Brevet FR3072742A1 — publié le 20190426

L'invention concerne un palier à roulement comprenant un moyeu et un organe extérieur disposé autour dudit moyeu pour le montage en rotation relative de deux éléments. L'invention s'applique plus particulièrement au montage d'un ensemble roulant de véhicule, notamment automobile, sur un élément de suspension dudit véhicule, ledit ensemble roulant comprenant notamment une roue et un disque de frein. Pour le montage d'un tel ensemble roulant, on connaît des paliers dans lesquels l'organe extérieur et le moyeu portent chacun au moins une piste de roulement qui sont disposées en regard radial pour réaliser au moins un chemin de roulement dans lequel une rangée de corps roulants est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu et de l'organe extérieur. Selon une réalisation, le moyeu comprend un fût autour duquel l'organe extérieur est monté en rotation, la périphérie extérieure dudit fût étant pourvue de deux pistes de roulement respectivement interne et externe. Par ailleurs, le palier comprend un flasque qui s'étend radialement autour du fût en présentant des conduits répartis angulairement pour permettre l'association d'un élément au moyeu. Ainsi, en associant l'organe extérieur à un élément de suspension du véhicule, on peut monter en rotation l'ensemble roulant en le fixant au flasque. De par l'intégration des différentes fonctions et des sollicitations mécaniques qui en résultent, les 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 notamment 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. 2 A cet effet, l'invention propose un palier à roulement comprenant un moyeu présentant un fût dont la périphérie extérieure est pourvue de deux pistes de roulement respectivement interne et externe, et un organe extérieur disposé 5 autour dudit fût en réalisant un chemin de roulement respectivement interne et externe dans chacun desquels une rangée de corps roulants respectivement interne et externe est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu et de l'organe extérieur autour d'un axe, la rangée de corps roulants interne - respectivement externe - étant en contact sur la piste de roulement interne - 10 respectivement externe - selon une ligne d'effort interne - respectivement externe - formant avec l'axe de rotation du palier un angle de contact interne aci - respectivement externe ace, le fût présentant un évidement de révolution autour de l'axe de rotation, ledit évidement comprenant une partie conique interne et une partie conique externe qui sont reliées entre elles par leur base au niveau 15 d'une partie centrale, la génératrice de la partie conique interne - respectivement la génératrice de la partie conique externe - formant un angle de cône interne ai - respectivement externe ae - avec l'axe de rotation, lesdits angles étant tels que : ai = 90 - ace ± 3° et OEe = aci ± 3°. 20 D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence à la figure annexée qui représente en coupe longitudinale un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention. 25 En relation avec cette figure, on décrit ci-dessous un palier à roulement pour le montage en rotation relative de deux éléments, ledit palier comprenant un moyeu 1 et un organe extérieur 2 disposé autour dudit moyeu. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l'axe X de rotation du palier, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe. 30 Dans le mode de réalisation représenté, le palier est destiné au montage d'un ensemble roulant de véhicule notamment automobile sur un élément de 3 suspension dudit véhicule, ledit ensemble roulant comprenant notamment une roue et un disque de frein. Pour ce faire, le moyeu 1 comprend un fût 3 monté tournant dans l'organe 5 extérieur 2, ledit organe extérieur présentant des moyens d'association 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 l'organe extérieur 2 est tournant et le moyeu 1 est fixe. 1 La périphérie extérieure du fût 3 est pourvue de deux pistes de roulement respectivement interne 4i et externe 4e qui s'étendent chacune de façon circulaire en étant espacées axialement l'une de l'autre. Dans la description, les termes « externe » et « interne » sont définis par rapport au montage du palier sur le véhicule, respectivement à gauche et à droite sur la figure. 15 L'organe extérieur 2 est disposé autour du fût 3 en réalisant un chemin de roulement respectivement interne 5i et externe 5e dans chacun desquels une rangée de corps roulants respectivement interne 6i et externe 6e est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu 1 et de l'organe extérieur 2 autour de 20 l'axe X. Dans le mode de réalisation représenté, le fût 3 présente une piste de roulement externe 4e et une portée interne 7 destinée à recevoir une bague 8 sur laquelle une piste de roulement interne 4 est formée, le bord libre 9 de ladite portée étant 25 replié pour former une collerette de précharge axiale de ladite bague sur la périphérie du fût 3. Par ailleurs, l'organe extérieur 2 présente également une piste de roulement interne 10i et une piste de roulement externe 10e qui sont disposées chacune en 30 regard radial de la piste de roulement 4, 4e correspondante du fût 3, une rangée de billes sphériques 6, 6e étant en contact oblique dans les chemins de roulement 5i, 5e ainsi formés. 