Brevet FR3022964A1 — publié le 20160101

BAGUE DE ROULEMENT, PROCEDE DE FABRICATION D'UNE TELLE BAGUE ET ROULEMENT COMPRENANT UNE TELLE BAGUE L'invention concerne une bague de roulement, un procédé de fabrication d'une telle bague et un roulement comprenant une telle bague. Bien que l'invention s'applique de préférence pour la bague extérieure du roulement, elle peut aussi être mise en oeuvre sur la bague intérieure du roulement. L'invention trouve notamment son application dans les butées d'embrayage non rotulantes mais peux également s'appliquer aux butées rotulantes. Dans le domaine des roulements mécaniques, notamment pour les butées d'embrayage, il est connu d'utiliser des joints, ou flasques, de protection, qui sont montés à l'intérieur du roulement pour retenir la graisse à proximité des éléments roulants et protéger le roulement contre les pollutions extérieures. Le problème qui se pose alors est la fixation du joint sur la bague intérieure ou extérieure du roulement. Les bagues de roulement sont fabriquées par découpe et emboutissage d'une tôle métallique. Dans FR- A-2 741 125, une gorge périphérique est réalisée sur 360° par matriçage. Elle permet l'accrochage d'un flasque annulaire qui isole une chambre de roulement de l'extérieur. Le matriçage tasse la matière selon une direction perpendiculaire à l'épaisseur de la tôle. Cette technique présente des tolérances dimensionnelles élevées et la gorge peut être déformée lors de l'emboutissage final de la bague. De plus, le tassement de matière dans la tôle, nécessaire pour réaliser la gorge, entraine un amincissement de la tôle au niveau de la gorge et donc, une fragilisation de la bague dans la zone de fixation du flasque. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une bague de roulement avec laquelle il est possible de fixer de manière plus précise un joint, sans fragiliser la structure de la bague, c'est-à-dire sans l'amincir dans la zone de fixation du joint. A cet effet, l'invention concerne une bague de roulement qui comprend au moins un bourrelet de coincement d'un joint, chaque bourrelet s'étendant en saillie par rapport à une surface radiale de la bague, selon une direction orthoradiale par rapport à un axe central de la bague. Grâce à l'invention, un joint de protection du roulement peut être coincé par l'intermédiaire du ou des bourrelets périphériques. Chaque bourrelet forme une surépaisseur par rapport au reste de la bague, c'est-à-dire qu'il n'engendre pas d'amincissement de la bague dans la zone de fixation du joint. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une bague de roulement peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toutes combinaisons techniquement admissibles : La bague comprend plusieurs bourrelets disjoints les uns des autres. Les bourrelets sont disposés deux à deux de manière diamétralement opposée. - Chaque bourrelet s'étend sur un angle identique par rapport à l'axe central de la bague. La somme des angles sur lesquels s'étendent les bourrelets est inférieure à 350°, de préférence inférieure à 320° et de préférice égale à 300°. - La bague comprend un seul bourrelet, qui s'étend sur tout le pourtour de la surface radiale de la bague. - L'épaisseur de la bague est différente de part et d'autre du ou des bourrelets et chaque bourrelet comporte une face de coincement du joint, qui est disposée du côté le plus épais de la bague. L'invention concerne également un roulement comprenant une bague telle que décrite précédemment. L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'une bague de roulement, comprenant une étape a) de matriçage d'une tôle annulaire, définissant un axe central, et il comprend une étape b) postérieure à l'étape a), consistant à emboutir axialement la tôle matricée à l'étape a) pour repousser de la matière et former un ou plusieurs bourrelets périphériques en saillie par rapport une surface radiale de la tôle matricée. Selon un aspect avantageux mais non obligatoire du procédé, il comprend une étape c) postérieure à l'étape a) et antérieure à l'étape b), consistant à aplanir une face axiale de la bague, adaptée pour venir en appui contre une enclume lors de l'emboutissage de l'étape b). L'invention et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une bague de roulement conforme à son