Brevet FR3001781A1 — publié le 20140808

L'invention concerne un palier à roulement comprenant un organe intérieur et un organe extérieur qui sont montés en rotation relative par l'intermédiaire d'au moins une rangée de corps roulants disposée dans un chemin de roulement formé entre lesdits organes. En particulier, l'invention s'applique à un palier à roulement pour le montage d'une roue de véhicule automobile, l'organe fixe étant destiné à être associé à un élément de suspension dudit véhicule et l'ensemble roue - disque de frein étant destiné à être monté en rotation par l'intermédiaire de l'organe tournant. Les paliers à roulement sont classiquement équipés d'un dispositif d'étanchéité pour notamment limiter les fuites de lubrifiant présent dans le chemin de roulement ainsi que la contamination dudit chemin avec des polluants extérieurs. Pour ce faire, l'espace annulaire dans lequel débouche le chemin de roulement peut être équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature solidarisée à un organe et au moins une lèvre d'étanchéité souple qui est en contact frottant sur une portée solidaire de l'autre organe. 20 Le contact frottant utilisé dans cette réalisation présente notamment l'inconvénient d'induire une perte de puissance lors de la rotation relative des organes et d'être sujet à une usure qui conduit dans le temps à une altération de la fonction d'étanchéité conférée. En particulier, la puissance consommée 25 par l'étanchéité est le produit du couple de tramée induit par le frottement de la lèvre et de la vitesse angulaire de rotation relative des organes. Pour résoudre ce problème de puissance consommée, on a proposé de réduire le couple de tramée des joints d'étanchéité, mais cette stratégie trouve sa limite 30 dans la corrélation qui existe entre le couple de tramée et la fiabilité de l'étanchéité conférée. 10 15 On connaît également la possibilité de solidariser le joint d'étanchéité à la cage de rétention des corps roulants dans le chemin de roulement, ledit joint étant alors en contact frottant sur chacun des organes en présentant une vitesse angulaire réduite par rapport auxdits organes. En effet, la cage présente typiquement une vitesse angulaire environ 60% inférieure à celle de l'organe tournant. La réduction de la vitesse angulaire de frottement des lèvres ainsi obtenue permet de réduire la puissance consommée tout en limitant la dégradation et l'usure du matériau formant le joint d'étanchéité. Toutefois, la position de la cage dans le chemin de roulement influe directement sur la pression de contact des lèvres sur les organes, rendant ainsi l'étanchéité conférée dépendante de ladite position alors que celle-ci peut varier lors de l'utilisation du palier. L'invention a pour but de perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un palier à roulement dont l'étanchéité du chemin de roulement est réalisée en diminuant la puissance consommée tout en optimisant la fiabilité et la durabilité de l'étanchéité conférée. A cet effet, l'invention propose un palier à roulement comprenant un organe intérieur et un organe extérieur portant chacun au moins une piste de roulement qui sont disposées en regard pour réaliser un chemin de roulement dans lequel une rangée de corps roulants retenus par une cage est disposée afin de permettre la rotation relative desdits organes, ledit chemin de roulement débouchant dans un espace annulaire qui est bordé par une paroi annulaire interne solidaire d'un organe et par une paroi annulaire externe solidaire de l'autre organe, ledit espace annulaire étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant au moins une paire de lèvres annulaires solidaires en rotation de la cage de rétention des corps roulants dans le chemin de roulement, chacune des lèvres d'une paire étant en contact frottant sur respectivement une paroi en exerçant une pression de contact présentant une composante axiale et une composante radiale, au moins une composante radiale étant non nulle et les composantes axiales étant équilibrées. 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 représente en coupe longitudinale un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la cage de rétention équipant le palier selon la figure 1 ; - la figure 3 est une vue agrandie de la figure 1 montrant plus particulièrement le dispositif d'étanchéité, la figure 3a étant une vue agrandie de la figure 3. En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un palier à roulement comprenant un organe intérieur 1 et un organe extérieur 2 qui sont montés en rotation relative. Selon une application privilégiée, le palier est destiné au montage d'une roue de véhicule automobile, l'organe intérieur tournant 1 permettant l'association de l'ensemble roue - disque de frein et l'organe extérieur fixe 2 présentant un flasque 3 pourvu d'orifices 3a de vissage à un élément de suspension du véhicule. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à une telle application et peut s'appliquer à un montage dans lequel l'organe extérieur est tournant et l'organe intérieur est fixe. Pour permettre la rotation relative des organes 1, 2, le palier présente au moins un chemin de roulement 4 dans lequel est disposée une rangée de corps roulants 5 qui sont retenus par une cage 6. En relation avec les figures, chacun des organes 1, 2 porte une piste de roulement 1a, 2a, lesdites pistes étant disposées en regard afin de réaliser le chemin de roulement 4 dans lequel une rangée de billes 5 est disposée, le chemin de roulement 4 étant à contact oblique. En variante, deux chemins de roulement 4 décalés axialement peuvent être formés entre les organes 1, 2 et/ou un autre type de corps roulants 5 peut être utilisé. Le chemin de roulement 4 débouche de chaque côté du palier dans un espace annulaire respectivement interne 7 et externe 8 qui est formé entre les organes 1, 2. Dans la description, les termes « externe » et « interne » sont définis par rapport au montage du palier sur le véhicule, respectivement à droite sur la figure 1 et à gauche sur cette figure. Au moins un espace annulaire 7, 8 est équipé d'un dispositif d'étanchéité pour notamment limiter les fuites de lubrifiant présent dans le chemin de roulement 4 ainsi que la contamination dudit chemin avec des polluants extérieurs. En particulier, chacun des espaces annulaires 7, 8 peut être équipé d'un dispositif d'étanchéité du côté respectivement interne et externe du palier. Les figures représentent un dispositif d'étanchéité pour l'espace externe 8, l'espace interne 7 étant dépourvu de dispositif d'étanchéité. Toutefois, l'espace interne 7 peut également être équipé d'un dispositif d'étanchéité, analogue à celui de l'espace externe 8 ou différent, par exemple en présentant un chicanage pour ne pas induire de frottement. L'espace externe 8 est bordé par une paroi annulaire interne 9 solidaire d'un organe 2 et par une paroi annulaire externe 10 solidaire de l'autre organe 1. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l'axe A de rotation du palier, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe. Le dispositif d'étanchéité comprend au moins une paire de lèvres annulaires 1114 qui sont solidaires en rotation de la cage 6 de rétention des corps roulants 5 dans le chemin de roulement 4. Ainsi, les lèvres 11-14 sont entraînées en rotation par la cage 6 qui présente une vitesse angulaire environ 60% inférieure à celle de l'organe tournant 1 afin de diminuer la puissance consommée par le frottement d'étanchéité tout en limitant la dégradation et l'usure du matériau formant les lèvres 11-14. En particulier, le fait de diminuer la vitesse de frottement a une influence sur l'échauffement des lèvres 11-14, améliorant ainsi leur durée de vie. Par ailleurs, les lèvres 11-14 étant en rotation, les polluants et autres gouttes vont être centrifugés ce qui permet d'améliorer la fonction d'étanchéité. Chacune des lèvres 11-14 d'une paire est en contact frottant sur respectivement une paroi 9, 10 en exerçant une pression de contact présentant une composante axiale Ca et une composante radiale Cr. En outre, au moins une composante radiale Cr est non nulle afin de tenir circonférentiellement le dispositif d'étanchéité dans l'espace annulaire 8 et les composantes axiales Ca sont équilibrées, c'est-à-dire qu'elles présentent sensiblement le même module avec un sens opposé. En particulier, l'équilibrage permet d'avoir une étanchéité qui est indépendante du maintien axial de la cage 6 puisque les lèvres 11-14 sont auto positionnées par équilibrage des pressions de contact sur les parois 9, 10. Ainsi, la cage 6 a pour fonction d'entrainer en rotation les lèvres 11-14 sans interaction négative entre la fonction de guidage de la cage 6 et la fonction d'étanchéité des lèvres 11-14. De façon avantageuse, les composantes radiales Cr de chaque pression de contact d'un jeu de lèvres 11-14 induisent les composantes axiales Ca équilibrées, notamment en prévoyant que chacune des composantes radiales Cr soient non nulle et induise une composante axiale Ca qui est opposée à la composante axiale Ca de la pression de contact de l'autre lèvre dudit jeu. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif d'étanchéité comprend deux jeux de lèvres 11-14 présentant respectivement deux lèvres extérieures 11, 12 et deux lèvres intérieures 13, 14. En variante, il est possible de prévoir plus de quatre lèvres 11-14 disposées en contact frottant de façon équilibrée sur les parois 9, 10, bien que le couple de traînée soit alors augmenté. La cage 6 présente un corps annulaire 6a dans lequel sont formés des logements 15 de rétention des corps roulants 5, ledit corps portant une couronne d'étanchéité 16. La couronne 16 peut être réalisée par surmoulage d'un matériau élastomère sur le corps 6a de la cage 6. En variante, un joint d'étanchéité portant les lèvres 11-14 peut être fixé sur la cage 6 de rétention. Chacune des lèvres 11-14 s'étend depuis le corps 6a de la cage 6. En particulier, le diamètre dans lequel chacune des lèvres 11-14 est inscrite est supérieur au diamètre du corps 6a de la cage 6, ledit diamètre correspondant à celui de contact sur les parois 9, 10. Plus précisément, les parois 9, 10 s'étendent l'une vers l'autre suivant un angle opposé par rapport à la direction axiale en formant un jeu 17 entre elles. En particulier, le diamètre de contact des lèvres extérieures 