FR3143693A1 - Palier à roulement équipé d’un dispositif d’étanchéité - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un palier à roulement comprenant deux organes (1, 2) en rotation relative autour d’un axe, au moins un côté de l’espace de roulement présentant une chambre annulaire (5) en communication avec l’extérieur par une ouverture (6), en étant équipée d’un dispositif d’étanchéité comprenant deux armatures rigides (10, 11) solidaires respectivement d’un organe (1, 2), la première armature (10) étant pourvue d’un élément d’étanchéité (12) interne comprenant une lèvre (12a, 12b) en interférence d’étanchéité avec une portée médiale (13) de la deuxième armature (11), ladite portée médiale étant disposée radialement entre deux portées (15, 16) de ladite deuxième armature, la portée extérieure (16) présentant une surface axiale (17) emmanchée sur une surface axiale complémentaire (18) du deuxième organe (2), la portée intérieure (15) étant immobilisée axialement sur un seuil radial (19) formé sur ledit deuxième organe. Figure 1a

Description

Palier à roulement équipé d’un dispositif d’étanchéité
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 est équipé d’un dispositif d’étanchéité.
En particulier, le dispositif d’étanchéité peut comprendre deux armatures rigides solidaires respectivement d’un organe, une première armature étant pourvue d’un élément d’étanchéité interne qui comprend au moins une lèvre en interférence d’étanchéité avec une portée médiale de la deuxième armature.
On connait des paliers dans lesquels la deuxième armature est associée à l’organe par emmanchement d’une portée intérieure de ladite armature sur une surface axiale intérieure dudit organe, une portée extérieure de ladite deuxième armature étant prolongée axialement et/ou radialement pour former un déflecteur limitant l’entrée de polluants extérieurs dans l’espace de roulement.
Cette solution d’emmanchement intérieur ne donne pas entière satisfaction, en ce qu’elle ne permet pas d’éviter les risques de migration de la deuxième armature le long de la surface axiale intérieure, ce qui peut compromettre l’étanchéité conférée par l’interférence entre l’élément d’étanchéité et la portée médiale.
Par ailleurs, cette solution limite la dimension radiale de la portée médiale, au détriment de la place disponible pour former l’interférence avec l’élément d’étanchéité, et nécessite une longueur d’emmanchement et donc une dimension axiale de l’organe qui sont préjudiciables au poids du palier.
L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un palier à roulement équipé d’un dispositif d’étanchéité dont la fiabilité est améliorée, notamment relativement aux risques de migration lors de la rotation, tout en optimisant la place disponible pour réaliser ladite étanchéité sans compromettre le poids du palier.
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 une première et une deuxième armature rigide solidaires respectivement d’un premier et d’un deuxième desdits organes, la première armature étant pourvue d’un élément d’étanchéité interne comprenant au moins une lèvre qui est en interférence d’étanchéité avec une portée médiale de la deuxième armature, ladite portée médiale étant disposée radialement entre deux portées respectivement extérieure et intérieure de ladite deuxième armature, la portée extérieure présentant une surface axiale qui est emmanchée sur une surface axiale complémentaire du deuxième organe, la portée intérieure étant immobilisée axialement sur un seuil radial formé sur ledit deuxième organe.
D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées,
et
qui représentent partiellement et en coupe longitudinale un palier à roulement équipé d’un dispositif d’étanchéité selon un mode de réalisation de l’invention ( ), et un agrandissement de la centré sur le dispositif d’étanchéité ( ).
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, qui présente à cet effet un fût axial 2a et une bride radiale 2b pourvue d’orifices 3 de fixation à la jante de roue (non représentée). De même, 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 A. Dans cette description, les termes de positionnement dans l’espace sont pris en référence à l’axe A de rotation du palier (horizontal sur les figures). En particulier :
  • les termes « intérieur » et « extérieur » sont relatifs à une disposition respectivement proche et à distance de cet axe A ;
  • les termes « axial » et « radial » sont relatifs à une disposition respectivement suivant cet axe A et s’éloignant ou se rapprochant de lui.
