Brevet FR2846389A1 — publié le 20040430

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un palier caoutchouc-métal en forme de manchon ayant une bague intérieure fermée, en métal, portant une couche de caoutchouc. s L'invention concerne également un dispositif de fixation pour un palier caoutchouc-métal en forme de manchon ayant un anneau extérieur fermé en métal recevant une couche de caoutchouc. Etat de la technique De tels paliers caoutchouc-métal ont de multiples applica10 tions. On connaît ainsi un tel palier caoutchouc-métal selon le document DE 35 32 681 C2 servant de palier d'appui pour une jambe à ressort. Le rôle du palier caoutchouc-métal est limité dans ce cas à un effet d'amortissement. Le document DE 100 29 881 Ai décrit un chariot élévateur 15 dont l'axe d'entraînement du côté frontal est monté de manière élastique sur le châssis du véhicule. Ce palier assure non seulement la fonction d'amortissement mais également celle d'un palier d'inclinaison pour la structure de levage fixée à l'essieu moteur. Les deux paliers utilisés pour la suspension de l'essieu moteur sont formés chaque fois de plusieurs 20 éléments amortisseurs ayant l'élasticité du caoutchouc et qui sont répartis dans la direction périphérique de l'axe moteur en étant bloqués en rotation et en coulissement axial par une liaison par la forme. Lorsque l'axe d'entraînement tourne, le mouvement de palier se produit exclusivement dans le caoutchouc. Contrairement à l'état de la technique connu selon le document DE 35 32 681 C2, il s'agit ici de palier ayant un anneau intérieur fermé, en métal. Si un palier caoutchouc-métal du type défini ci-dessus doit également assurer le rôle d'un palier articulé, il est indispensable qu'il as30 sure non seulement la liaison accrochée solidairement entre la couche de caoutchouc et la bague intérieure ou la bague extérieure (en général cette liaison est obtenue par vulcanisation) de façon que la bague intérieure ou la bague extérieure du palier caoutchouc-métal soit reliée solidairement en rotation avec la pièce en contact (par exemple un axe). Pour la fixation de la bague intérieure ou de la bague extérieure d'un palier caoutchouc-métal correspondant au type défini cidessus, on peut utiliser les liaisons arbre-moyeu habituelles qui sont des liaisons par la forme et/ou par la force. Les liaisons par la forme (clavette, cannelure, etc..) sont en général moins favorables pour des sollicitations alternées et de plus leur fabrication est compliquée. Pour cette raison, dans de telles applications, on préfère une liaison par la force entre l'arbre et le moyeu. Dans le cas de liaisons par la force, on définit de manière précise les tolérances des pièces participant à la transmission des efforts pour réaliser un ajustage pressé. Par déformation élastique de la bague intérieure ou de la bague extérieure, on applique alors les efforts nécessaires. Il est évident que pour cela il faut respecter des tolérances dimen10 sionnelles très strictes pour s'assurer que la liaison par la force soit suffisamment bloquée en rotation et que le mouvement de rotation se produise dans la couche de caoutchouc. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispositif 15 de fixation du type défini ci-dessus, permettant avec des moyens de fabrication réduits, de réaliser une liaison par la force, de fonctionnement garanti pour le palier caoutchouc-métal. Exposé et avantages de l'invention Ce problème est résolu selon l'invention dans le cas d'un 20 dispositif de fixation du type défini cidessus, caractérisé en ce que la bague intérieure du palier caoutchoucmétal servant à la fixation par une liaison de force sur un corps cylindrique, est à l'état monté déformée dans la direction radiale au moins sur une partie de son extension axiale (zones A, B) par déformation plastique. Le but de l'invention est également résolu en combinaison avec les caractéristiques de la solution évoquée ci-dessus en ce que la bague extérieure du palier caoutchouc-métal est, lors de la fixation par force dans un corps cylindrique creux à l'état monté, déformée de manière plastique sur au moins une partie de son extension axiale dans la direc30 tion radiale. La caractéristique essentielle de l'invention consiste ainsi à produire intentionnellement une déformation plastique de la bague intérieure ou de la bague extérieure lors du montage du palier caoutchoucmétal, pour obtenir quelles que soient les circonstances, un