Brevet FR3060678A1 — publié le 20180622

L'invention concerne un palier à roulement comprenant un organe extérieur et un organe intérieur montés en rotation relative autour d'un axe nominal. En particulier, l'invention s'applique aux paliers à roulement de type à rotule sur rouleaux dans lesquels l'organe intérieur présente deux pistes de roulement espacées axialement et sur chacune desquelles une rangée de rouleaux sphériques est disposée, l'organe extérieur présentant une piste de roulement sphérique dans laquelle les deux rangées de rouleaux sont disposées afin de permettre un rotulage angulaire desdits organes. Pour retenir les rangées de rouleaux sur leur piste intérieure respective, notamment lors du rotulage angulaire des organes, le bord externe de chacune desdites pistes intérieures est délimité par un collet sur lequel les faces latérales externes des rouleaux sont en interférence axiale. Par ailleurs, au moins un côté externe du palier peut être équipé d'un dispositif d'étanchéité qui est agencé pour empêcher d'une part les fuites de lubrifiant présent dans l'espace de roulement formé entre les organes et d'autre part la contamination dudit espace avec des polluants extérieurs. Il est ainsi connu d'équiper un palier à roulement d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature solidaire de l'organe extérieur en étant disposée en regard radial d'une portée externe de l'organe intérieur. En particulier, le document WO-2007/127851 décrit une telle solution en relation avec une armature portant une lèvre d'étanchéité en contact frottant sur la portée externe. Ce type de réalisation nécessite un emplacement dédié pour disposer l'armature entre les organes et/ou une définition spécifique du dispositif d'étanchéité, ce qui va à l'encontre de la normalisation souhaitée dans le domaine des paliers à roulement. En outre, la possibilité de rotulage des organes d'un palier à rotule sur rouleaux rend cette contrainte d'autant plus importante en ce qu'elle nécessite un collet 3060678 2 suffisamment résistant pour retenir les rouleaux, en combinaison avec un dispositif d'étanchéité qui ne vient pas interférer avec ledit rotulage tout en assurant sa fonction d'étanchéité lors dudit rotulage. 5 L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un palier à rotule sur rouleaux équipé d'un dispositif d'étanchéité, dont les fonctions de retenue des rouleaux et d'étanchéité sont fiabilisées en relation avec des dimensions dudit palier et dudit dispositif qui sont compatibles avec des spécifications standards. 10 A cet effet, l'invention propose un palier à roulement comprenant un organe extérieur et un organe intérieur montés en rotation relative autour d'un axe nominal, l'organe intérieur présentant deux pistes de roulement espacées axialement et sur chacune desquelles une rangée de rouleaux sphériques est 15 disposée, l'organe extérieur présentant une piste de roulement sphérique dans laquelle les deux rangées de rouleaux sont disposées afin de permettre un rotulage angulaire desdits organes, le bord externe de chacune des pistes intérieures étant délimité par un collet qui est saillant radialement entre une paroi interne et une paroi externe en s'étendant sur une longueur axiale Lc, les faces 20 latérales externes des rouleaux de chacune des rangées étant en interférence axiale avec respectivement une paroi interne afin de retenir lesdites rangées sur leur piste intérieure respective, au moins un côté externe dudit palier étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature solidaire de l'organe extérieur qui est disposée en regard radial d'une portée externe de l'organe 25 intérieur, ladite portée externe s'étendant entre la paroi externe du collet et un bord dudit organe intérieur sur une longueur axiale Lp, les longueurs Lc, Lp et L = Le + Lp étant telles que : - 5e L 7e ; - 2e Le 3e ; et 30 - 3e Lp 5e ; e étant l'épaisseur axiale nominale de l'armature. 3060678 3 D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence à la figure jointe qui est une vue en demi-coupe axiale d'un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention. 