FR3116091A1

FR3116091A1 - Palier à roulement

Info

Publication number: FR3116091A1
Application number: FR2011404A
Authority: FR
Inventors: Axel MINEUR
Original assignee: NTN SNR Roulements SA
Current assignee: NTN EUROPE, FR
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2040-11-06
Also published as: FR3116091B1

Abstract

L’invention concerne un palier comprenant deux organes (1,2) formant entre eux une interface de rotation relative autour d’un axe, au moins un côté (5) de ladite interface étant équipé d’un dispositif d’étanchéité (6) comprenant au moins une armature (10) présentant une structure (10a) d’association par emmanchement sur une paroi complémentaire (2b) d’un organe (2) et une structure d’étanchéité (10b) s’étendant depuis ladite structure d’association, chacune desdites structures présentant une épaisseur (E1, E2) mesurée dans le sens normal à la direction dans laquelle ladite structure s’étend, l’épaisseur (E1) de la structure d’association (10a) étant supérieure à l’épaisseur (E2) de la structure d’étanchéité (10b). Figure 1a

Description

Palier à roulement

L’invention concerne un palier à roulement comprenant deux organes, respectivement intérieur et extérieur, une interface de rotation étant formée 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 pouvant être tournant et comprenant des moyens de fixation de la roue tandis que l’organe extérieur peut être fixe et comprendre des moyens de fixation sur un élément de suspension du véhicule.

Pour empêcher d’une part les fuites de lubrifiant présent dans l’interface de rotation et d’autre part la contamination de ladite interface avec des polluants extérieurs, au moins un côté de l’interface de rotation peut être équipé d’un dispositif d’étanchéité.

On connaît des dispositifs d’étanchéité qui comprennent au moins une armature présentant une structure d’association par emmanchement sur une paroi complémentaire d’un organe et une structure d’étanchéité s’étendant depuis ladite structure d’association.

Selon un type de réalisation, le dispositif d’étanchéité comprenant une deuxième armature qui forme avec la première armature susmentionnée une chambre annulaire en communication avec, d’une part, l’interface de rotation par une ouverture interne et, d’autre part, avec l’extérieur du palier par une ouverture externe.

L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un palier à roulement dont le montage du dispositif d’étanchéité est renforcé contre le risque de migration dudit dispositif lors de la rotation relative des organes, tout en satisfaisant aux exigences de compacité axiale requises par les dimensions dudit palier.

A cet effet, l’invention propose un palier comprenant deux organes formant entre eux une interface de rotation relative autour d’un axe, au moins un côté de ladite interface étant équipé d’un dispositif d’étanchéité comprenant au moins une armature présentant une structure d’association par emmanchement sur une paroi complémentaire d’un organe et une structure d’étanchéité s’étendant depuis ladite structure d’association, chacune desdites structures présentant une épaisseur mesurée dans le sens normal à la direction dans laquelle ladite structure s’étend, l’épaisseur de la structure d’association étant supérieure à l’épaisseur de la structure d’étanchéité.

D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :

est une représentation schématique en coupe axiale partielle d’un palier à roulement selon un mode de réalisation de l’invention,

représentent un agrandissement de la centré sur le dispositif d’étanchéité ;

,

et

sont des vues analogues de la , représentant chacune un dispositif d’étanchéité selon respectivement une variante de réalisation de l’invention ;

est une représentation schématique en coupe axiale partielle d’un palier à roulement selon un autre 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 présente deux organes, respectivement extérieur 1 et intérieur 2, montés en rotation relative autour d’un axe par l’intermédiaire d’une interface de rotation 3 formée entre lesdits organes. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l’axe de rotation du palier (horizontal sur les figures), respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe.

Dans les modes de réalisation représentés, l’organe extérieur 1 est destiné à être fixe, en étant associé par exemple à un élément de suspension du véhicule, et l’organe intérieur 2 est destiné à être tournant avec la roue. Toutefois, l’invention peut s’appliquer à une autre configuration de palier à roulement comprenant deux organes 1, 2 en rotation relative, éventuellement destiné à une autre application que le montage d’une roue de véhicule automobile.

