FR3074861A1 - Palier a roulement equipe d'un dispositif d'etancheite - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un palier à roulement équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant deux armatures rigides (8, 9), une armature (8) étant pourvue d'un élément d'étanchéité (10) comprenant au moins une lèvre (11) en contact frottant, une armature (9) présentant une structure extérieure aval formant un jeu réduit d'étanchéité aval (14), une armature (9) présentant une structure latérale aval délimitant un compartiment amont (4a) en communication avec un compartiment aval (4b) par le jeu réduit d'étanchéité aval (14), l'ouverture (5) débouchant dans le compartiment amont (4a) et la lèvre d'étanchéité (11) étant disposée dans le compartiment aval (4b), une armature (8) présentant une structure extérieure formant à son interface un jeu réduit d'étanchéité amont (15) au niveau de ladite ouverture, une armature (8) présentant une structure latérale amont qui borde l'ouverture (5) en formant un bourrelet (17) en relief sur un organe (1).

Description

L’invention concerne un palier à roulement comprenant deux organes, respectivement intérieur et extérieur, ainsi que des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d’un axe.
En particulier, l’invention s’applique aux paliers à roulement de véhicule automobile, notamment aux paliers de roue. De façon avantageuse, un palier suivant l’invention permet le montage d’une roue motrice ou non motrice de véhicule automobile, l’organe intérieur étant tournant et comprenant des moyens de fixation de la roue tandis que l’organe extérieur est fixe et comprend des moyens de fixation sur un élément de suspension du véhicule.
Pour empêcher d’une part les fuites de lubrifiant présent dans l’espace de roulement et d’autre part la contamination dudit espace avec des polluants extérieurs, au moins un côté de l’espace de roulement peut être équipé d’un dispositif d’étanchéité.
En particulier, le dispositif d’étanchéité peut comprendre deux armatures rigides solidaires respectivement d’un organe, une desdites armatures étant équipée d’un élément d’étanchéité comprenant au moins une lèvre en contact frottant sur une portée de l’autre armature.
Pour satisfaire aux cahiers des charges de plus en plus sévères relativement à l’étanchéité, notamment pour la validation des paliers de roue par les constructeurs automobiles, cette solution conduit à un couple de frottement important qui, outre l’impact négatif sur l’énergie nécessaire à la rotation du palier, provoque un niveau de température de fonctionnement élevé et donc une usure prématurée de la lèvre frottante. En outre, cette usure est d’autant plus rapide que des polluants peuvent rentrer au niveau de la portée de frottement et y demeurer lors de la rotation.
Pour tenter de résoudre ce problème, on peut proposer d’ajouter des déflecteurs pour former une chicane d’entrée qui est agencée pour limiter les échanges entre l’espace de roulement et l’extérieur, notamment au niveau de la portée de frottement.
En particulier, une armature peut présenter une structure extérieure qui entoure la lèvre d’étanchéité en formant avec l’autre armature un jeu réduit d’étanchéité.
L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un palier à roulement équipé d’un dispositif d’étanchéité dont l’interface d’étanchéité est optimisée tout en limitant le couple de frottement induit.
A cet effet, l’invention propose un palier à roulement comprenant deux organes et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d’un axe, au moins un côté de l’espace de roulement présentant une chambre annulaire en communication avec l’extérieur par une ouverture, ladite chambre étant équipée d’un dispositif d’étanchéité comprenant deux armatures rigides solidaires respectivement d’un organe, dans lequel :
- une armature est pourvue d’un élément d’étanchéité comprenant au moins une lèvre en contact frottant sur une portée de l’autre armature
- une armature présente une structure extérieure aval entourant ladite lèvre d’étanchéité en formant avec l’autre armature un jeu réduit d’étanchéité aval ;
- une armature présente une structure latérale aval délimitant dans la chambre un compartiment amont en communication avec un compartiment aval par le jeu réduit d’étanchéité aval, l’ouverture débouchant dans le compartiment amont et la lèvre d’étanchéité étant disposée dans le compartiment aval ;
- une armature présente une structure extérieure amont qui entoure l’ouverture en formant à son interface un jeu réduit d’étanchéité amont au niveau de ladite ouverture ;
- une armature présente une structure latérale amont qui borde l’ouverture en formant un bourrelet en relief sur un organe.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures 1 à 3 annexées qui représentent partiellement et en coupe longitudinale un palier à roulement équipé d’un dispositif d’étanchéité selon respectivement un mode de réalisation de l’invention.
En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un palier à roulement, en particulier pour le montage d’une roue motrice ou non motrice d’un véhicule automobile.
