ce que les surfaces de guidage 15 et 17 butent sur les parties d'engagement 11 et 13. Ici, la différence des diamètres intérieurs des collerettes 2 et 3 conduit au décalage axial des surfaces de guidage 15 et 17. Ainsi, la distance A d'une surface de référence 23 de l'élément d'engagement 19, à une face d'extrémité 27 de l'anneau extérieur 5, devient plus grande que la distance B d'une surface de référence 25 de l'élément d'engagement 21, à l'autre face d'extrémité 29 de l'anneau extérieur 5 (c'est à dire A > B). En détectant cet écart (A-B) par un moyen quelconque, on peut déterminer automatiquement l'orientation de l'anneau extérieur 5. Par exemple, les deux quantités de déplacement des éléments d'engagement 19 et 21 depuis leurs positions initiales jusqu'au point où les surfaces de guidage 15 et 17 viennent en contact avec les parties d'engagement 11 et 13, peuvent être détectées et comparées l'une à l'autre. Les surfaces de guidage 15 et 17 peuvent par exemple être des surfaces coniques présentant le même angle d'inclinaison et s'inclinant dans des directions inverses. La figure 3 représente un autre exemple dans lequel on rend différents les diamètres des extrémités opposées de l'anneau extérieur 5. Plus spécifiquement, les chanfreins extérieurs 31 et 33 de l'une ou l'autre extrémité de l'anneau extérieur 5, sont réalisés avec des dimensions de chanfrein différentes (par exemple la dimension de rayon), pour former ainsi la paire indiquée ci-dessus de parties d'engagement 11 et 13. Le dessin représente un exemple dans lequel le chanfrein arrondi 33 du côté entrée de coupelle présente un plus grand rayon que le chanfrein arrondi 31 du côté fond de coupelle, mais cette relation de dimensions peut être inversée. La différence des dimensions extérieures de l'anneau extérieur 5 amène de la même manière la distance A de la surface de référence 23 de l'élément d'engagement 19, à une face d'extrémité 27 de l'anneau extérieur 5, à être plus grande que la distance B de la surface de référence 25 de l'élément d'engagement 21, à l'autre face d'extrémité 29 de l'anneau extérieur 5 (c'est à dire A > B), et l'orientation de l'anneau extérieur 5 peut être détectée automatiquement sur cette base. Les pentes de guidage 15 et 17 sont des surfaces coniques allant en s'amincissant, qui présentent le même angle d'inclinaison dans des directions inverses, de la même manière que dans l'exemple représenté à la figure 2. A l'inverse de l'exemple représenté à la figure 2, dans lequel les pentes de guidage 15 et 17 viennent buter sur les périphéries intérieures des extrémités opposées de l'anneau extérieur 5 où sont prévues les parties d'engagement 11 et 13, les pentes de guidage 15 et 17, dans l'exemple de la figure 3, viennent buter sur les périphéries extérieures des extrémités opposées de l'anneau extérieur 5. Les chanfreins extérieurs 31 et 33 peuvent être réalisés sous la forme de surfaces coniques allant en s'amincissant, au lieu d'être réalisés sous la forme de coins arrondis comme dans l'exemple donné dans le dessin. La figure 4 représente un autre exemple encore dans lequel on rend différentes les dimensions extérieures des extrémités opposées de l'anneau extérieur 5, en réalisant l'une des parties d'engagement 11 et 13, par exemple du côté fond de coupelle, sous la forme d'une marche dans la surface circonférentielle extérieure de l'anneau extérieur 5. Dans ce cas, lorsqu'une surface de guidage 15 vient buter sur la partie d'engagement 11 tandis que l'autre surface de guidage 17 vient buter sur le chanfrein arrondi 33, la distance A de la surface de référence 23 de l'élément d'engagement 19, à une face d'extrémité 27 de l'anneau extérieur 5, devient plus petite que la distance B de la surface de référence 25 de l'élément d'engagement 21, à l'autre face d'extrémité 29 de l'anneau extérieur 5 (c'est à dire A Lorsqu'on emboîte à la presse le roulement à aiguilles à coupelle emboutie dans le trou de retenue