Brevet FR2900453A1 — publié le 20071102

ROULEMENT POUR LE MONTAGE D'UN ARBRE DE DIRECTION L'invention concerne un roulement pour le montage rotatif d'un arbre sur palier axial et radial dans un support, dans lequel une bague de roulement ou une monture du roulement prend appui contre le support avec interposition d'un élément possédant des propriétés élastomères. La publication DE 601 03 257 T2 décrit un roulement, en particulier pour une colonne de direction de véhicule automobile, servant à monter un arbre de direction sur palier radial et axial dans une colonne de direction. Une bague intérieure du roulement prend appui contre un élément amortisseur de la colonne de direction par l'intermédiaire d'une bague de compensation qui peut se déplacer axialement sur une distance limitée. L'élément amortisseur peut présenter des propriétés élastomères ou encore un élément possédant des propriétés élastomères tel qu'une rondelle élastique dans la direction axiale, par exemple, peut être disposé axialement entre l'élément amortisseur et la bague de compensation. De cette façon, on peut éliminer les jeux intérieurs du roulement et établir un contact stable, sans jeu et précontraint entre les bagues et les corps roulants du roulement. Le roulement n'est pas en mesure de compenser en plus les couples de flexion agissant sur l'arbre qu'il s'agit de tourillonner, en prenant une position oblique, selon un degré tel que le couple de basculement soit faible et que le coincement de l'arbre soit évité. La publication EP 0 165 699 Al représente et décrit un roulement destiné à monter un arbre rotatif dans un support, dans le cas où une monture du roulement est montée mobile en translation axiale dans le support et prend appui contre le support avec interposition d'un élément possédant des propriétés élastomères. Cet agencement de roulement n'est pas davantage en mesure de compenser en plus, par une position oblique, des couples de flexion appliqués à un arbre qu'il s'agit de monter rotatif, selon un degré suffisant pour que le couple de basculement soit faible et pour que le coincement de l'arbre soit évité. L'invention a pour but de proposer un roulement pour le montage axial et radial d'un arbre qui permet à l'arbre de prendre une position oblique sans engendrer de tensions dans le système arbre-roulement. 10 Le problème est résolu avec un roulement tel que défini en préambule et caractérisé en ce que l'élément possédant des propriétés élastomères, considéré dans la direction tangentielle du roulement, comporte au moins une première région possédant une rigidité différente de celle du reste de la région tangentielle dudit élément. 15 Grâce au fait que, vu dans la direction tangentielle ou circonférentielle du roulement, l'élément possédant des propriétés élastomères comporte au moins une première région qui présente une rigidité différente de celle du reste de sa région tangentielle, on obtient un élément de palier axial et radial, possédant 20 des propriétés élastomères, qui forme un appui au roulement sur le support, et qui définit par sa région de rigidité renforcée, un point de basculement autour duquel le palier et l'arbre peuvent basculer selon un degré défini et limité, en réponse à une sollicitation de couple de flexion, ce qui évite les tensions dans le système arbre-roulement-support. En même temps, il subsiste un très petit jeu 25 axial de l'arbre. En outre, on peut définir une direction de basculement préférentielle pour le roulement et l'arbre en choisissant la disposition géométrique de la région de rigidité renforcée dans l'élément possédant des propriétés élastomères. 30 La première région, ou région périphérique de l'élément possédant des propriétés élastomères, est avantageusement une région de rigidité renforcée. Pour définir un axe de basculement autour duquel le roulement peut basculer5 avec l'arbre dans une mesure limitée, il est prévu de disposer dans l'élément possédant des propriétés élastomères, une deuxième région de rigidité renforcée qui est espacée tangentiellement de la première région de rigidité renforcée. La rigidité de l'élément possédant des propriétés élastomères est de préférence à peu près la même ou exactement la même dans la première région et dans la deuxième région. L'axe de basculement, qui peut être défini par les régions de rigidité renforcée, peut couper l'axe longitudinal de l'arbre et du roulement lorsque la première région et la deuxième région sont diamétralement opposées. Les régions de rigidité renforcée peuvent aussi être disposées en des points quelconques sur l'élément possédant des propriétés élastomères. Avec cette forme de réalisation, on peut tenir compte d'une direction de basculement préférentielle de l'arbre qui prend en compte les cas de charge qui se présentent le plus souvent et qui comportent une certaine orientation définie de la force transversale, ce qui permet d'obtenir un basculement sans coincement de l'arbre dans le support dans une mesure définie. Dans ce cas, les régions de rigidité renforcée présentes dans l'élément possédant des propriétés élastomères peuvent être placées dans une certaine disposition axiale et/ou radiale par rapport au roulement ou à l'arbre. L'élément possédant des propriétés élastomères est de préférence disposé sur toute la région périphérique du roulement et il est de préférence de forme annulaire. Les régions de rigidité renforcée présentes dans l'élément possédant des propriétés élastomères peuvent être produites, par exemple en prévoyant sur l'élément une ou plusieurs régions possédant une plus grande épaisseur ou une plus grande extension axiale qui se traduit, à l'état monté, par une plus grande précontrainte dans cette région, en conservant un espace de montage inchangé dans son extension axiale pour l'élément possédant des propriétés élastomères. 