Brevet FR2933157A1 — publié le 20100101

Domaine de l'invention La présente invention concerne une bague de tolérance pour chevaucher l'intervalle radial entre un palier à roulement et un arbre, notamment la colonne de direction d'un véhicule automobile comportant au moins une surface pour venir en appui contre le palier à roulement et au moins un élément élastique venant radialement en saillie vers l'intérieur pour s'appuyer contre la colonne de direction. L'invention concerne également un palier à roulement pour recevoir un arbre tel que la colonne de direction d'un véhicule automobile, ce palier à roulement ayant au moins une bague extérieure et au moins une bague intérieure. Etat de la technique Il est connu de façon générale, d'utiliser des bagues de tolérance entre un arbre et un élément de forme annulaire installé sur l'arbre pour par exemple compenser les intervalles tels que les différences de diamètre entre l'arbre et l'élément de forme annulaire ou encore les imprécisions de fabrication, les efforts liés au fonctionnement, notamment les efforts de coulissement entre l'arbre et l'élément annulaire dans une zone souhaitée pour assurer le maintien ; une telle bague de tolérance permet également de compenser les écarts de position et de forme de la structure environnante tels que par exemple le non-alignement et la parallaxe. Un exemple d'application préférentielle de tels moyens est par exemple celui du palier des colonne de direction dans le boîtier de direction. Le document DE 198 55 538 Al décrit une bague de tolérance du type défini ci-dessus. Cette bague de tolérance a une périphérie intérieure munie d'éléments élastiques en forme de languettes. Les éléments élastiques en forme de languettes s'appuient contre les cavités radiales extérieures d'un arbre coulissant en permettant ainsi le coulissement de l'arbre lorsqu'on exerce une force de coulissement définie réglable par la conception de l'élément élastique. Le document DE 41 14 643 Al décrit un palier à roulement de colonne de direction que l'on glisse sur la colonne de direction. Le palier de roulement est en outre muni d'une bague de 2 tolérance comportant plusieurs parties en saillie, élastiques qui pénètrent radialement vers l'intérieur dans la zone du perçage de la bague de tolérance. Ces parties en saillie élastiques peuvent s'accrocher dans les cavités de la colonne de direction et s'appuyer contre les surfaces d'appui correspondantes de la colonne de direction. But de l'invention Partant des solutions connues de l'état de la technique, la présente invention a pour but de développer une bague de tolérance de type défini ci-dessus pour réaliser des bagues de tolérance appropriées. L'invention a également pour but de développer un palier à roulement approprié pour soutenir un arbre dans un boîtier tel que la colonne de direction dans le tube de la colonne de direction. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne une bague de tolérance du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que l'élément élastique est choisi dans le groupe composé d'éléments élastiques est en forme de lame et d'éléments élastiques sous la forme d'un profil creux. L'invention concerne également un palier à roulement équipé d'une bague de tolérance telle que définie de manière générale ci-dessus. Cette réalisation de la bague de tolérance est très simple, économique et néanmoins son fonctionnement est efficace. Selon un développement avantageux de l'invention, la bague de tolérance comporte quatre éléments élastiques en forme de lame répartis régulièrement à la périphérie. Il est avantageux que chaque élément élastique en forme de lame soit issu d'un côté axial de la bague de tolérance en faisant un certain angle radial vers l'intérieur. Cet angle est avantageusement compris entre 10° et 30° et de préférence il correspond à environ 15°. Cela permet un appui très régulier par la bague de tolérance. De plus, cela facilite considérablement le montage du palier à roulement muni de la bague de tolérance, sur un arbre. Le palier à roulement ou la bague de tolérance peuvent compenser les éventuelles irrégularités de montage sur l'arbre car les éléments élastiques en forme de lame permettent de compenser très facilement les parties en relief et les creux de l'arbre. 3 Selon un développement avantageux, chaque élément élastique en forme de lame est muni d'une cavité alignée essentiellement dans la direction axiale de manière à former deux languettes extérieures. Cela permet un gain de poids et de matière, et néanmoins la bague de tolérance ou ses éléments élastiques en forme de lame offrent une très grande souplesse et une très grande adaptabilité. Selon un autre développement avantageux de l'invention, au niveau du premier côté axial, il y a au moins une surface axiale d'appui et au niveau du côté axial opposé, il y a au moins un élément d'accrochage. De façon avantageuse, la surface axiale d'appui est constituée par une bride radiale périphérique. Cela permet de réaliser de manière très pratique une liaison d'accrochage entre la bague de tolérance et le palier à roulement ; une ouverture prévue au niveau de l'élément d'accrochage rend le fonctionnement du mécanisme d'accrochage encore plus facile et l'élément d'accrochage peut s'échapper radialement dans cette ouverture. Dans le cas d'un élément élastique de la bague de tolérance, selon