Brevet FR3033851A1 — publié le 20160923

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. 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 une portée axiale annulaire montée, notamment par emmanchement, autour d'une portée axiale annulaire complémentaire de l'organe, ladite armature portant au moins un élément d'étanchéité statique de son montage sur ledit organe qui interagit en contact frottant avec une paroi dudit organe. Toutefois, se pose alors le problème du positionnement et de la tenue mécanique 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 effet, 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 3033851 2 dynamique. En particulier, durant ces déplacements axiaux relatifs, le dispositif d'étanchéité peut venir en contact axial contre une paroi de l'organe en regard de laquelle elle est disposée. 5 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 d'étanchéité statique et dynamique auxquels doivent satisfaire lesdits paliers, comprenant notamment une vérification des déplacements du dispositif d'étanchéité. 10 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 sont fiabilisés, en particulier relativement aux contraintes de positionnement de ladite armature lors de la 15 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 20 palier étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature présentant une portée axiale qui est emmanchée autour d'une portée axiale complémentaire d'un desdits organes, ladite armature présentant en outre une paroi qui est disposée en regard d'une paroi complémentaire de l'organe, la portée axiale complémentaire comprenant une butée de positionnement axial de 25 ladite armature dans une position nominale par rapport audit organe, ladite butée étant agencée pour former un jeu axial à l'interface entre ladite paroi et ladite paroi complémentaire. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui 30 suit, faite en référence à la figure annexée qui représente partiellement et en coupe longitudinale un organe d'un palier à roulement équipé d'un dispositif d'étanchéité selon un mode de réalisation de l'invention. 3033851 3 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. 5 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 10 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 du palier. En particulier, 15 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 gauche et à droite sur la figure. 20 Pour permettre la rotation, chaque organe 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 25 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. 30 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, 3033851 4 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 5 2 qui est solidaire d'un organe 1. L'armature 2 peut être réalisée en une seule pièce, notamment à base de matériau plastique ou métallique, par exemple en tôle emboutie. En particulier, l'armature 2 présente une paroi 3 qui est disposée en regard d'une 10 paroi complémentaire 4 de l'organe 1 en présentant une portée axiale 5 qui est emmanchée autour d'une portée axiale complémentaire 6 dudit organe en assurant le positionnement de ladite paroi relativement à ladite paroi complémentaire. 15 Selon le mode de réalisation représenté, la paroi 3 de l'armature 2 s'étend extérieurement autour d'un bord avant 5a de la portée axiale 5. En particulier, la paroi 3 présente une portée extérieure radiale 20 qui est reliée à la portée axiale 5 par l'intermédiaire d'un congé 7 de raccordement. En outre, la portée extérieure 20 est prolongée par une couronne extérieure libre 8 qui s'étend radialement vers 20 l'arrière. La portée axiale complémentaire 6 s'étend à l'intérieur de la paroi complémentaire 4 depuis une portée courbe 9 de ladite paroi complémentaire, ladite portée courbe reliant ladite portée axiale complémentaire à une portée 25 radiale 10. La paroi 3 de l'armature 2, et notamment la portée extérieure 20, est disposée en regard axial de la portée radiale 10 de la paroi complémentaire 4. En particulier, la portée axiale 5 de l'armature 2 est montée sur la portée axiale complémentaire 30 6 de l'organe intérieur 1 en disposant le congé de raccordement 7 à distance axiale de la paroi complémentaire 4, notamment à distance axiale de la portée courbe 9, afin d'éviter la flexion de ladite armature et donc ses déformations lors de la rotation du palier. 3033851 5 En fin d'emmanchement de l'armature 2 sur la portée axiale complémentaire 6, ladite armature est disposée dans une position nominale par rapport à l'organe 1 dans laquelle la portée axiale 5 d'emmanchement est en interférence radiale 5 avec ladite portée axiale complémentaire pour assurer l'association de ladite armature sur ledit organe. Pour fiabiliser le positionnement de l'armature 2 sur l'organe 1, la portée axiale complémentaire 6 comprend une butée 11 de positionnement axial de l'armature 10 2 dans la position nominale par rapport à l'organe 1, ladite butée étant agencée pour former un jeu axial 12 à l'interface entre la paroi 3 de ladite armature et la paroi complémentaire 4 dudit organe. En particulier, le jeu axial 12 s'étend entre la portée radiale 10 et la portée 15 extérieure 20 ainsi qu'entre le congé 7 de raccordement et la portée courbe 9. Le jeu axial 12 est notamment agencé pour éviter la flexion de l'armature 2 et donc ses déformations lors de la rotation du palier, afin de fiabiliser le maintien en position nominale de ladite armature dans laquelle l'étanchéité est optimale. 