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FR3017430A1 - Bague de roulement, et roulement, assemblage et procede d'assemblage associes a cette bague - Google Patents

Bague de roulement, et roulement, assemblage et procede d'assemblage associes a cette bague Download PDF

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FR3017430A1
FR3017430A1 FR1450958A FR1450958A FR3017430A1 FR 3017430 A1 FR3017430 A1 FR 3017430A1 FR 1450958 A FR1450958 A FR 1450958A FR 1450958 A FR1450958 A FR 1450958A FR 3017430 A1 FR3017430 A1 FR 3017430A1
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Martial Sorlut
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NTN SNR Roulements SA
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Abstract

Une bague de roulement (12, 14) présente une face de roulement (24) tournée dans une direction radiale et sur laquelle est formé au moins un chemin de roulement (18, 20), une face de montage (26) tournée radialement à l'opposé de la face de roulement (24), et au moins une première face annulaire transversale (28) s'étendant en direction radiale entre la face de montage (26) et la face de roulement. La première face transversale (28) présente au moins une première gorge annulaire axiale (30) s'enfonçant dans une direction axiale et située radialement entre la face de roulement (24) et la face de montage (26).

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à une bague de roulement et un roulement incluant une telle bague. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [0002] Suivant un procédé connu de fabrication d'un arbre à cames de moteur à combustion interne, exposé dans le document FR 2 593 228, on forme des cames et des bagues de palier lisse avec un évidement cylindrique présentant des cannelures, puis on emmanche les cames et bagues de palier sur un arbre creux cylindrique, avant d'insérer axialement dans l'arbre un outil présentant des protubérances disposées dans l'alignement des cannelures. L'insertion de l'outil provoque un refoulement de la matière du tube radialement vers l'extérieur dans les cannelures, et permet d'obtenir une fixation positive des bagues et cames sur le tube. Ce procédé de fabrication induit sur les cames et bagues de palier des contraintes importantes après déformation de l'arbre, qui se traduisent par des déformations des surfaces fonctionnelles des cames et des bagues. Ces déformations ne sont pas pénalisantes dans la mesure où les cames et les paliers lisses sont généralement rectifiés après la phase d'assemblage sur l'arbre. Mais elles deviennent un problème si l'on souhaite remplacer les paliers lisses par des paliers à roulement, dont la finition des chemins de roulement est faite antérieurement à l'assemblage sur l'arbre.
EXPOSÉ DE L'INVENTION [0003] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer une bague de roulement qui soit peu sensible aux contraintes de montage. [0004] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, une bague de roulement définissant un axe de révolution et présentant une face de roulement tournée dans une direction radiale et sur laquelle est formé au moins un chemin de roulement, une face de montage tournée radialement à l'opposé de la face de roulement, et destinée à être assemblée, par exemple frettée, à un organe fixe ou tournant, et au moins une première face annulaire transversale s'étendant en direction radiale entre la face de montage et la face de roulement, et présentant au moins une première gorge annulaire axiale s'enfonçant dans une direction axiale et située radialement entre la face de roulement et la face de montage, de préférence au moins partiellement en recouvrement axial avec le chemin de roulement. [0005] La première gorge axiale délimite avec la face de montage et la première face transversale une zone annulaire de la bague qui est une zone privilégiée de déformation, car elle a une capacité de se déformer librement sans induire de déformations notables au niveau de la face de roulement, et singulièrement du chemin de roulement. On peut donc assembler cette bague avec son chemin de roulement déjà rectifié sur un arbre creux par déformation de l'arbre. [0006] La gorge axiale est de préférence relativement profonde. Suivant un mode de réalisation, la face de montage a une hauteur H1 mesurée dans la direction axiale, et la gorge axiale présente un fond qui se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de montage a une profondeur P1 mesurée dans la direction axiale, telle que P1> H1/6. Ceci revient à dire qu'une zone substantielle de la bague, située entre le fond de la gorge, la face de montage et la première face transversale, se trouve en porte à faux, par rapport au reste de la bague, dont libre de se déformer de façon découplée du reste de la bague. [0007] Suivant un mode de réalisation, la face de roulement a une hauteur H2 mesurée dans la direction axiale, et la première gorge axiale présente un fond qui se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de montage a une profondeur