Pour permettre la rotation, chaque organe 1, 2 peut présenter au moins une piste de roulement 1c, 2c espacées axialement de sorte à former dans l’espace de roulement un chemin de roulement dans lequel est disposée une rangée de corps roulants 4, lesdits corps roulants se présentant par exemple sous la forme de billes qui sont maintenues dans leur 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 4, 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 5 en communication avec l’extérieur par l’intermédiaire d’une ouverture annulaire 6 formée entre les organes 1, 2.
Dans ce mode de réalisation, le premier organe 1 présente une excroissance annulaire 7 délimitant un premier bord de l’ouverture 6. En particulier, l’excroissance 7 est sous la forme d’un anneau de section sensiblement rectangulaire délimité par une paroi radiale d’extrémité 7a et deux parois axiales respectivement intérieure 7b et extérieure 7c, la paroi d’extrémité 7a délimitant un premier bord latéral de l’ouverture 6.
De même, le deuxième organe 2 présente une paroi latérale extérieure 8 qui s’étend sensiblement radialement en regard axial de l’excroissance 7, en délimitant un deuxième bord latéral de l’ouverture 6, ladite ouverture étant ainsi délimitée latéralement entre la paroi latérale extérieure 8 et la paroi d’extrémité 7a de ladite excroissance.
Le deuxième organe 2 présente également une paroi latérale intérieure 9 délimitant un bord qui s’étend radialement de la chambre annulaire 5 et en regard axial de l’espace de roulement, de manière à délimiter latéralement un côté de ladite chambre entre l’ouverture 6 et l’espace de roulement.
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 d’eau et/ou de boues, la chambre 5 est équipée d’un dispositif d’étanchéité.
Le dispositif d’étanchéité comprend une première 10 et une deuxième 11 armature rigide solidaires respectivement d’un premier 1 et d’un deuxième 2 organe, lesdites armatures pouvant être réalisées en matériau métallique, notamment par emboutissage d’une tôle.
La première armature 10 est pourvue d’un élément d’étanchéité interne 12 comprenant au moins une lèvre 12a, 12b qui est en interférence d’étanchéité avec une portée médiale 13 de la deuxième armature 11.
Dans le mode de réalisation représenté, la première armature 10 est solidarisée à l’organe extérieur fixe 1, notamment en étant fixée à l’excroissance 7. Pour ce faire, la première armature 10 présente une structure externe 10a en forme de L renversé, qui comprend une paroi extérieure axiale 14a et une paroi intérieure radiale 14b, l’excroissance 7 présentant une paroi extérieure 7c sur laquelle la paroi extérieure axiale 14a est emmanchée et une paroi d’extrémité 7a contre laquelle la paroi intérieure radiale 14b est en butée axiale.
Dans la description, les termes « interne » et « externe » sont définis par rapport à une disposition respectivement dans la chambre d’étanchéité 5 et dans l’ouverture extérieure 6 de ladite chambre.
La première armature 10 présente en outre une structure interne 10b qui porte l’élément d’étanchéité interne 12, ladite structure interne comprenant :
  • une paroi intérieure 14c qui s’étend sensiblement radialement entre l’espace de roulement et la paroi médiale 13, et sur laquelle sont formées au moins une lèvre d’étanchéité 12a, 12b ;
  • une paroi extérieure 14d sensiblement axiale reliant les parois intérieures 14c, 14b, et dont la dimension est suffisamment importante pour écarter la paroi interne 14c des corps roulants 4.
L’élément d’étanchéité interne 12 comprend notamment au moins une lèvre 12a en contact frottant sur la portée médiale 13 et/ou au moins une lèvre 12b formant un jeu réduit d’étanchéité avec ladite portée médiale.
En relation avec la , l’élément d’étanchéité interne 12 comprend une lèvre d’étanchéité intérieure 12a qui est en contact frottant sur la portée médiale 13, ainsi qu’une lèvre d’étanchéité extérieure 12b qui forme un jeu réduit d’étanchéité avec ladite portée médiale.
