Brevet FR3026036A1 — publié le 20160325

L'invention concerne un procédé de réalisation de cannelures d'engrenage sur une portée annulaire d'un élément tournant. L'invention concerne également un palier à roulement comprenant un organe tournant sur une portée frontale annulaire duquel des cannelures d'engrenage sont réalisées par mis en oeuvre d'un tel procédé, ainsi qu'un système d'entraînement en rotation d'une roue de véhicule automobile comprenant un tel palier à roulement et un bol de transmission d'un couple moteur de rotation. L'organe tournant est monté en rotation par rapport à un organe fixe par l'intermédiaire d'au moins une rangée de corps roulants, l'organe tournant comprenant des moyens d'association de la roue et l'organe fixe comprenant des moyens d'association à la structure du véhicule. Un tel palier permet le montage en rotation d'une roue de véhicule automobile qui, lorsqu'elle est motrice, peut être entraînée en rotation par un bol de transmission qui est actionné en rotation par le moteur du véhicule, ledit bol comprenant notamment un joint homocinétique (CVJ) par exemple de type Rzeppa. Pour assurer la transmission du couple de rotation entre le bol et l'organe tournant, il est connu d'utiliser un bol comprenant des moyens d'engrenage qui coopérèrent avec des moyens complémentaires formés sur l'organe tournant. En particulier, l'organe tournant et le bol de transmission peuvent comprendre chacun une portée frontale annulaire sur laquelle des cannelures d'engrenage sont formées, lesdites cannelures présentant une géométrie analogue de sorte à pouvoir s'imbriquer axialement par décalage angulaire relatif pour permettre la transmission du couple moteur audit organe tournant. Suivant l'art antérieur, de telles cannelures sont réalisées par déformation à froid de la portée frontale de l'organe tournant au moyen d'un outil denté de forgeage orbital. Toutefois, cette réalisation s'avère difficile à mettre en oeuvre, en ce qu'elle nécessite un réglage d'angle et de point de pivot complexe pour paramétrer correctement la cinématique de l'outil, en plus de dépendre de nombreux autres paramètres qui sont difficiles à maîtriser, comme par exemple la vitesse de rotation, la vitesse d'avance ou encore la lubrification. Par ailleurs, la cinématique de l'outil entraîne un défaut de mouvement qui génère des sollicitations mécaniques potentiellement néfastes à la fiabilité de l'organe tournant. En particulier, il résulte du forgeage orbital à froid une tension de l'organe par retreint, ce qui nuit à une mise sous tension prédictive et mesurable dudit organe en accord avec les spécifications voulues. En outre, le défaut de mouvement susmentionné nuit également à la durée de vie de l'outil de forgeage, en ce qu'il génère des frottements qui usent les dentures dudit outil en plus de les solliciter en flexion. L'invention a pour but de résoudre les problèmes de l'art antérieur en proposant notamment un procédé qui permet de réaliser des cannelures d'engrenage sur un élément tournant en limitant les contraintes mécaniques néfastes pour la fiabilité dudit élément tournant, de sorte à pouvoir obtenir de telles cannelures dont la géométrie est optimisée pour fiabiliser la transmission d'un couple moteur, ledit procédé étant en outre simple et peu coûteux à mettre en oeuvre dans la mesure où il nécessite peu de paramétrages et préserve la durée de vie des outils. A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un procédé de réalisation de cannelures d'engrenage sur une portée annulaire d'un élément tournant, ledit procédé prévoyant les étapes suivantes : i) fournir un outil qui présente une paroi pourvue d'au moins un groupe de dentures, ledit groupe s'étendant sur une portion de ladite paroi suivant une dimension angulaire qui est inférieure à 3600 ; ii) disposer la portée et la paroi en regard axial ; iii) frapper axialement ladite paroi sur ladite portée pour réaliser sur un secteur de ladite portée des cannelures de géométrie complémentaire à celles des dentures du groupe de ladite face ; iv) rotation relative de la paroi et de la portée pour réaliser des cannelures sur au moins un autre secteur de ladite portée par mise en oeuvre de l'étape de frappe iii). Selon un deuxième aspect, l'invention propose un palier à roulement destiné au montage d'une roue motrice de véhicule automobile, ledit palier présentant un organe tournant monté en rotation par rapport à un organe