Brevet FR3052831A1 — publié le 20171222

L'invention concerne un procédé d'étanchéification d'un palier à roulement comprenant un organe extérieur et un organe intérieur pourvus chacun d'au moins une piste annulaire de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement. L'invention concerne également un palier à roulement étanchéifié par mise en oeuvre de ce procédé. De façon conventionnelle, un palier à roulement comprend au moins une rangée de corps roulants qui sont retenus dans l'espace de roulement au moyen d'une cage pour, en roulant sur les pistes, permettre la rotation relative des organes. 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 sur chacune desquelles une rangée de rouleaux 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 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 externe de l'espace de roulement peut être équipé d'un dispositif d'étanchéité. Il est ainsi connu d'équiper un palier à roulement d'un dispositif d'étanchéité comprenant au moins une armature solidaire en rotation d'un organe, ladite armature pouvant former un jeu réduit avec - et/ou présenter une lèvre en contact frottant sur - l'autre organe afin de conférer une étanchéité dynamique lors de la rotation dudit palier. Toutefois, ce type de réalisation nécessite un emplacement dédié pour solidariser l'armature dans l'espace de roulement et donc, pour un même comportement mécanique du palier, un dimensionnement spécifique qui va à l'encontre de la normalisation des paliers à roulement. 3052 83 1 2 En particulier, cette contrainte de dimensionnement est d'autant plus importante avec un palier à rotule sur rouleaux compte tenu de la possibilité de rotulage des organes avec laquelle le dispositif d'étanchéité ne doit pas venir interférer. 5 Par ailleurs, le document EP-2 476 926 prévoit d'équiper la cage avec un déflecteur en matériau plastique qui est disposé au niveau d'un côté externe de l'espace de roulement en étant associé à une couronne externe de ladite cage. Cette réalisation, si elle permet d'étanchéifier un côté externe d'un palier à rotule 10 sur rouleaux, ne donne pas satisfaction relativement à la fiabilité de l'étanchéité dans le temps. En effet, le déflecteur plastique est soumis à une usure et/ou à une casse qui sont susceptibles de faire varier l'étanchéité conférée entre ledit déflecteur et le côté externe de l'espace de roulement. Par ailleurs, les déflecteurs plastiques imposent soit des attaches mécaniques, soit des principes 15 de collage ; les premiers sont chères à réaliser, fragiles et consommateurs de place, les second impose des contraintes d'utilisation pour des raisons d'incompatibilité chimiques ou thermiques. L'invention vise à perfectionner l'art antérieur en proposant notamment un 20 procédé d'étanchéification d'un palier à roulement, en particulier de dimension normalisée, permettant de fiabiliser dans le temps l'étanchéité obtenue sans avoir à modifier la dimension du palier, et ce notamment en relation avec un palier à rotule sur rouleaux. 25 A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un procédé d'étanchéification d'un palier à roulement comprenant un organe extérieur et un organe intérieur pourvus chacun d'au moins une piste annulaire de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement dans lequel est disposée au moins une rangée de corps roulants pour permettre la rotation relative desdits 30 organes, ledit palier comprenant au moins une cage disposée dans l'espace de roulement, ladite cage comprenant une couronne externe disposée dans un côté externe dudit espace de roulement et des logements dans lesquels respectivement chacun des corps roulants d'une rangée sont retenus en pouvant 3052831 3 tourner autour de leur axe propre, ledit procédé prévoyant, préalablement à la disposition de la cage dans l'espace de roulement, de : - associer à la couronne externe une armature métallique dont la dimension radiale est agencée pour venir étanchéifier le côté externe de l'espace de 5 roulement en limitant les fuites de lubrifiant présent dans ledit espace et la contamination dudit espace avec des polluants extérieurs ; puis - soumettre la cage équipée de l'armature à un traitement de surface qui est agencé pour améliorer les caractéristiques d'une part de frottement des corps roulants dans les logements, et d'autre part de résistance à la 10 corrosion de l'armature. Selon un deuxième aspect, l'invention propose un palier à roulement étanchéifié par mise en oeuvre d'un tel procédé, ledit palier comprenant un organe extérieur et un organe intérieur pourvus chacun d'au moins une piste annulaire de 15 roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement dans lequel est disposée au moins une rangée de corps roulants pour permettre la rotation relative desdits organes, ledit palier comprenant au moins une cage disposée dans l'espace de roulement, ladite cage comprenant une couronne externe disposée dans un côté externe dudit espace de roulement et des logements dans 20 lesquels respectivement chacun des corps roulants d'une rangée sont retenus en pouvant tourner autour de leur axe propre, ladite cage étant équipée d'une armature métallique associée à la couronne externe, la dimension radiale de ladite armature étant agencée pour venir étanchéifier le côté externe de l'espace de roulement en limitant les fuites de lubrifiant présent dans ledit espace et la 25 contamination dudit espace avec des polluants extérieurs, la cage équipée de l'armature présentant une surface qui est agencée pour améliorer les caractéristiques d'une part de frottement des corps roulants dans les logements, et d'autre part de résistance à la corrosion de l'armature. 