Brevet FR3056655A1 — publié le 20180330

L'invention concerne un palier à roulement comprenant deux organes, respectivement intérieur et extérieur, ainsi que des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d'un axe. 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 de suspension 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, le dispositif d'étanchéité peut comprendre une armature solidaire d'un premier organe et une paroi solidaire du deuxième organe, ladite armature étant équipée d'un élément d'étanchéité dynamique qui présente au moins une lèvre disposée en contact frottant sur une portée intérieure de la paroi. Pour satisfaire aux cahiers des charges de plus en plus sévères relativement à l'étanchéité, notamment pour la validation des paliers de roue par les constructeurs automobiles, cette solution conduit à un couple de frottement important qui, outre l'impact négatif sur l'énergie nécessaire à la rotation du palier, provoque un niveau de température de fonctionnement élevé et donc une usure prématurée de la lèvre frottante. En outre, cette usure est d'autant plus rapide que des polluants peuvent rentrer au niveau de la portée de frottement et y demeurer lors de la rotation. Pour tenter de résoudre ce problème, on peut proposer d'ajouter des déflecteurs pour former une chicane d'entrée dans l'espace de roulement, limitant ainsi les 3056655 2 échanges entre ledit espace et l'extérieur, notamment au niveau de la portée de frottement. En particulier, le palier à roulement peut être équipé d'une armature présentant 5 un secteur extérieur qui est disposé en regard d'une portion extérieure de la paroi du deuxième organe en formant à leur interface un jeu réduit d'étanchéité. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un palier à roulement équipé d'un dispositif d'étanchéité dont l'interface d'étanchéité est 10 optimisée tout en limitant le couple de frottement induit. A cet effet, l'invention propose un palier à roulement comprenant deux organes et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d'un axe, au moins un côté 15 de l'espace de roulement présentant une ouverture annulaire qui est équipée d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature solidaire d'un premier organe et une paroi solidaire du deuxième organe, ladite armature étant équipée : - d'un élément d'étanchéité dynamique qui présente au moins une lèvre disposée en contact frottant sur une portée intérieure de la paroi ; 20 - d'un secteur extérieur disposé en regard d'une portion extérieure de la paroi en formant à leur interface un jeu réduit d'étanchéité ; ledit secteur extérieur présentant une portée convexe qui est disposée au moins partiellement dans une gorge concave formée dans la portion extérieure de la paroi, le jeu réduit d'étanchéité étant formé au moins partiellement à l'interface 25 entre ladite portée convexe et ladite gorge. 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 palier à roulement équipé d'un dispositif d'étanchéité 30 selon un mode de réalisation de l'invention. 3056655 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 deux organes, à savoir sur la figure un premier organe 1 disposé extérieurement en étant fixe et un deuxième organe 2 disposé intérieurement en étant tournant. Dans l'application considérée, la roue est destinée à être associée à l'organe intérieur 2 et l'organe extérieur 1 peut présenter des moyens de fixation du palier sur un élément de suspension du 10 véhicule automobile. Entre ces deux organes 1, 2, un espace de roulement 3 est formé pour permettre la rotation relative desdits organes autour d'un axe. Dans cette description, les termes de positionnement dans l'espace sont pris en référence à l'axe de rotation 15 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. Pour permettre la rotation, chaque organe 1, 2 peut présenter deux pistes de 20 roulement espacées axialement de sorte à former dans l'espace de roulement 3 deux chemins de roulement dans lesquels sont disposées respectivement une rangée de corps roulants 4, lesdits corps roulants se présentant par exemple sous la forme de billes qui sont maintenues dans une rangée par l'intermédiaire d'une cage de rétention 5. 25 Toutefois, l'invention n'est pas limitée à un mode de réalisation du palier, en particulier relativement à la géométrie des corps roulants 4, à la géométrie et/ou à la disposition relative des organes fixe 1 et tournant 2. 