P2 mesurée dans la direction axiale, telle que: P2> H2/6. [0008] Suivant un mode de réalisation préféré, la première gorge axiale présente un fond qui se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de montage, à une profondeur P1 mesurée dans la direction axiale, et qui se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de roulement, à une profondeur P2 mesurée dans la direction axiale, telle que: P1>P2, et de préférence P1>3/2P2. [0009] Au niveau de la gorge, l'épaisseur de la bague, mesurée dans la direction axiale, est plus faible, qu'au niveau de la face de montage ou de la face de roulement, ce qui permet de confiner le champ de contraintes internes à proximité de la face de montage. Suivant un mode de réalisation la bague a une épaisseur minimale E mesurée en direction axiale à partir du fond de la gorge axiale, telle que E<H1/2, et de préférence, E<H1/4, H1 étant la hauteur, mesurée dans la direction axiale, de la face de montage. De manière similaire, on peut prévoir que l'épaisseur E soit telle que E<H2/2, H2 étant la hauteur, mesurée dans la direction axiale, de la face de roulement. [0010] Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, la bague présente une deuxième face annulaire transversale tournée à l'opposé de la première face annulaire transversale et s'étendant en direction radiale entre la face de montage et la face de roulement, la deuxième face annulaire transversale présentant une deuxième gorge annulaire axiale s'enfonçant axialement vers la première gorge annulaire axiale et située radialement entre la face de roulement et la face de montage, de préférence au moins partiellement en recouvrement axial avec le chemin de roulement. On peut alors le cas échéant prévoir que la bague ait un plan de symétrie perpendiculaire à l'axe de révolution, ce qui simplifie son positionnement lors du montage, et contribue à une répartition harmonieuse des contraintes, tant statiques que dynamiques. [0011] Suivant un mode de réalisation, la face de montage présente une gorge annulaire radiale s'enfonçant en direction de la face de roulement. Cette gorge radiale est de préférence décalée axialement par rapport à la première gorge annulaire axiale, éventuellement sans recouvrement avec cette dernière. La gorge annulaire radiale a une largeur W mesurée dans la direction axiale, telle que: W >4/5E, E désignant l'épaisseur minimale E de la bague mesurée en direction axiale à partir du fond de la première gorge annulaire axiale. De préférence, W < 5/4E. De préférence, la gorge annulaire radiale est en recouvrement, en sens axial, avec le chemin de roulement. La gorge radiale correspond à une zone moins sollicitée lors de l'assemblage de l'arbre. Elle permet de concentrer davantage encore les contraintes dans la zone de la bague située entre la gorge axiale, la face de montage, la première face transversale et la gorge radiale. [0012] Le chemin de roulement peut être destiné à des billes ou des rouleaux en tonneaux, auquel cas le chemin de roulement peut notamment avoir une génératrice en arc de cercle, ou composée de deux arcs de cercle. [0013] Le chemin de roulement peut également est destiné à des corps roulants cylindriques, rouleaux ou aiguilles, ou des corps roulants coniques, auquel cas le chemin de roulement est de préférence cylindrique ou tronconique. [0014] Suivant un mode de réalisation préféré, la bague de roulement est une bague intérieure de roulement, la surface de roulement étant tournée radialement vers l'extérieur. [0015] Mais l'invention est également applicable, avec les mêmes avantages, à une bague extérieure de roulement, la surface de roulement étant dans ce cas tournée radialement vers l'intérieur. On peut alors fretter la bague dans un chambrage d'un organe tournant de machine ou d'un bâti. On peut également insérer la bague dans un chambrage d'une pièce creuse cylindrique, puis déformer depuis l'extérieur les parois du chambrage, le tout sans risque de voir se déformer le chemin de roulement. [0016] Suivant un mode de réalisation préféré, la face de montage comporte des cannelures axiales, ce qui permet un montage par déformation ciblée de certaines parties de la pièce en regard de la face de montage. [0017] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un roulement comportant au moins une première bague de roulement, une deuxième bague de roulement et des corps roulants en contact avec des chemins de roulement formés sur la première bague de roulement et la deuxième bague de roulement, l'une au moins des première et deuxième bagues de roulement étant conforme à la description précédente. [0018] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un assemblage comportant un arbre creux, par exemple un arbre à cames, et une bague de roulement telle que décrite précédemment. [0019] Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un procédé d'assemblage d'une bague de roulement conforme à la description précédente sur un arbre, par exemple à un arbre à cames, suivant lequel on positionne la bague de roulement sur l'arbre avant d'insérer dans l'arbre creux un outil, l'insertion de l'outil ayant pour effet de déformer et contraindre les parois de l'arbre creux et de repousser radialement vers l'extérieur les parois de l'arbre creux au contact de la face de montage de la bague, en induisant des déformations locales d'au moins une zone de déformation de la bague, située entre la gorge axiale et la face de montage. