Brevet FR2625272A1 — publié le 19890630

- 1 - 2625272 La présente invention se rapporte à un palier à roulement étanche perfectionné et à un procédé pour la fabrication d'un tel palier. Il est connu que, dans des paliers étanches à éléments de roulement, l'étanchéité contre des agents de contamination externe (eau, poussières) et contre la fuite de graisse de lubrification est assurée par l'interposition, entre les bagues du palier ou roulement, au niveau des extrémités opposées de celles-ci (ou, éventuellement, à une unique extrémité si l'autre est déjà protégée en conséquence du fait que le palier ou roulement est logé dans un siège étanche), d'ensembles d'étanchéité dans lesquels une ou plusieurs lèvres portées par une bague d'étanchéité rigide, et qui est attachée de manière fixe à l'une des bagues de roulement, réalise un joint d'étanchéité glissant à la fois en direction axiale et en direction radiale, entre les bagues du roulement ou du palier, à la fois directement contre l'autre bague de roulement ou palier (dans le type comportant une unique bague d'étanchéité)-et indirectement, par l'intermédiaire d'une seconde bague d'étanchéité, fixée à l'autre bague de roulement ou palier et munie de pistes de glissement (dans le type comportant une double bague d'étanchéité). Dans les deux cas (à une seule ou à deux bagues d'étanchéité), il est essentiel d'assurer un positionnement axial correct de l'ensemble d'étanchéité, sinon le joint d'étanchéité axial est rendu inefficace et, en conséquence, tout ou partie de l'étanchéité est perdue. Dans des roulements connus, le positionnement axial convenable de l'ensemble d'étanchéité est obtenu d'une manière compliquée et coûteuse, par un usinage très précis des sièges qui les logent, et par leur assemblage avec des tolérances très rigoureuses, de manière à obtenir des interférences entre elles, pour assurer à la fois une fixation radiale et axiale des ensembles d'étanchéité par frottement. L'objet de l'invention est de proposer un palier à roulement étanche de type perfectionné, dans lequel la fixation axiale de l'ensemble d'étanchéité dans la position convenable est assurée sans la nécessité d'un usinage très précis des sièges sur lesquels les ensembles d'étanchéité sont logés. Ledit objet est réalisé par l'invention, qui se rapporte à un palier à éléments de roulement du type comprenant une bague de roulement externe, une bague de roulement interne, plusieurs corps de roulemrents interposés entre lesdites bagues de roulement interne et externe afin de permettre des rotations relatives desdites bagues, avec un faible frottement, et au moins un ensemble d'étanchéité interposé entre lesdites bagues de roulement, afin de former un joint d'étanchéité aux fluides pour une cavité annulaire délimitée entre elles, cavité dans laquelle lesdits corps de roulements sont logés, caractérisé par le fait que l'une desdites bagues de roulement présente, sur sa surface tournée vers ladite cavité annulaire, un siège annulaire comprenant au moins une gorge ayant un profil axial en gradin, ledit ensemble d'étanchéité comprenant au moins une bague d'étanchéité rigide comportant un élément de renforcement sensiblement rigide et déformable plastiquement et un revêtement en élastomère pour au moins une partie dudit élément de renforcement, ce dernier ayant une partie en forme de manchon s'engageant fixement dans ledit siège annulaire avec l'interposition d'au moins une partie dudit revêtement en élastomère, ladite partie en manchon de l'élément de renforcement étant disposée coaxialement auxdites bagues de roulement et ayant un bord tourné vers l'extérieur de ladite cavité annulaire et qui est recourbé de façon à venir s'engager dans ladite gorge en gradin afin de bloquer axialement ladite bague d'étanchéité dans ledit siège annulaire. Un autre objet de l'invention consiste à proposer un procédé pour la fabrication d'un palier étanche à éléments de roulement, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes: - ménager, au moins à une extrémité d'une bague de roulement, un siège annulaire présentant un épaulement axial, situé axialement vers l'intérieur de la bague de roulement et une gorge en forme de gradin située axialement vers l'extérieur de la bague de roulement, - réaliser un ensemble d'étanchéité composé d'au moins une bague d'étanchéité sensiblement rigide comprenant un élément de renforcement