20 En relation avec la figure, la portée axiale complémentaire 6 présente un rebord 13 qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis un bord avant 6a de ladite portée axiale complémentaire. Par ailleurs, la portée axiale 5 présente un épaulement 14 qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis un bord avant 5a de ladite portée axiale, ledit épaulement radial venant en butée contre le rebord 25 radial 13 lorsque l'armature 2 est en position nominale. En particulier, la formation sur l'armature 2 d'un épaulement radial 14 de géométrie complémentaire à celle du rebord radial 13 permet, en fin d'emmanchement de l'armature 2, de définir la position nominale de façon 30 précise par interférence géométrique. Par ailleurs, dans le mode de réalisation représenté, la portée axiale 5 présente un rabat 15 qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis un bord arrière 5b de 3033851 6 ladite portée axiale, ledit rabat radial étant agencé pour rigidifier l'emmanchement de ladite portée axiale sur la portée axiale complémentaire 6. En particulier, le rabat 15 présente une géométrie annulaire autour du bord arrière 5b qui permet de limiter le soulèvement dudit bord arrière lors de la rotation du palier, fiabilisant 5 ainsi la tenue mécanique de l'armature 2 dans sa position nominale. Le dispositif d'étanchéité comprend au moins un élément 16 d'étanchéité statique du montage de l'armature 2 sur l'organe 1, ledit élément d'étanchéité étant monté entre la paroi complémentaire 4 et la paroi 3 de ladite armature pour former 10 l'étanchéité statique en empêchant l'introduction de polluants entre ladite armature et ladite paroi complémentaire. L'élément d'étanchéité statique 16 peut être surmoulé sur la paroi 3 de l'armature 2 en étant réalisé en matériau souple, par exemple en élastomère, notamment à 15 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 présente au moins une lèvre 17 20 qui s'étend depuis l'armature 2 pour être disposée en appui étanche sur la paroi complémentaire 4 notamment lorsque ladite armature est en position nominale, afin de venir étanchéifier le jeu axial 12 à l'interface entre ladite paroi et ladite paroi complémentaire. 25 L'élément d'étanchéité statique 16 présente également une extension 18 qui s'étend depuis la lèvre 17 en recouvrant la couronne extérieure 8 de la paroi 3 et un voile 19 qui s'étend radialement sous ladite lèvre pour être interposé entre la paroi 3 et la portée radiale 10 de la paroi complémentaire 4. 30 En relation avec la figure, la lèvre 17 s'étend axialement sur une longueur qui est supérieure au jeu axial 12 formé à l'interférence entre les parois respectives 3, 4 de l'armature 2 et de l'organe 1. En particulier, la lèvre 17 s'étend extérieurement 3033851 7 en étant en appui étanche sur la paroi complémentaire 4 lorsque l'armature 2 est en position nominale. La lèvre 17 est ainsi agencée pour exercer sur la paroi complémentaire 4 un 5 appui étanche qui est orienté extérieurement par rapport à l'interface entre la paroi 3 et ladite paroi complémentaire afin notamment de limiter l'introduction de boue dans ladite interface. En particulier, la lèvre 17 est comprimée entre les parois 3, 4 lorsque l'armature 10 2 est en position nominale, afin d'exercer sur la portée extérieure 20 un effort d'écartement par rapport à la paroi complémentaire 4. Par ailleurs, le congé 7 de raccordement présente une couronne inclinée qui est agencée pour transformer l'effort d'écartement exercé par la lèvre 17 sur la 15 portée extérieure 20 en un effort de plaquage de la portée axiale 5 sur la portée axiale complémentaire 6, ce qui permet de fiabiliser l'emmanchement de l'armature 2 sur l'organe 1 et donc la tenue mécanique de ladite armature en position nominale. 20 Pour ce faire, en relation avec la figure, la couronne du congé 7 de raccordement présente une géométrie annulaire qui est inclinée extérieurement et vers l'avant par rapport à la portée axiale 5, l'inclinaison de ladite géométrie étant choisie pour permettre une transmission des efforts. De façon avantageuse, la couronne est inclinée d'un angle compris entre 20° et 60°. 25 Ainsi, grâce à la butée 11, on définit pour l'armature 3 une position nominale dans laquelle l'étanchéité conférée est optimale, le jeu axial 12 ainsi que la géométrie de ladite armature permettant de fiabiliser la tenue mécanique de ladite armature dans ladite position nominale afin de garantir le bon fonctionnement du dispositif 30 d'étanchéité lors de la rotation du palier. Par ailleurs, le dispositif d'étanchéité peut présenter un élément d'étanchéité dynamique qui est solidaire d'un organe pour interagir avec une portée solidaire 3033851 8 de l'autre organe afin d'assurer l'étanchéité du côté de l'espace de roulement. L'élément d'étanchéité dynamique peut être porté par l'armature 2, par exemple en étant réalisé en une pièce de matériau souple, par exemple en élastomère, qui est surmoulée à ladite armature. 