du carter, l'axe central de l'anneau extérieur 5 doit être en conformité avec celui du trou de retenue. Dans l'art antérieur cependant, comme le chanfrein arrondi 33 tel que représenté à la figure 6, à une extrémité de l'anneau extérieur 5, doit être emboîté à la presse dans le trou, l'anneau extérieur 5 ne peut venir se lo- ger de façon stable sur le bord du trou de retenue, ce qui rend son positionnement relativement ennuyeux et diminue le rendement du processus d'emboîtement à la presse. Si l'anneau extérieur 5 bascule et se décentre par rapport à l'axe central du trou de retenue au début de l'emboîtement à la presse, cet anneau extérieur peut venir mordre dans la circonférence du trou, ce qui pourrait éventuellement gêner l'opération d'emboîtement à la presse et produire des dommages sur l'anneau extérieur 5 ou sur le carter. La figure 5 représente une structure qui permet de résoudre le problème décrit ci-dessus. Comme représenté, on prévoit un amincissement conique 35 allant en diminuant vers la face d'extrémité 29 du roulement, entre la surface circonférentielle extérieure et le chanfrein arrondi 33, du côté entrée de coupelle qui a subi le recuit et qui doit être emboîté à la presse dans le trou. Le côté allant en diminuant de l'amincissement conique 35 se relie au chanfrein arrondi 33 en présentant un plus petit diamètre que celui du trou de retenue. Du fait de cet amincissement conique, lorsque l'amincissement 35 de l'anneau extérieur 5 vient s'emboîter de façon lâche dans le trou, cet amincissement peut venir se loger de façon stable dans le trou, de façon que son centre soit aligné automatiquement avec celui du trou. Ainsi, selon le roulement à aiguilles à coupelle emboutie de la présente invention, lorsque l'anneau extérieur 5 est emboîté à la presse dans le trou du carter, cet anneau extérieur 5 peut être facilement positionné par rapport au trou et maintenu dans celui-ci de façon stable. Par suite, on évite d'endommager l'anneau extérieur 5 ou le carter par suite du fait que l'un d'eux peut venir mordre dans l'autre, et l'on peut ainsi assurer un emboîtement à la presse précis des anneaux extérieurs 5 dans les trous. La figure 7 (a) représente l'anneau extérieur intermédiaire 5', du côté entrée de coupelle, qui comporte un bord d'extrémité mince cylindrique 10 devant être courbé pour former la collerette 3. Si l'amincissement conique décrit ci-dessus 35 doit être formé en même temps que la courbure du bord d'extrémité 10, il existe le risque que le chemin de roulement 1 puisse se déformer. Par suite, la partie d'extrémité la, représentée à la figure 7 (b), du chemin de roulement 1 du côté devant être emboîté à la presse dans le trou, pourrait devenir protubérante en risquant ainsi de détériorer le fonctionnement du roulement. Par suite, une tolérance 37 doit de préférence être prévue entre l'extrémité du chemin de roulement 1 et l'extrémité circonférentielle intérieure du bord d'extrémité mince 10 devant devenir la collerette 3, comme représenté dans les figures 8 et 9. La tolérance 37 doit avoir une taille correspondant à la longueur de l'amincissement conique 35, avec un diamètre plus grand que le diamètre intérieur du chemin de roulement 1 mais plus petit que le diamètre intérieur du bord d'extrémité mince 10. Du fait de la tolérance 37, le chemin de roulement 1 est protégé contre une déformation qui pourrait être provoquée par la formation de l'amincissement conique 35, et l'on évite ainsi la formation d'une protubérance à l'extrémité du chemin de roulement 1. La figure 8 (a) représente un exemple dans lequel la tolérance 37 est réalisée sous une forme cylindrique, avec des marches 39 et 41 à l'une ou l'autre de ses extrémités, ces marches se reliant respectivement au chemin de roulement 1 et à l'extrémité circonférentielle intérieure du bord d'extrémité mince 10. La figure 9 (a) représente un autre exemple dans lequel la tolérance 37 est réalisée sous la forme d'une surface