30 D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures jointes, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention ; 3052831 4 - la figure 2 représente le palier à roulement de la figure 1 dans lequel les organes sont en position de rotulage complet ; - la figure 3 est une vue en demi-coupe axiale du palier à roulement de la figure 1 ; 5 - la figure 4 représente en perspective une cage de rétention du palier à roulement de la figure 1. En relation avec les figures, on décrit ci-dessous un palier à roulement comprenant un organe extérieur 1 et un organe intérieur 2 pourvus chacun d'au 10 moins une piste annulaire 1 a, 2a, 2b de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement 3 dans lequel est disposée au moins une rangée 4a, 4b de corps roulants 4 pour permettre la rotation relative desdits organes. Dans la description, les termes « extérieur » et « intérieur » sont définis par 15 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 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 20 du palier pour « interne » et opposé pour « externe ». Le palier comprend au moins une cage 5a, 5b disposée dans l'espace de roulement 3, ladite cage comprenant une couronne externe 6 disposée dans un côté externe dudit espace de roulement et des logements 7 dans lesquels 25 respectivement chacun des corps roulants 4 d'une rangée 4a, 4b sont retenus en pouvant tourner autour de leur axe propre. En relation avec la figure 4, la cage 5a, 5b présente une couronne externe 6, une couronne interne 8 et une pluralité de ponts 9 s'étendant entre lesdites couronnes 30 de sorte à former entre deux ponts 9 adjacents et un segment de chacune desdites couronnes un logement 7 dans lequel un corps roulant 4 est retenu. 3052831 5 En outre, comme par exemple décrit dans le document FR-2 976 640, chaque pont 9 présente deux ergots 20 saillant dans le logement 7, lesdits ergots étant agencés pour guider la rotation des corps roulants 4 dans lesdits logements. 5 Dans le mode de réalisation représenté, le palier comprend deux rangées 4a, 4b de corps roulants 4 qui sont retenues par respectivement une cage 5a, 5b en étant espacées axialement dans l'espace de roulement 3. En particulier, comme représenté sur la figure 3, les cages 5a, 5b sont identiques et sont disposées dans l'espace de roulement 3 avec leur couronne interne 8 disposée en regard 10 axial. Par ailleurs, pour assurer le guidage de la cage 5a, 5b dans l'espace de roulement 3, la couronne externe 6 présente au moins un bord libre 10 qui est disposé sur un organe 2. Dans le mode de réalisation, le bord libre 10 s'étend 15 intérieurement pour guider la cage 5a, 5b par rapport à l'organe intérieur 2. En relation avec la figure 3, l'organe intérieur 2 présente deux pistes 2a, 2b de roulement sur chacune desquelles une rangée 4a, 4b de rouleaux 4 est disposée, l'organe extérieur 1 présentant une piste 1 a de roulement sphérique dans 20 laquelle les deux rangées 4a, 4b de rouleaux 4 sont disposées. 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, 25 2 forment un angle entre eux. Ainsi, ce type de palier est particulièrement adapté au guidage en rotation d'un arbre tournant par rapport à une structure fixe, dans lequel l'axe de rotation dudit arbre peut fluctuer. En outre, comme représenté sur la figure 2, un rotulage complet des organes 1, 30 2, c'est-à-dire en disposant leur axe respectif à 90°, permet l'assemblage du palier ainsi que sa maintenance, notamment relativement à la lubrification de l'espace de roulement 3. 3052831 6 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, la cage 5a, 5b est équipée d'une armature métallique 11 associée à la couronne externe 6, la dimension radiale de ladite armature étant agencée 5 pour venir étanchéifier le côté externe de l'espace de roulement 3. En particulier, l'ajout de l'armature 11 d'étanchéité à la cage 5a, 5b permet de limiter les contraintes géométriques de l'intégration de la fonction d'étanchéité, notamment en pouvant conserver la dimension d'un palier normalisé et donc ses 10 performances en termes de température maximale de fonctionnement, de vitesse limite, de désalignement et de capacité de charge. En particulier, dans le mode de réalisation représenté, chacune des cages 5a, 5b présente une couronne externe 6 sur laquelle est associée une armature 11 qui 15 est agencée pour étanchéifier respectivement un côté externe de l'espace de roulement 3. Par ailleurs, en relation avec un palier à rotule sur rouleaux, les armatures 11 sont agencées pour autoriser un rotulage angulaire complet des organes 1, 2 sans venir interférer avec les pistes 1 a, 2a, 2b de roulement. 20 L'armature 11 présente au moins un bord libre 12 qui est disposé en regard radial d'un organe 1 en formant un jeu J réduit afin que ladite armature forme déflecteur au niveau du côté externe de l'espace de roulement 3. En variante, l'armature 11 peut présenter une lèvre qui est en contact frottant sur un organe 1, 2 afin de conférer une étanchéité dynamique. 