Brevet FR2918135A1 — publié le 20090102

L'invention concerne un palier à roulement dont au moins un côté de l'espace de roulement est équipé d'un joint d'étanchéité, ainsi qu'un joint d'étanchéité pour un tel palier à roulement. En particulier, l'invention s'applique pour étanchéifier au moins un côté de l'espace de roulement de paliers à roulement de véhicule automobile, notamment de paliers de roue. Pour empêcher d'une part les fuites du lubrifiant présent dans l'espace de roulement et, d'autre part la contamination dudit espace avec des polluants extérieurs, on connaît l'utilisation de joints d'étanchéité comprenant un élément d'étanchéité souple qui est associé à une armature rigide d'association au palier. En particulier, l'élément souple peut présenter une lèvre extérieure et une lèvre intérieure définissant entre elles un logement annulaire dans lequel un lubrifiant est disposé. Ainsi, en mettant en contact frottant les lèvres solidaires d'un organe du palier sur des portées solidaires d'un autre organe dudit palier, il est possible d'assurer l'étanchéité souhaitée tout en limitant le couple induit par le frottement des lèvres. Dans les applications envisagées, les contraintes d'étanchéité sont sévères, notamment relativement aux environnements auxquels les joints sont soumis, ce qui oblige à augmenter le couple exercé par les lèvres sur les portées de contact. Toutefois, outre l'impact négatif sur l'énergie nécessaire à la rotation du palier, un couple important provoque une usure prématurée des lèvres, notamment sous l'effet de l'augmentation de température induit. II existe donc encore un besoin pour améliorer le comportement dynamique des lèvres d'étanchéité sur les portées de contact, de sorte, en optimisant la relation entre l'étanchéité conférée et le couple induit, à limiter l'usure desdites lèvres.30 A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un palier à roulement comprenant un organe fixe, un organe tournant et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, au moins un côté de l'espace de roulement étant équipé d'un joint d'étanchéité comprenant un élément d'étanchéité associé à une armature annulaire rigide qui est solidaire d'un organe du palier, ledit élément d'étanchéité présentant une lèvre extérieure et une lèvre intérieure qui sont en contact frottant sur une portée respectivement extérieure et intérieure qui sont solidaires de l'autre organe du palier, lesdites lèvres étant agencées de sorte à définir entre elles un logement annulaire dans lequel un lubrifiant est disposé, dans lequel la portée extérieure présente une portance supérieure à 60% et une rugosité supérieure à 0,5 m, la portance et la rugosité de la portée intérieure étant respectivement strictement supérieure et strictement inférieure à celle de la portée extérieure. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un joint d'étanchéité pour palier à roulement, ledit joint comprenant une armature annulaire rigide d'association audit palier et un déflecteur disposé en regard de ladite armature de sorte à former un espace annulaire d'étanchéité entre eux, ledit joint comprenant en outre, associé à ladite armature et disposé dans ledit espace d'étanchéité, un élément d'étanchéité présentant une lèvre extérieure et une lèvre intérieure, lesdites lèvres étant en contact frottant sur une portée respectivement extérieure et intérieure du déflecteur et sont agencées de sorte à définir entre elles un logement annulaire dans lequel un lubrifiant est disposé, dans lequel la portée extérieure présente une portance supérieure à 60% et une rugosité supérieure à 0,5 m, la portance et la rugosité de la portée intérieure étant respectivement strictement supérieure et strictement inférieure à celle de la portée extérieure. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un joint d'étanchéité selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une représentation d'un marquage d'une portée extérieure selon un mode de réalisation de l'invention. En relation avec la figure 1, on décrit un joint d'étanchéité pour palier à roulement, notamment pour un palier ou un roulement de roue de véhicule automobile. 