30 L'espace de roulement 3 débouche à l'extérieur par l'intermédiaire d'au moins une ouverture annulaire 6 qui est formée entre les organes 1, 2. En relation avec les figures, l'ouverture annulaire 6 est délimitée entre une excroissance 7 du premier organe 1 et une paroi 8 du deuxième organe 2, ladite ouverture 3056655 4 s'étendant sensiblement radialement à leur interface. En particulier, l'excroissance 7 est sous la forme d'un anneau de section rectangulaire qui s'étend axialement en direction de la paroi 8. 5 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, notamment à base de boues, l'ouverture annulaire 6 est équipée d'un dispositif d'étanchéité. 10 Le dispositif d'étanchéité comprend une armature 9 solidaire du premier organe 1 et la paroi 8 solidaire du deuxième organe 2. En particulier, l'armature 9 peut présenter un cadre rigide 10 réalisé en matériau métallique, notamment par pliage d'une tôle emboutie, qui est associé au premier organe 1. Par ailleurs, la paroi 8 peut être formée directement sur le deuxième organe 2. 15 L'armature 9 est équipée d'un élément d'étanchéité dynamique 11 qui présente au moins une lèvre 11a-11c disposée en contact frottant sur une portée intérieure 12 de la paroi 8. Dans le mode de réalisation représenté, un corps 13 est associé au cadre rigide 10 de l'armature 9, ledit corps formant l'élément d'étanchéité 20 dynamique 11. Selon une réalisation avantageuse, le corps 13 est associé par surmoulage au cadre rigide 10. En particulier, le corps 13 peut être réalisé en matériau souple, par exemple en élastomère, notamment à base de copolymère butadiène nitrile 25 (NBR), éventuellement renforcé mécaniquement par des charges telles que du noir de carbone, de NBR hydrogéné (HNBR), de fluoropolymère ou de polyacrylate. Dans le mode de réalisation représenté, l'étanchéité dynamique est améliorée en 30 prévoyant que l'élément d'étanchéité 11 présente deux lèvres 11a, llb qui sont espacées radialement en étant chacune en contact frottant sur la portée intérieure 12 de la paroi 8. En particulier, le contact est réalisé sur une portion sensiblement radiale de la portée intérieure 12. 3056655 5 Par ailleurs, la figure montre un élément d'étanchéité dynamique 11 présentant une lèvre annexe 11c qui est en contact frottant sur une portion sensiblement axiale de la portée intérieure 12. En outre, un cordon de lubrifiant 14 est disposé 5 entre les lèvres 11a-11c adjacentes pour limiter le couple de frottement. L'armature 9 est équipée d'un secteur extérieur 15 qui est disposé en regard d'une portion extérieure 16 de la paroi 8 en formant à leur interface un jeu réduit 17 d'étanchéité. En particulier, la taille et la géométrie du jeu 17 peuvent être 10 agencées pour, sans induire de couple supplémentaire, contribuer à la fiabilité de l'étanchéité conférée en limitant les échanges au travers de l'ouverture 6, notamment vers la portée intérieure 12 de frottement. Pour ce faire, le secteur extérieur 15 présente une portée convexe 18 qui est 15 disposée au moins partiellement dans une gorge concave 19 formée dans la portion extérieure 16 de la paroi 8, le jeu réduit 17 d'étanchéité étant formé au moins partiellement à l'interface entre ladite portée convexe et ladite gorge. Ainsi, la sinuosité du jeu réduit 17 améliore l'étanchéité conférée, notamment relativement à l'introduction directe de polluant au travers de l'ouverture 6. En 20 outre, l'interface courbe permet d'obtenir une fonction de type « goutte d'eau » de retenue des fluides en stagnation au niveau de l'ouverture 6. Dans le mode de réalisation représenté, la portée de frottement 12 des lèvres 11a-11c n'est pas disposée en regard radial du jeu réduit 17 ce qui, en évitant 25 que les polluants ne puissent tomber directement au niveau de cette portée 12, permet de limiter l'usure desdites lèvres. En particulier, il est alors possible de mieux maîtriser l'interférence entre les lèvres 11a-11c et la portée intérieure 12, afin notamment de pouvoir optimiser le couple de frottement nécessaire à la fiabilisation dans le temps de l'étanchéité. 