Le palier comprend deux organes, à savoir sur les figures un premier organe 1 disposé extérieurement en étant fixe et un deuxième organe 2 disposé intérieurement en étant tournant. Dans l’application considérée, la roue est destinée à être associée à l’organe intérieur 2 et l’organe extérieur 1 peut présenter des moyens de fixation du palier sur un élément de suspension du véhicule automobile.
Entre ces deux organes 1,2, un espace de roulement est formé pour permettre la rotation relative desdits organes autour d’un axe. Dans cette description, les termes de positionnement dans l’espace sont pris en référence à l’axe de rotation du palier. En particulier, le terme « intérieur >> est relatif à une disposition proche de cet axe et le terme « extérieur >> est relatif à une disposition à distance de cet axe.
Pour permettre la rotation, chaque organe 1, 2 peut présenter deux pistes de roulement espacées axialement de sorte à former dans l’espace de roulement deux chemins de roulement dans lesquels sont disposées respectivement une rangée de corps roulants 3, lesdits corps roulants se présentant par exemple sous la forme de billes qui sont maintenues dans une rangée par l’intermédiaire d’une cage de rétention.
Toutefois, l’invention n’est pas limitée à un mode de réalisation du palier, en particulier relativement à la géométrie des corps roulants 3, à la géométrie et/ou à la disposition relative des organes fixe 1 et tournant 2.
Les figures représentent un côté de l’espace de roulement qui présente une chambre annulaire 4 en communication avec l’extérieur par l’intermédiaire d’une ouverture annulaire 5 formée entre les organes 1, 2. Dans ces modes de réalisation, le premier organe 1 présente une extension annulaire 6 délimitant l’ouverture 5 avec une paroi 7 du deuxième organe 2, ladite extension étant sous la forme d’un anneau de section sensiblement rectangulaire délimitée par une paroi radiale d’extrémité 6a et deux parois axiales respectivement extérieure 6b et intérieure 6c.
En particulier, la paroi 7 du deuxième organe 2 présente deux portions 7a, 7b sensiblement radiales séparées par une portée conique 7c convergeant vers la chambre 4, et une portion sensiblement axiale 7d reliée à la portion radiale intérieure 7b par une portée coudée. L’ouverture 5 est définie entre la paroi radiale d’extrémité 6a de l’extension 6 et la portée conique 7c de la paroi 7 du deuxième organe 2, ladite paroi délimitant un côté de la chambre 4 entre ladite ouverture et les corps roulants 3.
Pour empêcher d’une part les fuites de lubrifiant présent dans l’espace de roulement et d’autre part la contamination dudit espace avec des polluants extérieurs, notamment à base de boues, la chambre 4 est équipée d’un dispositif d’étanchéité.
Le dispositif d’étanchéité comprend deux armatures rigides 8, 9 solidaires respectivement d’un organe 1, 2, lesdites armatures pouvant être réalisées en matériau métallique, notamment par pliage d’une tôle emboutie. Une première armature 8 est pourvue d’un élément d’étanchéité 10 comprenant au moins une lèvre 11 en contact frottant sur une portée 12 d’une deuxième armature 9.
Dans les modes de réalisation représentés, la première armature 8 est solidarisée à l’organe extérieur 1, notamment en présentant une géométrie en U formée par une paroi radiale 8a prolongée de part et d’autre par une paroi axiale respectivement extérieure 8b et intérieure 8c, la paroi intérieure 8c étant associée à la paroi intérieure 6c de l’extension 6 et les parois radiale 8a et extérieure 8b de ladite armature étant disposées contre respectivement les parois d’extrémité 6a et extérieure 6b de l’extension 6.
La deuxième armature 9 présente une géométrie en U formée par une paroi centrale 9a prolongée de part et d’autre par une paroi respectivement extérieure 9b et intérieure 9c, la lèvre d’étanchéité 11 étant en contact frottant à l’intérieur du U sur la paroi centrale 9a et la paroi intérieure 9c étant associée sur la portion axiale 7d de la paroi 7 de l’organe 2. Par ailleurs, l’élément d’étanchéité 10 comprend une lèvre annexe 13 qui est en contact frottant sur la paroi intérieure 9c de l’armature 9.
La deuxième armature 9 présente une structure extérieure aval entourant la lèvre d’étanchéité 11 en formant avec la première armature 8 un jeu réduit d’étanchéité aval 14. Dans la description, les termes « amont >> et « aval >> sont définis par rapport au sens d’introduction des polluants dans l’ouverture 5, depuis l’extérieur vers l’intérieur.
Dans les modes de réalisation représentés, la paroi extérieure 9b de la deuxième armature 9 forme la structure extérieure aval, notamment en prévoyant de disposer l’extrémité de ladite paroi en regard d’une paroi sensiblement radiale de la première armature 8 portant intérieurement la lèvre d’étanchéité 11.