flux de force 35 maximum. Vis-à-vis de liaisons par la force réalisées exclusivement dans la plage de déformation élastique, comme les liaisons habituelles dans l'état de la technique pour les assemblages arbre-moyeu, dans le dispositif de fixation selon l'invention, la bague intérieure ou la bague extérieure se- ra déformée lors du montage du palier caoutchouc-métal pour avoir tout d'abord un fluage du métal du fait du dépassement de la limite d'allongement. A la fin de ce mouvement de fluage, la bague intérieure ou la bague extérieure est fixée avec la précontrainte maximale. Ainsi on uti5 lise non seulement la plage de déformation élastique du métal mais en plus une partie de la plage de déformation plastique. Le dispositif de fixation selon l'invention est fiable et économique. Il permet de transmettre des efforts dans toutes les directions de l'espace. La liaison convient de manière remarquable pour des couples et 10 des directions de couple, alternées ainsi que pour des efforts variables dans toutes les directions. Le type de fixation du palier caoutchouc-métal selon l'invention autorise en outre des tolérances relativement importantes entre les pièces ce qui simplifie leur fabrication. Pour la fixation par la force de la bague intérieure du palier 15 caoutchouc-métal sur le corps cylindrique, un développement avantageux de l'invention est caractérisé en ce que le corps cylindrique présente un joint d'assemblage radial au niveau de son extension axiale de la bague intérieure et se compose de deux éléments de cylindre voisins qui peuvent être assemblés axialement et dont au moins un élément de cylindre est 20 réalisé avec un diamètre extérieur diminuant en forme conique vers le joint d'assemblage (T), la bague intérieure du palier caoutchouc-métal étant déformable plastiquement dans la direction radiale par l'assemblage des éléments de cylindre au moins sur une partie de l'extension axiale (zones A, B) par déformation plastique. Cela permet d'appliquer très facilement les efforts nécessaires à la déformation plastique. Par rapport à la fixation par une liaison par la force de la bague extérieure dans un corps cylindrique creux, il est avantageux de façon analogue que les corps cylindriques creux présentent dans la région 30 de l'extension axiale de la bague extérieure, un joint de séparation, radial et qu'il soit composé de deux éléments cylindriques creux voisins assemblés axialement et dont au moins l'un est un élément cylindrique creux avec un diamètre intérieur croissant suivant une forme conique en direction du joint d'assemblage, la bague extérieure du palier caoutchoucmétal 35 étant déformable plastiquement dans la direction radiale par l'assemblage des éléments de cylindre creux, au moins sur une partie de leur extension axiale. Selon un développement particulièrement avantageux de l'invention le corps cylindrique est l'axe frontal d'un chariot élévateur à fourche, monté à l'aide de deux paliers caoutchouc-métal sur un châssis de véhicule, avec une ossature de levage, inclinable fixée à l'axe et qui tourne en commun avec l'axe autour de l'axe central (M). Dans un tel dispositif, la suspension amortissant les vibrations de l'axe assure en plus le rôle d'un palier d'inclinaison pour l'ossature de levage. Il y aura ainsi un mouvement de rotation dans la couche de caoutchouc du palier caoutchouc-métal. A la place du palier 10 connu selon l'état de la technique et dont la fabrication est compliquée, avec un blocage par une liaison par la forme, on utilise maintenant des paliers caoutchouc-métal du type défini ci-dessus, réalisés relativement simplement. Ainsi, le dispositif de fixation selon l'invention avec déformation plastique de la bague intérieure garantit que la bague intérieure con15 serve sa liaison par la force avec l'axe quelles que soient les applications. De façon avantageuse, les éléments de cylindre de l'axe sont constitués respectivement par un moteur à roue et une pièce centrale d'essieu. Les paliers caoutchouc-métal sont alors installés chaque fois dans la zone du joint d'assemblage de ces composants. Ainsi il n'est pas 20 nécessaire de réaliser des joints d'assemblage séparés. Il est également avantageux que l'axe soit coulé. Cela évite un usinage mécanique c'est-à-dire avec enlèvement de copeaux des segments de l'axe prévu comme siège du palier caoutchouc-métal. Les tolérances réalisables lors de la coulée sont suffisantes pour le dispositif