5 En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un palier à roulement comprenant un organe extérieur 1 et un organe intérieur 2 montés en rotation relative autour d'un axe nominal, et pourvus chacun d'au moins une piste annulaire 1 a, 2a, 2b de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement 3 dans lequel sont disposées deux rangées 4a, 4b de corps roulants 10 4 pour permettre ladite rotation relative. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par rapport à l'axe de rotation de l'organe tournant 2, respectivement pour une localisation éloignée et proche dudit axe. Les termes « axial » et « radial » sont 15 également définis par rapport à cet axe, respectivement pour une direction suivant cet axe et s'éloignant ou se rapprochant de lui. Par ailleurs, les termes « externe » et « interne » sont pris en référence au palier, à savoir vers le centre de l'espace de roulement 3 pour « interne » et opposé pour « externe ». 20 Le palier comprend au moins une cage 5 disposée dans l'espace de roulement 3, ladite cage comprenant des logements dans lesquels respectivement chacun des corps roulants 4 de chacune des rangées 4a, 4b sont retenus en pouvant tourner autour de leur axe propre. 25 L'organe intérieur 2 présente deux pistes 2a, 2b de roulement sur chacune desquelles une rangée 4a, 4b de rouleaux sphériques 4 est disposée, l'organe extérieur 1 présentant une piste 1 a de roulement sphérique dans laquelle les deux rangées 4a, 4b de rouleaux 4 sont disposées. 30 Un tel palier à roulement, classiquement appelé à rotule sur rouleaux, permet un rotulage angulaire des organes 1, 2 en autorisant leur rotation relative sous désalignement, c'est-à-dire lorsque les axes respectifs de chacun des organes 1, 2 forment un angle entre eux. Ainsi, ce type de palier est particulièrement adapté 3060678 4 au guidage en rotation d'un arbre tournant par rapport à une structure fixe, dans lequel l'axe de rotation dudit arbre peut fluctuer. Pour retenir les rangées 4a, 4b de rouleaux 4 sur leur piste intérieure 2a, 2b 5 respective, notamment lors du rotulage angulaire des organes 1, 2, le bord externe de chacune desdites pistes intérieures est délimité par un collet 6 sur lequel les faces latérales externes 7 des rouleaux 4 de chacune des rangées 4a, 4b sont en interférence axiale. 10 Chaque collet 6 est formé d'une seule pièce avec l'organe intérieur 2, par exemple par usinage, en étant saillant radialement entre une paroi interne 6a et une paroi externe 6b. En particulier, chacun des collets 6 s'étend sur une longueur axiale Lc, les faces latérales externes 7 des rouleaux 4 étant en interférence axiale avec respectivement une paroi interne 6a. 15 Pour empêcher d'une part les fuites de lubrifiant présent dans l'espace de roulement 3 et d'autre part la contamination dudit espace avec des polluants extérieurs, au moins un côté externe du palier est équipé d'un dispositif d'étanchéité 8. 20 Dans le mode de réalisation représenté, chacun des côtés externes du palier est équipé d'un tel dispositif d'étanchéité 8. Par ailleurs, en relation avec un palier à rotule sur rouleaux, les dispositifs d'étanchéité 8 sont agencés pour autoriser un rotulage angulaire des organes 1, 2 sans venir interférer avec les pistes 1a, 2a, 25 2b de roulement. Un dispositif d'étanchéité 8 comprend une armature 9, notamment métallique, qui est solidaire de l'organe extérieur 1 en étant disposé en regard radial d'une portée externe 11 de l'organe 2. En particulier, l'armature 9 présente un bord 30 intérieur 9b qui forme un jeu réduit notamment radial avec la portée externe 11, ledit jeu étant agencé pour limiter les échanges entre l'espace de roulement 3 et l'extérieur. 3060678 5 Dans le mode de réalisation représenté, au moins une lèvre d'étanchéité 10 est associée à l'armature 9 en étant en contact frottant sur la portée externe 11 de l'organe intérieur 2, ladite lèvre étant notamment disposée dans le jeu formé entre ladite armature et ladite portée externe. 