fixe par l'intermédiaire d'au moins une rangée de corps roulants, ledit organe tournant comprenant des moyens d'association de la roue et une portée frontale annulaire sur laquelle des cannelures d'engrenage sont réalisées par mise en oeuvre d'un tel procédé, lesdites cannelures étant destinées à permettre la transmission d'un couple moteur à l'organe tournant. Selon un troisième aspect, l'invention propose un système d'entraînement en rotation d'une roue de véhicule automobile, ledit système comprenant un tel palier à roulement et un bol de transmission d'un couple moteur à l'organe tournant par l'intermédiaire des cannelures d'engrenage, le bol de transmission comprenant des cannelures d'engrenage qui coopèrent avec les cannelures d'engrenage de l'organe tournant pour assurer la transmission du couple de rotation entre ledit bol de transmission et l'organe tournant. 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 à 3 sont des représentations d'un palier à roulement selon l'invention, respectivement en perspective (figures 1 a, 2a, 3a) et en vue de face (figure 1 b, 2b, 3b), dans lequel la portée frontale annulaire de l'organe tournant est respectivement dépourvue de cannelures (figures 1), pourvue de deux secteurs de cannelures (figures 2) et angulairement totalement pourvue de cannelures (figures 3) ; - les figures 4 sont des représentations en perspective sous deux angles de vue différents d'un outil pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un système d'entraînement en rotation d'une roue de véhicule automobile comprenant un palier à roulement permettant le montage en rotation de ladite roue. Pour ce faire, le palier présente un organe tournant 1 monté en rotation par rapport à un organe fixe 2 par l'intermédiaire d'au moins une rangée de corps roulants 3. Dans les modes de réalisation représentés, l'organe intérieur 1 est tournant et l'organe extérieur 2 est fixe, les termes « extérieur » et « intérieur » étant définis par rapport à l'axe A de rotation du palier, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe. Toutefois, l'invention peut s'appliquer à un montage dans lequel l'organe extérieur est tournant et l'organe intérieur est fixe. L'organe tournant 1, par exemple réalisé en acier, présente un alésage 4 et comprend des moyens d'association de la roue qui, sur les figures, sont formés d'une bride 5 sur laquelle sont formés des trous 6 de fixation de la roue par vissage. De même, l'organe fixe 2 comprend des moyens d'association à la structure du véhicule, par exemple des moyens d'association à un élément de suspension dudit véhicule, lesdits moyens étant, sur les figures, formés d'une bride 7 sur laquelle sont formés des trous 8 de fixation par vissage. Par ailleurs, l'organe tournant 1 présente une portée frontale annulaire 9 sur laquelle sont réalisées des cannelures d'engrenage 10 destinées à permettre la transmission d'un couple moteur à l'organe tournant 1 pour faire tourner la roue. En particulier, la portée frontale 9 est formée sur une collerette 11 qui est conformée pour assurer l'immobilisation axiale sur l'organe tournant 1 d'une bague rapportée 12 sur laquelle est formée une piste de roulement pour les corps roulants 3, ladite collerette pouvant notamment être réalisée par sertissage ou bouterolage. Dans le cas du montage d'une roue motrice, l'entraînement en rotation de ladite roue peut être réalisé par un bol de transmission d'un couple moteur à l'organe tournant 1 par l'intermédiaire des cannelures d'engrenage 10, ledit bol étant actionné en rotation par le moteur du véhicule et comprenant notamment un joint homocinétique (CVJ) par exemple de type Rzeppa. Pour ce faire, le bol de transmission comprend des cannelures d'engrenage qui coopèrent avec les cannelures d'engrenage 10 de l'organe tournant 1 pour assurer la transmission du couple moteur entre ledit bol de transmission et l'organe tournant 1. En particulier, les cannelures d'engrenage respectives de l'organe tournant 1 et du bol de transmission présentent une géométrie analogue de sorte à pouvoir s'imbriquer axialement par décalage angulaire relatif pour permettre la transmission du couple moteur audit organe tournant. On décrit ci-dessous un procédé de réalisation des cannelures d'engrenage 10 sur une portée annulaire d'un élément tournant, notamment sur la portée annulaire frontale 9 de l'organe tournant 1 et/ou sur une portée annulaire du bol de transmission. Le procédé