Les paliers représentés comprennent au moins une rangée de billes 4 disposée entre deux pistes de roulement 1a, 2a formées sur respectivement un organe 1, 2 pour guider la rotation de l’organe tournant 2. Toutefois, l’invention n’est pas limitée à un mode de réalisation du palier, en particulier relativement à la présence ou à la géométrie des corps roulants 4, à la géométrie et/ou à la disposition relative des organes fixe 1 et tournant 2.

Suivant une variante non représentée, les organes 1, 2 peuvent être montés en rotation relative par l’intermédiaire d’une interface 3 lisse, une coupelle de friction pouvant en outre être interposée entre lesdits organes.

Au moins un côté 5 de l’interface de rotation 3 est équipé d’un dispositif d’étanchéité 6 pour empêcher, d’une part, les fuites de lubrifiant présent dans l’interface de rotation 3 et, d’autre part, la contamination de ladite interface avec des polluants extérieurs, notamment à base de boues.

Sur les figures, le côté 5 présente deux parois sensiblement axiales 1b, 2b de respectivement un organe 1, 2, lesdites parois s’étendant chacune dans le prolongement externe de respectivement une piste de roulement 1a, 2a.

Sur la , le côté 5 débouche à l’extérieur par l’intermédiaire d’une ouverture annulaire 7 formée entre une excroissance 8 du premier organe 1 et une paroi 9 sensiblement radiale formée sur le deuxième organe 2. En particulier, l’excroissance 8 est sous la forme d’un anneau de section rectangulaire qui s’étend axialement en direction de la paroi 9.

Dans la description, les termes « interne » et « externe » sont pris en référence au palier à roulement, notamment tel que représenté sur les figures 1 et 3.

Le dispositif d’étanchéité 6 comprend au moins une armature 10, 11 présentant une structure 10a, 11a d’association par emmanchement sur une paroi complémentaire d’un organe et une structure d’étanchéité 10b, 11b s’étendant depuis ladite structure d’association.

Dans les modes de réalisation représentés, le dispositif d’étanchéité 6 comprend deux armatures rigides interne 11 et externe 10 solidaires de respectivement un organe 1, 2, lesdites armatures pouvant être réalisées en matériau métallique, notamment par pliage d’une tôle emboutie.

En particulier, au moins l’une des armatures 10, 11 présente une structure d’étanchéité 10b, 11b qui s’étend suivant une direction perpendiculaire à la direction dans laquelle s’étend la structure d’association 10a, 11a.

L’armature interne 11 présente une structure extérieure 11a sensiblement axiale d’association à l’organe extérieur 1, ladite structure extérieure étant emmanchée sur la paroi axiale extérieure 1b du côté 5 (figures 1, 1a, 2a, 2b et 2c) ou sur une paroi axiale extérieure 8a de l’excroissance 8 ( ). De même, l’armature externe 10 présente une structure intérieure 10a sensiblement axiale d’association à l’organe intérieur 2, qui est emmanchée sur la paroi axiale intérieure 2b du côté 5.

Les armatures 10, 11 forment entre elles une chambre annulaire 12 en communication avec, d’une part, l’interface de rotation 3 par une ouverture interne 12a et, d’autre part, avec l’extérieur par une ouverture externe 12b.

L’armature interne 11 présente une structure intérieure d’étanchéité 11b s’étendant sensiblement radialement depuis une extrémité de la structure 11a d’association à l’organe 1, ladite structure intérieure présentant une extrémité intérieure libre qui est disposée en regard radial de la structure d’association 10a de l’armature externe 10, afin de délimiter avec ladite structure d’association l’ouverture interne 12a de la chambre 12.

Sur les figures 1, 1a, 2a, 2b et 2c, la structure d’étanchéité 11b s’étend sensiblement radialement depuis une extrémité interne de la structure 11a d’association à l’organe 1. Sur la , la structure d’étanchéité 11b présente une portion extérieure 13 en appui axial sur l’extrémité de l’excroissance 8 et une portion intérieure 14 formée dans le prolongement radial de ladite portion extérieure.