5 Pour maintenir le jeu entre la portée externe 11 et l'armature 9 et, dans le mode de réalisation représenté, assurer le contact d'étanchéité lors du rotulage, la portée externe 11 s'étend entre la paroi externe 6b du collet et un bord 12 dudit organe intérieur sur une longueur axiale Lp. 10 Par ailleurs, la portée externe 11 présente un profil conique ou sphérique qui est agencé pour maintenir le jeu et donc le contact frottant de la lèvre d'étanchéité 10 sur ladite portée en cas de rotulage angulaire des organes 1, 2. En particulier, la portée externe 11 peut s'étendre suivant un angle de conicité a compris entre 15 10° et 20°, et notamment de l'ordre de 15°, ledit angle étant mesuré à partir de l'axe nominal de rotation des organes 1, 2. L'organe extérieur 1 présente une paroi externe 13 qui est disposée en regard radial de la portée externe 11, l'armature 9 étant associée à ladite paroi externe. 20 Sur la figure, les parois externes 13 s'étendent sensiblement axialement à l'intérieur de chacun des bords libres 17 de l'organe intérieur 1, de part et d'autre de la piste extérieure 1 a. La paroi externe 13 présente une rainure 14, notamment circulaire, dans laquelle 25 le bord extérieur 9a de l'armature 9 est associé, ledit bord extérieur étant équipé d'un bourrelet 15 d'étanchéité statique de ladite association. En particulier, le bord extérieur 9a présente un repli axial interne qui est disposé dans la rainure 14 avec interposition du bourrelet d'étanchéité 15. 30 Par ailleurs, l'armature 9 présente un bord intérieur 9b depuis lequel la lèvre d'étanchéité 10 s'étend sensiblement radialement. En particulier, le bord intérieur 9b est incliné intérieurement, afin d'optimiser la disposition de la lèvre d'étanchéité 10 par rapport au profil conique ou sphérique de la portée externe 3060678 6 11, et ainsi favoriser le contact frottant de ladite lèvre d'étanchéité sur ledit profil en cas de rotulage angulaire des organes 1, 2. De même, en l'absence de lèvre d'étanchéité 10, la géométrie du bord intérieur 9b peut être agencée, notamment en étant inclinée, pour favoriser la fonction de chicanage du jeu d'étanchéité 5 formé avec la portée externe 11. Sur la figure, l'armature 9 présente un disque radial 9c qui est disposé en regard axial des rangées 4a, 4b de rouleaux 4. En particulier, le bord extérieur 9a d'association à la paroi externe 13 est formé par repliement de l'extrémité 10 extérieure du disque 9c. De même, le bord intérieur 9b est formé en inclinant intérieurement l'extrémité intérieure du disque 9c. Dans le mode de réalisation représenté, l'armature 9 peut être surmoulée d'un matériau élastomère formant la lèvre d'étanchéité 10, le bourrelet d'étanchéité 15 statique 15 de l'association de ladite armature à l'organe extérieur 1 et/ou un voile 16 de protection de ladite armature. En particulier, le voile 16 peut s'étendre notamment sur la face externe de l'armature 9 pour la protéger contre la corrosion due au contact avec des 20 polluants extérieurs tels que de l'eau et/ou de la boue. Pour pouvoir conférer au palier et au(x) dispositif(s) d'étanchéité 8 des dimensions compatibles avec des spécifications standards dudit palier, la somme L = Lc + Lp des longueurs axiales respectives Lc, Lp du collet 6 et de la portée 25 externe 11 est telle que : 5e L 7e, e étant l'épaisseur axiale nominale de l'armature 9, notamment l'épaisseur prise au niveau du disque 9c. Ainsi, de chaque côté du palier, la longueur L entre les pistes de roulements 2a, 2b et un bord libre 12 est contenue dans un encombrement réduit, les bords libres 30 17 de l'organe extérieur 1 pouvant en outre être disposés sensiblement dans le prolongement radial des bords libres 12 de l'organe intérieur 2 afin de limiter l'encombrement axial global du palier. 3060678 7 Selon les besoins du palier en termes de retenue axiale et/ou d'étanchéité, on peut faire varier sélectivement les longueurs Lp, Lc suivant leurs ordres de grandeurs respectifs, tout en veillant à conserver l'ordre de grandeur requis pour la longueur totale L. 5 En particulier, pour pouvoir fiabiliser conjointement les fonctions de retenue des rouleaux 4 et d'étanchéité, les longueurs axiales respectives Lc, Lp du collet 6 et de la portée externe 11 sont telles que : 2e Le 3e et 3e Lp 5e. 10 Ainsi, avec de tels ordres de grandeur, on obtient un collet 6 suffisamment résistant pour retenir les rouleaux 4 et une portée externe 11 de longueur suffisante pour assurer l'étanchéité du palier même en cas de désalignement des organes 1, 2 dû aux rotulages. 