0 Pour tenir compte de charges alternées sur l'arbre, il est avantageux de disposer un élément possédant des propriétés élastomères sur les deux côtés axiaux du roulement. On peut aussi assurer un renforcement local de la rigidité dans l'élément possédant des propriétés élastomères par un accroissement local de la densité de la matière, ou encore par une utilisation locale d'une matière plus rigide dans l'élément. Le choix d'une plus grande caractéristique élastique dans les première et deuxième régions de l'élément possédant des propriétés élastomères convient aussi pour définir un axe de basculement pour l'arbre. L'élément possédant des propriétés élastomères peut aussi être encastré entre le roulement et le support, ou dans des évidements du support, afin qu'il subisse une plus forte précontrainte dans les première et deuxième régions bien que, par ailleurs, il présente les mêmes propriétés de matière et les mêmes dimensions dans toute la région circonférentielle, ce qui permet tout aussi bien de définir un axe de basculement. On peut déterminer de façon tout à fait générale des régions de rigidité renforcée dans l'élément possédant des propriétés élastomères par le choix de 20 la section et de la forme de cet élément. L'élément possédant des propriétés élastomères est de préférence formé en un élastomère. II peut aussi être constitué par un élément élastique métallique. Le roulement équipé au ou des éléments possédant des propriétés élastomères 25 peut être de préférence utilisé pour monter un arbre rotatif dans un mécanisme de direction comme, par exemple, une vis de direction dans un mécanisme de direction à écrou à circulation de billes qui fait partie d'une servo-direction électrique ou hydraulique. 30 L'invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence à la description d'un exemple de réalisation préférée et aux dessins annexés dans lesquels. la figure 1 est une coupe d'un roulement selon l'invention, la figure 2 représente un élément possédant des propriétés élastomères dans le sens de la flèche x de la figure 1, et la figure 3 est une vue en coupe d'une monture du roulement équipée d'éléments possédant des propriétés élastomères disposés axialement sur ses deux côtés. La figure 1 représente en coupe partielle un roulement 1 qui est entouré axialement et radialement par une monture 14. La monture 14 sert à recevoir sans jeu une bague extérieure 15 du roulement 1 constitué par un roulement à billes à gorges. Ce roulement à billes à gorges est pourvu, par exemple, de deux rondelles d'étanchéité 16 et il sert au montage radial et axial d'un arbre 2 dans un support 3 constitué par un boîtier de mécanisme de direction 17. L'arbre 2, qui est constitué dans l'exemple de réalisation représenté par une vis à écrou à billes appartenant à une servo-direction électrique, subit en service des efforts de la barre d'accouplement, qui sont fonction du mouvement de la suspension, et d'autres influences et forces dues à la géométrie et à la dynamique de la conduite et qui agissent sur les roues directrices d'un véhicule automobile, ainsi que des couples de flexion et des forces transversales,. Pour assurer certes que le jeu axial minime de l'arbre 2 dans le boîtier de mécanisme de direction 17 sera minimal, mais pour éviter en même temps que l'arbre 2 ne se coince sous l'effet des facteurs d'influence précités, la monture 14, constituée par une bague de roulement 4, est soutenue et maintenue dans la direction axiale et/ou radiale par l'intermédiaire de deux éléments 5 possédant des propriétés élastomères, comme le montre la figure 2. Vue dans la direction radiale du boîtier de mécanisme de direction 17, la bague de roulement 4 est en forme de disque, comme le montre une partie 18 de cette bague de roulement 4 qui présente une forme de languette en section transversale. De cette façon, la bague de roulement 4 s'engage sur sa périphérie dans une gorge circonférentielle 19 ménagée dans le boîtier 17 du mécanisme de direction. Sur chacun des deux côtés axiaux 11, 12 de cette partie 18 en forme de languette, se trouve un élément 5 qui est constitué par une bague 20 en élastomère, en contact radial et axial avec la bague de roulement 4. La gorge 19 est conformée de manière à permettre d'obtenir un jeu axial double SA, pour la bague de roulement 4, mais qui est rendu inutilisable par l'interposition de l'élément 5. Un jeu radial SR de la bague de roulement 4 dans le boîtier de mécanisme de direction 17 est utilisable. Pour créer un axe de basculement préférentiel pour l'arbre 2 dans le boîtier de mécanisme de direction 17, qui doit être prévu pour les cas de sollicitation de l'arbre 2 qui se présentent le plus fréquemment, afin d'éviter un coincement ou un fonctionnement très bruyant du mécanisme de direction 13, on a prévu sur les bagues en élastomère 20 des premières régions 6 et des deuxièmes régions 8 qui se font mutuellement face, par exemple, qui s'étendent en forme de segment d'arc sur une région périphérique partielle de la bague en élastomère 20, et qui présentent une plus grande rigidité que les régions restantes 7 interposées entre elles. Comme le montrent les figures 1 à 3, ces premières et deuxièmes régions 6 et 8 possédant une caractéristique élastique et une rigidité renforcées sont formées par le fait que la bague en élastomère 20 présente, dans ces régions, une section prismatique de plus grande longueur axiale 10 que les autres régions 7 dans lesquelles elle est seulement en appui sans serrage contre la bague de