Par ailleurs, l’armature externe 10 présente une structure d’étanchéité 10b extérieure qui comprend une paroi principale 15 de l’armature 10, ladite paroi principale s’étendant depuis une extrémité externe de la structure d’association à l’organe 2, en étant agencée pour former l’ouverture externe 12b de la chambre 12 à l’interface avec une structure 11a, 11b de l’armature interne 11.

Sur les figures 1, 1a, 2a, 2b et 2c, la structure d’étanchéité 10b présente une paroi principale 15 radiale dont l’extrémité 16 opposée à la structure d’association 10a vient en regard radial avec une extrémité externe 17 de la structure d’association 11a, afin de former l’ouverture externe 12b à l’interface entre lesdites extrémités.

En particulier, sur les figures 1 et 1a, la paroi principale 15 est prolongée, à l’opposé de la structure d’association 10a, par une paroi complémentaire 18 axiale qui est disposée en regard radial de la structure d’association 11a, en formant à leur interface un conduit annulaire 19 par lequel la chambre 12 débouche dans l’ouverture externe 12b.

Sur la , la structure d’étanchéité 10a présente une paroi principale 15 qui présente :

une portion extérieure radiale 15a qui est disposée en appui axial contre la paroi 9 de l’organe 2 délimitant l’ouverture 7 ;
une portion intérieure 15b inclinée qui relie la portion radiale 15a à la structure d’association 10a.

En outre, la portion radiale 15a est prolongée, à l’opposé de la structure d’association 10a, par une paroi axiale complémentaire 18 dont l’extrémité libre 18a vient en regard radial avec la structure d’étanchéité 11b de l’armature interne 11, afin de délimiter l’ouverture externe 12b à leur interface.

Au moins une armature 11 porte un élément d’étanchéité 20 qui est en interface d’étanchéité avec l’autre armature 10. Sur les figures, l’armature interne 11 porte un élément d’étanchéité 20 qui présente au moins une lèvre 20a, 20d qui est disposée en contact frottant sur la structure d’étanchéité 10b de l’armature externe 10.

Sur les figures 1, 1a, 2a, 2b et 2c, l’élément d’étanchéité 20 présente deux lèvres extérieure 20a et intérieure 20b qui viennent en contact frottant sur respectivement la structure d’étanchéité 10b et la structure d’association 10a.

Sur la , l’élément d’étanchéité 20 présente une lèvre extérieure 20c disposée en regard radial de la portion radiale 15a de la structure d’étanchéité 10b, une lèvre intermédiaire 20d en contact frottant sur la portion inclinée 15b de ladite structure d’étanchéité, ainsi qu’une lèvre intérieure 20e qui s’étend radialement depuis l’extrémité libre de la structure d’étanchéité 11b pour venir en contact frottant ou ponctuel sur la structure d’association 10a au travers de l’ouverture interne 12a, afin d’empêcher les fuites dans la chambre annulaire 12 de lubrifiant provenant de l’interface de rotation 3.

Par ailleurs, pour limiter l’entrée de polluants extérieurs dans l’ouverture 7, l’élément d’étanchéité 20 présente un déflecteur radial 20f qui est interposé entre l’extérieur et une partie amont de ladite ouverture, afin de former une chicane pour l’entrée de polluants extérieurs.

L’élément d’étanchéité 20 présente en outre un bourrelet 20g qui est disposé en appui sur l’organe extérieur 1 pour former étanchéité statique. En particulier :

sur les figures 1, 1a, 2a, 2b et 2c, la structure d’association 11a de l’armature interne 11 présente un bord libre 21 qui est décalé radialement, afin de permettre un contact entre le bourrelet 20g et la paroi axiale extérieure 1b qui soit garant de l’étanchéité statique ;
sur la figure 3, le bourrelet 20g est relié au déflecteur 20f par un voile 20h s’étendant sur une portée extérieure de la structure d’association 11a.