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1, une vue en coupe d'un roulement selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2, une vue en coupe d'une bague intérieure d'un roulement selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 3, une vue en coupe d'un roulement selon un troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 4, une vue en coupe d'un roulement selon un quatrième mode de réalisation de l'invention; - la figure 5, une vue en coupe d'un roulement selon un cinquième mode de réalisation de l'invention; - la figure 6, une vue en coupe d'un roulement selon un sixième mode de réalisation de l'invention; - la figure 7, une vue en coupe d'un roulement selon un septième mode de réalisation de l'invention. [0021] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION [0022] Sur la figure 1 est illustré un roulement 10, comportant une bague extérieure 12, une bague intérieure 14 et des corps roulants 16 constitués par des billes roulant sur des chemins de roulement 18, 20 formés sur la bague extérieure 12 et la bague intérieure 14. Les chemins de roulement 18, 20 sont des surfaces de révolution qui déterminent un axe de révolution 100 du roulement 10 et des bagues 12, 14. Ils peuvent avoir des génératrices en arc de cercle, mais une variante avec l'un et/ou l'autre des chemins de roulement à profil en ogive composé de deux arcs de cercle, pour constituer un roulement à trois ou quatre points de contact par bille, est également envisageable. Les bagues 12, 14 sont constituées de préférence en acier, et les chemins de roulement sont traités thermiquement et rectifiés. [0023] La bague intérieure 14 est montée sur un arbre 22, qui peut être par exemple un arbre à cames creux de moteur à combustion interne. Dans ce mode de réalisation, la bague intérieure 14 a un plan de symétrie 200 perpendiculaire à l'axe de révolution, et présente une face dite de roulement 24 tournée vers la bague extérieure 12 et sur laquelle est formé le chemin de roulement 20, une face de montage 26 tournée radialement à l'opposé de la face de roulement 24, et destinée à être frettée à un organe fixe ou tournant, et deux faces annulaires transversales 28 s'étendant en direction radiale entre la face de montage 26 et la face de roulement 24. Chacune des deux faces transversales 28 présente une gorge annulaire axiale 30 s'enfonçant dans une direction axiale et située radialement entre la face de roulement 26 et la face de montage 24, de préférence au moins partiellement en recouvrement axial avec le chemin de roulement 20. [0024] La face de montage 26 présente une hauteur H1 mesurée dans la direction axiale, et la face de roulement une hauteur H2 mesurée dans la direction axiale. Dans ce mode de réalisation, H2 est inférieure à Hl. Chaque gorge axiale présente un fond qui se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de montage, à une profondeur P1 mesurée dans la direction axiale, telle que: Pl> H1/4. Le fond de chaque gorge se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de montage, à une profondeur P2 mesurée dans la direction axiale, telle que: P2> H2/4. [0025] L'épaisseur de la bague, mesurée dans le sens axial, est minimale au niveau des fonds des deux gorges axiales, et à cet endroit a une valeur E telle que E<H1/2, et de préférence, E<H1/4, et telle que E<H2/2. L'épaisseur E est en outre inférieure à la largeur L, mesurée en direction axiale, du chemin de roulement 20. [0026] De manière optionnelle peut être formée sur la face de montage 26 une gorge annulaire radiale 32 s'enfonçant en direction de la face de roulement 24. Cette gorge annulaire radiale 32 est décalée axialement par rapport aux gorges axiales 30, de préférence sans recouvrement important avec celles-ci. La gorge radiale 32 a une largeur W mesurée dans la direction axiale, telle que: H1/4<W< H1/2. De préférence, la gorge radiale 32 est en recouvrement axial avec la zone Z2 de la bague située entre les fonds des gorges axiales, et la largeur W de la gorge radiale est sensiblement égale à l'épaisseur E mesurée dans cette zone Z2 de plus faible épaisseur. Pour fixer les idées, W est borné de la manière suivante: 3E/4<W<5E/4. On constate également, dans ce mode de réalisation, que la gorge annulaire radiale 32 est en recouvrement axial avec le chemin de roulement 20. [0027] On peut définir sur la bague intérieure trois zones annulaires, à savoir une zone de roulement Z1 située radialement à l'extérieur des gorges axiales 30, et comportant la surface de roulement 24, une zone de montage Z3 située radialement à l'intérieur des gorges