prévoit de fournir un outil 13 qui présente une paroi 14 pourvue d'au moins un groupe 15 de dentures 16, ledit groupe s'étendant sur une portion de ladite paroi suivant une dimension angulaire D qui est inférieure à 360°, notamment inférieur à 180°, par exemple en étant égale à 90°, 60°, 45° ou 30°. En relation avec les figures 4, l'outil 13 présente un corps cylindrique 13a sur une extrémité avant duquel est formée la paroi 14. Par ailleurs, l'outil 13 présente un alésage qui débouche dans une ouverture 17 formée sur l'extrémité avant du corps 13a, la paroi 14 présentant une géométrie annulaire qui s'étend circonférentiellement autour de ladite ouverture. Pour réaliser les cannelures 10, le procédé prévoit les étapes suivantes : - disposer la portée 9 et la paroi 14 en regard axial ; - frapper axialement ladite paroi sur ladite portée pour réaliser sur un secteur Si, S2 de ladite portée des cannelures 10 de géométrie complémentaire à celle des dentures 14 du groupe 13; - rotation relative de la paroi 14 et de la portée 9 pour réaliser des cannelures 10 sur au moins un autre secteur de ladite portée par mise en oeuvre de l'étape de frappe. Pour ce faire, l'outil 13 peut être monté sur une structure de commande d'une presse, notamment de manière à ce que l'axe de symétrie dudit outil soit disposé parallèlement à un axe de mouvement de ladite structure de commande, ledit axe de mouvement s'étendant verticalement, la paroi 14 dudit outil étant en outre tournée vers le bas. En relation avec les figures 4, le corps 13a comprend une extrémité arrière qui présente une bride 18 sur laquelle des trous 19 de fixation par vissage sont formés pour permettre la fixation dudit outil sur la structure de commande au moyen de ladite bride. Par ailleurs, la presse peut comprendre un support sur lequel l'organe tournant 1 est placé, notamment de manière à ce que son axe de rotation A soit confondu avec l'axe de mouvement de la structure de commande, et donc de l'outil 13 commandé par ladite structure, la portée axiale 9 dudit élément étant en outre tournée vers le haut de manière à être disposée en regard axial de la paroi 14. Pour mettre en oeuvre l'étape de frappe, la structure de commande de la presse peut être agencée pour déplacer l'outil 13 en translation verticale descendante suivant l'axe A, afin de frapper axialement la paroi 14 sur la portée 9. Ainsi, durant l'étape de frappe, l'outil 13 est déplacé suivant une cinématique qui peut être paramétrée de façon relativement simple. Par ailleurs, dans la mesure où le contact entre la paroi 14 de l'outil 13 et la portée 9 est uniquement axial, on limite les contraintes mécaniques exercées sur l'organe tournant 1, ce qui permet non seulement d'augmenter les performances de roulement du palier dans lequel ledit organe tournant est destiné à être monté, mais également d'optimiser la géométrie des cannelures 10 pour garantir une bonne fiabilité de la transmission d'un couple moteur audit organe tournant. S'agissant de l'étape de rotation relative, la structure de commande peut être agencée pour, après la mise en oeuvre d'une étape de frappe, déplacer en rotation l'outil 13 suivant le même axe A que pour la translation verticale descendante de ladite étape de frappe, et ce par rapport à la portée 9 qui reste fixe. En variante, la structure de commande peut ne réaliser que le déplacement en translation verticale de l'outil 13, le support de la presse étant agencé pour assurer la rotation relative de la paroi 14 et de la portée 9 en déplaçant l'organe tournant 1 en rotation suivant l'axe A par rapport à l'outil 13 qui reste fixe. En relation avec les figures 3, le procédé prévoit de répéter les étapes de frappe et de rotation relative jusqu'à ce que des cannelures 10 soient réalisées angulairement sur l'ensemble de la portée 9, un tel agencement s'avérant particulièrement avantageux quant à la fiabilité de la transmission d'un couple moteur entre un bol de transmission et l'organe tournant 1. Dans le mode de réalisation représenté, les dentures 16 s'étendent radialement par rapport à l'axe A de rotation relative de la paroi 14 et de la portée 9 afin de former des cannelures 10 qui s'étendent radialement sur la portée frontale 9. En particulier, comme représenté sur les figures 4, la paroi 14 est pourvue de deux groupes 15 de dentures 16 de dimension angulaire D identique qui sont formés symétriquement sur ladite paroi, notamment suivant une symétrie