Brevet FR3073911A1 — publié le 20190524

L'invention concerne un moyeu ainsi qu'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 moyeu 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 moyeu d'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, et selon un premier aspect, l'invention propose un moyeu d'un palier à roulement présentant un fût dont la périphérie extérieure est pourvue d'au moins une piste de roulement permettant la rotation dudit moyeu autour d'un axe, 5 le fût présentant au moins un évidement annulaire de révolution autour de l'axe de rotation, la distance minimale entre la paroi dudit évidement et la périphérie extérieure du fût étant supérieure à 10% du diamètre du fond de la piste de roulement. 1() Selon un deuxième aspect, l'invention propose un palier à roulement comprenant un tel moyeu dont la périphérie extérieure du fût est pourvue de deux pistes de roulement respectivement interne et externe, et un organe extérieur disposé autour dudit fût en réalisant un chemin de roulement respectivement interne et externe dans chacun desquels une rangée de corps roulants respectivement 15 interne et externe est disposée afin de permettre la rotation relative du moyeu et de l'organe extérieur autour de l'axe, la rangée de corps roulants interne - respectivement externe - étant en contact sur la piste de roulement interne - respectivement externe - selon une ligne d'effort interne - respectivement externe - formant avec l'axe de rotation du palier un angle de contact interne - 20 respectivement externe. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - les figures la et lb représentent un moyeu selon un mode de réalisation 25 de l'invention, respectivement en perspective (figure 1 a) et en coupe transversale (figure 1 b) ; - la figure 2 représente en coupe longitudinale un palier à roulement comprenant un moyeu selon les figures la et 1 b. 30 En relation avec ces figures, 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 3 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. Dans le mode de réalisation représenté, le palier est destiné au montage d'un 5 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 ce faire, le moyeu 1 comprend un fût 3 monté tournant dans l'organe 10 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. 15 La périphérie extérieure du fût 3 est pourvue de deux pistes de roulement respectivement interne 4 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 2. 20 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 25 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 30 replié pour former une collerette de précharge axiale de ladite bague sur la périphérie du fût 3. 4 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 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 5 5i, 5e ainsi formés. 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 ; 10i, 10e sur le 10 fût 3 et/ou l'organe extérieur 2. 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 15 angulairement. 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 20 concentricité parfaite du montage dudit ensemble roulant sur ledit flasque avant sa fixation dans les conduits 12. Par ailleurs, le flasque présente un disque 20 qui s'étend radialement autour du fût 3, ledit disque étant équipé de conduits 12 répartis angulairement pour 25 permettre l'association d'un élément au moyeu, chacun desdits conduits étant reliés au fût 3 par une nervure 21 formée en saillance sur la face du disque 20 en s'étendant radialement, ladite nervure étant inscrite dans un secteur angulaire S dudit disque. 30 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 forgeage, dans un matériau métallique, notamment en acier à roulement de type 5 C56, 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 5 carbone, par exemple de type 100Cr6. Comme représenté sur la figure 2, 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 10 externe Le - formant avec l'axe de rotation X du palier un angle de contact interne aci - respectivement externe ace. 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. 15 Le fût 3 présente au moins un évidement 22, 23 annulaire de révolution autour de l'axe de rotation X. Pour optimiser le poids du moyeu 1 sans pour autant compromettre sa résistance mécanique, la distance minimale entre la paroi de l'évidement 22, 23 et la périphérie extérieure du fût 3 est supérieure à 10% du diamètre D du fond de la piste de roulement 4, 4e. 20 Dans le mode de réalisation représenté, l'évidement annulaire 22, 23 présente une section qui s'étend angulairement sur 360° pour former un évidement ininterrompu. En particulier, la géométrie de la section de l'évidement 22, 23 peut être triangulaire, circulaire pour former un tore, ou suivant une autre géométrie, 25 éventuellement évolutive angulairement. La taille de l'évidement annulaire 22, 23 et donc le gain de poids peuvent être augmentés tout en conservant