axiales 30 et comportant la surface de montage 26, et la zone intermédiaire de transition Z2 déjà mentionnée, située entre les deux zones précédentes, et entre les deux gorges axiales 30. La zone de montage Z3 peut elle-même être subdivisée par le plan de symétrie transversal 200 de la bague. Chacune de ces deux moitiés de la zone Z3 est en quelque sorte en porte à faux par rapport au reste de la bague 14, et peut se déformer élastiquement lors du montage sur l'arbre 22, sans des générer dans le reste de la bague un champ de contraintes important. [0028] Pour assembler le roulement sur un arbre creux 22, on peut procéder notamment de la façon suivante: dans un premier temps, on positionne la bague intérieure 14 sur l'arbre 22 avant d'insérer dans l'arbre creux un outil, l'insertion de l'outil ayant pour effet de déformer et contraindre les parois de l'arbre creux 22 et en repoussant radialement vers l'extérieur les parois de l'arbre creux au contact de la face de montage 26 de la bague, en induisant des déformations locales dans la une zone de montage Z3. Les contraintes sont maximales dans les parties en porte à faux, la partie de la zone Z3 directement au-dessus de la gorge radiale 32 étant moins sollicitée. On constate que les contraintes restent concentrées dans la zone Z3, et que les déformations dans la zone de roulement Z1 sont minimes, voire inexistantes. On monte la bague extérieure et les corps roulants dans un deuxième temps. [0029] Sur la figure 2 est illustrée une bague intérieure de roulement selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, qui diffère du précédent essentiellement par le fait que la hauteur H1 de la zone de montage est identique à la hauteur H2 de la zone de roulement. On a ainsi noté H cette hauteur commune et P la profondeur des gorges axiales, qui est identique par rapport à la zone de montage Z3 et par rapport à la zone de roulement Z1. Les rapports entre ces grandeurs restent identiques à ceux discutés précédemment. [0030] Sur la figure 3 est illustré un roulement selon un troisième mode de réalisation de l'invention, qui ne présente pas la symétrie des deux modes de réalisation précédents par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de révolution. Dans ce mode de réalisation, la bague intérieure comporte une gorge annulaire axiale unique, qui pénètre profondément dans la bague. La face de montage ne présente pas de gorge annulaire radiale. On observe pour ce mode de réalisation, que la profondeur P de la gorge axiale est supérieure à trois quarts de la hauteur H de la bague, et que par voie de conséquence l'épaisseur E mesurée en fond de gorge est inférieure à un quart de la hauteur H. [0031] Sur la figure 4 est illustrée une variante de la figure 3, qui s'en distingue uniquement par l'adjonction d'un chanfrein 132 qui joue le même rôle que l'évidement radial 32 des modes de réalisation des figures 1 et 2. [0032] Sur la figure 5 est illustré un roulement à rouleaux 16 à contact radial dont la bague intérieure est essentiellement similaire à celle du premier mode de réalisation de l'invention, excepté naturellement concernant le chemin de roulement 20, qui est plan. [0033] Sur la figure 6 est illustré un roulement à billes à contact radial suivant un autre mode de réalisation de l'invention. C'est cette fois-ci non plus la bague intérieure 14, mais la bague extérieure 12 qui est pourvue de gorges axiales 30 et optionnellement d'une gorge radiale 32. On a représenté une culasse 122 dans laquelle vient s'insérer la bague extérieure 12 du roulement. [0034] Sur la figure 7 est illustré un roulement à rouleaux coniques 16, dont la bague intérieure 14 est similaire à celle du mode de réalisation de la figure 4, excepté naturellement pour le profil du chemin de roulement 20, qui est tronconique. [0035] Naturellement, d'autres variantes sont possibles. On peut prévoir sur la face de montage 26 des cannelures axiales. On peut prévoir pour un même roulement une bague intérieure telle que représentée sur l'une des figures 1 à 5 et une bague extérieure du type de la figure 6.10

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1. Bague de roulement (12, 14) définissant un axe de révolution (100) et présentant une face de roulement (24) tournée dans une direction radiale et sur laquelle est formé au moins un chemin de roulement (18, 20), une face de montage (26) tournée radialement à l'opposé de la face de roulement (24), et au moins une première face annulaire transversale (28) s'étendant en direction radiale entre la face de montage (26) et la face de roulement (24), caractérisée en ce que la première face transversale (28) présente au moins une première gorge annulaire axiale (30) s'enfonçant dans une direction axiale et située radialement entre la face de roulement (24) et la face de montage (26).
  2. 2. Bague de roulement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première gorge annulaire axiale (30) est au moins partiellement en recouvrement axial avec le chemin de roulement (18, 20).