4 Toutefois, l'invention n'est pas limitée à une réalisation particulière de la fonction de rotation du palier à roulement, notamment relativement à la géométrie des corps roulants 6, 6e et des différentes pistes de roulement 4, 4e ; 1 0i, 1 Oe sur le fût 3 et/ou l'organe extérieur 2. 5 Pour permettre l'association d'un ensemble roulant au moyeu 1, le fût 3 est équipé d'un flasque 11 qui est formé autour du côté externe dudit fût, ledit flasque s'étendant radialement en présentant des conduits 12 d'association répartis angulaire ment. 10 En particulier, le flasque 11 présente une extension annulaire 13 qui s'étend axialement depuis un côté externe du fût 3, l'ensemble roulant présentant un alésage qui est disposé autour de ladite extension annulaire en assurant une concentricité parfaite du montage dudit ensemble roulant sur ledit flasque avant 15 sa fixation dans les conduits 12. Le moyeu 1 est réalisé en une seule pièce et peut être optimisé, notamment au niveau du matériau le constituant, relativement aux efforts mécaniques auxquels il doit résister. Selon une réalisation, le moyeu 1 peut être réalisé, notamment par 20 forgeage, dans un matériau métallique, notamment en acier à roulement de type 056, pour permettre au fût 3 de supporter les pressions de contact de roulement et au flasque 11 de supporter les contraintes mécaniques venant de l'ensemble roulant. Selon une autre réalisation, le moyeu 1 peut être obtenu par fabrication additive, notamment par frittage laser d'une poudre d'acier à haute teneur en 25 carbone, par exemple de type 100Cr6. Comme représenté sur la figure, la rangée de corps roulants interne 6i - respectivement externe 6e - est en contact sur la piste de roulement interne 5i - respectivement externe 5e - selon une ligne d'effort interne Li - respectivement 30 externe Le - formant avec l'axe de rotation X du palier un angle de contact interne aci - respectivement externe occe. En particulier, la ligne d'effort Li, Le est considérée au niveau du corps roulant 6, 6e le plus chargé de chacun des côtés respectivement interne et externe. 5 Le fût 3 présente un évidement 14 de révolution autour de l'axe de rotation X, ledit évidement comprenant une partie conique interne 14 et une partie conique externe 14e qui sont reliées entre elles par leur base au niveau d'une partie 5 centrale 14c. Pour optimiser le poids du palier sans pour autant compromettre sa résistance mécanique, la génératrice Gi de la partie conique interne 14- respectivement la génératrice Ge de la partie conique externe 14e - formant un angle de cône 10 interne ai - respectivement externe m - avec l'axe de rotation X, lesdits angles étant tels que : ai = 90 - ace ± 3° et (Xe = OEci ± 3°. En d'autres termes, comme représenté sur la figure, la génératrice Gi de la partie 15 conique interne 14 est essentiellement perpendiculaire à la ligne d'effort externe Le, la génératrice Ge de la partie conique externe 14e étant essentiellement parallèle à la ligne d'effort interne L. Dans un exemple numérique, l'angle de contact externe ace est de 58,3° et l'angle 20 de contact interne aci est de 48 °, les angles de cône externe OEe et interne ai étant respectivement de 48° et 31,70 . La taille de l'évidement 14 et donc le gain de poids peuvent être augmentés tout en conservant suffisamment de matière pour la résistance mécanique en 25 prévoyant que la partie centrale 14c de l'évidement 14 présente un diamètre maximal Dc qui est inférieur à 90% du diamètre De du fond de la piste de roulement externe 4e. Ainsi, notamment lorsque la partie centrale 14c de l'évidement 14 est disposée à 30 l'intérieur de la piste de roulement externe 4e, une épaisseur de matière suffisante est disposée entre ladite piste et ledit évidement, notamment relativement à la rigidité vis-à-vis de la pression exercée par les corps roulants 6e sur ladite piste. 