Brevet FR3001780A1 — publié le 20140808

L'invention concerne un palier à roulement pour le montage en rotation relative de deux organes, ledit palier comprenant un moyeu et une bride présentant chacun des moyens d'association avec respectivement un organe. En particulier, l'invention s'applique à un palier à roulement pour le montage d'une roue de véhicule automobile, la bride étant destinée à être associée à un élément de suspension dudit véhicule et l'ensemble roue - disque de frein étant destiné à être monté en rotation par l'intermédiaire du moyeu. Pour le montage d'une roue, on connaît des paliers à roulement dans lesquels le moyeu et la bride portent chacun deux pistes de roulement qui sont disposées en regard pour réaliser deux chemins de roulement dans lesquels respectivement une rangée de corps roulants est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu et de la bride. En outre, la bride et/ou le moyeu peuvent présenter un flasque, notamment s'étendant radialement, dans lequel sont formés des orifices de vissage à un organe d'une structure environnante, respectivement de l'élément de suspension pour la bride et de l'ensemble roue - disque de frein pour le moyeu. De par l'intégration d'une partie des fonctions d'association des structures environnantes et des sollicitations mécaniques qui en résultent, ces paliers à roulement sont relativement massifs, ce qui pose des problèmes de poids, d'encombrement et de coûts. L'invention a pour but de perfectionner l'art antérieur en proposant un palier à roulement dont le compromis entre la masse et la résistance mécanique est optimisé pour l'application considérée, notamment relativement à la durée de vie, à la rigidité et à la tenue en fatigue dudit palier. 30 A cet effet, l'invention propose un palier à roulement pour le montage en rotation relative de deux organes, ledit palier comprenant un moyeu et une bride présentant chacun des moyens d'association avec respectivement un 25 organe, le moyeu et la bride portant chacun deux pistes de roulement qui sont disposées en regard pour réaliser deux chemins de roulement dans lesquels respectivement une rangée de corps roulants est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu et de la bride, le moyeu comprenant un flasque et un fût portant chacun l'une des pistes de roulement du moyeu, ledit flasque comprenant les moyens d'association et présentant un alésage dans lequel une portée d'assemblage du fût est fixée par l'intermédiaire d'un ensemble de plots radiaux formés sur l'un parmi l'alésage et la portée d'assemblage, lesdits plots étant engagés dans respectivement un orifice formé dans l'autre parmi l'alésage et la portée d'assemblage. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - les figures 1 représentent un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention, respectivement en vue de face (figure 1 a) et en coupe suivant la ligne B-B de la figure la (figure lb), la figure 1c étant une vue agrandie d'une partie de la figure lb ; - la figure 2 est une représentation en perspective du flasque du palier des figures 1 ; - la figure 3 est une représentation en perspective du fût du palier des figures 1. En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un palier à roulement pour le montage en rotation relative de deux organes, ledit palier comprenant un moyeu 1 et une bride 2 présentant chacun des moyens d'association 1a avec respectivement un organe. Dans les modes de réalisation représentés, le palier est destiné au montage d'une roue de véhicule automobile. Pour ce faire, le palier comprend un moyeu 1 tournant relativement à la bride 2, ledit moyeu présentant des moyens d'association la en rotation de l'ensemble roue - disque de frein et ladite bride présentant des moyens d'association (non représentés) à un élément de suspension du véhicule. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à une telle application et peut s'appliquer à un montage dans lequel la bride 2 est tournante et le moyeu 1 est fixe. Pour permettre la rotation relative du moyeu 1 dans la bride 2, le palier présente deux chemins de roulement respectivement interne 3i et externe 3e qui sont décalés axialement et dans lesquels respectivement une rangée de corps roulants 4 est disposée. Dans la description, les termes « externe » et « interne » sont définis par rapport au montage du palier sur le véhicule, respectivement à droite sur la figure lb pour l'ensemble roue - disque de frein et à gauche sur cette figure pour l'élément de suspension. Pour former les chemins de roulement 3i, 3e, le moyeu 1 et la bride 2 portent chacun deux pistes de roulement respectivement interne 1i, 2i et externe 1 e, 2e, lesdites pistes internes - respectivement externes - étant disposées en regard pour délimiter le chemin de