principe, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe partielle d'un roulement conforme à l'invention comprenant une bague également conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue à plus grande échelle de l'encadré II à la figure 1, - la figure 3 est une coupe dans le plan de la bague du roulement des figures 1 et 2, - les figures 4 à 7 sont des coupes analogues à la figure 1, de quatre autres modes de réalisation d'un roulement conforme à l'invention. Sur la figure 1 est représenté un roulement mécanique 2. Ce roulement mécanique 2 est peut être utilisé comme butée d'embrayage. Il comprend une bague extérieure 6, qui est centrée sur un axe X6 et une bague intérieure 4, qui est disposée coaxialement à l'intérieur de la bague 6. En pratique, la bague extérieure 6 est tournante, alors que la bague intérieure 4 est fixe. Dans la suite de la description, une direction arrière désigne une direction axiale, c'est-à-dire parallèle à l'axe X6, qui est tournée vers un actionneur, ayant par exemple la forme d'une fourchette d'embrayage non-représentée, adaptée pour appuyer du côté droit du roulement 2 à la figure 1, qui correspond au côté d'appui fonctionnel de l'actionneur. Inversement, une direction avant désigne une direction axiale, opposée à la direction précitée, qui est tournée vers un diaphragme d'embrayage ou un plateau presseur non représentés, ce diaphragme étant en pratique en appui sur la bague 6 du côté gauche à la figure 1, de manière directe ou indirecte si une bague d'usure est placée entre les deux. Les bagues 4 et 6 sont en métal et comprennent chacune une partie avant, respectivement 4d et 6d, qui s'étend radialement vers l'intérieur en direction de l'axe central X6. Les bagues 4 et 6 comprennent également une partie arrière, respectivement 4b et 6b, qui s'étend perpendiculairement à la partie avant, respectivement 4d et 6d. La partie avant 6d de la bague 6 comporte une face d'extrémité avant S6d, qui est perpendiculaire à l'axe X6. Les bagues 4 et 6 délimitent entre elles un logement, ou une chambre, de réception d'éléments roulants 8. Dans l'exemple, les éléments roulants 8 sont des billes mais il peut également s'agir de rouleaux ou d'aiguilles.. Les éléments roulants 8 sont maintenus dans leur chambre par une cage 10. Le roulement 2 comprend des joints annulaires arrière et avant, respectivement référencés 14 et 16, qui sont disposés coaxialement entre les bagues 4 et 6. Ces joints 14 et 16 permettent de retenir la graisse à proximité des éléments roulants 8 en fonctionnement et de limiter l'infiltration de particules extérieures à l'intérieur du roulement 2. Le joint 14 comprend une armature en matériau métallique ou synthétique, tel que du polyamide 140, qui est sertie autour de la bague extérieure 6 et une partie en élastomère 142, qui est solidaire de l'armature 140 et qui assure l'étanchéité au contact de la bague intérieure 4. De la même manière, le joint 16 comprend une armature métallique 160 en acier doux ou à ressort et une partie souple en élastomère 162 solidaire de l'armature 160. La partie souple 162 assure l'étanchéité au contact de la bague intérieure 4, alors que la partie rigide, c'est-à-dire l'armature 160, assure l'étanchéité et le maintien au contact de la bague extérieure 6. Plus précisément, l'armature 160 est disposée en appui contre une face arrière S'6d de la partie avant 6d de la bague 6 et la partie souple 162 est en appui contre une surface radiale externe S4e de la bague intérieure 4. Dans ce cas où la bague extérieure 6 est tournante, le joint 16 est lié fixement à la bague tournante 6 et frotte contre la bague fixe 4. La partie en élastomère 162 peut être attachée à l'armature 160 par tout moyen approprié, notamment par collage, soudage ou surmoulage. La partie en élastomère 162 comprend deux lèvres 162a et 162c, la lèvre 162a étant en appui contre la surface radiale externe S4e de la bague intérieure 4. Cette partie 162 comprend également une portion 162b dans laquelle pénètre l'armature 160. Le joint 16 est coincé, ou fixé, entre les bagues 4 et 6 au moyen de quatre bourrelets 60 ménagés sur une surface radiale interne S6i de la bague extérieure 6. Ces bourrelets 60 sont disposés à l'avant de la partie arrière 6b, c'est-à-dire du côté de la fourchette, ce qui correspond au côté avant embrayage ou au côté du plateau presseur. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, les bourrelets 60 sont disjoints les uns des autres, sont au nombre de quatre et sont disposés deux à deux de manière diamétralement opposée par rapport à l'axe X6. Cependant, le nombre de bourrelets peut être différent de quatre et ceux-ci ne sont pas forcément disposés de manière diamétralement opposée. Par exemple, dans le cas d'un nombre impair de bourrelets, ces derniers peuvent être équi-répartis autour de l'axe X6. Chaque bourrelet 60 s'étend selon une direction othoradiale autour de l'axe X6, c'est-à-dire qu'il s'étend, dans un plan perpendiculaire à l'axe X6, comme le plan de la figure 3, sur une portion de cercle. Comme visible à la figure 3, chaque bourrelet 60 s'étend sur un secteur angulaire d'angle au sommet Al identique. Dans l'exemple, l'angle Al est choisi égal à 75° mais il peut en être différemment. Par exemple, dans le cas où seuls deux bourrelets 60 sont prévus, l'angle Al peut valoir 175°, de préférence 150 °. Dans le cas où trois bourrelets 60 sont prévus, cet angle peut valoir 110°, de préférence 100°. L'angle Al varie donc en fonction du nombre de bourrelets 40. La somme des angles Al sur lesquels s'étendent les bourrelets 60 est inférieure à 350°,de préférerce inférieure à 320°, de préférence égale à 330°. Par ailleurs, D désigne le diamètre intérieur minimal de la bague 6, c'est-à-dire la distance, mesurée en passant par le centre de la bague 6, entre deux bourrelets 69 diamétralement opposés. Chaque bourrelet 60 comporte une surface S60 de coincement de l'armature 160 du joint 16. L'armature 160 est coincée par le bourrelet 60 contre la face avant S'6d de la partie arrière 6d de la bague 6. De cette manière, le joint 16 est immobilisé à l'intérieur du roulement 2. L'épaisseur de la bague 6 est différente de part et d'autre des bourrelets 60. On note e6 l'épaisseur nominale de la bague 6. A l'arrière d'un bourrelet 60, c'est-à-dire du côté de la chambre de roulement, l'épaisseur e'6 de la bague est inférieure ou égale à l'épaisseur e6. A l'avant d'un bourrelet 60, c'est-à-dire entre ce bourrelet et la partie avant 6d, l'épaisseur e"6 de la bague est égale, voire légèrement supérieure à l'épaisseur e6. Ceci provient du mode d'obtention des bourrelets 60 décrit ci-après. La surface S60 est disposée du côté le plus épais de la bague 6, c'est-à-dire du côté de la partie 6d. Ainsi, la bague 6 n'est pas amincie, c'est-à-dire fragilisée, au niveau de la zone de blocage du joint 16. Il n'y a donc moins de risque de tassement de la matière à proximité du bourrelet 60, ce qui améliore la fixation du joint 16 à long terme. Ci-dessous est décrit le procédé de fabrication de la bague extérieure 6. Une première étape de ce procédé consiste à forger une tôle annulaire par matriçage de manière à donner à la tôle une forme analogue à celle de la bague 6 à la figure 1. Cela consiste à emboutir une tôle annulaire plate prédécoupée. Ensuite, le procédé comprend une étape ultérieure consistant à aplanir une face axiale S6d formant la surface avant de la partie avant 6d de l'axe 6 et la face axiale S6b formant la surface arrière de la partie arrière 6b. L'aplanissement de ces surfaces peut être effectué par tout moyen approprié, notamment par tournage, emboutissage ou calibrage hauteur. On tolère en pratique un défaut de planéité inférieur ou égal à un dixième de millimètre pour ces surfaces. La face S6d est aplanie car elle sert de référence pour une opération d'emboutissage ultérieure, visant à former les bourrelets 60. Cette face S6d est en effet plaquée contre une enclume non représentée lors de l'emboutissage final de la tôle ; c'est pourquoi, il convient d'avoir une surface plane pour obtenir une bonne précision. L'emboutissage final précité visant à former les bourrelets 60 s'effectue axialement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe X6 de la bague 6. Un plateau non-représenté pourvu de plusieurs poinçons axiaux identiques peut être utilisé pour former les bourrelets 60. Ce plateau est engagé axialement, à chaud ou à froid, et vers l'avant dans la matière de la bague 6, dans le sens de la flèche F1 à la figure 2. Cela demande moins d'efforts qu'un emboutissage selon une direction perpendiculaire à l'épaisseur de la tôle, qui