La deuxième armature 9 présente une structure latérale aval délimitant dans la chambre 4 un compartiment amont 4a en communication avec un compartiment aval 4b par le jeu réduit d’étanchéité aval 14, l’ouverture 5 débouchant dans le compartiment amont 4a et la lèvre d’étanchéité 11 étant disposée dans le compartiment aval 4b.
Dans les modes de réalisation représentés, la paroi centrale 9a de la deuxième armature 9 forme la structure latérale aval, notamment en prévoyant de disposer ladite paroi centrale dans la chambre 4 pour délimiter un compartiment aval 4b entouré par l’extension 6 et le compartiment amont 4a par la paroi 7 du deuxième organe 2.
Ainsi, en cas d’introduction de polluants fluides par l’ouverture 5, ceux-ci coulent le long de la paroi 7 dans le compartiment amont 4a en étant empêchés de pénétrer dans le compartiment aval 4b par le jeu réduit d’étanchéité aval 14, la rotation du deuxième organe 2 permettant l’expulsion par centrifugation et/ou gravité des polluants hors du compartiment amont 4a.
Pour limiter la possibilité d’introduction des polluants dans le compartiment amont 4a, l’armature 8 présente une structure extérieure amont qui entoure l’ouverture 5 en formant à son interface un jeu réduit d’étanchéité amont 15 au niveau de ladite ouverture. En particulier, la structure extérieure amont est disposée autour de la portée conique 7c.
Dans les modes de réalisation représentés, la deuxième armature 8 solidaire de l’extension 6 porte un élément d’étanchéité 10 qui est équipé de la structure extérieure amont, notamment en présentant au moins une couronne 16 qui est disposée en regard de l’organe 2 pour former le jeu réduit d’étanchéité amont 15. En particulier, la couronne 16 s’étend depuis l’extension 6 pour former le jeu réduit d’étanchéité amont 15 avec la paroi 7 du deuxième organe 2.
L’élément d’étanchéité 10 présente une portion sensiblement radiale qui recouvre la paroi radiale 8a de la deuxième armature 8, la couronne 16 s’étendant depuis ladite portion en direction de la paroi 7. Plus précisément, la figure 1 représente une couronne 16 entourant la portée conique 7c avec un recouvrement axial formant une chicane, ladite couronne divergeant vers l’extérieur de la chambre 4 pour retenir les polluants fluides sur elle en vue de leur évacuation par ruissèlement vers le bas. Par ailleurs, la couronne 16 peut présenter une flexibilité vers l’extérieur qui est suffisante pour permettre l’expulsion par centrifugation des polluants hors du compartiment amont 4a.
La figure 2 représente une réalisation à deux couronnes concentriques 16a, 16b qui permettent de former une double chicane dans le jeu réduit d’étanchéité amont 15. La figure 3 représente une réalisation dans laquelle l’extrémité distale de la couronne 16 est repliée vers l’extérieur pour améliorer la capacité de ladite couronne à retenir les polluants fluides sur elle.
Pour limiter la possibilité de présence des polluants fluides sur la structure extérieure amont, l’armature 8 présente une structure latérale amont qui borde l’ouverture 5 en formant un bourrelet 17 en relief sur un organe 1. Dans les modes de réalisation représentés, la structure latérale amont est portée par la première armature 8 en formant le bourrelet 17 sur la paroi extérieure 6b de l’extension 6.
Ainsi, en cas de pollution de la paroi extérieure 6b, le bourrelet 17 permet de limiter l’écoulement des polluants sur la couronne 16. En outre, l’extension 6 présente un rétrécissement formant une cavité annulaire 18 délimitée par le bourrelet 17, les polluants pouvant être contenus dans ladite cavité pour être évacués par écoulement autour de l’organe 1.
Dans les modes de réalisation représentés, l’élément d’étanchéité 10 présente la structure latérale amont, notamment en prévoyant que la paroi extérieure 8b de la première armature 8 porte un anneau 19 dudit élément formant le bourrelet 17, ledit anneau présentant un bord 20 s’étendant radialement pour former la cavité
18.
Par ailleurs, l’anneau 19 présente une dimension extérieure croissante en direction de la couronne 16, notamment en étant supérieure à la dimension extérieure de ladite couronne. En outre, la paroi extérieure 8b est disposée à distance de la paroi extérieure 6b de l’extension 6, en présentant une extrémité recourbée extérieurement pour maintenir l’anneau 19.
De façon avantageuse, l’élément d’étanchéité 10 présente d’une seule pièce au moins une lèvre d’étanchéité 11, la structure extérieure amont, par exemple sous la forme d’au moins une couronne 16, et la structure latérale amont, par exemple sous la forme d’un anneau 19.