La portée médiale 13 est disposée radialement entre deux portées respectivement intérieure 15 et extérieure 16 de la deuxième armature 11, lesdites portées étant agencées pour permettre la fixation et l’immobilisation de ladite deuxième armature sur l’organe tournant 2.
Pour ce faire, la portée extérieure 16 présente une surface axiale 17 qui est emmanchée sur une surface axiale complémentaire 18 formée sur le deuxième organe 2.
De façon avantageuse, la surface complémentaire d’emmanchement 18 est formée à l’extérieur de la chambre d’étanchéité 5, et notamment dans l’ouverture 6. Ainsi, la deuxième armature 11 peut être réalisée avec une portée médiale d’étanchéité 13 de dimension radiale plus importante, ce qui permet de disposer davantage de lèvres d’étanchéité 12a, 12b dans la chambre 5, et donc d’augmenter les interférences d’étanchéité dans ladite chambre.
Sur les figures, la portée médiale 13 est disposée en regard de la paroi latérale intérieure 9, ladite paroi latérale étant délimitée extérieurement par une excroissance extérieure 20 qui s’étend dans la chambre 5 et présente la surface complémentaire 18 d’emmanchement de la portée extérieure 16. En outre, la surface axiale d’emmanchement 17 est formée sur l’intérieur de la portée extérieure 16, afin de permettre l’emmanchement de ladite portée extérieure autour de l’excroissance 20.
Cet agencement permet également d’éviter l’infiltration de polluants extérieurs à l’interface entre la deuxième armature d’étanchéité 11 et la paroi latérale 9 du deuxième organe 2, et ainsi d’améliorer l’étanchéité statique au niveau de l’emmanchement de ladite deuxième armature sur ledit deuxième organe. En particulier, pour améliorer cette étanchéité statique, un élément d’étanchéité peut être rapporté sur la portée extérieure 16, par exemple par surmoulage d’un matériau élastomère adapté, ou sous la forme d’une pâte d’étanchéité, d’un joint torique et/ou d’un cordon de silicone.
La paroi latérale intérieure 9 présente un profil convexe pour limiter l’encombrement axial du palier à roulement tout en conservant des dimensions suffisantes pour former une chambre d’étanchéité 5 entre les deux organes 1, 2.
La portée médiale 13 présente un profil convexe en étant espacée axialement de la paroi latérale 9, de manière à limiter l’impact sur la deuxième armature 11 des contraintes mécaniques dues à la rotation de l’organe 2.
La portée intérieure 15 est immobilisée axialement sur un seuil radial 19 formé sur le deuxième organe 2, de manière à assurer la retenue axiale de la deuxième armature 11 sur ledit deuxième organe en s’affranchissant au maximum du besoin de rectification sur la paroi latérale 9.
Ainsi, en dissociant la fixation de la deuxième armature 11 par sa portée extérieure 16 entourant la portée médiale 13 d’étanchéité, de son immobilisation axiale par l’intermédiaire d’une mise en butée de sa portée intérieure 15 sur le seuil radial 19, la fiabilité de l’étanchéité est améliorée, notamment relativement aux risques de migration de ladite deuxième armature lors de la rotation, tout en optimisant la place disponible pour réaliser ladite étanchéité sans compromettre le poids du palier.
En particulier, l’emmanchement extérieur de la deuxième armature 11 sur un grand diamètre permet de libérer de la place pour sa mise en butée intérieure sur l’organe, et ce sans préjudice pour la dimension axiale nécessaire pour intégrer le dispositif d’étanchéité dans le palier.
Le seuil radial 19 et/ou la portée intérieure 15 peut(vent) s’étendent continûment sur tout leur circonférence, ou être formé(e)(s) de secteurs discrets équirépartis circonférentiellement. En particulier, dans ce second cas, la portée intérieure 15 peut présenter des pattes équiréparties circonférentiellement et destinées à venir chacune en appui axial contre respectivement un rebord radial discret formé dans l’organe 2.
Sur les figures, la paroi latérale intérieure 9 est bordée intérieurement par une paroi intérieure 21 s’étendant axialement, et sur laquelle le seuil radial 19 est formé.