roulement 3i, 3e correspondant. Dans le mode de réalisation représenté, les corps roulants sont des billes 4 qui sont maintenues dans leur rangée par une cage de rétention 5, les chemins de roulement 3i, 3e étant à contact oblique. Le moyeu 1 comprend un flasque 6 et un fût 7 portant chacun l'une des pistes de roulement le, 1i, ledit flasque comprenant les moyens d'association, sous la forme d'orifices la de vissage, de l'ensemble roue - disque de frein. Le flasque 6 s'étend radialement et présente un alésage 8 dans lequel une portée d'assemblage 9 du fût 7 est fixée. En outre, le flasque 6 peut présenter des échancrures 10 et/ou des perçages qui sont agencés pour diminuer son poids sans compromettre sa tenue mécanique. Dans le mode de réalisation représenté, le fût 7 présente une géométrie tubulaire, la portée d'assemblage 9 s'étendant axialement sur la périphérie dudit fût. En outre, le fût 7 présente un alésage 11 qui, dans le cas du montage d'une roue motrice, peut être équipé de cannelures d'entraînement en rotation du moyeu 1 par l'intermédiaire d'un arbre moteur. Par ailleurs, la portée d'assemblage 9 est disposée du côté externe du fût 7 qui présente en outre une portée annulaire interne 12 sur laquelle la piste de roulement interne 1i du moyeu 1 est disposée, ladite portée interne étant décalée axialement de la portée d'assemblage 9. Plus précisément, la piste de roulement interne 1i du moyeu 1 est formée sur une bague 13 qui est associée autour du fût 7, notamment par emmanchement autour de la portée interne 12 qui présente un repli radial 14, par exemple réalisé par bouterollage, de sertissage de ladite bague sur ladite portée après ledit emmanchement afin d'assurer la précharge du roulement. Par ailleurs, la piste de roulement externe le du moyeu 1 est également formée sur une bague 15 qui est associée au flasque 6. La disposition représentée pour les chemins de roulement 3i, 3e permet de limiter les contraintes en flexion vues par le moyeu 1 puisqu'une partie des efforts venant de la roue est directement transmise au chemin externe 3e sans flexion. Dans le mode de réalisation représenté, le moyeu 1 comprend quatre éléments distincts qui sont associés, à savoir deux bagues 13, 15, un fût 7 et un flasque 6, chacun desdits éléments pouvant être optimisé relativement aux contraintes qu'il a à subir. En particulier, le poids du matériau formant chacun des éléments 13, 15, 7, 6 peut être optimisé relativement aux efforts mécaniques auxquels ledit élément doit résister. Selon une réalisation, le fût 7 est réalisé à base d'un matériau qui est différent de celui du flasque 6, par exemple en acier pour le fût 7 et en matériau composite pour le flasque 6 qui doit supporter les contraintes mécaniques venant de la roue, les bagues 13, 15 étant réalisées en acier à roulement pour supporter les pressions de contact des corps roulants 4. Pour fiabiliser la cohésion du moyeu 1, la fixation du fût 7 dans le flasque 6 est réalisée par l'intermédiaire d'un ensemble de plots radiaux 16 qui sont formés sur l'un parmi l'alésage 8 et la portée d'assemblage 9, chacun desdits plots étant engagé dans un orifice 17 qui est formé dans l'autre parmi l'alésage 8 et la portée d'assemblage 9. Ainsi, l'engagement radial des plots 16 permet de fiabiliser la solidarisation en rotation du fût 7 dans le flasque 6, notamment pour assurer la transmission du couple moteur lorsque ledit fût est entraîné en rotation. Le moyeu 1 représenté est obtenu par surmoulage du flasque 6 sur la portée d'assemblage 9 du fût 7, les plots 16 étant venus de matière avec le flasque 6 en remplissant les orifices 17 formés dans ladite portée d'assemblage. En particulier, l'ensemble de plots 16 et d'orifices 17 est réparti angulairement autour de la portée d'assemblage 9. De façon avantageuse relativement à la cohésion du moyeu 1, la portée d'assemblage 9 présente une gorge 18 au fond de laquelle les orifices 17 sont formés, lesdits orifices traversant radialement ladite portée d'assemblage. Dans le mode de réalisation représenté, le flasque 6 est équipé d'un tube 19 de centrage de la roue, ledit tube étant disposé autour de l'alésage 8 à l'opposé du fût 7. Sur les figures, le tube 19 est venu de matière avec le flasque 6, mais il pourrait être rapporté sur ledit flasque notamment afin d'être réalisé en matériau différent, notamment en matériau léger tel que l'aluminium, pour optimiser le poids du palier. Les chemins de roulements 3i, 3e débouchent respectivement dans un espace annulaire 20i, 20e qui est formé entre la bride 2 et le moyeu 1, chacun desdits chemins étant équipé d'un dispositif d'étanchéité pour notamment limiter les fuites de lubrifiant présent dans lesdits chemins ainsi que la contamination desdits chemins avec des polluants extérieurs. Dans le mode de réalisation représenté, l'espace interne 20i est équipé de deux armatures 21, 22 solidaires respectivement de la bride 2 et de la bague 13, lesdites armatures définissant entre elles une chambre dans laquelle un élément d'étanchéité 23 solidaire d'une armature 21 est disposé en contact frottant sur l'autre armature 22. En relation avec la figure 1c, l'espace externe 20e est bordé par une paroi annulaire interne 24i solidaire de la bride 2 et par une paroi annulaire externe 24e solidaire du flasque 6. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l'axe A de rotation du palier, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe. Le dispositif d'étanchéité comprend au moins une paire de lèvres annulaires 27- 30 qui sont solidaires en rotation de la cage 5 de rétention des corps roulants 4 dans le chemin de roulement externe 3e. Ainsi, les lèvres 27-30 sont entraînées en rotation par la cage 5 qui présente une vitesse angulaire environ 60% inférieure à celle du moyeu 1 afin de diminuer la puissance consommée par le frottement d'étanchéité tout en limitant la dégradation et l'usure du matériau formant les lèvres 27-30. En particulier, le fait de diminuer la vitesse de frottement a une influence sur l'échauffement des lèvres 27-30, améliorant ainsi leur durée de vie. Par ailleurs, les lèvres 27-30 étant en rotation, les polluants et autres gouttes vont être centrifugés ce qui permet d'améliorer la fonction d'étanchéité. Chacune des lèvres 27-30 d'une paire est en contact frottant sur respectivement une paroi 24i, 24e en exerçant une pression de contact présentant une composante axiale et une composante radiale. En outre, au moins une composante radiale est non nulle afin de tenir circonférentiellement le dispositif d'étanchéité dans l'espace annulaire 20e et les composantes axiales sont équilibrées, c'est-à-dire qu'elles présentent sensiblement le même module avec un sens opposé. En particulier, l'équilibrage permet d'avoir une étanchéité qui est indépendante du maintien axial de la cage 5 puisque les lèvres 27-30 sont auto positionnées par équilibrage des pressions de contact sur les parois 24i, 24e. Ainsi, la cage 5 a pour fonction d'entrainer en rotation les lèvres 27-30 sans interaction négative entre la fonction de guidage de la cage 5 et la fonction d'étanchéité des lèvres 27-30. De façon avantageuse, les composantes radiales de chaque pression de contact d'un jeu de lèvres 27-30 induisent les composantes axiales équilibrées, notamment en prévoyant que chacune des composantes radiales soient non nulle et induise une composante axiale qui est opposée à la composante axiale de la pression de contact de l'autre lèvre dudit jeu. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif d'étanchéité comprend deux jeux de lèvres 27-30 présentant respectivement deux lèvres extérieures 27,28 et deux lèvres intérieures 29, 30. En variante, il est possible de prévoir plus de quatre lèvres 27-30 disposées en contact frottant de façon équilibrée sur les parois 24i, 24e, bien que le couple de traînée soit alors augmenté. La cage 5 présente un corps annulaire dans lequel sont formés des logements de rétention des corps roulants 4, ledit corps portant une couronne d'étanchéité 31. La couronne 31 peut être réalisée par surmoulage d'un matériau élastomère sur le corps de la cage 5. En variante, un joint d'étanchéité portant les lèvres 27-30 peut être fixé sur la cage 5 de rétention. Chacune des lèvres 27-30 s'étend depuis le corps de la cage 5. En particulier, le diamètre dans lequel chacune des lèvres 27-30 est inscrite est supérieur au diamètre du corps de la cage 5, ledit diamètre correspondant à celui de contact sur les parois 24i, 24e. Plus précisément, les parois 24i, 24e s'étendent l'une vers l'autre suivant un angle opposé par rapport à la direction axiale en formant un jeu 32 entre elles. En particulier, le diamètre de contact des lèvres extérieures 27, 28 est supérieur à celui des lèvres intérieures 29, 30, lesdites lèvres intérieures étant disposées de part et d'autre desdites lèvres extérieures. De façon avantageuse, le dispositif d'étanchéité comprend au moins une armature 33 sur laquelle au moins une paroi 24i, 24e est formée. Sur les figures, une armature interne 33 est associée à la bride 2, la paroi externe 24e étant formée sur la bague 15 et sur une armature 33 associée à ladite bague. La couronne d'étanchéité 31 comprend une base qui est associée sur une surface extérieure du corps de la cage 5, ladite base étant surmontée par les lèvres 27-30. En particulier, les lèvres extérieures 27, 28 - respectivement intérieures 29, 30 -d'une paire sont formées symétriquement par rapport à un plan radial pour former quatre points de contact symétriques sur les parois 24i, 24e. Sur les figures, les