réalisé en un matériau relativement rigide et plastiquement déformable, et un revêtement couvrant au moins partiellement ledit élément de renforcement, et réalisé en un matériau élastomère, ledit élément de renforcement comprenant une partie périphérique conformée - 3- 2625272 en manchon cylindrique et munie du revêtement en élastomère, - introduire ladite partie en manchon dudit élément de renforcement, avec interposition dudit revêtement d'élastomère, dans ledit siège annulaire de ladite bague de roulement jusqu'à ce qu'elle vienne en butée contre ledit épaulement axial, et - déformer plastiquement un bord périphérique dudit élément de renforcement de telle sorte qu'il vienne s'engager, toujours avec l'interposition dudit revêtement d'élastomère, dans ladite gorge en forme de gradin. Pour une meilleure compréhension de l'invention, une description non limitative d'un exemple de réalisation est donné ci-dessous en référence aux dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une vue éclatée et partielle représentant les éléments distincts d'un palier à roulement selon l'invention, représenté dans une étape de fabrication intermédiaire, et - la figure 2 représente un palier à roulement conforme à l'invention, et auquel une étape finale de fabrication selon l'invention est appliquée. En référence aux figures 1 et 2, un palier à éléments de roulement d'une structure générale connue, représenté seulement partiellement, dans un but de simplicité, et de structure symétrique, est désigné d'une manière générale par la référence 1. Le palier ou roulement 1 comprend une bague de roulement externe 2, sensiblement cylindrique, une bague de roulement interne 3, également cylindrique, montée coaxialement à l'intérieur de la bague de roulement 2, et une pluralité de corps de roulement 4, par exemple des billes, montés interposés entre les bagues de roulement 2 et 3, à l'intérieur d'une cavité annulaire 5 délimitée par ces dernières et ces corps sont capables de rouler sur les pistes annulaires respectives 7 et 8 formées respectivement sur une surface interne 9 de la bague de roulement 2 et sur une surface externe 10 de la bague de roulement 3, afin de rendre lesdites bagues de roulement 2 et 3 capables de rotations relatives avec un faible frottement. Le roulement 1 comprend de plus au moins un ensemble d'étanchéité 11, de tout type connu à bague d'étanchéité rigide, qui est interposé entre les bagues de roulements 2 et 3 en correspondance avec les extrémités correspondantes et respectives 12 et 13 de ces bagues afin de réaliser - 4 - 2625272 un joint étanche aux fluides pour la cavité 5, et en conséquence, pour protéger les corps de roulement 4 et les pistes 7 et 8 d'agents de contamination externes à la cavité 5 (eau, poussières et analogues) et, simultanément, afin de retenir dans la cavité 5 toutes graisses de lubrification qu'elle contient. Un ensemble d'étanchéité correspondant et similaire 11 est normalement monté, de la même manière que celle qui sera décrite ci-dessous pour l'ensemble représenté 11, également au niveau des extrémités des bagues de roulement 2 et 3 qui sont opposées aux extrémités 12 et 13, mais qui n'ont pas été représentées, dans un but de simplicité, dans la mesure o elles sont symétriques aux extrémités 12 et 13. En se référant aux détails non limitatifs représentés, l'ensemble d'étanchéité 11 comprend une première bague d'étanchéité 15 sensiblement rigide et plastiquement déformable, et une seconde bague d'étanchéité 16 sensiblement rigide et montée coaxialement à l'intérieur de la bague d'étanchéité 15; la bague d'étanchéité 16 peut être raccordée de manière fixe à la bague de roulement interne 3 et elle est constituée d'un élément de renforcement réalisé en tôle métallique pliée et coupée de façon à délimiter une partie centrale 18 conformée en manchon cylindrique, qui peut être accouplée par frottement à la surface 10 afin de fixer la bague d'étanchéité 16 à la bague de roulement 3, et une partie périphérique annulaire 19, en forme de flasque, disposée perpendiculairement à l'axe de la partie 18, et faisant face à la bague d'étanchéité 15; cette dernière est, par ailleurs, raccordable angulairement et de manière fixe à la bague de roulement externe 2 et comprend un élément de renforcement 20 également réalisé en tôle métallique pliée et coupée, qui présente une rigidité relativement élevée mais qui, néanmoins, est