l'invention, en forme de profil creux, la bague de tolérance comporte alors avantageusement quatre éléments élastiques en forme de profils creux répartis régulièrement à la périphérie intérieure de la bague de tolérance. Ces éléments élastiques en forme de profil creux ayant de préférence une section en forme de losange donnent une bague élastique très souple. Selon un autre développement avantageux de l'invention, la bague de tolérance a une surface radiale extérieure munie d'une cavité périphérique en forme de rainure dans laquelle peut s'accrocher une nervure annulaire de la surface enveloppe intérieure de la bague intérieure du palier. L'invention concerne également un palier à roulement pour recevoir un arbre, notamment la colonne de direction d'un véhicule automobile ; ce palier à roulement comporte au moins une bague extérieure et au moins une bague intérieure recevant la bague de tolérance selon l'invention. La bague extérieure du palier de roulement peut être très avantageusement fabriquée par un usinage avec 4 enlèvement de copeaux. Ce type de fabrication ne nécessite que des congés très réduits sur la bague extérieure ce qui permet le montage dans un boîtier de direction dans lequel, en général, on ne dispose que d'une très petite surface d'appui pour la bague extérieure du palier. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale selon la ligne de coupe I-I de la figure 2 de la bague de tolérance son l'invention, - la figure 2 est une vue axiale de dessus de la bague de tolérance selon l'invention, - la figure 3 montre une coupe longitudinale selon la ligne de coupe III-III de la figure 4 d'un palier à roulement selon l'invention avec la bague de tolérance à l'état monté, - la figure 4 est une vue de dessus axiale du palier à roulement de la figure 3 selon l'invention, - la figure 5 montre une vue axiale de dessus d'une variante de réalisation d'une bague de tolérance selon l'invention, - la figure 6 est une coupe longitudinale selon le plan de coupe VI-VI de la figure 5 de la bague de tolérance selon l'invention. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 montrent une bague de tolérance 2 selon l'invention fabriquée en matière plastique ; cette bague a une face extérieure axiale droite Ar et une face extérieure axiale gauche Al. Au niveau de la face extérieure axiale droite Ar, la bague de tolérance 2 a une bride radiale périphérique 21 qui forme une surface axiale d'appui 210 pour la bague intérieure d'un palier à roulement. La surface d'appui 210 se poursuit par une surface radiale extérieure 211 allant jusqu'à la face axiale extérieure gauche Al. Au niveau de la surface axiale extérieure gauche Al, il y a un élément d'accrochage 20 ayant une surface axiale d'appui 201 qui se poursuit par une ouverture 200 dans la direction axiale droite ; cette ouverture arrive jusqu'à la bride radiale 21. Entre l'élément d'accrochage ou d'encliquetage 20 et la bride radiale 21, on a ainsi un volume intermédiaire Z. Globalement, la bague de tolérance 2 comporte quatre éléments d'accrochage 20 répartis à 90° à sa périphérie avec des ouvertures 200 correspondantes. Partant du côté axial extérieur gauche Al, quatre éléments élastiques 22 en forme de lames sont répartis à 90° à la 5 périphérie de la bague de tolérance 2 de façon décalée par rapport aux éléments d'accrochage 20 pour lesquels le décalage est de l'ordre de 45°. Les éléments élastiques en forme de lames 22 partent du côté extérieur gauche Al suivant un angle a d'environ 15° pour arriver jusqu'au côté axial extérieur droit Ar. Les figures montrent également que les éléments élastiques 22 comportent à partir du côté axial extérieur droit Ar, chacune une découpe 220 allongée, sensiblement en position médiane, et qui s'étend environ sur plus de la moitié de la longueur des éléments élastiques 22. Ainsi, pour chaque élément élastique 22, on a formé deux languettes 221 extérieures. Les figures 3 et 4 montrent le montage de la bague de tolérance 2 dans un palier à roulement 1. Le palier à roulement 1 comporte une bague extérieure 10, massive, réalisée par usinage par enlèvement de copeaux ainsi qu'une bague intérieure 11 fabriquée sans usinage par enlèvement de copeaux par un procédé de transformation. Des organes de roulement 12 en forme de billes roulent entre la bague intérieure 11 et la bague extérieure 10. Les organes de roulement 12 sont tenus écartés par une cage 13. Entre la bride radiale 21 de la bague de tolérance 2 et la bague intérieure 11, divisée, il y a un joint torique 3 en élastomère. Pour le montage, on engage tout d'abord le joint torique 3 sur la bague de tolérance 2 jusqu'à la bride radiale 21. Ensuite, on glisse la bague intérieure 11 sur la bague de tolérance 2 c'est-à-dire que l'on glisse la bague de tolérance 2 dans le perçage de la bague intérieure jusqu'à ce que les éléments d'accrochage 20 soient accrochés par les surfaces d'appui 201 derrière le bord radial intérieur d'une partie de la bague intérieure 11. Par cette étape de montage, les éléments d'accrochage 20 s'escamotent tout d'abord en partie radialement dans les ouvertures 200 qui leur correspondent dans la bague de tolérance 2, et lors de l'accrochage à la bague intérieure 11, ils se dégagent de nouveau de ces ouvertures 200. Les parties de la bague intérieure 11 6 s'appuient ainsi contre la surface radiale extérieure 211 de la bague