  3. 3. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la face de montage (26) a une hauteur H1 mesurée dans la direction axiale, et la première gorge axiale (30) présente un fond qui se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de montage (26), à une profondeur P1 mesurée dans la direction axiale, telle que: Pl> H1/6.
  4. 4. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la face de roulement (24) a une hauteur H2 mesurée dans la direction axiale, et la première gorge axiale (30) présente un fond qui se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de roulement (26), à une profondeur P2 mesurée dans la direction axiale, telle que: P2> H2/6.
  5. 5. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première gorge axiale (30) présente un fond qui se trouve, par rapport à une extrémité axiale de la face de montage (26), à une profondeur P1 mesurée dans la direction axiale, et qui se trouve, par rapport àune extrémité axiale de la face de roulement (26), à une profondeur P2 mesurée dans la direction axiale, telle que: P1>P2, et de préférence P1>3/2P2.
  6. 6. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la face de montage (26) a une hauteur H1 mesurée dans la direction axiale, et en ce que la première gorge axiale (30) présente un fond, la bague (12, 14) ayant une épaisseur minimale E mesurée en direction axiale à partir du fond de la gorge axiale (30), telle que E<H1/2, et de préférence, E<H1/4. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la face de roulement (24) a une hauteur H2 mesurée dans la direction axiale, et en ce que la première gorge axiale (30) présente un fond, la bague (12, 14) ayant une épaisseur minimale E mesurée en direction axiale à partir du fond de la première gorge annulaire axiale (30), telle que E<H2/2. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague (12, 14) présente une deuxième face annulaire transversale (28) tournée à l'opposée de la première face annulaire transversale (28) et s'étendant en direction radiale entre la face de montage (26) et la face de roulement (22), la deuxième face annulaire transversale (28) présentant une deuxième gorge annulaire axiale (30) s'enfonçant axialement vers la première gorge annulaire axiale (30) et située radialement entre la face de roulement (24) et la face de montage (26). Bague de roulement selon la revendication 8, caractérisée en ce que la bague (12, 14) a un plan de symétrie (200) perpendiculaire à l'axe de révolution (100). Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la face de montage (26) présente une gorge annulaire radiale (32) s'enfonçant en direction de la face de roulement (24). 10
  7. 7. 15
  8. 8. 20 259. 10. 30 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 12 Bague de roulement selon la revendication 10, caractérisée en ce que la gorge annulaire radiale (32) est décalée axialement par rapport à la première gorge annulaire axiale (30). Bague de roulement selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisée en ce que la gorge radiale (32) a une largeur W mesurée dans la direction axiale, telle que: W <5/4* E, E désignant une épaisseur minimale E de la bague (12, 14) mesurée en direction axiale à partir du fond de la première gorge annulaire axiale. Bague de roulement selon la revendication 12, caractérisée en ce que W>3/4* E. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisée en ce que la gorge annulaire radiale (32) est en recouvrement, en sens axial, avec le chemin de roulement (18, 20). Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le chemin de roulement (18, 20) a une génératrice en arc de cercle, ou composée de deux arcs de cercle. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le chemin de roulement (18, 20) est cylindrique ou tronconique. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague de roulement est une bague intérieure (14) de roulement, la surface de roulement (24) étant tournée radialement vers l'extérieur. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que la bague de roulement est une bague extérieure (12) deroulement, la surface de roulement (24) étant tournée radialement vers l'intérieur. 19. Bague de roulement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la face de montage (26) comporte des cannelures axiales. 20. Roulement (10) comportant au moins une première bague de roulement (12), une deuxième bague de roulement (14) et des corps roulants (16) en contact avec des chemins de roulement (18, 20) formés sur la première bague de roulement (12) et la deuxième bague de roulement (14), caractérisé en ce que l'une au moins des première et deuxième bagues de roulement (12, 14) est une bague selon l'une quelconque des revendications précédentes. 21. Assemblage comportant un arbre creux (22) et une bague de roulement (14), caractérisé en ce que la bague de roulement (14) est selon l'une quelconque des revendications 1 à 19. 22. Procédé d'assemblage d'un assemblage selon la revendication 21, caractérisé en ce que on positionne la bague de roulement (14) sur l'arbre creux (22) avant d'insérer dans l'arbre creux (22) un outil, l'insertion de l'outil ayant pour effet de déformer et contraindre les parois de l'arbre creux (22) et de repousser radialement vers l'extérieur les parois de l'arbre creux (22) au contact de la face de montage (26) de la bague (14), en induisant des déformations locales d'au moins une zone de déformation (Z3) de la bague, située entre la gorge axiale (30) et la face de montage (26).
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