11, 12 est supérieur à celui des lèvres intérieures 13, 14, lesdites lèvres intérieures étant disposées de part et d'autre desdites lèvres extérieures. De façon avantageuse, le dispositif d'étanchéité comprend au moins une armature 18, 19 sur laquelle au moins une paroi 9, 10 est formée. Sur les figures, une armature interne 18 est associée à l'organe extérieur 2 et une armature externe 19 est associée à l'organe intérieur 1. En variante, au moins une paroi 9, 10 de frottement d'une lèvre 11-14 peut être réalisée directement sur un organe 1, 2. L'armature interne 18 présente une paroi axiale 20 d'emmanchement sur l'organe extérieur 2, la paroi interne 9 étant reliée à ladite paroi axiale par l'intermédiaire d'un épaulement annulaire 21. En particulier, la paroi interne 9 s'étend vers la paroi externe 10 en formant un angle de l'ordre de 45° avec l'axe A. L'armature externe 19 présente une paroi axiale 22 d'emmanchement sur l'organe intérieur 1, la paroi externe 10 étant reliée à ladite paroi axiale par l'intermédiaire d'une paroi radiale 23. En particulier, la paroi externe 10 s'étend vers la paroi interne 9 en formant un angle de l'ordre de - 45° avec l'axe A. De façon avantageuse, la paroi externe 10 est symétrique par rapport à la paroi interne 9 suivant un plan radial P. La couronne d'étanchéité 16 comprend une base 16a qui est associée sur une surface extérieure du corps 6a, ladite base étant surmontée par les lèvres 1114. En particulier, les lèvres extérieures 11, 12 - respectivement intérieures 13, 14 -d'une paire sont formées symétriquement par rapport au plan radial P pour former quatre points de contact symétriques sur les parois 9, 10. Sur les figures, les lèvres 11-14 s'étendent radialement pour être en contact frottant sur les parois 9, 10 suivant respectivement un diamètre. En particulier, les lèvres extérieures 11, 12 d'une paire présentent un même diamètre de contact sur les parois 9, 10, les lèvres intérieures 13, 14 de l'autre paire présentant également un même diamètre de contact sur les parois 9, 10. REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant un organe intérieur (1) et un organe extérieur (2) portant chacun au moins une piste de roulement (1a, 2a) qui sont disposées en regard pour réaliser un chemin de roulement (4) dans lequel une rangée de corps roulants (5) retenus par une cage (6) est disposée afin de permettre la rotation relative desdits organes, ledit chemin de roulement (4) débouchant dans un espace annulaire (8) qui est bordé par une paroi annulaire interne (9) solidaire d'un organe (2) et par une paroi annulaire externe (10) solidaire de l'autre organe (1), ledit espace annulaire étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant au moins une paire de lèvres annulaires (11-14) solidaires en rotation de la cage (6) de rétention des corps roulants (5) dans le chemin de roulement (4), ledit palier étant caractérisé en ce que chacune des lèvres (11-14) d'une paire est en contact frottant sur respectivement une paroi (9, 10) en exerçant une pression de contact présentant une composante axiale (Ca) et une composante radiale (Cr), au moins une composante radiale (Cr) étant non nulle et les composantes axiales (Ca) étant équilibrées. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composantes radiales (Cr) de chaque pression de contact d'un jeu de lèvres (11-14) induisent les composantes axiales (Ca) équilibrées. 3. Palier à roulement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cage (6) présente un corps annulaire (6a) dans lequel sont formés des logements (15) de rétention des corps roulants (5), ledit corps portant une couronne d'étanchéité (16) depuis laquelle s'étend chacune des lèvres (11-14). 4. Palier à roulement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre dans lequel chacune des lèvres (11-14) est inscrite est supérieur au diamètre du corps (6a) de la cage (6). 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les parois (9, 10) s'étendent l'une vers l'autre suivant un angle opposé par rapport à la direction axiale en formant un jeu (17) entre elles. 6. Palier à roulement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend deux jeux de lèvres (11-14) présentant respectivement deux lèvres extérieures (11, 12) et deux lèvres intérieures (13, 14). 7. Palier à roulement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre de contact des lèvres extérieures (11, 12) est supérieur au diamètre de contact des lèvres intérieures (13, 14). 8. Palier à roulement selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les lèvres intérieures (13, 14) sont disposées de part et d'autre des lèvres extérieures (11, 12). 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend au moins une armature (18, 19) sur laquelle au moins une paroi (9, 10) est formée. 10. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la paroi externe (10) est symétrique par rapport à la paroi interne (11) suivant un plan radial P. 11. Palier à roulement selon la revendication 10, caractérisé en ce que les lèvres (11-14) d'une paire sont formées symétriquement par rapport au plan radial P pour former des points de contact symétriques sur les parois (9, 10).