suffisamment de matière pour la résistance mécanique en prévoyant qu'il présente : 30 une longueur axiale, c'est-à-dire mesurée entre ses bords interne et externe le long de l'axe X, comprise entre 5% et 15% de la longueur axiale L du fût 3 prise entre ses bords interne et externe ; et/ou 6 - une hauteur radiale comprise entre 10% et 30% du diamètre D du fond de la piste de roulement 4, 4e. Dans le mode de réalisation représenté, le moyeu 1 présente un évidement 5 interne 22 qui est formé dans le côté interne du fût 3. En particulier, l'évidement interne 22 est entouré par la bague 8, notamment en présentant un diamètre maximal qui est inférieur au diamètre D du fond de la piste de roulement 4, 4e. Selon une réalisation, la distance radiale minimale entre la paroi extérieure de 10 l'évidement interne 22 et la portée interne 7 du fût est supérieure à 10% du diamètre D du fond de la piste de roulement 4, 4e. Ainsi, une épaisseur E de matière suffisante peut être disposée entre la bague 8 et l'évidement interne 22, notamment relativement à la rigidité vis-à-vis de la pression exercée par les corps roulants 6e sur la piste de roulement 4i de ladite bague. 15 Le moyeu 1 représenté présente également un évidement externe 23 qui est entouré par le flasque 11, notamment en ayant une paroi qui présente un diamètre minimum Dmin qui est supérieur au diamètre D du fond de la piste de roulement 4, 4e. En outre, pour conserver une épaisseur de matière suffisante, 20 la paroi de l'évidement externe présente un plan externe Pe qui est disposé du côté interne d'un plan latéral externe P du flasque 11. Selon une réalisation avantageuse, l'évidement externe 23 présente une section qui est localement augmentée sur au moins une partie des secteurs angulaires 25 S des nervures 21 afin de former une chambre 24 sous chacune desdites nervures. Ainsi, du fait de la rigidité apportée par les nervures 21, le volume de l'évidement externe 23 peut être localement augmenté pour conférer un allègement du moyeu 1 sans compromettre ses performances mécaniques. 30 Le compromis entre poids et résistance mécanique peut être optimisé en prévoyant que : - la distance axiale di entre le bord interne d'une chambre 24 et la piste de roulement externe 4e soit comprise entre 90% et 110% de la dimension 7 axiale d de la nervure 21 correspondante, notamment en étant sensiblement égale à elle ; et/ou la dimension angulaire d2 d'une chambre 24 soit comprise entre 90% et 110% de la dimension du secteur angulaire S de la nervure 21 5 correspondante, notamment en étant sensiblement égale à elle. Selon une réalisation, la chambre 24 présente une section au moins doublée par rapport à la section de l'évidement externe 23. En relation avec la figure 2, la section de la chambre 24 présente une géométrie triangulaire qui correspond à 10 un dédoublement de la section triangulaire de l'évidement externe 23. Dans le mode de réalisation représenté, le fût 3 présente en outre un évidement 14 central 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 15 entre elles par leur base au niveau d'une partie centrale 14c. Pour optimiser le poids du palier sans pour autant compromettre sa résistance mécanique, la distance minimale entre les parois des évidements interne 22 et central 14 est supérieure à 20% du diamètre D du fond de la piste de roulement 20 4, 4e. Par ailleurs, l'évidement externe 23 présente une paroi extérieure qui peut former un angle ai avec l'axe de rotation X qui est tel que : ai = 90 - ace ± 3°. Pour des raisons de fabrication, notamment en fabrication additive mais également pour éliminer un éventuel insert ayant servi à former un évidement 14, 25 22, 23, ledit évidement peut être relié à l'extérieur du fût par un conduit 25. Dans l'optique d'un gain de poids, le fût 3 peut présenter un bord externe dans lequel une cavité conique de révolution 15 est formée. En particulier, et comme représenté sur la figure 2 en relation avec une amélioration de résistance 30 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. 8 Plus précisément, la cavité conique 15 débouche dans la cavité cylindrique 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. 5 Du côté interne du moyeu 3, toujours pour optimiser le compromis masse / résistance mécanique, une cavité de révolution 16 peut être formée dans le bord interne du fût 3, notamment à l'intérieur de la collerette 9 d'association de la bague 8, ladite cavité pouvant présenter un fond sensiblement sphérique dans lequel ledit bord est formé. En particulier, la distance minimale entre la paroi de 10 l'évidement interne 22 et la périphérie de la cavité 16 est supérieure à 10% du diamètre D du fond de la piste de roulement 4, REVENDICATIONS1. Moyeu (1) d'un palier à roulement présentant un fût (3) dont la périphérie extérieure est pourvue d'au moins une piste de roulement (4, 4e) permettant la rotation dudit moyeu (1) autour d'un axe (X), ledit palier étant caractérisé en ce que le fût (3) présente au moins un évidement (22, 23) annulaire de révolution autour de l'axe de rotation (X), la distance minimale entre la paroi dudit évidement et la périphérie extérieure du fût (3) étant supérieure à 10% du diamètre D du fond de la piste de roulement (4, 4e). 