centrale pour être écartés l'un de l'autre d'un angle de 1800, les groupes 15 de dentures 16 présentant chacun une dimension angulaire D de 30°. Ainsi, après une étape de frappe, des cannelures 10 s'étendent uniquement sur un secteur de la portée 9 qui comprend deux sous-secteurs Si, S2 écartés l'un de l'autre de 180° et présentant chacun une dimension angulaire D, ce qui permet de limiter les efforts de mise en forme desdites cannelures relativement à l'organe tournant 1. Pour former des cannelures 10 angulairement sur l'ensemble de la portée 9, il est donc nécessaire de répéter plusieurs fois l'étape de frappe en intercalant entre chaque itération de ladite étape de frappe une étape de rotation relative de la paroi 14 et de la portée 9, afin de réaliser des cannelures 10 sur un secteur différent de ladite portée à chaque étape de frappe. En particulier, le procédé peut prévoir d'effectuer l'étape de rotation relative suivant un incrément d'angle constant a tel que a=D/360. Ainsi, le procédé permet, de façon itérative, de former des cannelures 10 sur deux secteurs adjacents de la portée 9 durant deux étapes de frappe consécutives, et ce tout en assurant une continuité desdites cannelures entre lesdits secteurs. De plus, en prévoyant un outil 13 pourvu de deux groupes 15 de dentures 16 comme représenté, on peut diminuer de moitié le nombre de frappe nécessaires pour réaliser des cannelures 10 angulairement sur l'ensemble de la portée 9, tout en équilibrant mieux les efforts subis par l'organe tournant 1. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation de cannelures (10) d'engrenage sur une portée annulaire (9) d'un élément tournant (1), ledit procédé prévoyant les étapes suivantes : i) fournir un outil (13) qui présente une paroi (14) pourvue d'au moins un groupe (15) de dentures (16), ledit groupe s'étendant sur une portion de ladite paroi suivant une dimension angulaire (D) qui est inférieure à 3600; ii) disposer la portée (9) et la paroi (14) en regard axial ; iii) frapper axialement ladite paroi sur ladite portée pour réaliser sur un secteur (51, S2) de ladite portée des cannelures (10) de géométrie complémentaire à celles des dentures (15) du groupe (16) de ladite paroi ; iv) rotation relative de la paroi (14) et de la portée (9) pour réaliser des cannelures (10) sur au moins un autre secteur de ladite portée par mise en oeuvre de l'étape de frappe iii). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il prévoit de répéter les étapes de frappe iii) et de rotation relative iv) jusqu'à ce que des cannelures (10) soient réalisées angulairement sur l'ensemble de la portée (9). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de rotation relative iv) est effectuée suivant un incrément d'angle constant (a) tel que a = D/360. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi (14) est pourvue de deux groupes (15) de dentures (16) de dimension angulaire (D) identique qui sont formés symétriquement sur ladite paroi. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les groupes (15) de dentures (16) sont formés sur la paroi (14) suivant une symétrie centrale pour être écartés l'un de l'autre d'un angle de 1800 . 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les dentures (16) s'étendent radialement par rapport à l'axe (A) de rotation relative de la paroi (14) et de la portée (9). 7. Palier à roulement destiné au montage d'une roue motrice de véhicule automobile, ledit palier présentant un organe tournant (1) monté en rotation par rapport à un organe fixe (2) par l'intermédiaire d'au moins une rangée de corps roulants (3), ledit organe tournant comprenant des moyens (5, 6) d'association de la roue et une portée frontale annulaire (9) sur laquelle des cannelures (10) d'engrenage sont réalisées par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, lesdites cannelures étant destinées à permettre la transmission d'un couple moteur à l'organe tournant (1). 8. Système d'entraînement en rotation d'une roue de véhicule automobile, ledit système comprenant un palier à roulement selon la revendication 7 et un bol de transmission d'un couple moteur à l'organe tournant (1) par l'intermédiaire des cannelures d'engrenage (10), le bol de transmission comprenant des cannelures d'engrenage qui coopèrent avec les cannelures d'engrenage (10) de l'organe tournant (1) pour assurer la transmission du couple moteur entre ledit bol de transmission et l'organe tournant (1).25