conique allant en s'amincissant. On remarquera que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, mais peut s'appliquer à n'importe quel type de roulements à rouleaux à coupelle emboutie, autres que les roulements à aiguilles. Comme cela a été décrit ci-dessus, selon l'invention, l'anneau extérieur est muni d'une paire de parties d'engagement asymétriques à ses extrémités opposées, de façon qu'on puisse détecter facilement son orientation par butée des surfaces de guidage sur les deux extrémités axiales de l'anneau extérieur, sur la base de la relation de position entre les surfaces de guidage dans la direction axiale. Une automatisation d'une telle détection est facile à réaliser. Par suite, on peut améliorer le rendement de montage des roulements à rouleaux à coupelle emboutie, dans les carters. REVENDICATIONS 1 ) Roulement à rouleaux à coupelle emboutie, comprenant un anneau extérieur (5) muni d'un chemin de roulement cylindrique (1) et d'une paire de collerettes s'étendant radialement vers l'intérieur (2,3) aux extrémités opposées du chemin de roulement (1), une pluralité de rouleaux ou aiguilles (7) s'adaptant en roulement sur le chemin de roulement (1) de l'anneau extérieur (5), et un élément de retenue (9) pour maintenir en roulement chacun de la pluralité de rouleaux (7), caractérisé en ce qu' une paire de parties d'engagement asymétriques (11,13) sont formées aux extrémités opposées de l'anneau extérieur (5) de manière à être capables de venir s'engager sur des surfaces de guidage (15,17) disposées suivant la direction axiale aux deux extrémités de l'anneau extérieur (5). 2 ) Roulement à rouleaux à coupelle emboutie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties d'engagement (11,13) sont formées en rendant différentes l'une des dimensions extérieures et des dimensions intérieures des extrémités opposées de l'anneau extérieur (5). 3 ) Roulement à rouleaux à coupelle emboutie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les parties d'engagement (11,13) sont réalisées sous la forme de périphéries intérieures de la paire de collerettes (2,3) qui présentent des diamètres intérieurs différents. 4 ) Roulement à rouleaux à coupelle emboutie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les parties d'engagement (11,13) sont réalisées sous la forme de chanfreins extérieurs des extrémités opposées de l'anneau extérieur (5), ces chanfreins ayant des dimensions différentes. 5 ) Roulement à rouleaux à coupelle emboutie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'une au moins des parties d'engagement (11, 13) est réalisée sous la forme d'une marche formée sur une surface périphérique extérieure à une extrémité de l'anneau extérieur (5). 6 ) Roulement à rouleaux à coupelle emboutie selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'anneau extérieur (5) comporte, à une extrémité axiale, un chanfrein (31, 33) devant être emboîté à la presse dans un carter, et une partie voisine du chanfrein de l'anneau extérieur (5) présente une dureté de surface inférieure à celle des autres parties de l'anneau extérieur (5). 7 ) Roulement à rouleaux à coupelle emboutie selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' un amincissement conique (35) est formé entre le chanfrein (33) et la surface circonférentielle extérieure de l'anneau extérieur (5). 8 ) Roulement à rouleaux à coupelle emboutie selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' une tolérance (37) est prévue entre le chemin de roulement (1) et la surface circonférentielle intérieure d'un bord d'extrémité mince (10) devant être courbé pour former la collerette (3) de l'anneau extérieur (5) à l'extrémité devant être emboîtée à la presse, cette tolérance (37) présentant une longueur correspondant à celle de l'amincissement conique (35), ainsi qu'un diamètre plus grand que le diamètre intérieur du chemin de roulement (1) et plus petit que le diamètre intérieur du bord d'extrémité mince (10).