6 De même, l'évidement 14 peut présenter une longueur axiale I, c'est-à-dire mesurée entre ses bords interne et externe le long de l'axe X, qui est comprise entre 50 % et 70% de la longueur axiale L du fût 3 prise entre ses bords interne 5 3i et externe 3e, afin de laisser une longueur de matière suffisante entre l'évidement 14 et lesdits bords. Du côté externe du moyeu 1, il est avantageux que le bord externe de l'évidement 14 soit disposé à l'intérieur d'un cône dont la génératrice est la ligne d'effort 10 externe Le. Plus précisément, le bord externe de l'évidement 14 peut être disposé du côté interne du plan latéral interne P du flasque 11. Dans l'optique d'un gain de poids, le fût 3 peut présenter un bord externe 3e dans lequel une cavité conique de révolution 15 est formée. En particulier, et comme 15 représenté sur la figure en relation avec une amélioration de résistance mécanique du palier, la cavité 15 forme un angle solide qui est essentiellement égal à celui formé par révolution de la ligne d'effort externe Le. Plus précisément, la cavité conique 15 débouche dans la cavité cylindrique 20 formée par l'extension annulaire 13 du flasque 11, la paroi de la cavité conique 15 étant sensiblement tangente à la ligne d'effort externe Le. Pour des raisons de fabrication, notamment en fabrication additive mais également pour éliminer un éventuel insert ayant servi à former l'évidement 14, 25 le bord externe de l'évidement 14 peut être relié au bord externe 3e du fût 3 par un conduit, par exemple axial. Du côté interne du moyeu 3, toujours pour optimiser le compromis masse / résistance mécanique, le bord interne de l'évidement 14 peut être séparé du bord 30 interne 31du fût 3 d'une distance d qui est au moins égale à 25% du diamètre Di du fond de la piste de roulement interne 4. 7 En outre, une cavité de révolution 16 peut être formée dans le bord interne 3i du fût, notamment à l'intérieur de la collerette 9 d'association de la bague 8, REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant un moyeu (1) présentant un fût (3) dont la périphérie extérieure est pourvue de deux pistes de roulement respectivement interne (4) et externe (4e), et un organe extérieur (2) disposé autour dudit fût en réalisant un chemin de roulement respectivement interne (5i) et externe (5e) dans chacun desquels une rangée de corps roulants respectivement interne (6i) et externe (6e) est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu (1) et de l'organe extérieur (2) autour d'un axe (X), la rangée de corps roulants interne (6i) - respectivement externe (6e) - étant en contact sur la piste de roulement interne (4) - respectivement externe (4e) - selon une ligne d'effort interne (Li) - respectivement externe (Le) - formant avec l'axe de rotation (X) du palier un angle de contact interne aci - respectivement externe ace, ledit palier étant caractérisé en ce que le fût (3) présente un évidement (14) de révolution autour de l'axe de rotation (X), ledit évidement comprenant une partie conique interne (14i) et une partie conique externe (14e) qui sont reliées entre elles par leur base au niveau d'une partie centrale (14c), la génératrice (Gi) de la partie conique interne (14i) - respectivement la génératrice (Ge) de la partie conique externe (14e) - formant un angle de cône interne ai - respectivement externe OEe - avec l'axe de rotation (X), lesdits angles étant tels que : ai = 90 - ace ± 3° et ae = aci ± 3°. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement (14) présente un bord externe qui est disposé à l'intérieur d'un cône dont la génératrice est la ligne d'effort externe (Le). 3. Palier à roulement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie centrale (14c) de l'évidement (14) présente un diamètre maximal (Dc) qui est inférieur à 90% du diamètre (De) du fond de la piste de roulement externe (4e). 9 4. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie centrale (14c) de l'évidement (14) est disposée à l'intérieur de la piste de roulement externe (4e). 5 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'évidement (14) présente un bord interne qui est séparé du bord interne (3i) du fût d'une distance au moins égale à 25 °A du diamètre (Di) du fond de la piste de roulement interne (4). 10 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'évidement (14) présente une longueur axiale (I) qui est comprise entre 50 % et 70% de la longueur axiale (L) du fût (3) prise entre ses bords interne (3i) et externe (3e). 15 7. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le fût (3) présente un bord externe (3e) dans lequel une cavité conique de révolution (15) est formée. 8. Palier à roulement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cavité 20 conique (15) forme un angle solide qui est essentiellement égal à celui formé par révolution de la ligne d'effort externe (Le). 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un flasque (11) qui est formé autour du côté 25 externe du fût (3). 10. Palier à roulement selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'évidement (14) présente un bord externe qui est disposé du côté interne d'un plan latéral interne (P) du flasque (11). 30 11. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'évidement (14) présente un bord externe qui est relié au bord externe (3e) du fût (3) par un conduit. 10 12. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le fût (3) présente un bord interne (3i) dans lequel une cavité de révolution (16) est formée. 5