De façon avantageuse, l’élément d’étanchéité 20 présente un voile 20i qui s’étend sur l’armature interne 11, et notamment au niveau de l’ouverture externe 12b et/ou du conduit annulaire 19, afin d’en limiter les dimensions, et ainsi de diminuer le risque d’entrée de polluants extérieurs par ladite ouverture et/ou ledit conduit. Sur les figures, le voile 20i s’étend entre le bourrelet 20g d’étanchéité statique et les lèvres 20a, 20b, 20c, 20d, 20e d’étanchéité dynamique, ce qui permet de former l’élément d’étanchéité 20 en une seule pièce.

L’élément d’étanchéité 20 peut être associé par surmoulage à l’armature interne 11. En particulier, l’élément d’étanchéité 20 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.

En relation avec les figures 1a, 2a, 2b et 2c, chacune des structures 10a, 10b de l’armature externe 10 présente une épaisseur E1, E2 mesurée dans le sens normal à la direction dans laquelle ladite structure s’étend, l’épaisseur E1 de la structure d’association 10a étant supérieure à l’épaisseur E2 de la structure d’étanchéité 10b.

Ainsi, on renforce le maintien axial de l’emmanchement de l’armature externe 10 sur l’organe tournant 2, notamment pour limiter le risque de migration de ladite armature lors de la rotation dudit organe, tout en conservant une épaisseur réduite sur les autres parties de ladite armature, afin de limiter l’encombrement axial du dispositif d’étanchéité 6 et/ou de pouvoir écarter des rangées de corps roulants disposés dans l’interface de rotation afin de gagner en durée de vie et en rigidité du palier.

Comme représenté sur la , la paroi complémentaire 18 de la structure d’étanchéité 10b présente une épaisseur E3, mesurée dans le sens normal à la direction dans laquelle elle s’étend, qui est analogue à l’épaisseur E2 de la paroi principale 15.

Suivant une variante non représentée, l’armature 11 solidaire de l’organe fixe 1 peut également présenter un agencement selon l’invention.

L’épaisseur E1 de la structure d’association 10a peut être supérieure d’au moins 30% à l’épaisseur E2 de la structure d’étanchéité 10b, notamment en étant comprise entre 150% et 200% de l’épaisseur E2 de ladite structure d’étanchéité.

Par exemple, l’armature externe 10 peut présenter une structure d’association 10a avec une épaisseur E1 de l’ordre de 1 mm et une structure d’étanchéité 10b avec une épaisseur E2 de l’ordre de 0,6 mmm, ce qui constitue un écart de valeur d’environ 0,2 mm par rapport à l’épaisseur standard (de l’ordre de 0,8 mm) d’une tôle métallique généralement utilisée pour réaliser une telle armature.

Sur les figures 1, 1a, 2a et 3, la structure d’association 10a présente une unique paroi 22 d’association à l’organe 2, dont l’épaisseur E1 est supérieure à l’épaisseur E2 de la structure d’étanchéité 10b.

Sur les figures 2b et 2c, la structure d’association 10a présente une paroi d’association 23 à l’organe 2, dont l’épaisseur E4 est analogue à l’épaisseur E2 de la structure d’étanchéité 10b, ladite paroi d’association étant reliée à ladite structure d’étanchéité par un coude 24.

Par ailleurs, la structure d’association 10a comprend un insert 25 qui est disposé autour de la paroi d’association 23, l’épaisseur E1 de la structure d’association 10a étant égale à la somme de l’épaisseur E5 dudit insert et de l’épaisseur E4 de ladite paroi d’association.

Dans les modes de réalisation représentés, l’insert 25 présente notamment une épaisseur E5 qui est analogue à l’épaisseur E4 de la paroi d’association 23.

Suivant une première variante ( ), l’insert 25 est formé d’un manchon rapporté 26 qui est associé autour de la paroi d’association 23, notamment par emmanchement autour de ladite paroi, avant le montage de l’armature externe 10 sur l’organe 2.

