Brevet FR2909145A1 — publié le 20080530

L'invention concerne un montage d'un roulement dans un logement présentant un alésage, ainsi qu'un roulement pour un tel montage. L'invention s'applique typiquement au montage d'un roulement dans une boîte de vitesses de véhicule automobile, ladite boîte comprenant un carter qui présente un logement dans lequel la bague extérieure fixe d'un roulement est montée. En solidarisant un arbre tournant de la boîte de vitesses à la bague intérieure tournante du roulement, ce type de montage permet le guidage dudit arbre relativement au carter. Un problème qui se pose est celui du fonctionnement de ce type de montage sous désalignement, c'est-à-dire lorsque l'axe de l'arbre tournant n'est pas strictement confondu avec celui du roulement, ledit désalignement étant induit par les conditions de chargement de l'arbre tournant. En effet, en cas de désalignement, les effets de bords induisent des surpressions entre les corps roulants et les pistes de roulement, ce qui peut endommager le roulement de façon prématurée. Pour résoudre ce problème, l'état de la technique propose d'optimiser le profil des pistes de roulement et/ou des corps roulants. Toutefois, cette optimisation de géométrie interne conduit à réduire la longueur de contact et donc à réduire la capacité de charge des roulements. L'invention a pour but de résoudre les problèmes de l'art antérieur en proposant notamment un montage d'un roulement qui permet de réduire les sur contraintes en cas de fonctionnement sous désalignement, et ce sans limiter la capacité de charge dudit roulement. A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un montage d'un roulement dans un logement présentant un alésage, ledit roulement comprenant une bague extérieure fixe dont la surface supérieure est montée contre la surface de l'alésage, un organe intérieur tournant et des corps roulants disposés entre ladite bague et ledit organe pour permettre leur rotation 2909145 2 relative, dans lequel la surface extérieure de la bague extérieure et/ou la surface de l'alésage comprend au moins un profil bombé convexe, la génératrice du profil présentant au moins un rayon supérieur au rayon nominal extérieur de la bague extérieure. 5 Selon un deuxième aspect, l'invention propose un roulement pour un tel montage, comprenant une bague extérieure, une bague intérieure et des rouleaux cylindriques disposés entre lesdites bagues pour permettre leur rotation relative, dans lequel la surface supérieure de la bague extérieure 10 comprend au moins un profil bombé convexe, la génératrice du profil présentant au moins un rayon supérieur au rayon nominal extérieur de la bague extérieure. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit faite en référence aux figures jointes dans lesquelles : 15 la figure 1 montre en coupe longitudinale une partie d'une boîte de vitesses automobile qui intègre un montage selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une coupe longitudinale du roulement pour un montage selon la figure 1. 20 En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un montage d'un roulement dans un logement présentant un alésage 1, ainsi qu'un roulement pour un tel montage. 25 Cette description est faite en relation avec un montage d'un roulement dans une boîte de vitesses automobile, toutefois l'invention s'applique également à d'autres domaines techniques dans lesquels un roulement est susceptible de fonctionner sous désalignement. 30 Sur la figure 1, la boîte de vitesses comprend un carter 2 dans lequel un logement est prévu pour recevoir le roulement. Plus précisément, le logement comprend un alésage 1 dans lequel la bague extérieure 3 du roulement est montée par l'intermédiaire de sa surface extérieure. L'alésage 1 comprend une 2909145 3 paroi axiale 1 a contre laquelle la surface extérieure est disposée, et une butée radiale annulaire lb qui est prévue à l'opposé de l'ouverture d'emmanchement. Par ailleurs, un arbre tournant 4 de la boîte de vitesses est emmanché dans 5 l'alésage de la bague intérieure 5 du roulement, de sorte à permettre le guidage en rotation dudit arbre relativement au carter 2. Pour ce faire, le roulement comprend des corps roulants 6 qui sont disposés entre les bagues 3, 5 pour permettre leur rotation relative. En particulier, les corps roulants 6 sont interposés entre des pistes de roulement qui sont formées sur chacune des 10 bagues 3, 5. En variante non représentée, le montage peut être dépourvu de bague intérieure, ledit montage comprenant alors un organe intérieur tournant formé par l'arbre 4 sur lequel les corps roulants sont en contact pour permettre la rotation relative dudit arbre relativement à la bague extérieure 5. 