Brevet FR2989747A1 — publié le 20131025

B12-1927FR 1 Palier à roulement pour mécanisme de direction assistée La présente invention concerne le domaine des paliers à roulement, notamment ceux utilisés dans des mécanismes de direction assistée pour véhicules automobiles. Un mécanisme de direction assistée comprend un moteur électrique d'assistance et une vis sans fin montée sur un arbre de sortie dudit moteur et engrenant avec une roue dentée par exemple fixée sur l'arbre de la colonne de direction ou connectée à la crémaillère de direction via un pignon intermédiaire. Généralement, le mécanisme de direction assistée comprend en outre un système permettant de compenser automatiquement l'usure du ou des filets de la vis sans fin et/ou des dents de la roue dentée associée pouvant apparaître au cours du temps. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer au document DE-A1-100 53 183 illustrant un tel système de compensation d'usure. Dans ce document, le système de compensation d'usure est monté à une extrémité de la vis sans fin, l'autre extrémité de la vis étant montée à rotation à l'intérieur d'un logement par l'intermédiaire d'un palier à roulement. Entre le palier et le logement est disposée une bague de tolérance métallique autorisant un déplacement radial dudit palier et de la vis sans fin en direction de la roue dentée lors d'une compensation d'usure. Cette solution présente l'inconvénient de ne pas permettre d'absorber un défaut d'alignement angulaire de l'axe de la vis sans fin et de l'axe du logement, notamment lors d'une compensation d'usure. Par ailleurs, il est nécessaire de prévoir le montage de deux éléments distincts, à savoir la bague de tolérance métallique et le palier à roulement. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un palier à roulement, notamment pour mécanisme de direction assistée, facile à fabriquer, à monter, présentant une bonne rigidité axiale et pouvant s'accommoder des défauts d'alignement angulaire de l'axe de l'arbre sur lequel est monté le palier et de l'axe du logement associé. Dans un mode de réalisation, le palier à roulement, notamment pour mécanisme de direction assistée, comprend une bague intérieure, une bague extérieure, un manchon élastique en contact axialement et radialement avec une desdites bagues, et une enveloppe de maintien du manchon. L'enveloppe comprend une portion axiale et deux bords latéraux prolongeant la portion axiale et montés en contact contre le manchon pour exercer une précontrainte axiale sur ledit manchon. Dans un mode de réalisation, au moins un des bords latéraux de l'enveloppe est recourbé vers l'intérieur en direction du manchon. Les deux bords latéraux de l'enveloppe peuvent être recourbés vers l'intérieur en direction du manchon. Dans un mode de réalisation, le palier comprend au moins une rangée d'éléments roulants disposés entre lesdites bagues. De préférence, chaque bague du roulement est massive et comprend au moins un chemin de roulement concave pour les éléments roulants. Dans un mode de réalisation, le manchon comprend une portion axiale et deux portions radiales disposées chacune à une extrémité de la portion axiale. Chaque portion radiale du manchon peut être enserrée axialement entre ladite bague et le bord latéral associé de l'enveloppe. La portion axiale du manchon est avantageusement disposée radialement entre la portion axiale de l'enveloppe et une surface cylindrique de ladite bague. De préférence, le manchon délimite conjointement avec l'enveloppe au moins un espace libre. Le manchon peut comprendre une pluralité de saillies en contact avec l'enveloppe. L'invention concerne également un mécanisme de direction assistée pour véhicule automobile comprenant un palier à roulement tel que défini précédemment. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un palier à roulement selon un exemple de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon l'axe II-II de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en perspective éclatée du palier des figures 1 et 2. Sur les figures 1 à 3, un palier à roulement 10, d'axe 12, comprend une bague extérieure 14, une bague intérieure 16, une pluralité d'éléments roulants 18 ici réalisés sous forme de billes, une cage 20 de maintien de l'espacement circonférentiel régulier des éléments roulants, un manchon 22 élastique monté sur la bague extérieure et une enveloppe 24 de maintien dudit manchon. La bague extérieure 14 comprend une surface extérieure axiale 14a cylindrique, un alésage 14b étagé, deux surfaces frontales radiales opposées 14c et 14d, et un chemin de roulement à gorge profonde formé sensiblement au milieu de l'alésage 14b et présentant en section droite un profil interne concave adapté aux éléments roulants 18, ledit chemin de roulement étant dirigé radialement vers l'intérieur. La bague intérieure 16 comporte un alésage 16a cylindrique, une surface extérieure axiale 16b cylindrique, deux surfaces frontales radiales opposées 16c et 16d, et un chemin de roulement à gorge profonde formé sensiblement au milieu de la surface extérieure 16b et présentant en section droite un profil interne concave adapté aux éléments roulants 18, ledit chemin de roulement étant dirigé radialement vers l'extérieur. La surface