de 25 fixation selon l'invention. Les avantages évoqués ci-dessus existent également lorsque les parties d'essieu utilisées sont des pièces forgées. La fabrication de la bague intérieure ou de la bague extérieure peut être simplifiée. Ainsi il est par exemple possible d'utiliser des 30 anneaux roulés ou soudés ou en tubes semi-finis ce qui supprime également l'usinage avec enlèvement de copeaux. L'invention prévoit également d'utiliser à la place de géométries de forme circulaire précise pour la bague intérieure et/ou la bague extérieure et/ou le corps de cylindre et/ou le corps de cylindre creux, des 35 géométries qui s'appuient sur la forme circulaire par exemple des géométries de polygone. Dans ce cas, on utilise également le principe du dispositif de fixation selon l'invention. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe d'un dispositif de fixation selon l'invention, - la figure 2 est une coupe d'un palier caoutchouc-métal à l'état déformé plastiquement. Description d'un mode de réalisation Le dispositif de fixation selon l'invention représenté aux fi10 gures sert à fixer des paliers caoutchouc-métal en forme de manchons sur un essieu frontal d'un chariot élévateur à fourche. L'axe qui peut être un essieu moteur doit pouvoir tourner autour de l'axe géométrique M pour permettre d'incliner l'ossature de levage (mât de levage) fixée à cet axe, par exemple d'un angle chaque fois de 100 dans les deux sens de pivotement. 15 Le palier caoutchouc-métal comporte une bague intérieure 1 métallique et une bague extérieure 2 métallique entre lesquelles se trouve une couche de caoutchouc 3 reliée de préférence par vulcanisation aux bagues métalliques. L'axe est en forme de corps de cylindre et se compose dans 20 le présent exemple de réalisation d'éléments de cylindre tubulaires dont la figure 1 montre deux éléments cylindriques 4, 5 venant bout-à-bout dans la région du palier caoutchouc-métal ce qui forme à cet endroit un joint d'assemblage T. L'élément de cylindre droit 5 prévu à la figure peut être formé comme composant de boîtier d'un moteur de roue alors que 25 l'élément de cylindre gauche selon la figure constitue par exemple la pièce médiane de l'axe. Les éléments de cylindre 4, 5 sont réalisés chaque fois avec une forme de cône de diamètre extérieur décroissant vers le joint d'assemblage T. L'élément de cylindre droit 5 représenté à la figure 1 est 30 muni en outre d'une butée axiale 5a (butée de montage). Les segments de forme conique du présent exemple de réalisation ne sont pas symétriques par rapport au plan de jonction T. Le segment de forme conique de l'élément cylindrique 4 dispose d'un angle au sommet ac qui peut être différent de l'angle au sommet j3 de l'élément de cylindre 5. Les longueurs des 35 cônes dépendent des tolérances de fabrication prévues. La bague intérieure 1 du palier caoutchouc-métal présente dans cet état avant le montage un diamètre nominal d qui correspond au diamètre nominal D de l'axe. Dans le cas d'une réalisation purement cy- lindrique des éléments de cylindre 4, 5 cela signifierait en pratique qu'il faut respecter une tolérance de fabrication pour laquelle on garantit un ajustage pressé pour la liaison de force entre la bague intérieure 1 et l'axe. Dans le dispositif de fixation selon l'invention, pour le 5 montage on place d'abord le palier caoutchouc-métal entre les éléments de cylindre 4, 5 encore séparés ce qui est possible du fait que les segments de forme conique ont frontalement un diamètre inférieur au diamètre nominal D, d de l'axe et de la bague intérieure 1. Puis, on assemble les éléments cylindriques 4, 5 et on les rapproche du côté frontal (flèche F) 10 jusqu'à ce que ces parties soient en butée. Du fait des conditions géométriques présentées pour la bague intérieures 1 et l'axe, la bague intérieure 1 sera déformée plastiquement dans la direction radiale c'est-à-dire élargie. La bague intérieure 1 s'appuie contre la butée axiale 5a de l'élément de cylindre 5 pour avoir 15 une position axiale définie du palier caoutchouc-métal. L'opération de déformation se termine lorsque les éléments de cylindre 4, 5 se touchent par leur face frontale. La figure 2 montre le palier caoutchouc-métal sans axe et explicite la différence entre la bague intérieure lu encore non déformée 20 avant le montage (un seul est représenté par un trait interrompu) et la bague intérieure 1, après le montage, déformée plastiquement. Suivant les