10 Le palier comprend un organe fixe, un organe tournant et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative. Pour étanchéifier un côté de l'espace de roulement, le palier est équipé d'un 15 joint d'étanchéité qui comprend une armature 1 annulaire rigide d'association audit palier de sorte à rendre ladite armature solidaire en rotation d'un organe dudit palier. En particulier, l'armature 1 peut être réalisée en matériau métallique, notamment en tôle emboutie. Selon une réalisation, chaque côté de l'espace de roulement peut être étanchéifié par respectivement un joint 20 d'étanchéité. Dans le mode de réalisation représenté, l'armature 1 comprend une portée axiale 1 a et une portée radiale 1 b qui sont liées par un congé de raccordement 1c. Ainsi, la portée axiale la forme moyen d'association par emmanchement 25 sur une portée correspondante qui est formée sur l'un des organes du palier. Le joint d'étanchéité comprend en outre, associé à l'armature 1, un élément d'étanchéité souple 2 qui peut être réalisé en matériau élastomère, notamment un copolymère butadiène nitrile (NBR), éventuellement renforcé 30 mécaniquement par des charges telles que du noir de carbone, en NBR hydrogéné (HNBR), en fluoropolymère ou en polyacrylate. En particulier, l'élément d'étanchéité 2 peut être associé par surmoulage sur au moins une5 partie de la face interne de la portée radiale 1 b. Sur la figure, l'élément d'étanchéité 2 est associé sur toute la face interne de l'armature 1. Pour assurer l'étanchéité, l'élément d'étanchéité 2 présente une lèvre extérieure 4 et une lèvre intérieure 3 qui, lors de la rotation du palier, sont en contact frottant sur une portée respectivement extérieure et intérieure qui sont solidaires de l'autre organe du palier. Pour limiter le couple induit, les lèvres 3, 4 sont agencées de sorte à définir entre elles un logement annulaire dans lequel un lubrifiant 9, par exemple une graisse, est disposé. Selon une première réalisation non représentée, les portées de contact sont réalisées sur l'organe du palier à l'opposé de l'organe sur lequel l'armature 1 est associée. Par exemple, la lèvre extérieure 4 peut être en contact frontal sur la portée extérieure et la lèvre intérieure 3 peut être en contact radial sur la portée intérieure. Selon une deuxième réalisation, le joint d'étanchéité comprend en outre un déflecteur 8 solidaire de l'autre organe de sorte à former un espace annulaire d'étanchéité 11 entre ledit déflecteur et l'armature 1. Ainsi, l'élément d'étanchéité 2 est disposé dans l'espace annulaire 11 et les portées extérieure et intérieure sont formées sur ledit déflecteur. Ce type de joint d'étanchéité présente l'avantage d'être pré-monté et lubrifié avant son montage sur le palier. Sur la figure 1, l'élément d'étanchéité 2 comprend une partie libre 2a qui s'étend au-delà de la portée radiale lb, ladite partie présentant une lèvre intérieure radiale 3. En outre, l'élément d'étanchéité 2 comprend une lèvre extérieure faciale 4 qui est prévue extérieurement relativement à la lèvre radiale 3. Dans un mode de réalisation non représenté, l'élément d'étanchéité 2 peut comprendre une troisième lèvre qui s'étend depuis la partie libre 2a et est orientée à l'opposé de la lèvre faciale 4, c'est-à-dire vers l'intérieur du roulement (à gauche sur la figure 1). Par ailleurs, l'élément d'étanchéité 2 représenté présente un talon d'étanchéité statique 5 qui est destiné à protéger la zone d'emmanchement entre la portée axiale la et l'organe, ledit talon étant formé dans la continuité de la face interne de l'armature 1, c'est-à-dire sur l'extrémité libre de la portée axiale la. En variante, l'élément d'étanchéité 2 peut recouvrir la face externe de la portée radiale lb, le talon d'étanchéité étant alors formé au niveau du congé de raccordement 1 c. Pour améliorer la fiabilité de l'association de l'élément d'étanchéité 2 sur l'armature 1, l'extrémité libre de la portée radiale lb présente une zone 6 décalée axialement, l'association de la partie libre 2a de l'élément d'étanchéité 2 étant réalisée par une couronne 7 enrobant la face externe de ladite zone décalée. Dans le mode de réalisation représenté, la couronne 7 est disposée dans l'alignement de la face externe de la portée radiale 1 b. En outre, la lèvre faciale 4 s'étend en regard de la zone décalée 6, à l'opposé de la couronne 7. Le déflecteur 8 présente une portée axiale 8a qui est destinée à l'emmanchement dudit déflecteur sur l'organe opposé à celui sur lequel l'armature 1 est associée, et une portée radiale 8b. Dans cette réalisation, la lèvre extérieure 4 est en contact frontal sur la portée radiale 8b et la lèvre intérieure 3 est en contact radial sur la portée axiale 8a. Plus précisément, la lèvre extérieure 4 présente une partie extrême axi-radiale qui s'étend au-delà d'une partie de base sensiblement axiale. La partie axi-radiale est divergente par rapport au logement contenant le lubrifiant 9 et est en appui sur la portée radiale 8b de sorte à conférer une fonction de chicanage entre l'espace annulaire 11 et ledit logement. Sur la figure 1, la portée radiale 8b présente une portion décalée axialement vers l'élément d'étanchéité 2, la lèvre extérieure 4 étant en contact frottant sur 30 ladite portion formant portée extérieure. Par ailleurs, une chicane 10 est formée entre le déflecteur 8 et l'armature 1, ladite chicane communiquant avec l'espace annulaire 11 du côté de la lèvre extérieure 4. Ainsi, l'élément d'étanchéité 2 est protégé des polluants extérieurs. En outre, dans le palier, une protection de l'élément d'étanchéité 2 peut être obtenue en montant le déflecteur 8 latéralement vers l'extérieur par rapport à l'armature 1. En variante non représentée, et dans le cas où le déflecteur 8 est associé à l'organe tournant du palier, la face externe dudit déflecteur peut être pourvue d'un codeur de la rotation dudit organe, tel que notamment décrit dans le document EP-0 607 719. 