15 Sur la figure 1, l'agencement de l'arbre 4 relativement au carter 2 est conçu à titre d'illustration, sans limiter la portée de l'invention. Par ailleurs, les corps roulants 6 sont des rouleaux cylindriques qui permettent de supporter des efforts radiaux importants. Des butées 7 sont prévues sur la surface intérieure de la bague extérieure 3, de part et d'autre des rouleaux 6, afin d'empêcher la 20 dislocation du roulement sous efforts axiaux importants. En fonction des conditions de chargement de l'arbre tournant 4, celui-ci peut fléchir et donc induire un fonctionnement sous désalignement relativement à l'axe de rotation 8 du roulement. Par rapport à des corps roulants sphériques, les rouleaux cylindriques présentent l'inconvénient d'être plus sensibles aux sur contraintes induites par un fonctionnement sous désalignement, notamment du fait de leur incapacité géométrique à basculer sur les pistes de roulement. 30 Pour limiter les sur contraintes provoquées par ce fonctionnement sous désalignement, l'invention prévoit d'agencer le montage de sorte à permettre un degré de liberté en basculement du roulement par rapport à l'alésage 1. Ainsi, 25 2909145 4 sous l'effet du désalignement, le basculement du roulement permet de limiter les effets de bords en compensant le désalignement entre l'axe de l'arbre et celui du roulement 8. II en résulte donc une diminution du niveau des sur contraintes aux bords des pistes de roulement et donc une diminution du risque 5 d'écaillage dans ces zones. Pour ce faire, la surface extérieure de la bague extérieure 3 comprend au moins un profil bombé convexe 9, c'est-à-dire un profil s'étendant vers l'extérieur de ladite surface. En outre, la génératrice du profil 9 présente au moins un rayon R 10 supérieur au rayon nominal extérieur Rn de la bague extérieure 3. Le profil bombé 9 peut être réalisé par déformation, notamment par cintrage, ou par usinage de la surface extérieure de la bague extérieure 3. En variante non représentée, il est également possible de prévoir que la surface 15 de l'alésage 1 présente également un tel profil bombé convexe, c'est-à-dire un profil s'étendant vers l'intérieur de l'alésage 1. Le profil bombé de l'alésage peut éventuellement être prévu en complément du profil bombé convexe 9 de la surface extérieure. Dans la suite de la description, on décrit un profil bombé 9 qui est adapté indifféremment pour la surface extérieure et pour l'alésage 1. 20 Un tel rayon R pour la génératrice du profil 9 permet d'obtenir un profil bombé 9 dont la flèche f est limitée, notamment relativement à une bague extérieure dont le profil présente une génératrice de rayon égal à celui du roulement. En particulier, la flèche f peut présenter une hauteur qui est inférieure à 1% de la 25 largeur de la surface extérieure de la bague extérieure 3, notamment comprise entre 0,1% et 0,5% de cette largeur. En effet, ces conditions mathématiques permettent de compenser un fonctionnement sous désalignement compris entre 0,05 et 0,5 , ce qui est 30 classiquement rencontré dans un montage pour boîte de vitesses. Toutefois, en fonction des contraintes effectivement subies par le montage et du défaut de désalignement à corriger, le rayon R de la génératrice du profil 9 peut être 2909145 5 ajusté afin de compenser au mieux les effets du fonctionnement sous désalignement. Par ailleurs, il est également possible de combiner l'invention avec les 5 réalisations de l'art antérieur dans lesquelles le profil des pistes de roulement et/ou des corps roulants 6 est optimisé afin de limiter les pics de contraintes de désalignement. En particulier, outre le profil bombé 9 de la surface extérieure et/ou de l'alésage 1, les pistes de roulement et/ou la surface des corps roulants 6 peuvent présenter également un profil bombé, notamment un profil elliptique. 