a tendance à tasser la matière dans l'épaisseur de la tôle, comme réalisé dans FR-A-2 741 125 lors du matriçage de formation de la gorge. Les poinçons du plateau sont emboutis dans la matière de la bague 6 sur une profondeur d, mesurée parallèlement à l'axe X6, qui est identique pour chaque poinçon. L'enfoncement des poinçons dans la matière entraine le repoussement, ou refoulement, de la matière vers l'avant par déformation plastique. Les bourrelets 60 se forment. Ces bourrelets 60 sont durcis par rapport au reste de la bague 6 du fait de l'écrouissage engendré par la déformation plastique de la matière. Les bourrelets 60 forment une surépaisseur radiale el par rapport au côté arrière 6b de la bague 6 et une surépaisseur radiale e2 par rapport au côté avant 6d de la bague 6. La surépaisseur el est supérieure à la surépaisseur e2. Le volume de matière déplacé est maîtrisé par la distance d d'enfoncement des poinçons du plateau dans la matière de la bague 6. Ainsi, chaque bourrelet 60 présente les mêmes dimensions, si bien que cette opération est précise et facilement répétable. Les valeurs de surépaisseur e1, e2 et donc le diamètre intérieur D, c'est-à-dire la distance entre deux bourrelets 60 diamétralement opposés, sont donc obtenus très précisément. La fabrication de la bague 6 est donc automatisable, c'est-à-dire industrialisable. Par ailleurs, l'emboutissage final visant à former les bourrelets 60 n'entraine pas d'amincissement de la bague à l'avant des bourrelets 60. La formation des bourrelets 60 par emboutissage ou tout autre de méthode de repoussage de matière est effectuée avant tout traitement thermique de la bague 6, comme un trempage dans un bain d'huile. Si la bague n'est pas traitée thermiquement, le joint 16 peut être monté à l'intérieur de la bague 6 avant l'opération d'emboutissage visant à former les bourrelets 60. Sur les figures 4 à 7 sont représentés quatre autres modes de réalisation d'un roulement 2. Chaque roulement de ces différents modes de réalisation comporte une bague extérieure 6. Ces quatre modes diffèrent du premier mode au niveau de l'assemblage du joint 16 sur la bague 6. Les éléments décrits ci-après, qui sont identiques à ceux du premier mode de réalisation, conservent leur référence numérique, tandis que les éléments différents ou additionnels portent d'autres références numériques. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le joint 16 comporte une armature 160 en acier doux dans laquelle pénètrent de manière superficielle les bourrelets 60 en acier dur, ce qui permet d'immobiliser le joint 16 à l'intérieur du roulement 2. Dans le mode de réalisation de la figure 5, la partie en élastomère 162 du joint 16 comporte une lèvre 162d en contact avec la face arrière S'6d de la partie avant 6d de la bague 6. L'étanchéité du joint 16 avec la bague 6 n'est donc plus réalisée par l'armature 160 mais par la partie en élastomère 162. De plus, cette bague comporte un unique bourrelet 60, qui s'étend, en saillie par rapport à la surface radiale interne S6, sur 360° autour de l'axe X6, c'est-à-dire sur toute la périphérie. Dans ce cas, l'armature 160 du joint 16 comprend avantageusement des languettes réparties à la périphérie de cette armature pour se coincer en avant du bourrelet 60. Selon un autre mode de réalisation représenté à la figure 6, le joint 16 comporte, en outre, une autre partie en élastomère 166 qui est fixée à une extrémité d'une armature 163 du joint 16. La bague extérieure 6 de ce mode de réalisation comporte également un unique bourrelet périphérique 60, s'étendant sur 360° autour de l'axe X6. La partie en élastomère 166 est coincée par l'unique bourrelet 60 et assure en même temps l'étanchéité contre la bague 6 et l'ancrage du joint 16 sur cette bague. Sur la figure 7 est représenté un cinquième mode de réalisation d'un roulement 2. Ce roulement 2 a la particularité de comporter une bague intérieure 4 tournante et une bague extérieure 6 fixe. Le roulement 2 comprend également un manchon en matière plastique 24, qui est disposé coaxialement à l'intérieur de la bague intérieure 4. De préférence, ce manchon 24 ne doit pas frotter contre la bague intérieure 4 en conditions de fonctionnement du roulement 2. Le roulement 2 comprend également un plateau arrière 22 fixé au manchon 24. Dans