De façon avantageuse, la paroi intérieure 21 relie la paroi latérale 9 à l’espace de roulement, ce qui permet de réduire l’encombrement axial total du palier. Par ailleurs, l’élément d’étanchéité interne 12 comprend une lèvre annexe 12c disposée à l’interface entre la chambre 5 et l’espace de roulement pour empêcher les fuites de lubrifiant dans ladite chambre, cette lèvre 12c venant en contact frottant sur la paroi intérieure 21 de l’organe 2, et non sur l’armature 11, afin de rapprocher axialement ladite lèvre au plus près de l’espace de roulement.
Dans le mode de réalisation représenté, le seuil 19 est formé en saillie radiale sur le bord interne de la rainure formant la paroi latérale 9 sur le deuxième organe 2.
Pour limiter l’entrée de polluants extérieurs dans la chambre 5, le dispositif d’étanchéité comprend une structure d’étanchéité externe comprenant une première 23 et une deuxième 24 section solidaires de respectivement la première 10 et la deuxième 11 armature, lesdites sections formant entre elles une interface d’étanchéité au niveau de l’ouverture 6.
Sur les figures, les sections 23, 24 forment une chicane d’étanchéité à leur interface, afin de former un barrage à l’entrée de polluants extérieurs dans la chambre 5, et permettre notamment l’évacuation des éventuels polluants extérieurs retenus dans ladite chicane sous l’effet de la force centrifuge générée par la rotation de l’organe 2.
En relation avec la , la section extérieure 10a de la première armature 10 porte un élément d’étanchéité externe 22 qui présente une cavité 23 formant la première section, la deuxième section 24 étant disposée dans ladite cavité.
En particulier, l’élément d’étanchéité externe 22 présente une couronne extérieure 22a et un bourrelet intérieur 22b qui s’étendent tous deux sensiblement axialement, et entre lesquels la cavité 23 est formée.
De façon avantageuse, l’excroissance 7 présente une dimension axiale réduite pour limiter le poids de l’organe extérieur 1, ainsi qu’une dimension radiale augmentée, afin de de bénéficier d’un espace radial suffisamment important pour pouvoir augmenter le chicanage d’étanchéité dans l’ouverture 6, et ainsi limiter la pénétration de polluants extérieurs par ladite ouverture.
La couronne 22a et le bourrelet 22b sont formés chacun sur respectivement la paroi intérieure radiale 14b et la paroi intérieure 14d de l’armature 10, et sont reliés l’un à l’autre par un voile d’étanchéité venu de matière qui s’étend sur lesdites parois, ce qui permet de moduler les dimensions de la cavité 23 pour limiter la pénétration de polluants extérieurs dans la chambre 5 par ladite cavité.
En particulier, la couronne 22a entoure partiellement la portée extérieure 16 d’emmanchement de la deuxième armature 11, et présente une extrémité libre qui est repliée intérieurement vers ladite portée extérieure, afin de chicaner le jeu entre elles, et limiter la pénétration par ladite chicane de polluants extérieurs dans la cavité 23. En variante, la couronne 22a peut être cylindrique ou inclinée radialement vers l’extérieur pour permettre un écoulement complet de l’eau.
L’élément d’étanchéité externe 22 présente en outre un anneau d’étanchéité 22c qui est rapporté sur une face extérieure de la paroi extérieure 14a, afin de former une étanchéité statique au niveau de l’emmanchement de ladite paroi extérieure, et donc de la première armature 10, sur l’organe extérieur 1. Sur les figures, l’anneau 22c d’étanchéité statique est venu de matière avec la couronne 22a et le bourrelet 22b, et s’étend sur une dimension axiale qui est supérieure à la dimension axiale totale de la paroi d’emmanchement axiale 14a.
De façon avantageuse, l’élément d’étanchéité externe 22 est formé d’une seule pièce avec l’élément d’étanchéité interne 12, ce qui permet de faciliter la fabrication de la première armature 10.
Les éléments d’étanchéités 12, 22 peuvent être associés par surmoulage à l’armature 10, et peuvent être réalisés en une seule pièce de 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.
