Brevet FR3018874A1 — publié le 20150925

L'invention concerne un palier à roulement comprenant un organe intérieur, un organe extérieur et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative. 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 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 peut être équipé d'un dispositif d'étanchéité. En particulier, il est connu d'équiper un organe d'une armature portant au moins un élément d'étanchéité dynamique qui interagit en contact frottant ou en formant un jeu de chicanage avec une portée solidaire de l'autre organe. On connaît également des armatures portant au moins un élément d'étanchéité statique de son montage sur ledit organe. En particulier, de telles armatures peuvent présenter un alésage monté, notamment par emmanchement, autour d'une portée annulaire axiale de l'organe. Toutefois, se pose alors le problème de la tenue mécanique du montage de l'armature sur l'organe, notamment relativement aux contraintes de déplacements lors de la rotation dudit organe, ainsi que de la fiabilité des étanchéités statiques et dynamiques. En particulier, en fonctionnement, notamment sous forte charge, l'armature peut être soumise à des déplacements axiaux relativement à l'organe au niveau de son emmanchement, ce qui peut induire une perte d'étanchéité. Or, les paliers doivent satisfaire à des cahiers des charges de plus en plus sévères en termes d'étanchéité, notamment pour la validation des paliers de roue par les constructeurs automobiles, au regard des tests de brouillard salin avec cyclage thermique (tests d'étanchéité statique et dynamique) auxquels doivent satisfaire lesdits paliers. L'invention a pour but de perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un palier à roulement équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature dont la tenue mécanique et l'étanchéité statique de son montage sur un organe dudit palier sont fiabilisés, en particulier relativement aux contraintes de déplacements lors de la rotation dudit organe. A cet effet, l'invention propose un palier à roulement comprenant un organe extérieur, un organe intérieur et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, ledit palier étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature présentant un alésage qui est emmanché autour d'une portée annulaire d'un desdits organes, ladite armature étant équipée d'au moins un élément d'étanchéité statique de l'emmanchement et présentant une couronne intérieure qui est pourvue de pattes réparties angulairement en formant l'alésage, lesdites pattes étant séparées circonférentiellement par des encoches autorisant le débattement angulaire élastique radiale de chacune desdites pattes lors de l'emmanchement, ledit élément d'étanchéité statique présentant un joint qui est disposé en appui étanche sur la portée d'emmanchement en occultant lesdites encoches. 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 partiellement et en coupe longitudinale un palier à roulement selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente partiellement et en coupe longitudinale un palier à roulement selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente partiellement et en coupe longitudinale un palier à roulement selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente en perspective et partiellement écorché l'armature du dispositif d'étanchéité du palier selon la figure 1, la figure 4a étant une vue agrandie en coupe longitudinale de l'armature de la figure 4. 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 un organe extérieur 1 et un organe intérieur 2, au moins un desdits organes pouvant comprendre des moyens de fixation à respectivement une structure fixe ou à un ensemble tournant. Dans un mode de réalisation, l'organe extérieur 1 est fixe en présentant par exemple des moyens de fixation du palier sur un élément de suspension du véhicule automobile, la roue étant associé à l'organe intérieur 2 qui est alors tournant. Entre ces organes 1, 2, un espace de roulement est formé pour permettre la rotation relative desdits organes. Dans cette description, les termes de positionnement dans l'espace sont pris en référence à l'axe de rotation du palier. En particulier, le terme « intérieur » est relatif à une disposition proche de cet axe et le terme « extérieur » est relatif à une disposition à distance de cet axe, les termes « avant » et « arrière » étant relatifs à une disposition respectivement à droite et à gauche sur les figures 1 à 3. Pour permettre la rotation, chaque organe 1, 2 peut présenter deux pistes de roulement espacées axialement de sorte à former entre lesdits organes deux chemins de roulement dans lesquels sont disposées respectivement une rangée de corps roulants, lesdits corps roulants pouvant se présenter sous la forme de billes, lesdites billes étant maintenues