2. Moyeu (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente un évidement interne (22) qui est formé dans le côté interne du fût (3). 3. Moyeu (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi de l'évidement interne (22) présente un diamètre maximal qui est inférieur au diamètre D du fond de la piste de roulement (4, 4e). 4. Moyeu (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un flasque (11) qui est formé autour du côté externe du fût (3), ledit moyeu présentant un évidement externe (23) qui est entouré par le flasque (3). 5. Moyeu (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi de l'évidement externe (23) présente un diamètre minimum (Dmin) qui est supérieur au diamètre D du fond de la piste de roulement (4, 4e). 6. Moyeu (1) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la paroi de l'évidement externe (23) présente un plan externe (Pe) qui est disposé du côté interne d'un plan latéral externe (P) du flasque (11). 7. Moyeu (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le flasque (11) présente un disque (20) qui s'étend radialement autour du 10 fût (3), ledit disque étant équipé de conduits (12) répartis angulairement pour permettre l'association d'un élément au moyeu (1), chacun desdits conduits étant reliés au fût (3) par une nervure (21) formée sur un secteur angulaire (S) dudit disque, l'évidement externe (23) présentant une section qui est localement 5 augmentée sur au moins une partie des secteurs angulaires (S) desdites nervures afin de former une chambre (24) sous chacune desdites nervures. 8. Moyeu (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance axiale (di) entre le bord interne d'une chambre (24) et la piste de roulement (4e) est 10 comprise entre 90% et 110% de la dimension axiale (d) de la nervure (21) correspondante. 9. Moyeu (1) selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la dimension angulaire (d2) d'une chambre (24) est comprise entre 90% et 110% de 15 la dimension du secteur angulaire (S) de la nervure (21) correspondante. 10. Moyeu (1) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'une chambre (24) présente une section au moins doublée par rapport à la section de l'évidement externe (23). 11. Moyeu (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la section de l'évidement externe (23) est de géométrie triangulaire, la section de la chambre (24) présentant une géométrie triangulaire qui correspond à un dédoublement de celle de la section dudit évidement. 12. Moyeu (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'évidement annulaire (22, 23) présente une longueur axiale qui est comprise entre 5% et 15% de la longueur axiale (L) du fût (3) prise entre ses bords interne et externe. 30 20 25 13. Moyeu (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'évidement annulaire (22, 23) présente une hauteur radiale qui est 11 comprise entre 10% et 30% du diamètre (D) du fond de la piste de roulement (4i, 4e). 14. Moyeu (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en 5 ce que le fût (3) présente en outre un évidement central (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). 10 15. Moyeu (1) selon la revendication 14 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que la distance minimale entre les parois des évidements interne (22) et central (14) est supérieure à 20% du diamètre (D) du fond de la piste de roulement (4i, 4e). 15 16. Moyeu (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'un évidement (14, 22, 23) est relié à l'extérieur du fût par au moins un conduit (25). 17. Palier à roulement comprenant un moyeu (1) selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 16 dont la périphérie extérieure du fût est pourvue de deux pistes de roulement respectivement interne (4i) et externe (4e), et un organe extérieur (2) disposé autour dudit fût en réalisant un chemin de roulement respectivement interne (Si) et externe (5e) dans chacun desquels une rangée de corps roulants respectivement interne (6i) et externe (6e) est disposée afin de 25 permettre la rotation relative du moyeu (1) et de l'organe extérieur (2) autour de l'axe (X), la rangée de corps roulants interne (6i) - respectivement externe (6e) - étant en contact sur la piste de roulement interne (4i) - 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 - 30 respectivement externe ace. 18. Palier à roulement selon la revendication 17 lorsqu'elle dépend de la revendication 5, caractérisé en ce que l'évidement externe (23) présente une 12 paroi extérieure formant un angle ai avec l'axe de rotation (X) qui est tel que : OEi = 90 - ace ± 3°. 5