30 De façon avantageuse, la gorge 19 est directement formée, notamment par usinage, dans la portion extérieure 16 de la paroi 8 du deuxième organe 2. Par ailleurs, au moins la portion extérieure 16 de la paroi 8 s'étend radialement, le 3056655 6 secteur extérieur 15 et l'excroissance 7 étant disposés en regard axial par rapport à ladite portion. De façon avantageuse à l'encontre d'une introduction radiale de polluants, le jeu réduit 17 d'étanchéité peut alors présenter une géométrie annulaire qui est formée axialement en s'étendant essentiellement radialement à 5 l'interface entre le secteur extérieur 15 et la portion extérieure 16 de la paroi 8. Dans le mode de réalisation représenté, l'armature 9 est fixée à l'excroissance 7 du premier organe 1 par l'intermédiaire d'une portée d'association 20, notamment par emmanchement. L'élément d'étanchéité dynamique 11 - respectivement le 10 secteur extérieur 15 - est disposé à l'intérieur - respectivement à l'extérieur - de la portée d'association 20. De façon avantageuse, le secteur extérieur 15 délimite une chambre annulaire 21 débouchant d'une part, dans l'espace de roulement 3 et, d'autre part, dans le 15 jeu réduit 17 d'étanchéité. En particulier, la portée 12 de frottement est alors située dans la chambre 21 de sorte à être protégée par le jeu réduit 17 d'étanchéité relativement à l'introduction de polluants. En outre, l'encombrement notamment axial de l'intégration du dispositif d'étanchéité est limité par la présence de la portée 12 de frottement dans la chambre 21, notamment 20 sensiblement en regard axial des corps roulants 4. En relation avec la figure, l'armature 9 présente, en une seule pièce, une couronne intérieure 22 et une couronne extérieure 23 portant respectivement l'élément d'étanchéité dynamique 11 et le secteur extérieur 15, lesdites 25 couronnes étant reliées par une paroi d'association 24 de ladite armature au premier organe 1. Plus précisément, le cadre rigide 10 comprend un repli formant la paroi 24 sur laquelle s'étend la portée 20 d'association, et deux supports 25, 26 de respectivement une couronne 22, 23. 30 Le support extérieur 26 présente une portée 27 sensiblement radiale de mise en appui axial du secteur extérieur 15 sur l'extrémité de l'excroissance 7, notamment en formant butée de fin d'emmanchement de l'armature 9, ainsi qu'un bord libre 28 s'étendant autour de ladite excroissance. Le support intérieur 25 présente une 3056655 7 portée 29 sensiblement radiale de liaison à la portée d'association 20, ainsi qu'un bord libre 30 de support des lèvres 11a-11c d'étanchéité. De façon avantageuse, l'armature 9 présente un corps 13 formant le secteur 5 extérieur 15, notamment la portée convexe 18. En variante, la portée convexe 18 peut être formée au moins partiellement sur l'armature rigide 10. Sur la figure, l'élément d'étanchéité dynamique 11 et le secteur extérieur 15 sont formés sur un même corps 13. Ainsi, le corps 13 présente une portion intérieure 10 sur laquelle les lèvres 11a-11c sont formées, une portion de liaison recouvrant le repli du cadre rigide 10 et une portion extérieure sur laquelle un cordon annulaire 31 est formé en présentant la portée convexe 18. En outre, le corps 13 présente un bourrelet 40 qui est disposé en appui sur 15 l'excroissance 7 pour former étanchéité statique, le bord libre 28 du cadre rigide 10 étant disposé dans ledit bourrelet. Ainsi, on empêche l'introduction de polluants entre l'armature 9 et l'excroissance 7. Dans le mode de réalisation représenté, la portée convexe 18 présente une 20 géométrie complémentaire à la géométrie de la gorge concave 19, ladite portée étant décalée par rapport à ladite gorge d'une distance notamment axiale qui est suffisante pour former le jeu réduit 17 d'étanchéité à leur interface. En particulier, le jeu réduit 17 d'étanchéité présente une dimension qui est inférieure à 50% de l'épaisseur du cordon 31 portant la portée convexe 18. 25 Pour améliorer encore la fonction de chicanage, le secteur extérieur 15 peut présenter : - une portée plane 32 qui est disposée à l'intérieur de la portée convexe 18 et en regard d'une portée plane 33 de la portion extérieure 16 de la paroi 30 8 pour former à leur interface une portion intérieure du jeu réduit 17 d'étanchéité ; et/ou - une portée plane 34 qui est disposée à l'extérieur de la portée convexe 18 et en regard d'une portée plane 35 de la portion extérieure 16 de la paroi 3056655 8 8 pour former à leur interface une portion extérieure du jeu réduit 17 d'étanchéité. Sur la figures, deux portées planes 32, 34 sont formées sur le corps 13 de part 5 et d'autre du cordon 31, lesdites portées s'étendant radialement en regard d'une portée plane radiale 33, 35 de la paroi 8 avec un espacement sensiblement égal à celui de la portée convexe 18 par rapport à la gorge concave 19, afin de former un jeu réduit 17 d'étanchéité de dimension axiale sensiblement constante. 