15 Dans un exemple avantageux de réalisation, la longueur totale L est de l'ordre de 6e, les longueurs axiales Lp, Lc de la portée externe 11 et du collet 6 étant respectivement de l'ordre de 3,7e et de 2,3e. REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant un organe extérieur (1) et un organe intérieur (2) montés en rotation relative autour d'un axe nominal, l'organe intérieur (2) présentant deux pistes (2a, 2b) de roulement espacées axialement et sur chacune desquelles une rangée (4a, 4b) de rouleaux sphériques (4) est disposée, l'organe extérieur (1) présentant une piste (1a) de roulement sphérique dans laquelle les deux rangées (4a, 4b) de rouleaux (4) sont disposées afin de permettre un rotulage angulaire desdits organes, le bord externe de chacune des pistes intérieures (2a, 2b) étant délimité par un collet (6) qui est saillant radialement entre une paroi interne (6a) et une paroi externe (6b) en s'étendant sur une longueur axiale Lc, les faces latérales externes (7) des rouleaux (4) de chacune des rangées (4a, 4b) étant en interférence axiale avec respectivement une paroi interne (6a) afin de retenir lesdites rangées sur leur piste intérieure (2a, 2b) respective, au moins un côté externe dudit palier étant équipé d'un dispositif d'étanchéité (8) comprenant une armature (9) solidaire de l'organe extérieur (1) qui est disposée en regard radial d'une portée externe (11) de l'organe intérieur (2), ladite portée externe s'étendant entre la paroi externe (6b) du collet (6) et un bord (12) dudit organe intérieur sur une longueur axiale Lp, ledit palier étant caractérisé en ce que les longueurs Lc, Lp et L = Lc + Lp sont telles que : - 5e L 7e ; - 2e Lc 3e ; et - 3e Lp 5e ; e étant l'épaisseur axiale nominale de l'armature (9). 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une lèvre d'étanchéité (10) associée à l'armature (9) en étant en contact frottant sur la portée externe (11). 3. Palier à roulement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la portée externe (11) présente un profil conique ou sphérique qui est agencé pour maintenir un jeu entre la portée externe (11) et l'armature (9) en cas de rotulage angulaire des organes (1, 2). 3060678 9 4. Palier à roulement selon la revendication 3 lorsqu'elle dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que le profil conique ou sphérique de la portée externe (11) est agencé pour maintenir le contact frottant de la lèvre d'étanchéité 5 (10) sur ladite portée en cas de rotulage angulaire des organes (1, 2). 5. Palier à roulement selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la portée externe (11) s'étend suivant un angle de conicité (a) compris entre 10 et 20°, et notamment de l'ordre de 15°, ledit angle étant mesuré à partir de 10 l'axe nominal de rotation des organes (1, 2). 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que L est de l'ordre de 6e, Lp étant de l'ordre de 3,7e et Lc de l'ordre de 2,3e. 7. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'organe extérieur (1) présente une paroi externe (13) qui est disposée en regard radial de la portée externe (11), l'armature (9) étant associée à ladite paroi externe. 8. Palier à roulement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi externe (13) présente une rainure (14) dans laquelle le bord extérieur (9a) de l'armature (9) est associé, ledit bord étant équipé d'un bourrelet (15) d'étanchéité statique de ladite association. 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'armature (9) présente un disque radial (9c) qui est disposé en regard axial des rangées (4a, 4b) de rouleaux (4). 30 10. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que l'armature (9) présente un bord intérieur (9b) depuis lequel la lèvre d'étanchéité (10) s'étend sensiblement radialement. 15 20 25 3060678 10 11. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'armature (9) présente un bord intérieur (9b) qui est incliné. 12. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, 5 caractérisé en ce que l'armature (9) est surmoulée d'un matériau élastomère formant la lèvre d'étanchéité (10) ainsi qu'éventuellement un bourrelet d'étanchéité statique (15) de l'association de ladite armature à l'organe extérieur (1) et/ou un voile (16) de protection de ladite armature. 10