déformable plastiquement, ainsi qu'un revêtement externe 21 réalisé en un matériau élastomère, par exemple un caoutchouc, qui est fixé à l'élément de renforcement 20, par exemple par adhérence à la suite d'une étape de vulcanisation; l'élément de renforcement 20 est en forme de coupelle et présente une partie annulaire centrale 22 définissant la paroi du fond de l'élément de renforcement 20, et une partie périphérique 23 conformée en manchon cylindrique qui définit la paroi latérale de l'élément de renforcement 20 et est disposée coaxialement à la partie.annulaire centrale 22 et, en fonctionnement, -5- 2625272 à la partie 18 de la bague d'étanchéité 16 et aux bagues de roulement 2 et 3; la partie 23 définit la partie de la bague d'étanchéité 15 par laquelle elle est fixée à la bague de roulement externe 2 et, conformément à l'invention, est entièrement revêtue sur toute sa partie de surface externe 24, par le revêtement élastomère 21; ce dernier s'étend radialement au-delà d'un bord interne 25 de la partie annulaire 22; afin de définir une ou plusieurs lèvres d'étanchéité élastiquement déformables, capables de coopérer par glissement avec la bague d'étanchéité 16 et/ou directement avec la bague de roulement 2 pour exercer une action d'étanchéité par glissement; dans l'exemple non limitatif représenté, le revêtement 21 définit une unique lèvre 26 de type connu en forme de V munie d'un ressort annulaire de pression 27 et destinée à coopérer simultanément avec la partie 18 et avec la partie 19 de la bague d'étanchéité 16, afin d'exercer simultanément une action d'étanchéité radiale et une action d'étanchéité axiale entre les bagues de roulement 2 et 3. Conformément à l'invention, l'une des bagues de roulement du palier ou roulement 1, en particulier la bague de roulement externe 2, qui, en fonctionnement, porte la bague d'étanchéité 15, ou plutôt. celle munie de la lèvre ou des lèvres d'étanchéité, présente, sur sa surface interne 9, ou plutôt sur la partie tournée vers la cavité 5, un siège de logement annulaire 30 pour l'ensemble d'étanchéité 11, en particulier pour la bague d'étanchéité 15, ce siège étant formé à l'extrémité 12 et comprenant une gorge annulaire 31 ayant un profil axial, c'est-à-dire un développement selon l'axe de symétrie des bagues de roulement 2 et 3, conformé en gradin; la gorge 31 est située, en direction axiale, vers l'extérieur de la cavité 5, tandis que vers l'intérieur de cette dernière, toujours en direction axiale, il est formé dans le siège 30 un épaulement de butée axiale 32, tourné vers la gorge 31 et destiné à coopérer avec la bague d'étanchéité 15 pour la fixer axialement dans le siège 30 et la retenir à l'encontre de tout mouvement vers l'intérieur de la cavité 5. La gorge 31 présente un profil axial en dent de scie, dans la mesure o elle est délimitée par un premier et un second flanc incliné 34 et 35 respectivement, ayant des inclinaisons opposées et s'étendant en position adjacente l'un à l'autre; le flanc 34 est du côté de l'extérieur de la cavité 5 et présente, par rapport à l'axe commun de - 5 -2625272 symétrie des bagues de roulement 2 et 3, une plus courte longueur axiale et une plus grande inclinaison que celles du flanc 35. Conformément à l'invention, dans le siège 30 vient s'engager la partie en manchon 23 de l'élément de renforcement 20 de la bague d'étanchéité 15, avec interposition de la partie correspondante du revêtement d'élastomère 21, fixé à la surface 24, et la partie en manchon 23 a son bord périphérique 40 tourné vers l'extérieur de la cavité 5 qui est recourbé afin de former un évasement radial vers l'extérieur de manière à s'engager dans la gorge 31 et, en particulier, de manière à pincer le revêtement d'élastomère 21 entre les deux flancs inclinés 34 et 35, de façon à bloquer la bague d'étanchéité 15, et avec elle tout l'ensemble d'étanchéité 11, axialement dans le siège 30. Conformément à l'invention, pour obtenir le palier à roulement 1, on exécute les étapes suivantes. Premièrement, les bagues de roulement 2 et 3. et les billes 4 sont réalisées d'une manière connue, et le siège 30 avec l'épaulement associé 32 et la gorge en dent de scie 31 est formé sur la bague de roulement 2 en utilisant des procédés connus ensuite, et toujours de.manière connue, l'ensemble d'étanchéité 11 est réalisé en prenant soin de revêtir de caoutchouc l'ensemble de la partie en manchon 