dans une 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 aux géométries des corps roulants et/ou des organes intérieur 2 et extérieur 1. Pour protéger l'espace de roulement de la pollution du milieu environnant, le palier comprend un dispositif d'étanchéité disposé entre l'organe extérieur 1 et l'organe intérieur 2 en étant agencé pour empêcher, ou au moins limiter, la pénétration de polluants au niveau d'un côté de l'espace de roulement. Pour ce faire, le dispositif d'étanchéité présente au moins une armature annulaire 3 qui est solidaire d'un organe 1, 2. En particulier, l'armature 3 peut être réalisée en une seule pièce rigide, notamment à base de matériau plastique ou métallique, par exemple en tôle emboutie. L'armature 3 présente un alésage 4 qui est monté par emmanchement autour d'une portée annulaire 5 de l'organe 1, 2 en assurant le bon positionnement de ladite armature relativement audit organe. En relation avec les figures 1 à 3, l'alésage 4 est emmanché autour d'une portée intérieure 5 essentiellement axiale de l'organe intérieur 2, l'armature 3 comprenant une couronne intérieure 6 dans laquelle est formé ledit alésage et qui présente une interférence radiale avec ladite portée intérieure pour permettre la tenue dudit emmanchement. L'armature 3 présente une paroi 7 qui s'étend depuis la couronne intérieure 6 et qui est disposée en regard d'une paroi complémentaire 8 de l'organe intérieur 2, ladite paroi complémentaire entourant la portée intérieure d'emmanchement 5. En particulier, la paroi 7 de l'armature 3 comprend une portée radiale 9 depuis laquelle une couronne extérieure libre 10 s'étend vers l'arrière, la couronne intérieure 6 étant courbée extérieurement et vers l'arrière par rapport à ladite portée radiale. La portée radiale 9 est disposée en regard axial d'une portée radiale 11 de la paroi complémentaire 8, en disposant la couronne intérieure 6 à distance de ladite paroi complémentaire afin d'éviter afin d'éviter la flexion de l'armature 3 et donc ses déformations lors de la rotation du palier. Pour faciliter l'emmanchement de l'armature 3 autour de la portée annulaire 5, on prévoit de former dans la couronne intérieure 6 des pattes 12 qui sont déformables élastiquement et qui sont réparties angulairement en présentant chacune une extrémité distale définissant entre elles un diamètre inscrit dans lequel est formé l'alésage 4 d'emmanchement. En particulier, les pattes 12 sont déformables radialement entre un état stable dans lequel le diamètre inscrit est inférieur au diamètre extérieur de la portée annulaire axiale 5 et un état contraint par emmanchement sur ladite portée dans lequel les extrémités distales desdites pattes exercent un effort de blocage axial de l'armature 3 sur ladite portée. Les pattes 12 sont séparées circonférentiellement par des encoches 13 de sorte que la couronne 6 présente une succession angulaire de pattes 12 et d'encoches 13. Les encoches 13 présentent chacune une dimension autorisant le débattement angulaire élastique radial de chacune des pattes 12 lors de l'emmanchement. Ainsi, les pattes 12 sont déformables de leur état stable vers leur état contraint par débattement extérieur radial, indépendamment les unes des autres, les extrémités distales desdites pattes présentant chacune une portée distale 14 destinée à être emmanchée sur la portées. Les encoches 13 présentent chacune une géométrie en U, les pattes 12 présentant une même dimension en comprenant chacune deux côtés s'étendant de manière parallèle de part et d'autre de l'extrémité distale de ladite patte. La portée distale 14 de chacune des pattes 12 s'étend circonférentiellement sur une portion angulaire, ladite portée distale présentant notamment un diamètre constant et s'étendant sur une portion angulaire qui est suffisante pour fiabiliser le blocage axial de l'armature 3 sur l'organe 2. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à un mode de réalisation de la couronne intérieure 6, en particulier relativement aux géométries des encoches 13 et/ou des pattes 12, ainsi qu'à leur nombre. Par exemple, les pattes 12 peuvent présenter une géométrie triangulaire, avec une portée distale 14 qui s'étend sur une portion angulaire réduite. Selon les modes de réalisations représentés, la portée d'emmanchement 5 présente un seuil radial 15 agencé notamment pour fiabiliser le blocage axial de l'armature 3 sur l'organe 2 et donc optimiser la tenue mécanique de l'emmanchement, empêchant tout déplacement de ladite armature par exemple sous forte charge. A cet effet, le seuil 15 présente un diamètre extérieur qui est supérieur au diamètre nominal de l'alésage 4, ledit alésage étant translaté autour dudit seuil notamment par déformation radiale élastique des pattes 12. Après passage sur le seuil 15, l'armature 3 est montée autour de la portée d'emmanchement 5 par