10 La portée extérieure 8b présente une portance supérieure à 60%. Selon les normes ISO 4287 et 13565, la portance considérée est le taux de longueur portante Mr à mi hauteur totale du profil de la portée extérieure (Rt/2). D'après la norme ISO 4287, la hauteur totale Rt d'un profil est la somme de la plus 15 grande des hauteurs de saillie du profil et de la plus grande des profondeurs de creux du profil à l'intérieur de la longueur d'évaluation. La portance caractérise le profil et l'homogénéité des aspérités à la surface de la portée extérieure 8b. En outre, la rugosité de la portée extérieure 8b est 20 supérieure à 0,5 pm, ce qui caractérise la taille des aspérités. Selon la norme ISO 4287, la rugosité considérée est la rugosité Ra qui est une moyenne arithmétique des valeurs absolues des ordonnées à l'intérieur d'une longueur de base. 25 Cette sélection de la portance et de la rugosité pour la portée extérieure 8b permet de limiter le couple exercé par la lèvre extérieure 4 sur ladite portée. II en résulte un moindre échauffement de la lèvre extérieure 4, notamment de l'ordre de 10 C, et donc une meilleure résistance relativement à l'usure. 30 En outre, la lubrification obtenue présente un comportement hydrodynamique dans lequel un film de lubrifiant est formé au niveau du contact entre la lèvre 4 et la portée 8b. Par ailleurs, des essais ont montré que la lèvre extérieure 4 présente principalement une fonction de chicanage entre l'espace d'étanchéité5 11 et le logement contenant le lubrifiant 9, de sorte qu'un contact intime d'étanchéité entre ladite lèvre et la portée 8b n'est pas décisif relativement à l'étanchéité conférée par le joint. A contrario, la lèvre intérieure 3 présente une fonction d'étanchéité renforcée. Par conséquent, l'invention prévoit de conserver, pour la portée intérieure 8a, une rugosité réduite et une portance importante. En particulier, la portance et la rugosité de la portée intérieure 8a sont respectivement strictement supérieure et strictement inférieure à celles de la portée extérieure 8b. Selon une réalisation, la portance et la rugosité de la portée intérieure 8a sont celles de la tôle emboutie, par exemple de l'ordre de plus de 80% et de moins de 0,4 pm respectivement. Selon une première réalisation, la portée extérieure 8b est traitée mécaniquement de sorte à ajuster son état de surface relativement à sa portance et à sa rugosité. Par exemple, le traitement mécanique peut comprendre un grenaillage ou un galetage. En variante, le traitement mécanique peut être réalisé lors de l'emboutissage de la tôle, notamment en prévoyant un poinçon ou une matrice ayant subit un sablage de sorte à être rugueux au niveau de la formation de la portée extérieure 8b. Ces réalisations permettent d'obtenir une rugosité comprise entre 0,5 pm et 0,7 pm, notamment de l'ordre de 0,55 pm, qui donne de bons résultats relativement aux tests d'étanchéité, de couple induit et d'usure de la lèvre extérieure 4. Selon une deuxième réalisation, la portée extérieure 8b présente un marquage qui est agencé pour ajuster l'état de surface de ladite portée relativement à sa portance et à sa rugosité. En particulier, le marquage peut être réalisé au moyen d'un faisceau laser qui présente l'avantage d'éviter une déformation du déflecteur 8, d'être particulièrement modulable relativement aux géométries de marquage réalisables et de ne pas nécessiter de nettoyage après sa mise en oeuvre. Ainsi, il est possible d'obtenir un état de surface optimal relativement à la 8 création d'un film de lubrifiant au niveau du contact entre la lèvre extérieure 4 et la portée extérieure 8b. En particulier, le marquage peut comprendre un réseau régulier de sillons rectilignes 12, notamment répartis symétriquement par rapport à l'axe de rotation 13 du joint, comme représenté sur la figure 2. Dans un exemple de réalisation : les sillons 12 s'entrecroisent suivant un angle compris entre 45 et 90 , notamment 30 sur la figure 2 ; - la profondeur des sillons 12 est comprise entre 5 et 10 pm ; l'espacement des sillons 12 est compris entre 30 et 80 pm, notamment 50 pm sur la figure 2. Par ailleurs, le marquage peut présenter une rugosité Ra de 1,2 pm pour une hauteur totale Rt de 8,7 pm. Pour augmenter le taux de portance au-delà de 60%, le marquage peut être poli, la hauteur totale Rt étant alors de l'ordre de 4 pm et la