10 REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant deux organes (1, 2) et des corps roulants (4) disposés dans un espace de roulement (3) formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative autour d'un axe, au moins un côté de l'espace de roulement (3) présentant une ouverture annulaire (6) qui est équipée d'un dispositif d'étanchéité comprenant une armature (9) solidaire d'un premier organe (1) et une paroi (8) solidaire du deuxième organe (2), ladite armature étant équipée : - d'un élément d'étanchéité dynamique (11) qui présente au moins une lèvre (11a-11c) disposée en contact frottant sur une portée intérieure (12) de la paroi (8) ; - d'un secteur extérieur (15) disposé en regard d'une portion extérieure (16) de la paroi (8) en formant à leur interface un jeu réduit (17) d'étanchéité ; ledit palier étant caractérisé en ce que le secteur extérieur (15) présente une portée convexe (18) qui est disposée au moins partiellement dans une gorge concave (19) formée dans la portion extérieure (16) de la paroi (8), le jeu réduit (17) d'étanchéité étant formé au moins partiellement à l'interface entre ladite portée convexe et ladite gorge. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier organe (1) présente une excroissance (7) sur laquelle l'armature (9) est fixée par l'intermédiaire d'une portée d'association (20), l'élément d'étanchéité dynamique (11) - respectivement le secteur extérieur (15) - étant disposé à l'intérieur - respectivement à l'extérieur - de ladite portée d'association. 3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le secteur extérieur (15) est disposé en appui sur l'excroissance (7). 4. Palier à roulement selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le secteur extérieur (15) délimite une chambre annulaire (21) débouchant 3056655 10 d'une part, dans l'espace de roulement (3) et, d'autre part, dans le jeu réduit (17) d'étanchéité. 5. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 5 caractérisé en ce que l'armature (9) présente, en une seule pièce, une couronne intérieure (22) et une couronne extérieure (23) portant respectivement l'élément d'étanchéité dynamique (11) et le secteur extérieur (15), lesdites couronnes étant reliées par une paroi d'association (24) de ladite armature au premier organe (1). 10 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'armature (9) présente un cadre rigide (10) sur lequel est associé au moins un corps (13) formant l'élément d'étanchéité dynamique (11) et/ou le secteur extérieur (15). 15 7. Palier à roulement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la portée convexe (18) du secteur extérieur (15) est formée sur un corps (13) et/ou sur le cadre rigide (10). 8. Palier à roulement selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce 20 que l'élément d'étanchéité dynamique (11) et le secteur extérieur (15) sont formés sur un même corps (13). 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le secteur extérieur (15) présente une portée plane (32) 25 qui est disposée à l'intérieur de la portée convexe (18) et en regard d'une portée plane (33) de la portion extérieure (16) de la paroi (8) pour former à leur interface une portion intérieure du jeu réduit (17) d'étanchéité. 10. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 30 caractérisé en ce que le secteur extérieur (15) présente une portée plane (34) qui est disposée à l'extérieur de la portée convexe (18) et en regard d'une portée plane (35) de la portion extérieure (16) de la paroi (8) pour former à leur interface une portion extérieure du jeu réduit (17) d'étanchéité. 3056655 11 11. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins la portion extérieure (16) de la paroi (8) s'étend radialement, le secteur extérieur (15) et l'éventuelle excroissance (7) étant 5 disposés en regard axial par rapport à ladite portion. 12. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le jeu réduit (17) d'étanchéité présente une géométrie annulaire formée axialement en s'étendant essentiellement radialement à 10 l'interface entre le secteur extérieur (15) et la portion extérieure (16) de la paroi (8). 13. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la portée convexe (18) présente une géométrie 15 complémentaire à la géométrie de la gorge concave (19), ladite portée étant décalée par rapport à ladite gorge d'une distance suffisante pour former le jeu réduit (17) d'étanchéité à leur interface. 14. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, 20 caractérisé en ce que la paroi (8) est formée sur le deuxième organe (2).