tolérances que l'on rencontre et la forme des segments tronconiques, la bague intérieure 1 sera élargie plus ou moins fortement en commençant par les bords. On arrive ainsi à deux régions A et B déformées plastique25 ment. Axialement, entre ces régions on a une région C sans déformation. La transmission de la force entre la bague intérieure 1 et l'axe se produit dans les zones A et B déformées plastiquement et dans les zones transitoires avec déformation plastique de la bague intérieure 1 (flèche K figure 1). Le type de fixation selon l'invention réalise une liaison par 30 la force assurant l'accrochage le plus important possible. Il est évident que la caractéristique de déformation plastique du métal ne peut se servir qu'en fraction et pour cela on respecte une distance de sécurité suffisante par rapport à la limite de rupture du métal. De façon analogue mais non représentée aux figures, on 35 peut fixer le dispositif de fixation selon l'invention également pour la bague extérieure 2 du palier caoutchouc-métal qui se bloque dans un corps cylindrique creux 6. Un autre avantage du dispositif de fixation selon l'invention est de ne pas nécessiter d'outil de presse compliqué. Cela est particulièrement important s'il faut remplacer le palier caoutchouc-métal pour des raisons d'usure. Par le démontage de l'élément de cylindre 5 (composant 5 du boîtier d'un moteur de roue), permet d'enlever facilement le palier caoutchouc-métal usé, à l'état assemblé de l'essieu (élément de cylindre 4). Le nouveau palier métal-essieu est fixé par le nouvel assemblage des deux éléments de cylindre 4, 5. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Dispositif de fixation d'un palier caoutchouc-métal en forme de manchon ayant une bague intérieure fermée, en métal, portant une couche de caoutchouc, caractérisé en ce que la bague intérieure (1) du palier caoutchouc-métal servant à la fixation par une liaison de force sur un corps cylindrique, est à l'état monté déformée dans la direction radiale au moins sur une partie de son extension axiale (zones A, B) par déformation plastique. 10 2 ) Dispositif de fixation pour un palier caoutchouc-métal en forme de manchon ayant une bague extérieure fermée, en métal dans laquelle il y a une couche de caoutchouc selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague extérieure (1) du palier caoutchouc-métal servant à la fixation par une liaison de force dans un corps cylindrique creux (6) est à l'état monté déformée dans la direction radiale au moins sur une partie de son extension axiale par déformation plastique. 30) Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps cylindrique présente un joint d'assemblage (T) radial au niveau de son extension axiale de la bague intérieure (1) et se compose de deux éléments de cylindre voisins (4, 5) qui peuvent être assemblés axialement et 25 dont au moins un élément de cylindre (4, 5) est réalisé avec un diamètre extérieur diminuant en forme conique vers le joint d'assemblage (T), la bague intérieure (1) du palier caoutchouc-métal étant déformable plastiquement dans la direction radiale par l'assemblage des éléments de cylindre (4, 5) au moins sur une partie de l'extension axiale (zones A, B) par défor30 mation plastique. ) Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps cylindrique creux (6) possède un joint d'assemblage radial au ni35 veau de son extension axiale de la bague extérieure (2) et se compose de deux éléments cylindriques creux, voisins qui s'assemblent axialement et dont au moins l'un est un élément de cylindre creux avec un diamètre intérieur croissant suivant une forme de tronc de cône, la bague extérieure (2) du palier caoutchouc-métal étant au moins dans une partie de son extension axiale, déformable plastiquement dans la direction radiale par l'assemblage des éléments de cylindre creux. 50) Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps cylindrique est l'axe frontal d'un chariot élévateur à fourche, monté à l'aide de deux paliers caoutchouc-métal sur un châssis de véhicule, avec une ossature de levage, inclinable fixée à l'axe et qui tourne en 10 commun avec l'axe autour de l'axe central (M). ) Dispositif de fixation selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments de cylindre (4, 5) de l'axe sont constitués chaque fois par un 15 moteur d'axe et un élément central d'axe. ) Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'axe est fabriqué par coulée. 20