rugosité Ra de l'ordre de 1 pm après polissage. REVENDICATIONS 1. Palier à roulement comprenant un organe fixe, un organe tournant et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, au moins un côté de l'espace de roulement étant équipé d'un joint d'étanchéité comprenant un élément d'étanchéité (2) associé à une armature annulaire rigide (1) qui est solidaire d'un organe du palier, ledit élément d'étanchéité présentant une lèvre extérieure (4) et une lèvre intérieure (3) qui sont en contact frottant sur une portée respectivement extérieure (8b) et intérieure (8a) qui sont solidaires de l'autre organe du palier, lesdites lèvres étant agencées de sorte à définir entre elles un logement annulaire dans lequel un lubrifiant (9) est disposé, ledit palier étant caractérisé en ce que la portée extérieure (8b) présente une portance supérieure à 60% et une rugosité supérieure à 0,5 m, la portance et la rugosité de la portée intérieure (8a) étant respectivement strictement supérieure et strictement inférieure à celle de la portée extérieure (8b). 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lèvre extérieure (4) est en contact frontal sur la portée extérieure (8b), la lèvre 20 intérieure (3) étant en contact radial sur la portée intérieure (8a). 3. Palier à roulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité comprend en outre un déflecteur (8) solidaire de l'autre organe de sorte à former un espace annulaire d'étanchéité (11) entre ledit 25 déflecteur et l'armature (1), l'élément d'étanchéité (2) étant disposé dans ledit espace et les portées extérieure (8b) et intérieure (8a) étant formées sur ledit déflecteur. 4. Palier à roulement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le 30 déflecteur (8) est monté latéralement vers l'extérieur du palier par rapport à l'armature (1). 5. Joint d'étanchéité pour palier à roulement selon la revendication 3 ou 4, ledit joint comprenant une armature (1) annulaire rigide d'association audit palier et un déflecteur (8) disposé en regard de ladite armature de sorte à former un espace annulaire d'étanchéité (11) entre eux, ledit joint comprenant en outre, associé à ladite armature et disposé dans ledit espace d'étanchéité, un élément d'étanchéité (2) présentant une lèvre extérieure (4) et une lèvre intérieure (3), lesdites lèvres étant en contact frottant sur une portée respectivement extérieure (8b) et intérieure (8a) du déflecteur (8) et sont agencées de sorte à définir entre elles un logement annulaire dans lequel un lubrifiant (9) est disposé, ledit joint étant caractérisé en ce que la portée extérieure (8b) présente une portance supérieure à 60% et une rugosité supérieure à 0,5 m, la portance et la rugosité de la portée intérieure (8a) étant respectivement strictement supérieure et strictement inférieure à celle de la portée extérieure (8b). 6. Joint d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portée extérieure (8b) a été traitée mécaniquement de sorte à ajuster son état de surface relativement à sa portance et à sa rugosité. 7. Joint d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portée extérieure (8b) présente un marquage qui est agencé pour ajuster l'état de surface de ladite portée relativement à sa portance et à sa rugosité. 8. Joint d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisé en ce que le 25 marquage comprend un réseau régulier de sillons rectilignes (12). 9. Joint d'étanchéité selon la revendication 8, caractérisé en ce que les sillons (12) sont répartis symétriquement par rapport à l'axe de rotation (13). 30 10. Joint d'étanchéité selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les sillons (12) s'entrecroisent suivant un angle compris entre 45 et 90 , la profondeur des sillons (12) étant comprise entre 5 et 10 pm et l'espacement desdits sillons étant compris entre 30 et 80 pm. 11 11. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le marquage est poli de sorte à obtenir un taux de portance supérieure à 60%. 12. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu'une chicane (10) est formée entre le déflecteur (8) et l'armature (1), ladite chicane communicant avec l'espace annulaire d'étanchéité (11) du côté de la lèvre extérieure (4). 10 13. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 5 à 12, caractérisé en ce que le déflecteur (8) présente une portée axiale (8a) d'association au palier et une portée radiale (8b), la lèvre extérieure (4) étant en contact frontal sur la portée radiale (8b) et la lèvre intérieure (3) étant en contact 15 radial sur la portée axiale (8a). 14. Joint d'étanchéité selon la revendication 13, caractérisé en ce que la portée radiale (8b) présente une portion décalée axialement vers l'élément d'étanchéité (2), la lèvre extérieure (4) étant en contact frottant sur ladite portion 20 formant portée extérieure.5