23 de l'élément de renforcement de la bague d'étanchéité qui est destinée à s'engager dans le siège 30; à la suite de celà (figure 1) la partie en manchon 23 de la bague d'étanchéité 15 est introduite, avec interposition du revêtement d'élastomère 21, dans le siège annulaire 30; ce dernier ainsi que la partie 23 sont tous les deux cylindriques, de sorte que la bague d'étanchéité 15 glisse sur le siège 30 jusqu'à ce qu'elle vienne contre l'épaulement 32, c'est-à-dire dans une position axiale pré- déterminée et d'une grande précision;- d'éventuelles erreurs de dimensions du siège 30 sont absorbées par la déformation élastique de la couche d'élastomère 21 qui se trouve interposée entre le siège 30 et l'élément de renforcement 20. Enfin, après avoir assemblé l'autre bague d'étanchéité 16, qui est introduite de manière à réguler la pression axiale exercée par la lèvre 26, le bord périphérique 40 de la partie cylindrique 23 est déformé plastiquement de manière à le rabattre dans la gorge 31, dans laquelle, en conséquence, le bord 40 est fixé avec interposition du revêtement d'élastomère 21. Cette -7- - 7 - 2625272 déformation du bord 40 peut être exécutée par sections ou parties, en direction circonférentielle, par déformation conique d'ensemble, ou de toute autre manière sur l'ensemble du bord 40, par calendrage ou galetage, en utilisant un outil rotatif 41 que l'on fait tourner autour d'un axe A et qui est simultanément appliqué contre le bord 40 de telle sorte qu'il exerce sur ce dernier une pression dirigée vers la gorge 31 dans la direction d'un axe de poussée B sensiblement perpendiculaire à l'axe A (figure 2). Les avantages liés à l'invention découlent à l'évidence de ce qui a été décrit ci-dessus. Dans le roulement 1 conforme à l'invention, il n'est pas en fait nécessaire d'usiner le siège destiné à l'ensemble d'étanchéité sur la bague de roulement externe d'une manière précise et, en même temps, le positionnement axial convenable des organes d'étanchéité est assuré par la fixation axiale de la bague d'étanchéité munie de la lèvre ou des lèvres d'étanchéité; ceci rend possible de toujours assurer, en fonctionnement, une efficacité totale du joint d'étanchéité dans une direction axiale entre les deux bagues de roulement 2 et 3 déplaçables en rotations relatives, d'une manière simple et économique. De plus, il est clair que des variantes ou des modifications à ce qui a été décrit peuvent être introduites sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, il est évident que l'invention peut bénéficier des mêmes avantages, même lorsque les ensembles d'étanchéité sont différents de celui décrit, et sont par exemple des ensembles qui ne comportent pas de bague d'étanchéité 16 et qui ne comportent qu'une seule bague d'étanchéité 15 dont la ou les lèvres d'étanchéité coopèrent directement avec la bague de roulement interne 3, par exemple avec un siège conformé, ménagé sur la surface 10. Il est de plus possible d'échanger la position des bagues d'étanchéité, c'est-à-dire de fixer la bague d'étanchéité munie de la ou des lèvres d'étanchéité sur la bague de roulement interne plut8t que sur la bague de roulement externe. Le roulement ou palier à roulement peut être de tous types, par exemple un roulement à billes, un roulement combiné ou un roulement ayant une ou plusieurs bagues de roulement pour éléments de roulement. - 8 - 2625272 REVENDICATIONS 1. Palier à éléments de roulement (4), du type comprenant une bague de roulement externe (2), une bague de roulement interne (3), plusieurs corps de roulement (4) interposés entre lesdites bagues de roulement interne (3) et externe (2) de façon à permettre leur rotation relative avec un faible frottement, et au moins un ensemble d'étanchéité (11) interposé entre lesdites bagues de roulement (2, 3) pour former un joint étanche aux fluides pour une cavité annulaire (5) délimitée entre elles, cavité dans laquelle lesdits corps de roulement (4) sont logés, caractérisé par le fait que l'une desdites bagues de roulement (2) présente, sur sa surface (9) tournée vers ladite cavité annulaire (5), un siège annulaire (30) comprenant au moins une gorge (31) ayant un profil axial en forme de gradin, ledit ensemble d'étanchéité (11) comprenant au moins une bague d'étanchéité (15) rigide comprenant un élément de renforcement (20) sensiblement rigide, plastiquement déformable, et un revêtement d'élastomère (21) pour au moins une partie dudit élément de renforcement (20), ce dernier venant s'engager fixement, par une partie en forme de manchon (23) et avec interposition d'au moins une partie dudit revêtement d'élastomère (21), dans ledit siège annulaire (30); ladite partie en manchon (23) dudit élément de renforcement (20) étant disposée coaxialement auxdites bagues de roulement (2, 3) et présentant un bord (40) tourné vers l'extérieur de la cavité annulaire (5) et qui est recourbé de telle sorte qu'il soit engagé dans ladite gorge (31) en forme de gradin, afin de fixer ladite bague d'étanchéité (15) axialement dans ledit siège annulaire (30). 