roulement 4 et contre le boîtier de mécanisme de direction 17. A l'état monté du roulement 1, les premières et deuxièmes régions 6, 8 sont beaucoup plus fortement comprimées que les autres régions 7 de la bague en élastomère 20. Elles garantissent par ce moyen une possibilité de translation axiale de la bague de roulement 4 qui n'est plus qu'extrêmement minime, mais elles 5 définissent un axe de basculement 9 (voir figure 2) qui passe, par exemple à peu près par le milieu des premières et deuxièmes régions 6, 8 et par l'axe longitudinal 21 de l'arbre 2, ce qui rend possible un basculement sans coincement de l'arbre 2 dans une mesure limitée. II est aussi possible de prévoir plusieurs régions plus rigides 6, 8 sur la périphérie de l'élément 5 possédant des propriétés élastomères, de sorte que l'on peut renforcer la rigidité de la liaison entre le roulement 1 et le boîtier de mécanisme de direction 17 de n'importe quelle façon voulue. 10 La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation préférée décrite, mais peut subir différentes rnodifications ou variantes évidentes pour l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Roulement pour le montage axial et radial d'un arbre (2) dans un support (3), dans lequel une bague de roulement (4) ou une monture du roulement (1) prend appui contre le support (3) avec interposition d'un élément (5) possédant des propriétés élastomères, caractérisé en ce que l'élément (5) possédant des propriétés élastomères, considéré dans la direction tangentielle du roulement (1), comporte au moins une première région (6) possédant une rigidité différente de celle du reste de la région tangentielle (7) dudit élément (5). 2. Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rigidité de la première région (6) de l'élément (5) est renforcée. 3. Roulement selon la revendication 1, caractérisé en que l'élément (5) possédant des propriétés élastomères, considéré dans la direction tangentielle du roulement (1), comporte une deuxième région (8) possédant une rigidité différente de celle de la région tangentielle (4) restante dudit élément (5). 4. Roulement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rigidité de la deuxième région (8) de l'élément (5) est à peu près aussi forte que celle de la première région (6) dudit élément (5). 5. Roulement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les première et deuxième régions (6, 8) de rigidité renforcée de l'élément (5) sont diamétralement opposées ou disposées d'une façon quelconque. 6. Roulement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les régions (6, 8) de rigidité renforcée de l'élément (5) possédant des propriétés élastomères forment un appui pour la bague de roulement (4) ou la monture du roulement (1) dans la direction axiale et/ou dans la direction radiale de l'arbre (2). 8 7. Roulement selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'une droite (g) passant par les première et deuxième régions (6, 8) de rigidité renforcée de l'élément (5) définit un axe de basculement (9) pour l'arbre (2). 8. Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (5) possédant des propriétés élastomères s'étend sur tout le tour de la région périphérique du roulement (1). 10 9. Roulement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la première région (6) et/ou la deuxième région (8) de rigidité renforcée présentent une plus grande longueur axiale (10) que la région restante (7) de l'élément (5) possédant des propriétés élastomères dans la direction axiale. 15 10. Roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un élément (5) possédant des propriétés élastomères est disposé sur chacun des deux côtés axiaux (11, 12) de la bague (4) du roulement (1). 11. Roulement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce 20 que le renforcement de la rigidité dans la première et/ou la deuxième région (6, 8) est obtenu par un accroissement de la densité de la matière. 12. Roulement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le renforcement de la rigidité dans la première et/ou la deuxième région (6, 25 8) est obtenu par le choix d'une matière plus rigide que dans la région restante (7) de l'élément (5) possédant des propriétés élastomères. 13. Roulement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le renforcement de la rigidité dans la première et/ou la deuxième région (6, :30 8) est obtenu par une plus grande caractéristique élastique que dans la région restante (7) de l'élément (5) possédant des propriétés élastomères.5 14. Roulement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le renforcement de la rigidité dans la première et/ou la deuxième région (6, 8) est obtenu par une précontrainte locale de la matière de l'élément (5) possédant des propriétés élastomères. 15. Roulement selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le renforcement de la rigidité dans la première et/ou la deuxième région (6, 8) est obtenu par une forme de section différente de celle de la région restante (7) de l'élément (5) possédant des propriétés élastomères. 16. Roulement selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que l'élément (5) possédant des propriétés élastomères est formé en une matière élastomère ou constitué par un élément élastique métallique. 15 17. Roulement selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'arbre (2) fait partie d'un mécanisme de direction (13). 18. Roulement selon la revendication 17, caractérisé en ce que le mécanisme de direction (13) est un mécanisme à vis et écrou à billes ou un 20 mécanisme hydraulique à écrou à billes appartenant à une direction à force d'assistance ou force étrangère électrique ou hydraulique. 10