L’élément d’étanchéité 10 peut être associé par surmoulage à l’armature 8. En particulier, l’élément d’étanchéité 10 peut être réalisé en matériau souple, par exemple en élastomère, notamment à base de copolymère butadiène nitrile (NBR), éventuellement renforcé mécaniquement par des charges telles que du noir de carbone, de NBR hydrogéné (HNBR), de fluoropolymère ou de polyacrylate.
Grâce au bourrelet amont 17 ainsi qu’à la géométrie des jeux réduits d’étanchéité respectivement amont 15 et aval 14, le dispositif d’étanchéité selon l’invention permet, sans induire de couple supplémentaire au niveau de la lèvre frottante 11, de fiabiliser l’étanchéité conférée en limitant l’introduction de polluants fluides au 15 travers de l’ouverture 5, notamment en facilitant leur évacuation du voisinage de ladite ouverture.

Claims (14)

1. Palier à roulement comprenant deux organes (1,2) et des corps roulants (3) disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d’un axe, au moins un côté de l’espace de roulement présentant une chambre annulaire (4) en communication avec l’extérieur par une ouverture (5), ladite chambre étant équipée d’un dispositif d’étanchéité comprenant deux armatures rigides (8, 9) solidaires respectivement d’un organe (1,2), une armature (8) étant pourvue d’un élément d’étanchéité (10) comprenant au moins une lèvre (11) en contact frottant sur une portée (12) de l’autre armature (9), une armature (9) présentant une structure extérieure aval entourant ladite lèvre d’étanchéité en formant avec l’autre armature (8) un jeu réduit d’étanchéité aval (14), ledit palier étant caractérisé en ce que :
- une armature (9) présente une structure latérale aval délimitant dans la chambre (4) un compartiment amont (4a) en communication avec un compartiment aval (4b) par le jeu réduit d’étanchéité aval (14), l’ouverture (5) débouchant dans le compartiment amont (4a) et la lèvre d’étanchéité (11) étant disposée dans le compartiment aval (4b) ;
- une armature (8) présente une structure extérieure amont qui entoure l’ouverture (5) en formant à son interface un jeu réduit d’étanchéité amont (15) au niveau de ladite ouverture ;
- une armature (8) présente une structure latérale amont qui borde l’ouverture (5) en formant un bourrelet (17) en relief sur un organe (1).
2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité comprend une première armature (8) pourvue de l’élément d’étanchéité (10) et une deuxième armature (9) présentant la structure extérieure aval.
3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième armature (9) présente une géométrie en U formée par une paroi centrale (9a) prolongée de part et d’autre par une paroi respectivement extérieure (9b) et intérieure (9c), la lèvre d’étanchéité (11) étant en contact frottant à l’intérieur du U sur la paroi centrale (9a), et en ce que la paroi extérieure (9b) forme la structure extérieure aval.
4. Palier à roulement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi centrale (9a) forme la structure latérale aval.
5. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’élément d’étanchéité (10) présente au moins une couronne (16) qui est disposée en regard d’un organe (2) pour former le jeu réduit d’étanchéité amont (15).
6. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’un premier organe (1) présente une extension annulaire (6) délimitant l’ouverture (5) avec une paroi (7) d’un deuxième organe (2), l’armature (8) présentant la structure extérieure amont étant solidaire de ladite extension.
7. Palier à roulement selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la couronne (16) s’étend depuis l’extension (6) pour former le jeu réduit d’étanchéité amont (15) avec la paroi (7) du deuxième organe (2).
8. Palier à roulement selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l’armature (8) présentant la structure latérale amont est solidaire de l’extension (6) en formant le bourrelet (17) sur une paroi extérieure (6b) de ladite extension.
9. Palier à roulement selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’extension (6) présente un rétrécissement formant une cavité annulaire (18) délimitée par le bourrelet (17).
10. Palier à roulement selon l’une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu’une armature (8) présente une géométrie en U formée par une paroi radiale (8a) prolongée de part et d’autre par une paroi axiale respectivement extérieure (8b) et intérieure (8c), la paroi intérieure (8c) étant associée à une paroi intérieure (6c) de l’extension (6) et le bourrelet (17) étant porté par la paroi extérieure (8b).
11. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la structure latérale aval est disposée dans la chambre (4) pour délimiter un compartiment aval (4b) entouré par l’extension (6), la paroi (7) du deuxième organe (2) délimitant le compartiment amont (4a).
12. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que la paroi (7) du deuxième organe présente une portée conique (7c) convergeant vers la chambre (4), la structure extérieure amont étant disposée autour de ladite portée conique.
13. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l’élément d’étanchéité (10) présente la structure latérale amont.
14. Palier à roulement selon la revendication 13, caractérisé en ce que l’élément d’étanchéité (10) est associé à une armature (8) en présentant d’une seule pièce au moins une lèvre d’étanchéité (11 ), la structure extérieure amont et la structure latérale amont.
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