La deuxième section d’étanchéité est formée par un repli 24 de la deuxième armature 11, ledit repli saillant dans l’ouverture 6, notamment en étant disposé dans la cavité 23, afin de former un chicanage à l’interface avec ladite cavité.
En particulier, la portée extérieure 16 de la deuxième armature 11 s’étend dans le prolongement axial du repli 24 à l’opposé de la cavité 23, ce qui permet de renforcer la rigidité de ladite portée extérieure, et ainsi de l’emmanchement extérieur de l’armature 11 sur l’organe tournant 2.

Claims (14)

  1. Palier à roulement comprenant deux organes (1, 2) et des corps roulants (4) disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d’un axe (A), au moins un côté de l’espace de roulement présentant une chambre annulaire (5) en communication avec l’extérieur par une ouverture (6), ladite chambre étant équipée d’un dispositif d’étanchéité comprenant une première et une deuxième armature rigide (10, 11) solidaires respectivement d’un premier (1) et d’un deuxième (2) desdits organes, la première armature (10) étant pourvue d’un élément d’étanchéité (12) interne comprenant au moins une lèvre (12a, 12b) qui est en interférence d’étanchéité avec une portée médiale (13) de la deuxième armature (11), ladite portée médiale étant disposée radialement entre deux portées respectivement extérieure (16) et intérieure (15) de ladite deuxième armature, ledit palier étant caractérisé en ce que la portée extérieure (16) présente une surface axiale (17) qui est emmanchée sur une surface axiale complémentaire (18) du deuxième organe (2), la portée intérieure (15) étant immobilisée axialement sur un seuil radial (19) formé sur ledit deuxième organe.
  2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément d’étanchéité interne (12) comprend au moins une lèvre (12a) qui est en contact frottant sur la portée médiale (13).
  3. Palier à roulement selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’élément d’étanchéité interne (12) comprend au moins une lèvre (12b) qui forme un jeu réduit d’étanchéité avec la portée médiale (13).
  4. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le deuxième organe (2) présente une paroi latérale (9) délimitant un bord s’étendant radialement de la chambre annulaire (5), ladite paroi étant bordée extérieurement par une excroissance extérieure (20) s’étendant dans ladite chambre, ladite excroissance présentant la surface axiale complémentaire (18) d’emmanchement.
  5. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le deuxième organe (2) présente une paroi latérale (9) délimitant un bord s’étendant radialement de la chambre annulaire (5), ladite paroi étant bordée intérieurement par une paroi intérieure (21) s’étendant axialement et sur laquelle le seuil (19) est formé.
  6. Palier à roulement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’élément d’étanchéité (12) comprend une lèvre annexe (12c) qui est en contact frottant sur la paroi intérieure (21).
  7. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface axiale d’emmanchement (17) est formée sur l’intérieur de la portée extérieure (16).
  8. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le seuil (19) est formé en saillie radiale sur le bord interne d’une rainure formée sur le deuxième organe (2).
  9. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d’étanchéité comprend une structure d’étanchéité externe comprenant une première (23) et une deuxième (24) section solidaire de respectivement la première (10) et la deuxième armature (11), lesdites sections formant entre elles une interface d’étanchéité au niveau de l’ouverture (6).
  10. Palier à roulement selon la revendication 9, caractérisé en ce que la deuxième section (24) est formée par un repli de la deuxième armature (11), ledit repli étant saillant dans l’ouverture (6).
  11. Palier à roulement selon la revendication 10, caractérisé en ce que la portée extérieure (16) de la deuxième armature (11) s’étend dans le prolongement extérieur du repli.
  12. Palier à roulement selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la première armature (10) porte un élément d’étanchéité externe (22) qui présente une cavité formant la première section (23), la deuxième section (24) étant disposée dans ladite cavité.
  13. Palier à roulement selon la revendication 12, caractérisé en ce que l’élément d’étanchéité externe (22) présente une couronne extérieure (22a) qui entoure partiellement la portée extérieure (16).
  14. Palier à roulement selon l’une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que l’élément d’étanchéité externe (22) est formé d’une seule pièce avec l’élément d’étanchéité interne (12).
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