lèvres 27-30 s'étendent radialement pour être en contact frottant sur les parois 24i, 24e suivant respectivement un diamètre. En particulier, les lèvres extérieures 27, 28 d'une paire présentent un même diamètre de contact sur les parois 24i, 24e, les lèvres intérieures 29, 30 de l'autre paire présentant également un même diamètre de contact sur les parois 24i, 24e. REVENDICATIONS1. Palier à roulement pour le montage en rotation relative de deux organes, ledit palier comprenant un moyeu (1) et une bride (2) présentant chacun des moyens d'association (1a) avec respectivement un organe, le moyeu (1) et la bride (2) portant chacun deux pistes de roulement (1 i, le ; 2i, 2e) qui sont disposées en regard pour réaliser deux chemins de roulement (3i, 3e) dans lesquels respectivement une rangée de corps roulants (4) est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu (1) et de la bride (2), ledit palier étant caractérisé en ce que le moyeu (1) comprend un flasque (6) et un fût (7) portant chacun l'une des pistes de roulement (1 e, 1 i) du moyeu (1), ledit flasque comprenant les moyens d'association (1a) et présentant un alésage (8) dans lequel une portée d'assemblage (9) du fût (7) est fixée par l'intermédiaire d'un ensemble de plots radiaux (16) formés sur l'un parmi l'alésage (8) et la portée d'assemblage (9), lesdits plots étant engagés dans respectivement un orifice (17) formé dans l'autre parmi l'alésage (8) et la portée d'assemblage (9). 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fût (7) présente une géométrie tubulaire, la portée d'assemblage (9) s'étendant axialement sur la périphérie dudit fût. 3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble de plots (16) et d'orifices (17) est réparti angulairement autour de la portée d'assemblage (9). 4. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyeu (1) est obtenu par surmoulage du flasque (6) sur la portée d'assemblage (9) du fût (7), les plots (16) étant venus de matière avec le flasque (6) en remplissant les orifices (17) formés dans ladite portée d'assemblage. 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la portée d'assemblage (9) présente une gorge (18) au fond de laquelle les orifices (17) sont formés. 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les orifices (17) traversent radialement la portée d'assemblage (9). 7. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fût (7) est réalisé à base d'un matériau qui est différent de celui du flasque (6). 8. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fût (7) présente une portée annulaire interne (12) sur laquelle la piste de roulement interne (1i) du moyeu (1) est disposée, ladite portée interne étant décalée axialement de la portée d'assemblage (9). 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la piste de roulement interne (1i) du moyeu (1) est formée sur une bague (13) qui est associée autour du fût (7). 10. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la piste de roulement externe (1e) du moyeu (1) est formée sur une bague (15) qui est associée au flasque (6). 11. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le flasque (6) est équipé d'un tube (19) de centrage de l'organe, ledit tube étant disposé autour de l'alésage (8) à l'opposé du fût (7). 12. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le chemin de roulement externe (3e) débouche dans un espace annulaire (20e) formé entre la bride (2) et le flasque (6), ledit espace étant bordé par une paroi annulaire interne (24i) solidaire de la bride (2) et parune paroi annulaire externe (24e) solidaire du flasque (6), ledit espace étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant au moins une paire de lèvres annulaires (27-30) solidaires en rotation de la cage (5) de rétention des corps roulants (4) dans le chemin de roulement externe (3e), chacune des lèvres (27- 30) d'une paire étant en contact frottant sur respectivement une paroi (24i, 24e) en exerçant une pression de contact présentant une composante axiale et une composante radiale, au moins une composante radiale étant non nulle et les composantes axiales étant équilibrées. 13. Palier à roulement selon la revendication 12, caractérisé en ce que la cage (5) présente un corps annulaire dans lequel sont formés des logements de rétention des corps roulants (4), ledit corps portant une couronne d'étanchéité (31) depuis laquelle s'étend chacune des lèvres (27-30). 14. Palier à roulement selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les parois (24i, 24e) s'étendent l'une vers l'autre suivant un angle opposé par rapport à la direction axiale en formant un jeu (32) entre elles. 15. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend au moins une armature (33) sur laquelle au moins une paroi (24i, 24e) est formée.