10 Toutefois, la combinaison de ces réalisations avec celles suivant l'invention, permet de limiter la réduction de capacité de charge des roulements selon l'art antérieur. Selon la réalisation représentée, le profil bombé 9 de la surface extérieure est 15 symétrique par rapport au plan médian P de la bague extérieure 3, en particulier en présentant une géométrie de type tonneau. Cette géométrie permet notamment un basculement du roulement qui est analogue dans les deux sens et symétrique par rapport au centre de basculement. 20 En variante non représentée, on peut envisager que le profil bombé 9 présente une géométrie elliptique, c'est-à-dire comprenant un rayon central et deux rayons latéraux, de sorte à mieux limiter les pics de contraintes dus aux effets de bords. Selon une autre variante, une géométrie logarithmique, c'est-à-dire comprenant une succession de rayons, peut également être envisagée pour 25 favoriser le basculement du roulement dans le logement. Dans un exemple de réalisation, le carter 2 peut être réalisé en matériau métallique tendre, notamment en aluminium, et le rayon de l'alésage 1 peut être sensiblement égal au rayon nominal extérieur Rn de la bague extérieure 3. 30 Ainsi, le roulement étant réalisé en acier dur, notamment de type 1000r6, la surface de l'alésage 1 peut être matée lors des basculements successifs qui sont induits par les fonctionnements sous désalignement. En particulier, le matage peut ainsi former un profil concave sur la surface de l'alésage 1, qui 2909145 6 correspond à l'empreinte du profil convexe 9 de la bague extérieure 3, de sorte à faciliter le basculement du roulement tout en améliorant sa retenue dans le logement. REVENDICATIONS 1. Montage d'un roulement dans un logement présentant un alésage (1), ledit roulement comprenant une bague extérieure fixe (3) dont la surface supérieure est montée contre la surface de l'alésage (1), un organe intérieur tournant (4, 5) et des corps roulants (6) disposés entre ladite bague et ledit organe pour permettre leur rotation relative, ledit montage étant caractérisé en ce que la surface extérieure de la bague extérieure (3) et/ou la surface cle l'alésage (1) comprend au moins un profil bombé convexe (9), la génératrice du profil (9) présentant au moins un rayon (R) supérieur au rayon nominal extérieur (Rn) de la bague extérieure (3). 2. Montage d'un roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les corps roulants (6) sont des rouleaux cylindriques. 3. Montage d'un roulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le profil bombé (9) présente une flèche (f) dont la hauteur est inférieure à 1 /o de la largeur de la surface extérieure de la bague extérieure (3). 20 4. Montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le profil bombé (9) présente une flèche (f) dont la hauteur est comprise entre 0,1% et 0,5% de la largeur de la surface extérieure de la bague extérieure (3). 5. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en 25 ce que le profil bombé (9) est symétrique par rapport au plan médian (P) de la bague extérieure (3). 6. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le profil bombé (9) présente une géométrie de type tonneau. 7. Montage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le profil bombé (9) présente une géométrie elliptique ou une géométrie logarithmique. 30 2909145 8 8. Roulement pour un montage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une bague extérieure (3), une bague intérieure (5) et des rouleaux cylindriques (6) disposés entre lesdites bagues 5 pour permettre leur rotation relative, dans lequel la surface supérieure de la bague extérieure (3) comprend au moins un profil bombé convexe (9), la génératrice du profil (9) présentant au moins un rayon (R) supérieur au rayon nominal extérieur (Rn) de la bague extérieure (3). 10 9. Roulement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la surface extérieure de la bague extérieure (3) présente une flèche (f) dont: la hauteur est inférieure à 1% de la largeur de ladite surface extérieure, notamment comprise entre 0,1% et 0,5% de ladite largeur. 15 10. Roulement selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la surface extérieure de la bague extérieure (3) présente une géométrie de type tonneau qui est symétrique par rapport au plan médian (P) de la bague extérieure (3).