retour élastique des pattes 12, la portée distale 14 desdites pattes étant disposée en appui axial sur ledit seuil. La présence d'un tel seuil 15 permet notamment d'envisager une réduction de la longueur axiale de la couronne intérieure 6 et donc de l'encombrement axial du palier, sans risque de démontage de l'armature 3 bien que l'interférence d'emmanchement soit réduite. L'armature 3 est équipée d'au moins un élément d'étanchéité statique 16 de l'emmanchement qui est disposé entre ladite armature et l'organe 2, ledit élément d'étanchéité empêchant l'introduction de polluants entre ladite armature et ledit organe. L'élément d'étanchéité statique 16 peut être surmoulé en une seule pièce sur l'armature 3 en étant 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 particulier, l'élément d'étanchéité statique 16 est associé à l'armature 3 en présentant un joint 17 qui est disposé en appui étanche sur la portée d'emmanchement 5 en occultant les encoches 13 afin d'étanchéifier l'interface entre la couronne intérieure 6 et ladite portée d'emmanchement. Selon les figures, le joint 17 présente une portion qui s'étend au moins sur la périphérie de la couronne intérieure 6 en recouvrant la portée distale 14 de chaque patte 12. En particulier, le joint 17 présente une géométrie annulaire qui recouvre intégralement la couronne intérieure 6 en enrobant, notamment par surmoulage, les pattes 12 et en comblant les encoches 13 de ladite couronne. Ainsi, lors de l'emmanchement, les portées distales 14 des pattes 12 sont disposées en regard du seuil 15, le joint 17 étant interposé en appui étanche entre lesdites portées et ledit seuil. L'élément d'étanchéité statique 16 comprend un bourrelet avant 18 qui est disposé autour de la paroi 7 de l'armature 3 et de la paroi complémentaire 8 de l'organe 1, 2 pour fiabiliser l'étanchéité statique du montage en venant étanchéifier l'interface entre ladite paroi et ladite paroi complémentaire. En particulier, le bourrelet 18 est comprimé en appui étanche sur la paroi complémentaire 8 lors de l'emmanchement de l'armature 3. En relation avec les figures 1 à 3, le bourrelet 18 présente une lèvre 19 qui s'étend extérieurement en étant en appui étanche sur la portée radiale 11 de la paroi complémentaire 8. La lèvre 19 est ainsi agencée pour exercer sur la portée radiale 11 un appui étanche qui est orienté extérieurement par rapport à l'interface entre la portée radiale 9 de l'armature 3 et ladite portée radiale de la paroi complémentaire 8 afin notamment de limiter l'introduction de boue dans ladite interface. Par ailleurs, le dispositif d'étanchéité présente au moins un élément d'étanchéité dynamique qui est solidaire d'un organe 1, 2 pour interagir avec une portée solidaire de l'autre organe 2, 1 pour assurer l'étanchéité du côté de l'espace de roulement. L'armature 3 peut ainsi être équipée d'au moins un élément d'étanchéité dynamique interagissant avec une portée solidaire de l'organe 2, 1 disposé en regard de ladite armature. En variante, ou complémentairement, l'armature 3 peut présenter au moins une portée sur laquelle interagit un élément d'étanchéité dynamique solidaire de l'organe 2, 1 correspondant. Selon les modes de réalisation représentés, l'armature 3 est équipée d'un élément d'étanchéité dynamique 20 qui est réalisé en une seule pièce avec l'élément d'étanchéité statique 16. Le dispositif d'étanchéité comprend une deuxième armature 21 qui est montée sur l'organe extérieur 1 de sorte à former une chambre annulaire 22 d'étanchéité entre les armatures 3, 21 dans laquelle s'étend au moins une partie de l'élément d'étanchéité dynamique 20, ladite deuxième armature pouvant présenter plusieurs portées d'interaction avec ledit élément d'étanchéité dynamique. La deuxième armature 21 peut être réalisée en une seule pièce, par exemple en un matériau identique à l'armature 3, tel un matériau métallique, notamment en tôle embouti. En particulier, la deuxième armature 21 est montée sur une extension annulaire 23 de l'organe extérieur 1 qui s'étend axialement d'un côté de l'espace de roulement en présentant une paroi d'extrémité disposée en regard axial de la paroi 7 de l'armature 3 ainsi que deux parois respectivement extérieure et intérieure, ladite deuxième armature présentant une portée axiale extérieure 24 qui est emmanchée sur ladite paroi intérieure. En outre, la deuxième armature 21 présente une paroi qui s'étend intérieurement depuis la portée axiale extérieure 24. La chambre d'étanchéité 22 est limitée intérieurement par une ouverture intérieure 25 qui débouche dans l'espace de roulement, ladite ouverture étant formée entre la paroi de la deuxième armature 21 et la couronne intérieure 6. La couronne extérieure libre 10 de l'armature 3 forme un jeu restreint avec la paroi extérieure de l'extension 23 pour définir une ouverture extérieure 26 de la chambre d'étanchéité 22 agencée pour limiter l'introduction de polluants, notamment de boue, dans ladite chambre. En relation avec les figures, l'élément d'étanchéité dynamique 20 présente une saillie 27 qui s'étend axialement vers l'arrière depuis la couronne extérieure 10 en étant disposée en regard radial de la paroi extérieure de l'extension 23 de sorte à former un jeu de chicanage entre ledit élément d'étanchéité et ladite extension. Ainsi, l'ouverture extérieure 26 de la chambre d'étanchéité 22 est réalisée au travers de cette chicane afin de limiter l'introduction de polluants dans ladite chambre et donc dans l'espace de roulement. Avantageusement, la saille 27 présente une flexibilité agencée pour pouvoir disposer ladite saillie en appui étanche sur la paroi extérieure de l'extension 23 en particulier sous la pression d'un fluide extérieur, tel un jet d'eau, sur ladite saillie. En outre, l'élément d'étanchéité dynamique 20 peut présenter au moins une lèvre qui s'étend à l'intérieur de la chambre d'étanchéité 22 en interagissant avec une portée de la paroi de la deuxième armature 21, en étant disposé en contact frottant sur ladite portée ou en formant un jeu de chicanage avec ladite portée. En relation avec les figures 1 et 4, on décrit un mode de réalisation dans lequel l'élément d'étanchéité dynamique 20 présente deux lèvres annulaires 28a, 28b disposées dans la chambre d'étanchéité 22 en contact frottant sur une portée radiale 29 de la deuxième armature 21 et une troisième lèvre annulaire 28c disposée en contact frottant sur une portée axiale intérieure 30 de ladite armature. En particulier, la portée radiale 29 s'étend intérieurement depuis la portée axiale extérieure 24 et la portée axiale intérieure 30 s'étend vers l'arrière depuis ladite portée radiale en étant disposée en regard de la couronne intérieure 6 de manière à former l'ouverture intérieure 25 de la chambre d'étanchéité 22. Les première et deuxième lèvres 28a, 28b s'étendent extérieurement et parallèlement l'une par rapport l'autre depuis la couronne intérieure 6 de l'armature 3, lesdites lèvres étant formées sur l'élément d'étanchéité statique 16. En particulier, les lèvres 28a, 28b peuvent présenter un couple de frottement réduit puisqu'une partie de la fonction d'étanchéité est réalisée en amont par la chicane formée entre la saillie 27 et l'extension 23. La troisième lèvre 28c s'étend extérieurement depuis le joint 17, au niveau de l'emmanchement de l'armature 3, pour être disposée dans l'ouverture intérieure 25 de la chambre d'étanchéité 22 et en contact frottant sur la portée axiale intérieure 30, afin de limiter les fuites de lubrifiant dans ladite chambre depuis l'espace de roulement, au travers de ladite ouverture intérieure. En relation avec les figures 2 et 3, on décrit des modes de réalisation dans lesquels l'élément d'étanchéité 20 présente une lèvre 28d qui forme un jeu de chicanage dans la chambre 22 avec la deuxième armature 21. La lèvre 28d s'étend essentiellement axialement depuis la paroi 7 de l'armature 3 en étant disposée entre une portée axiale extérieure 24 et une portée axiale intermédiaire 31 de la deuxième armature 21, lesdites portées axiales étant reliées par une portée radiale arrière 32. Ainsi, la lèvre 28d forme un jeu radial avec respectivement les portées axiales extérieure 24 et intermédiaire 31, ainsi qu'un jeu axial avec la portée radiale arrière 32 de sorte à former une chicane en C entre ladite lèvre et la deuxième armature 21. En outre, l'élément d'étanchéité dynamique 20 présente deux autres lèvres 28e, 28f qui sont formées sur une base commune 33 du joint 17 en étant en contact frottant sur respectivement une portée de la deuxième armature 21. En particulier, les deuxième et troisième lèvres 28e, 28f s'étendent depuis la base 33 dans des directions différentes de manière à être en contact frottant inversé sur la deuxième armature 21 pour respectivement limiter l'introduction de polluants dans l'espace de roulement et limiter les fuites de lubrifiant dans la chambre d'étanchéité 22. L'agencement des lèvres 28e, 28f permet en outre d'éviter les risques de retournement de la lèvre 28f et donc de fuites de lubrifiant, l'interférence de la lèvre 28e avec la deuxième armature 21 assurant la mise en contact frottant de la lèvre 28f sur ladite deuxième armature. En relation avec la figure 2, les lèvres 28e, 28f sont en contact frottant inversé sur une même portée radiale avant 34 de la deuxième armature 21, ladite portée radiale avant s'étendant intérieurement depuis la portée axiale intermédiaire 31 sur une longueur agencée pour former un jeu radial restreint avec la couronne intérieure 6 qui définit l'ouverture intérieure 25 de la chambre 22. En relation avec la figure 3, les lèvres 28e, 28f sont en contact frottant sur deux portées différentes de la deuxième armature 21. La deuxième lèvre 28e est ainsi en contact frottant sur la portée radiale avant 34, la troisième lèvre 28f étant en contact frottant sur une portée axiale intérieure 35 qui s'étend vers l'arrière depuis ladite portée radiale avant et forme l'ouverture intérieure 25 avec la couronne intérieure 6. REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant un organe extérieur (1), un organe intérieur (2) et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, ledit palier étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature (3) présentant un alésage (4) qui est emmanché autour d'une portée annulaire (5) d'un desdits organes, ladite armature étant équipée d'au moins un élément d'étanchéité statique (16) de l'emmanchement et présentant une couronne intérieure (6) qui est pourvue de pattes (12) réparties angulairement en formant l'alésage (4), ledit palier étant caractérisé en ce que les pattes (12) sont séparées circonférentiellement par des encoches (13) autorisant le débattement angulaire élastique radial de chacune desdites pattes lors de l'emmanchement, l'élément d'étanchéité statique (16) présentant un joint (17) qui est disposé en appui étanche sur la portée d'emmanchement (5) en occultant lesdites encoches. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portée d'emmanchement (5) présente un seuil radial (15) dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre nominal de l'alésage (4), ledit alésage étant en appui axial sur ledit seuil afin de bloquer axialement l'armature (3) sur l'organe (1, 2). 3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pattes (12) présentent une portée distale (14) emmanchée sur la portée d'emmanchement (5) en étant disposée en regard axial du seuil (15), le joint (17) étant interposé en appui étanche entre les portées distales (14) et ledit seuil. 4. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le joint (17) présente une géométrie annulaire qui enrobe les pattes (12) en comblant les encoches (13). 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la portée d'emmanchement (5) est entourée par une paroi complémentaire (8) de l'organe (1, 2) en regard de laquelle une paroi (7) del'armature (3) est disposée, l'élément d'étanchéité statique (16) présentant au moins une lèvre (19) qui est disposée en appui étanche sur la paroi complémentaire (8) pour venir étanchéifier l'interface entre la paroi (7) et ladite paroi complémentaire. 6. Palier à roulement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couronne intérieure (6) est courbée extérieurement par rapport à une portée radiale (9) de l'armature (3), les pattes (12) étant inclinées axialement vers l'arrière par rapport à ladite portée radiale. 7. Palier à roulement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la portée radiale (9) est disposée en regard axial d'une portée (11) de la paroi complémentaire (8) en disposant la couronne (6) à distance de ladite paroi complémentaire. 15 8. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité présente un élément d'étanchéité dynamique (20) qui est solidaire d'un organe (1, 2) pour interagir avec une portée solidaire de l'autre organe (2, 1), l'armature (3) présentant ledit élément 20 d'étanchéité dynamique et/ou ladite portée d'interaction. 9. Palier à roulement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un élément d'étanchéité dynamique (20) est disposé en contact frottant sur une portée d'interaction ou forme un jeu de chicanage avec une portée d'interaction. 25 10. Palier à roulement selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend une deuxième armature (21) qui est montée sur l'autre organe (2, 1) en formant entre les armatures (3, 21) une chambre d'étanchéité (22) dans laquelle est disposé au moins un élément d'étanchéité 30 dynamique (20). 11. Palier à roulement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le joint (17) présente au moins une lèvre d'étanchéité dynamique (28a-28f) qui s'étend 10à l'intérieur de la chambre d'étanchéité (22) en interagissant avec une portée de la deuxième armature. 12. Palier à roulement selon la revendication 11, caractérisé en ce que la chambre d'étanchéité (22) présente une ouverture intérieure (25) débouchant dans l'espace de roulement, la lèvre (28c, 28f) étant disposée dans ladite ouverture intérieure pour limiter les fuites de lubrifiants dans ladite chambre d'étanchéité au travers de ladite ouverture. 13. Palier à roulement selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le joint (17) présente deux lèvres d'étanchéité dynamique (28e, 28f) qui présentent un contact inversé sur respectivement une portée d'interaction de la deuxième armature (21). 14. Palier à roulement selon la revendication 13, caractérisé en ce que le joint (17) présente une base (33) sur laquelle sont formées les lèvres (28e, 28f).