5 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 10 chicanage avec une portée d'interaction formée sur l'organe correspondant. Dans ces deux cas, la position nominale de l'armature 2 permet d'obtenir une interférence d'étanchéité entre la portée d'interaction et la lèvre et/ou la saillie. Le dispositif d'étanchéité peut comprendre une deuxième armature qui est 15 montée sur l'autre organe en portant un élément d'étanchéité dynamique interagissant avec une portée de l'armature 2. En outre, dans le cas où l'armature 2 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, ledit palier étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature (2) présentant une portée axiale (5) qui est emmanchée autour d'une portée axiale complémentaire (6) d'un desdits organes, ladite armature présentant en outre une paroi (3) qui est disposée en regard d'une paroi complémentaire (4) de l'organe, ledit palier étant caractérisé en ce que la portée axiale complémentaire (6) comprend une butée (11) de positionnement axial de ladite armature dans une position nominale par rapport audit organe, ladite butée étant agencée pour former un jeu axial (12) à l'interface entre ladite paroi et ladite paroi complémentaire. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portée axiale complémentaire (6) présente un rebord (13) qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis un bord avant (6a) de ladite portée axiale complémentaire, et sur lequel la portée axiale (5) vient en butée lorsque l'armature (2) est en position nominale. 3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la portée axiale (5) présente un épaulement (14) qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis un bord avant (5a) de ladite portée axiale, ledit épaulement radial venant en butée contre le rebord radial (13) de la portée axiale complémentaire (6) lorsque l'armature (2) est en position nominale. 4. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portée axiale (5) présente un rabat (15) qui s'étend radialement vers l'extérieur depuis un bord arrière (5b) de ladite portée axiale, ledit rabat radial étant agencé pour rigidifier l'emmanchement de ladite portée axiale sur la portée axiale complémentaire (6). 3033 85 1 10 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la paroi (3) de l'armature (2) s'étend extérieurement autour d'un bord avant (5a) de la portée axiale (5). 5 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi (3) de l'armature (2) est équipée d'un élément d'étanchéité statique (16) qui présente au moins une lèvre (17) disposée en appui étanche sur la paroi complémentaire (4) pour venir étanchéifier le jeu axial (12) à l'interface entre ladite paroi et ladite paroi complémentaire, ledit élément 10 d'étanchéité statique étant comprimé entre lesdites parois lorsque l'armature (2) est en position nominale. 7. Palier à roulement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la lèvre (17) s'étend axialement sur une longueur qui est supérieure au jeu axial (12). 15 8. Palier à roulement selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la lèvre (17) exerce sur la paroi complémentaire (4) un appui étanche qui est orienté extérieurement par rapport à l'interface entre la paroi (3) de l'armature (2) et la paroi complémentaire (4). 20 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la paroi (3) de l'armature (2) présente une portée extérieure (20) sur laquelle la compression de l'élément d'étanchéité statique (16) exerce un effort d'écartement par rapport à la paroi complémentaire (4), ladite portée 25 extérieure étant reliée à la portée axiale (5) par l'intermédiaire d'un congé (7) de raccordement. 10. Palier à roulement selon la revendication 9, caractérisé en ce que la portée extérieure (20) s'étend radialement à l'avant de la portée axiale (5), le congé (7) 30 présentant une couronne inclinée qui est agencée pour transformer l'effort d'écartement en un effort de plaquage de ladite portée axiale sur la portée axiale complémentaire (6). 303 3 85 1 11 11. Palier à roulement selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couronne est inclinée d'un angle compris entre 200 et 600 . 12. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, 5 caractérisé en ce que le congé (7) de raccordement est disposé à distance de la paroi complémentaire (4) afin que le jeu axial (12) s'étende entre eux. 13. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité présente un élément d'étanchéité 10 dynamique qui est solidaire d'un organe pour interagir avec une portée solidaire de l'autre organe, l'armature (2) présentant ledit élément d'étanchéité dynamique et/ou ladite portée d'interaction.