ce mode de réalisation, les bourrelets 60 sont ménagés du côté arrière de la bague extérieure 6, c'est-à-dire du côté de la fourchette. Ils forment des moyens de coincement d'un joint 20 comprenant une armature 200 et une partie en élastomère 202 fixée à l'armature 200. Dans ce roulement 2, un joint 18 est également prévu à l'avant du roulement, c'est dire du côté du diaphragme, pour retenir la graisse et empêcher l'infiltration de particules à l'intérieur du roulement. A titre de variante non représentée et quel que soit le mode de réalisation, l'armature 160, 163 ou 200 peut être en matière plastique. Selon une autre variante non représentée, le joint 16 est monobloc et entièrement réalisé en matière synthétique. Selon une autre variante non représentée, le joint 16 est un joint sans contact, c'est- à-dire qui n'est pas en appui contre l'une ou l'autre des bagues. Ce joint est par exemple un joint de type labyrinthe. Selon une autre variante non représentée, le ou les bourrelets ont une section triangulaire, c'est-à-dire que la face de blocage du joint, analogue à la surface S60, est rigoureusement tronconique, ou à portion tronconique et converge vers l'arrière en direction de l'axe X6, dans la mesure où des poinçons à section circulaire sont utilisés. Selon une variante non représentée, le ou les bourrelets 60 sont ménagés sur une surface externe de la bague intérieure 4. Sur les figures, l'invention est représentée lors de sa mise en oeuvre dans les butées d'embrayage non rotulantes. Elle est applicable à des butées d'embrayage rotulantes et, plus généralement, à tout type de roulement. Dans le cas d'une butée non-rotulante, la bague tournante est mobile en rotation uniquement autour son axe alors que dans le cas d'une butée rotulante, la bague tournante est mobile en rotation autour de son axe et autour de n'importe quel axe radial à son axe central. Les caractéristiques et variantes des modes de réalisation envisagées ci-dessus peuvent être combinées entre elles pour générer de nouveaux modes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS1.- Bague (6) de roulement (2), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un bourrelet (60) de coincement d'un joint (16 ; 20), chaque bourrelet s'étendant en saillie par rapport à une surface radiale (S6i) de la bague (6), selon une direction orthoradiale par rapport à un axe central (X6) de la bague. 2.- Bague selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs bourrelets (60) disjoints les uns des autres. 3.- Bague extérieure selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bourrelets (60) sont disposés deux à deux de manière diamétralement opposée. 4.- Bague selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que chaque bourrelet s'étend sur un angle (A1) identique par rapport à l'axe central (X6) de la bague (6). 5.- Bague selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la somme des angles (A1) sur lesquels s'étendent les bourrelets (60) est inférieure à 350°, de préférence inférieure à 320° et de préférence égaleà 300°. 6.- Bague selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un seul bourrelet, qui s'étend sur tout le pourtour de la surface radiale de la bague. 7.- Bague selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (e'6, e"6) de la bague (6) est différente de part et d'autre du ou des bourrelets (60) et en ce que chaque bourrelet (60) comporte une face (S60) de coincement du joint (16 ; 20), qui est disposée du côté le plus épais de la bague. 8.- Roulement, caractérisé en ce qu'il comprend une bague (6) selon l'une des revendications précédentes. 9.- Procédé de fabrication d'une bague (6) de roulement (2), comprenant une étape a) de matriçage d'une tôle annulaire, définissant un axe central, et caractérisé en ce qu'il comprend une étape b) postérieure à l'étape a), consistant à emboutir (F1) axialement la tôle matricée à l'étape a) pour repousser de la matière et former un ouplusieurs bourrelets périphériques (60) en saillie par rapport une surface radiale (S6i) de la tôle matricée. 10.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape c) postérieure à l'étape a) et antérieure à l'étape b), consistant à aplanir une face axiale (S6d) de la bague, adaptée pour venir en appui contre une enclume lors de l'emboutissage de l'étape b).