frontale 16c, 16d est respectivement située dans un plan radial contenant la surface frontale 14c, 14d de la bague intérieure. Les bagues extérieure 14 et intérieure 16 sont massives. On entend par « bague massive », une bague dont la forme est obtenue par usinage avec enlèvement de copeaux (tournage, rectification) à partir de tubes, de barres, d'ébauches forgées et/ou roulées. Le manchon 22 peut par exemple être en matière synthétique élastique telle qu'un élastomère ou un caoutchouc. Le manchon 22 est solidaire de la bague extérieure 10. Il peut par exemple être surmoulé sur la bague extérieure 10 ou être fixé par tout autre moyen approprié, par exemple par collage. Le manchon 22 est monobloc et de forme annulaire à section en U. Le manchon 22 est en contact axialement et radialement avec la bague extérieure 14. Le manchon 22 comprend une portion axiale 26 annulaire et deux portions radiales 28, 30 annulaires disposées aux extrémités opposées de la portion axiale 26 et dirigées radialement vers l'intérieur. Dans l'exemple de réalisation illustré, les portions radiales 28, 30 sont symétriques entre elles par rapport à un plan médian radial du palier passant par le centre des éléments roulants 18. La portion axiale 26 est en contact radial avec la surface extérieure 14a de la bague extérieure et l'entoure radialement. Les portions radiales 28, 30 sont en contact axial avec les surfaces radiales 14c, 14d de la bague extérieure 10. La surface extérieure de la portion axiale 26 est pourvue d'une pluralité de dents 32 qui, dans l'exemple de réalisation illustré, sont orientées axialement. Les dents 32 sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel. Entre deux dents 32 successives est formé un espace libre 34. Une pluralité de d'espaces libres 34 sont délimités par les dents 32 et espacés les uns par rapport aux autres de manière régulière dans le sens circonférentiel. Les dents 32 peuvent se déformer en s'écrasant sous l'effet d'un effort radial et en remplissant au moins en partie les espaces libre 34. Le matériau du manchon 22 est élastique mais non compressible et les espace libres 34 confèrent au manchon 22 une bonne capacité de déformation qui peut être prédéterminée en faisant varier la forme et le volume de chaque espace libre délimitée entre deux dents 32 successives. Comme indiqué précédemment, dans l'exemple de réalisation illustré, le manchon 22 comprend sur sa surface extérieure une pluralité de saillies formées par les dents 32. En variante, il pourrait être possible de prévoir sur la surface extérieure de la portion axiale 26 une pluralité de plots faisant saillie de forme par exemple circulaire avec une section transversale qui peut être rectangulaire, trapézoïdale, arrondie ou non, etc. Dans ce cas, les plots définissent entre eux des espaces libres dans lesquels ils peuvent se déformer sous l'effet d'un effort radial. L'enveloppe 24 de maintien peut avantageusement être réalisée de façon économique à partir d'un flanc de tôle par découpe et emboutissage. L'enveloppe 24 est monobloc et de forme annulaire à section en U. L'enveloppe 24 est en contact axialement et radialement avec le manchon 22. L'enveloppe 24 comprend une portion axiale 40 cylindrique annulaire et deux bords latéraux 42, 44 annulaires disposés chacun à une extrémité de la portion axiale 40 et s'étendant radialement vers l'intérieur. La portion axiale 26 du manchon est située radialement entre la surface extérieure 14a de la bague extérieure et la portion axiale 40 de l'enveloppe. L'alésage de la portion axiale 40 de l'enveloppe est en contact radial avec les dents 32 de la portion axiale 26 du manchon et l'entoure radialement. Les espaces libres 34 formé entre les dents 32 du manchon sont fermés radialement par l'alésage de la portion axiale 40. Les espaces libres 34 sont délimités par le manchon 22 et l'enveloppe 24. Le bord latéral 42, 44 de l'enveloppe est en en contact avec la portion radiale 28, 30 du manchon axialement du côté opposé à la surface radiale 14c, 14d de la bague extérieure 10. Chaque bord latéral 42, 44 est recourbé axialement vers l'intérieur en direction de la portion radiale 28, 30 associée du manchon de manière à exercer une précontrainte axiale sur le manchon. Cette précontrainte axiale exercée sur le manchon 22 permet d'éviter l'existence de jeu entre la bague extérieure 14, le manchon 22 et l'enveloppe 24. En outre, la rigidité axiale globale du palier 10 à roulement est accrue. Chaque portion radiale 28, 30 du manchon est enserrée axialement entre le bord latéral 42, 44 associé de l'enveloppe et la bague extérieure 10. Dans l'exemple de réalisation illustré, les bords latéraux 42, 44 sont symétriques entre eux par rapport au plan médian radial du palier passant par le centre des éléments roulants 18. En variante, seul un des bords latéraux 42, 44 pourrait être recourbé axialement vers l'intérieur en direction de la portion radiale 28, 30 associée du manchon de sorte à s'étendre de façon oblique, l'autre bord pouvant s'étendre de façon purement radiale. La surface extérieure de l'enveloppe 24 est prévue pour être disposée à l'intérieur d'un logement et la bague intérieure 16 pour être montée sur un arbre tournant, notamment sur la vis sans fin associée au