Le manchon 26 peut notamment être formé dans un matériau plus rigide qui le matériau formant la paroi d’association 23, afin de renforcer le montage de la structure d’association 10a sur l’organe tournant 2. A cet effet, l’armature externe 10 peut par exemple être réalisé à base d’inox, et le manchon 26 peut être réalisé à base d’acier.

Suivant une deuxième variante ( ), l’insert 25 est formé par un repli 27 de la paroi d’association 23, la structure d’association 10a présentant un coude 28 de liaison entre ladite paroi d’association et ledit repli.

Sur la , la structure d’étanchéité 10b s’étend dans le prolongement du repli 27, la paroi d’association 23 présentant un bord libre 29 à l’opposé du coude de liaison 28. En variante non représentée, la structure d’étanchéité 10b peut s’étendre dans le prolongement de la paroi d’association 23 et à l’opposé du coude de liaison 28, le repli 27 présentant alors un bord libre disposé à proximité de la structure d’étanchéité 10b.

Claims

Palier comprenant deux organes (1,2) formant entre eux une interface (3) de rotation relative autour d’un axe, au moins un côté (5) de ladite interface étant équipé d’un dispositif d’étanchéité (6) comprenant au moins une armature (10) présentant une structure (10a) d’association par emmanchement sur une paroi complémentaire (2b) d’un organe (2) et une structure d’étanchéité (10b) s’étendant depuis ladite structure d’association, chacune desdites structures présentant une épaisseur (E1, E2) mesurée dans le sens normal à la direction dans laquelle ladite structure s’étend, ledit palier étant caractérisé en ce que l’épaisseur (E1) de la structure d’association (10a) est supérieure à l’épaisseur (E2) de la structure d’étanchéité (10b).
Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’épaisseur (E1) de la structure d’association (10a) est supérieure d’au moins 30% à l’épaisseur
(E2) de la structure d’étanchéité (10b).
Palier selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’épaisseur (E1) de la structure d’association (10a) est comprise entre 150% et 200% de l’épaisseur (E2) de la structure d’étanchéité (10b).
Palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la structure d’étanchéité (10b) s’étend suivant une direction perpendiculaire à la direction dans laquelle s’étend la structure d’association (10a).
Palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la structure d’étanchéité (10b) comprend une paroi principale (15) de l’armature (10).
Palier selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi principale (15) est prolongée, à l’opposé de la structure d’association (10a), par une paroi complémentaire (18) de la structure d’étanchéité (10b).
Palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la structure d’association (10a) comprend une paroi d’association (22, 23).
Palier selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi d’association (22) présente une épaisseur (E1) qui est supérieure à l’épaisseur (E2) de la structure d’étanchéité (10b).
Palier selon la revendication 7, caractérisé en ce que la structure d’association (10a) comprend un insert (25) qui est disposé autour de la paroi d’association (23), l’épaisseur (E1) de la structure d’association étant la somme de l’épaisseur (E5) de l’insert et de l’épaisseur (E4) de la paroi d’association (23).
Palier selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’épaisseur (E4) de la paroi d’association (23) est analogue à l’épaisseur (E2) de la structure d’étanchéité (10b).
Palier selon la revendication 10, caractérisé en ce que la paroi d’association (23) est reliée à la structure d’étanchéité (10b) par un coude (24).
Palier selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l’insert (25) est formé d’un manchon rapporté (26) qui est associé autour de la paroi d’association (23).
Palier selon la revendication 12, caractérisé en ce que le manchon (26) est réalisé à base d’un matériau plus rigide que le matériau formant la paroi d’association (23).
Palier selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l’insert (25) est formé par un repli (27) de la paroi d’association (23), la structure d’association (10a) présentant un coude (28) de liaison entre ladite paroi d’association et ledit repli.
Palier selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité (6) comprend une deuxième armature (11) formant avec l’armature d’étanchéité (10) une chambre annulaire (12) qui en communication avec, d’une part, l’interface de rotation (3) par une ouverture interne (12a) et, d’autre part, avec l’extérieur par une ouverture externe (12b).