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite gorge (31) en forme de gradin présente un profil axial en dent de scie qui est délimité par un premier et un second flancs inclinés (34, 35) opposés et se faisant face, présentant des inclinaisons opposées, ledit premier flanc (34) étant disposé vers l'extérieur de ladite cavité (5) logeant les corps de roulement (4) et ayant, par rapport à un axe commun de symétrie desdites bagues de roulement (2, 3), une plus petite longueur axiale et une plus grande inclinaison que celles dudit second flanc (35). 3. Palier à roulement selon l'une des revendications 1 et 2, 3. Palier à roulement belon l'une des revendications 1 et 2, - 9 - 2625272 caractérisé par le fait que ledit siège annulaire (30) est muni, vers l'intérieur de ladite cavité (5) logeant lesdits corps de roulement (4), d'un épaulement de butée (32) destiné à coopérer avec ladite bague d'étanchéité rigide (15) pour la bloquer contre tout mouvement axial vers l'intérieur de ladite cavité (5). 4. Palier à roulement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit siège-annulaire (30) destiné à ladite bague de roulement (15) est formé sur une surface interne (9) de ladite bague de roulement externe (2), ledit ensemble d'étanchéité (11) comprenant une seconde bague d'étanchéité (16) montée coaxialement à l'intérieur de ladite partie en manchon (23) de ladite première bague d'étanchéité (15) et fixée à ladite bague de roulement interne (3), lesdites bagues d'étanchéité (15, 16) coopérant l'une avec l'autre afin de former un joint sensiblement étanche aux fluides. 5. Procédé de fabrication d'un palier étanche (1) à éléments de roulement (4), caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes: réaliser à au moins une extrémité d'une bague de roulement (2), un siège annulaire (30) présentant un épaulement axial (32) situé axialement vers l'intérieur de la bague de roulement (2) et une gorge (31) en forme de gradin, axialement vers l'extérieur de la bague de roulement (2); réaliser un ensemble d'étanchéité (11) comprenant au moins une bague d'étanchéité (15) sensiblement rigide, comprenant un élément de renforcement (20) réalisé en un matériau relativement rigide et plastiquement déformable, et un revêtement (21) au moins partiel dudit élément de renforcement (20) et réalisé en un matériau élastomère, ledit élément de renforcement (20) comportant une partie périphérique (23) conformée en manchon cylindrique présentant ledit revêtement d'élastomère (21), - introduire ladite partie en manchon (23) dudit élément de renforcement (20), avec interposition dudit revêtement élastomère (21), dans ledit siège annulaire (30) de ladite bague de roulement (2) jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre l'épaulement axial (32), et - déformer plastiquement un bord périphérique (40) de ladite partie en manchon (23) dudit élément de renforcement (20) de sorte qu'il soit engagé, toujours avec l'interposition dudit revêtement -bl - 2625272 d'élastomère (21), dans ladite gorge (31) en forme de gradin. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit élément de renforcement (20) est réalisé en tôle métallique repliée, tandis que ledit revêtement (21) est réalisé en caoutchouc qui est vulcanisé sur ledit élément de renforcement (20). 7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que ladite étape de déformation plastique dudit bord périphérique (40) de la partie en manchon (23) de l'élément de renforcement (20) est réalisée en exerçant sur ledit bord périphérique une pression dirigée vers ladite gorge (31) et le long d'un axe de poussée pré-déterminé, au moyen d'un organe rotatif (41) entraîné en rotation autour d'un axe (A) sensiblement perpendiculaire audit axe de poussée (B).