moteur électrique d'assistance lors d'une utilisation du palier 10 à roulement dans un mécanisme de direction assistée. Sur la figure 1, le palier 10 à roulement est représenté dans une position sans désalignement angulaire dans laquelle l'axe 12 de la bague intérieure 16 et de l'arbre associé est confondu avec l'axe de l'enveloppe 24 de maintien et du logement associé. Lors d'un basculement angulaire de l'axe 12 de la bague intérieure 16 relativement à l'axe de l'enveloppe 24, qui peut par exemple intervenir lors d'une compensation automatique d'usure dans une utilisation du palier dans un mécanisme de direction assistée, il se produit dans un premier temps un léger pivotement de la bague extérieure 14 par rapport à la bague intérieure 16. Ce pivotement est rendu possible grâce l'utilisation de bagues extérieure 14 et intérieure 16 massives avec des chemins de roulements concaves. Ensuite, le manchon 22 élastique se déforme pour absorber le désalignement angulaire. Les dents 32 du manchon sont légèrement écrasées du côté de la portion radiale 28, ou 30, du manchon, ce qui provoque une compression de ladite portion radiale et une légère expansion de l'autre portion radiale. Avec un tel palier à roulement pourvu d'un manchon élastique déformable et comprenant des bagues massives, le basculement angulaire de l'axe de la bague intérieure 16 relativement à l'axe de l'enveloppe 24 peut par exemple être de l'ordre de 5°. En outre, même lors d'une telle déformation du manchon 22, le palier 10 conserve une bonne rigidité axiale grâce à la précontrainte axiale exercés par les bords latéraux 42, 44 de l'enveloppe. Par ailleurs, le manchon 22 peut également permettre un déplacement radial de l'enveloppe 24 relativement à la bague extérieure 14. Dans l'exemple de réalisation illustré, le manchon 22 déformable est disposé dans l'espace annulaire prévu entre l'enveloppe 24 de maintien et la bague extérieure 14 en laissant libre une partie de cet espace afin d'obtenir une déformation aisée du manchon. En variante, il pourrait être possible de prévoir un manchon remplissant entièrement l'espace annulaire prévu entre l'enveloppe 24 de maintien et la bague extérieure 14. Dans ce cas, le basculement angulaire autorisé par le palier est plus limité et dépend principalement de la nature du matériau élastique utilisé pour le manchon. Dans l'exemple de réalisation illustré, le manchon et l'enveloppe sont montés sur la bague extérieure. En variante, il pourrait être possible de monter le manchon dans l'alésage cylindrique de la bague intérieure et de disposer l'enveloppe de maintien dans l'alésage du manchon. Dans l'exemple de réalisation illustré, le palier est un palier à roulement. Alternativement, le palier pourrait être un palier à glissement comprenant deux bagues montées radialement en appui l'une contre l'autre. Toutefois, dans ce cas, la capacité de basculement angulaire de l'axe de la bague intérieure par rapport à l'axe de l'enveloppe est réduite par rapport à celle d'un palier à roulement comprenant des bagues massives avec chemins de roulement concaves pour les éléments roulants. REVENDICATIONS1. Palier à roulement, notamment pour mécanisme de direction assistée, comprenant une bague intérieure (16) et une bague extérieure (14), caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (22) élastique en contact axialement et radialement avec une desdites bagues, et une enveloppe (24) de maintien du manchon comprenant une portion axiale (40) et deux bords latéraux (42, 44) prolongeant la portion axiale et montés en contact contre le manchon pour exercer une précontrainte axiale sur ledit manchon. 2. Palier selon la revendication 1, dans lequel au moins un des bords latéraux (42, 44) de l'enveloppe est recourbé vers l'intérieur en direction du manchon. 3. Palier selon la revendication 2, dans lequel les deux bords latéraux (42, 44) de l'enveloppe sont recourbés vers l'intérieur en direction du manchon. 4. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins une rangée d'éléments roulants (18) disposés entre lesdites bagues (14, 16). 5. Palier selon la revendication 4, dans lequel chaque bague (16, 18) est massive et comprend au moins un chemin de roulement concave pour les éléments roulants. 6. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le manchon (22) comprend une portion axiale (26) et deux portions radiales (28, 30) disposées chacune à une extrémité de la portion axiale. 7. Palier selon la revendication 6, dans lequel chaque portion radiale (28, 30) du manchon est enserrée axialement entre ladite bague et le bord latéral (42, 44) associé de l'enveloppe. 8. Palier selon la revendication 6 ou 7, dans lequel la portion axiale (26) du manchon est disposée radialement entre la portion axiale (40) de l'enveloppe et une surface cylindrique de ladite bague. 9. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le manchon (22) délimite conjointement avec l'enveloppe (24) au moins un espace libre. 10. Palier selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le manchon comprend une pluralité de saillies (32) en contact avec l'enveloppe. 11. Mécanisme de direction assistée pour véhicule automobile comprenant un palier à roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes.