Brevet FR3018875A1 — 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. L'invention concerne également un procédé de montage d'une armature d'étanchéité sur un organe d'un tel palier. 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. Il est ainsi 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. En particulier, une telle armature peut présenter un alésage monté, notamment par emmanchement, autour d'une portée annulaire axiale de l'organe, ladite armature pouvant porter au moins un élément d'étanchéité statique de son montage sur ledit 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 statique et/ou un contact néfaste avec les corps roulants. 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 de son montage sur un organe dudit palier est fiabilisée, en particulier relativement aux contraintes de déplacements lors de la rotation dudit organe. A cet effet, selon un premier aspect, 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 autour d'un axe, ledit palier étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature présentant un alésage formé dans une portée annulaire intérieure, ladite portée intérieure étant emmanchée autour d'une portée annulaire extérieure d'un desdits organes, les portées extérieure et intérieure présentant chacune une géométrie tronconique qui converge dans le sens d'emmanchement, lesdites géométries étant agencées pour assurer par coopération de forme un blocage axial de l'armature emmanchée sur l'organe. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé de montage d'une armature sur un organe d'un tel palier à roulement prévoyant de réaliser l'emmanchement de la portée intérieure autour de la portée extérieure par déplacement relatif de ladite armature et dudit organe sur une course d'emmanchement, ledit emmanchement étant réalisé alors que les portées intérieure et extérieure présentent une dilatation différentielle positive. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence à la figure annexée, qui représente partiellement et en coupe longitudinale un organe d'un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention sur lequel une armature d'un dispositif d'étanchéité est monté. En relation avec cette figure, 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 et un organe intérieur 1, au moins un desdits organes pouvant comprendre des moyens de fixation à respectivement une structure fixe ou un ensemble tournant. Dans un mode de réalisation, l'organe extérieur est fixe en présentant par exemple des moyens de fixation du palier sur un élément de suspension du véhicule automobile, la roue étant associée à l'organe intérieur 1 qui est alors tournant. Entre ces organes, 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 A du palier. En particulier, le terme « intérieur » est relatif à une disposition proche de cet axe A et le terme « extérieur » est relatif à une disposition à distance de cet axe A, les termes « avant » et « arrière » étant relatifs à une disposition respectivement à gauche et à droite sur la figure. Pour permettre la rotation, chaque organe peut présenter deux pistes de roulement 2 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 1 et extérieur. Pour protéger l'espace de roulement de la pollution du milieu environnant, le palier comprend un dispositif d'étanchéité disposé entre l'organe extérieur et l'organe intérieur 1. Le dispositif est agencé pour empêcher, ou au moins limiter, la pénétration de polluants dans l'espace de roulement au travers d'une ouverture latérale dudit espace formée entre les organes. Pour ce faire, le dispositif d'étanchéité présente au moins une armature annulaire 3 qui est solidaire d'un organe 1. 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 qui est monté par emmanchement autour d'une portée axiale 4 de l'organe 1 en assurant le bon positionnement de ladite armature relativement audit organe. Selon le mode de réalisation représenté, l'armature 3 présente une paroi annulaire 5 comprenant une portée annulaire intérieure 6 qui s'étend essentiellement axialement vers l'arrière et définie un diamètre inscrit dans lequel est formé l'alésage d'emmanchement. La paroi annulaire 5 comprend une portée radiale 7 qui est reliée à la portée intérieure 6 par un congé de raccordement 8 qui est incliné extérieurement et vers l'avant par rapport à ladite portée intérieure. En particulier, la paroi annulaire 5 est disposée en regard d'une paroi complémentaire 9 de l'organe intérieur 1 qui est adjacente à une piste de roulement 2 dudit organe intérieur et qui définit un côté de l'espace de roulement dans lequel est définie une ouverture latérale dudit espace. La portée intérieure 6 est emmanchée autour d'une portée annulaire extérieure 4 qui est formée sur la paroi complémentaire 9 de l'organe intérieur 1. La portée radiale 7 de la paroi 5 est en appui axial sur une portée radiale 10 formée sur la paroi complémentaire 9 et reliée à la portée extérieure 4. En particulier, la portée intérieure 6 est montée sur la portée extérieure complémentaire 4 en disposant le congé de raccordement 8 à distance de la paroi complémentaire 9 afin notamment d'éviter la flexion de l'armature 3 et donc ses déformations lors de la rotation du palier. En outre, le congé de raccordement 8 de l'armature 3 est agencé pour transmettre l'effort de l'appui axial de la portée radiale 7 contre la portée radiale 10 vers l'interférence entre la portée intérieure 6 et la portée extérieure 4 afin d'améliorer la tenue de l'emmanchement de ladite portée intérieure. La paroi annulaire 5 présente une couronne extérieure libre 11 qui s'étend depuis la portée radiale 7 et est disposée à distance axiale de la paroi complémentaire 9, ladite couronne étant reliée à ladite portée radiale par un épaulement 12 qui s'étend vers l'arrière par rapport à ladite portée radiale. Pour fiabiliser la tenue mécanique de l'armature 3 relativement à l'organe 1, les portées intérieure 6 et extérieure 4 présentent chacune une géométrie tronconique qui converge dans le sens de l'emmanchement, c'est-à-dire de l'arrière vers l'avant, lesdites géométries étant agencées pour assurer par coopération de forme un blocage de ladite armature emmanchée sur ledit organe. Ainsi, les portées intérieure 6 et extérieure 4 présentent chacune un diamètre minimal au niveau de leur bord avant et un diamètre maximal au niveau de leur bord arrière, empêchant un déplacement axial de désemmanchement de l'avant vers l'arrière de l'armature 3. En particulier, les portées intérieure 6 et extérieure 4 présentent un même angle a de convergence par rapport à l'axe de rotation A du palier de sorte que, en fin d'emmanchement, les diamètres respectivement minimal et maximal desdites portées soient disposés de façon complémentaire. Ainsi, les portées extérieure 4 et intérieure 6 présentent une interférence d'emmanchement qui s'étend sur toute leur dimension axiale. L'angle de convergence a de chacune des portées intérieure 6 et extérieure 4 peut être compris entre 3 et 100, avantageusement supérieur à 6° afin d'assurer une interférence suffisante même en relation avec un faible coefficient d'adhérence entre l'armature 3 et l'organe intérieur 1. Pour monter l'armature 3 sur l'organe 1, on prévoit de réaliser l'emmanchement de la portée intérieure 6 autour de la portée extérieure 4 par déplacement axial relatif de ladite armature et dudit organe sur une course d'emmanchement jusqu'à ce que la portée radiale 7 vienne en appui axial sur la portée radiale 10 de la paroi complémentaire 9. En particulier, l'emmanchement peut être réalisé alors que les portées intérieure 6 et extérieure 4 présentent une dilatation thermique différentielle qui est positive, notamment afin que le diamètre minimal de ladite portée intérieure soit supérieur ou égal au diamètre maximal de ladite portée extérieure. Ainsi, l'emmanchement peut être réalisé par déplacement axial de la portée intérieure 6 autour de la portée extérieure 4, lesdites portées revenant en état d'interférence d'emmanchement après ledit déplacement en annulant leur dilatation différentielle. De façon avantageuse, les portées 4, 6 peuvent être chauffées à une température différente et/ou l'armature 3 peut être réalisée à base d'un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique qui est différent de celui du matériau formant l'organe intérieur 1. La dilatation différentielle peut ainsi être obtenue par application d'une température différentielle positive entre les portées intérieure 6 et extérieure 4, par exemple par application de chaleur au niveau de ladite portée intérieure avant ou pendant l'emmanchement afin de permettre le montage de l'armature 3. Par ailleurs, le dispositif d'étanchéité comprend au moins un élément d'étanchéité statique du montage de l'armature 3 sur l'organe 1, ledit élément d'étanchéité statique étant disposé entre ladite armature et la paroi complémentaire 9 dudit organe pour empêcher l'introduction de polluants entre ladite armature et ladite paroi complémentaire. L'élément d'étanchéité statique peut être 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. L'élément d'étanchéité statique peut être solidaire de la paroi complémentaire 9 et/ou de la paroi annulaire 5 de l'armature 3, ledit élément d'étanchéité pouvant par exemple être surmoulé sur ladite armature. Avantageusement, l'élément d'étanchéité statique est rapporté après emmanchement entre l'armature 3 et l'organe 1 afin notamment de pouvoir appliquer une température de dilatation suffisante sur ladite armature et ledit organe sans risque de détériorer ledit élément d'étanchéité. En relation avec la figure 1, l'élément d'étanchéité statique se présente sous la forme d'un joint torique 13 qui est disposé en appui étanche entre la paroi complémentaire 9 et la couronne extérieure 11 pour venir étanchéifier l'interface entre elles, ledit joint étant disposé autour de l'appui axial entre la portée radiale 7 de ladite armature et la portée radiale 10 de ladite paroi complémentaire. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à un type particulier d'élément d'étanchéité statique, en particulier relativement à sa géométrie et/ou à son matériau, ledit élément d'étanchéité pouvant être formé avant et/ou lors de sa disposition autour de l'armature 3. En outre, pour assurer l'étanchéité du côté de l'espace de roulement, le dispositif d'étanchéité peut présenter un élément d'étanchéité dynamique qui est solidaire d'un organe pour interagir avec une portée solidaire de l'autre organe. L'élément d'étanchéité dynamique peut être porté par l'armature 3 par exemple en étant une réalisé en une pièce de matériau souple, par exemple en élastomère, qui est surmoulée à ladite armature. En particulier, l'élément d'étanchéité dynamique peut présenter au moins une lèvre s'étendant depuis un organe et disposée en contact frottant sur une portée d'interaction de l'autre organe. En variante ou de manière complémentaire, l'élément d'étanchéité dynamique peut comprendre une saillie formant un jeu de chicanage avec une portée d'interaction formée sur l'organe correspondant. Le dispositif d'étanchéité peut comprendre une deuxième armature qui est montée sur l'autre organe en portant un élément d'étanchéité dynamique interagissant avec une portée de l'armature 3. En outre, dans le cas où l'armature 3 porte un élément d'étanchéité dynamique, la deuxième armature peut présenter une portée d'interaction avec ledit élément d'étanchéité. REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant un organe extérieur, un organe intérieur (1) et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d'un axe (A), ledit palier étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature (3) présentant un alésage formé dans une portée annulaire intérieure (6), ladite portée intérieure étant emmanchée autour d'une portée annulaire extérieure (4) d'un desdits organes, ledit palier étant caractérisé en ce que les portées extérieure (4) et intérieure (6) présentent chacune une géométrie tronconique qui converge dans le sens d'emmanchement, lesdites géométries étant agencées pour assurer par coopération de forme un blocage axial de l'armature (3) emmanchée sur l'organe 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portées extérieure (4) et intérieure (6) présentent un même angle de convergence a. 3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle de convergence a est compris entre 3 et 100 . 4. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les portées extérieure (4) et intérieure (6) présentent une interférence d'emmanchement qui s'étend sur toute leur dimension axiale. 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'armature (3) présente une paroi annulaire (5) disposée en regard d'une paroi complémentaire (9) de l'organe (1), ladite paroi annulaire présentant une portée radiale (7) qui est reliée à la portée intérieure (6) par un congé de raccordement (8). 6. Palier à roulement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portée radiale (7) est disposée en appui axial sur la paroi complémentaire (9), le congé de raccordement (8) étant disposé à distance de ladite paroi complémentaire. 7. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend au moins un élément d'étanchéité statique du montage de l'armature (3) sur l'organe (1). 8. Palier à roulement selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité statique est rapporté entre l'armature (3) et l'organe (1). 9. Palier à roulement selon l'une des revendications 7 ou 8 lorsqu'elle dépend de la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité statique est disposé en appui étanche entre la paroi (5) et la paroi complémentaire (9) pour venir étanchéifier l'interface entre elles. 10. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité présente un élément d'étanchéité dynamique qui est solidaire d'un organe pour interagir avec une portée solidaire de l'autre organe, l'armature (3) présentant ledit élément d'étanchéité dynamique et/ou ladite portée d'interaction. 11. Palier à roulement selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un élément d'étanchéité dynamique est disposé en contact frottant sur une portée d'interaction ou forme un jeu de chicanage avec une portée d'interaction. 12. Procédé de montage d'une armature sur un organe (1) d'un palier selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, ledit procédé prévoyant de réaliser l'emmanchement de la portée intérieure (6) autour de la portée extérieure (4) par déplacement relatif de l'armature (3) et de l'organe (1) sur une course d'emmanchement, ledit emmanchement étant réalisé alors que les portées intérieure (6) et extérieure (4) présentent une dilatation thermique différentielle positive. 13. Procédé de montage selon la revendication 12, caractérisé en ce que la dilatation différentielle est agencée pour que le diamètre minimal de la portéeintérieure (6) soit supérieur ou égal au diamètre maximal de la portée extérieure (4). 14. Procédé de montage selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que l'armature (3) est réalisée à base d'un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique qui est différent de celui du matériau formant l'organe (1). 15. Procédé de montage selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que la dilatation différentielle est obtenue par application d'une température différentielle positive entre les portées intérieure (6) et extérieure (4).