de tolérance 2. L'espace intermédiaire Z est rempli par la bague intérieure 11 et le joint torique 3 ; entre les surfaces d'appui de la bague intérieure 11 et la bague de tolérance 2, le joint torique légèrement comprimé, assure la précontrainte axiale souhaitée. En variante, il est également possible d'assurer le libre jeu axial par les éléments élastiques non représentés, portés par la bague de tolérance 2 à la place du joint torique 3 ; ces éléments élastiques peuvent être par exemple prévus sur la bride radiale 21. Après la bague intérieure 11, on glisse la cage de palier 13 garnie des organes de roulement 12 sur la bague intérieure 11. Ensuite, on monte la bague extérieure 10. La force radiale générée par le joint torique 3, agissant sur la bague intérieure 11, réalise en même temps la précontrainte radiale souhaitée pour le palier à roulement 1. Le palier à roulement 1 avec sa bague de tolérance 2 convient très bien pour recevoir la colonne de direction d'un véhicule automobile ; l'arête vive du palier à roulement 1 résultant de la fabrication par un usinage avec enlèvement de copeaux (faible congé extérieur de la bague extérieure 10) assure la venue en butée axiale sans difficulté dans le boîtier de direction même pour un épaulement intérieur très faible par exemple seulement de 1 mm. La liaison solidaire en rotation de la bague de tolérance 2 et de la colonne de direction (par exemple cette dernière à un contour à section extérieure en forme de feuille de trèfle, forme non représentée) se fait par le contour intérieur de la bague de tolérance 2, c'est-à-dire grâce aux éléments élastiques 22. La conception des éléments élastiques 22, c'est-à-dire leur longueur, leur largeur, leur épaisseur de paroi et le chevauchement de la colonne de direction permet d'obtenir la force de coulissement souhaitée. Les figures 5 et 6 montrent une variante de réalisation d'une bague de tolérance 4. La bague de tolérance 4 est munie de quatre éléments élastiques 41, tournés radialement vers l'intérieur ; ces éléments ont une section en forme de profil creux en losange. Des éléments élastiques 41 sont décalés de 90° à la périphérie de la bague de tolérance 4. La bague de tolérance 4 a également une surface 7 extérieure 42 munie d'une cavité 420 en forme de rainure pour recevoir une forme correspondante de la surface enveloppe extérieure de la bague intérieure du palier. Il est en outre prévu une bride radiale périphérique 40.5 REVENDICATIONS1 °) Bague de tolérance (2) pour chevaucher l'intervalle radial entre un palier à roulement (1) et un arbre, notamment la colonne de direction d'un véhicule automobile comportant au moins une surface (201, 211) pour venir en appui contre le palier à roulement (1) et au moins un élément élastique (22) venant radialement en saillie vers l'intérieur pour s'appuyer contre la colonne de direction, caractérisée en ce que l'élément élastique (22, 41), choisi dans le groupe composé d'éléments 10 élastiques (22), est en forme de lame et d'éléments élastiques (41) sous la forme d'un profil creux. 2°) Bague de tolérance (2) selon la revendication 1, caractérisé par 15 quatre éléments élastiques (22) répartis régulièrement à la périphérie. 3°) Bague de tolérance (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque élément élastique (22) en forme de lame est issu d'un côté axial 20 (A 1) de la bague de tolérance (2) et s'étend radialement vers l'intérieur suivant un certain angle (a). 4°) Bague de tolérance (2) selon la revendication 3, caractérisée en ce que 25 l'angle (a) est compris entre 10° et 30°. 5°) Bague de tolérance (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque élément élastique (22) en forme de lame a une découpe (220) 30 s'étendant pratiquement dans la direction axiale à former deux languettes (221) situées à l'extérieur. 6°) Bague de tolérance (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' 9 au niveau d'un premier côté axial (Ar), l'élément élastique (22) en forme de lame a au moins une surface axiale d'appui (210) et au niveau d'une face axiale (A 1) opposée à cette surface d'appui (210), il y a au moins un élément d'accrochage (20). 7°) Bague de tolérance (2) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la surface d'appui axiale (210) est constituée par une bride périphérique (21). 8°) Bague de tolérance (2) selon la revendication 1, caractérisée par la bague de tolérance (2) a une ouverture (200) au niveau de l'élément d'accrochage (20). 9°) Bague de tolérance (4) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments élastiques (41) en forme de profil creux ont une section en forme de losange. 10°) Bague de tolérance (4) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bague de tolérance (4) avec des éléments élastiques en forme de profil creux a une surface extérieure (42), radiale munie d'une cavité 25 périphérique (420) en forme de rainure. 11 °) Palier à roulement (1) pour recevoir un arbre notamment la colonne de direction d'un véhicule automobile comportant au moins une bague extérieure (10) et au moins une bague intérieure (11), 30 caractérisé en ce que le palier de roulement (1) est muni d'une bague de tolérance (2, 4) selon les revendications 1 à 10. 12°) Palier à roulement selon la revendication 1l, 35 caractérisé en ce que 2933157 lo la bague extérieure (10) est fabriquée par usinage avec enlèvement de copeaux. 5