25 Dans le mode de réalisation représenté, l'armature 11 présente un disque qui recouvre latéralement au moins une partie de la couronne externe 6. Plus précisément, le bord intérieur 13 du disque présente un diamètre qui est supérieur à celui du bord intérieur 10 de la couronne externe 6 afin de ne pas 30 venir interférer avec sa fonction de guidage et le bord extérieur 12 dudit disque présente un diamètre supérieur à celui de ladite couronne pour former le jeu J d'étanchéité avec l'organe 1. 3052831 7 Pour pouvoir obtenir un palier à roulement ainsi étanchéifié, l'invention prévoit, préalablement à la disposition de la cage 5a, 5b dans l'espace de roulement 3, d'associer à la couronne externe 6 l'armature métallique 11 puis de soumettre la cage 5a, 5b équipée de ladite armature à un traitement de surface qui est agencé 5 pour améliorer les caractéristiques d'une part de frottement des corps roulants 4 dans les logements 7, et d'autre part de résistance à la corrosion de l'armature 11. L'invention permet donc que la cage 5a, 5b équipée de l'armature 11 présente 10 une surface qui est agencée pour améliorer les caractéristiques d'une part de frottement des corps roulants 4 dans les logements 7, et d'autre part de résistance à la corrosion de l'armature 11 ainsi que de la cage 5a, 5b. Ainsi, il est possible de combiner la résistance à l'usure d'une armature 11 15 métallique avec le bon fonctionnement du palier, et ce tout en garantissant l'association de ladite armature sur la cage 5a, 5b du fait du traitement de surface postérieur. En effet, pour améliorer les caractéristiques de frottement des corps roulants 4 20 dans les logements 7, notamment en réduisant leur coefficient de frottement, les traitements de surface appliqués à la cage 5a, 5b conduisent à rendre sa surface, notamment celle de la couronne externe 6, impropre à une association postérieure. 25 En particulier, le traitement de surface comprend le dépôt d'une couche de matériau sur les surfaces de la cage 5a, 5b et de l'armature 11, par exemple une couche à base de phosphate et/ou de nitrure, qui ne permet notamment pas d'associer l'armature 11 à la couronne externe 6 par soudure. En effet, la couche de matériau gêne la fonte de l'armature 11 et de la couronne externe 6 dans le 30 cas d'une soudure laser et la circulation du courant dans le cas d'une soudure par points. 3052831 8 Ainsi, dans le mode de réalisation représenté, les surfaces de la cage 5a, 5b et de l'armature 11 sont revêtues d'une couche de matériau, notamment d'une couche à base de phosphate et/ou de nitrure, l'armature 11 étant soudée sur la couronne externe 6 d'une cage 5a, 5b réalisée à base de matériau métallique. REVENDICATIONS1. Procédé d'étanchéification d'un palier à roulement comprenant un organe extérieur (1) et un organe intérieur (2) pourvus chacun d'au moins une piste annulaire (1a, 2a, 2b) de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement (3) dans lequel est disposée au moins une rangée (4a, 4b) de corps roulants (4) pour permettre la rotation relative desdits organes, ledit palier comprenant au moins une cage (5a, 5b) disposée dans l'espace de roulement (3), ladite cage comprenant une couronne externe (6) disposée dans un côté externe dudit espace de roulement et des logements (7) dans lesquels respectivement chacun des corps roulants (4) d'une rangée (4a, 4b) sont retenus en pouvant tourner autour de leur axe propre, ledit procédé prévoyant, préalablement à la disposition de la cage (5a, 5b) dans l'espace de roulement (3), de : associer à la couronne externe (6) une armature métallique (11) dont la dimension radiale est agencée pour venir étanchéifier le côté externe de l'espace de roulement (3) en limitant les fuites de lubrifiant présent dans ledit espace et la contamination dudit espace avec des polluants extérieurs ; puis soumettre la cage (5a, 5b) équipée de l'armature (11) à un traitement de surface qui est agencé pour améliorer les caractéristiques d'une part de frottement des corps roulants (4) dans les logements (7), et d'autre part de résistance à la corrosion de l'armature (11). 2. Procédé d'étanchéification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de surface comprend le dépôt d'une couche de matériau sur les surfaces de la cage (5a, 5b) et de l'armature (11), par exemple une couche à base de phosphate et/ou de nitrure. 3. Procédé d'étanchéification selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature (11) est associée à la couronne externe (6) par soudure. 3052831 10 4. Palier à roulement étanchéifié par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ledit palier comprenant un organe extérieur (1) et un organe intérieur (2) pourvus chacun d'au moins une piste annulaire (1a, 2a, 2b) de roulement formant entre lesdits organes un espace de roulement (3) 5 dans lequel est disposée au moins une rangée (4a, 4b) de corps roulants (4) pour permettre la rotation relative desdits organes, ledit palier comprenant au moins une cage (5a, 5b) disposée dans l'espace de roulement (3), ladite cage comprenant une couronne externe (6) disposée dans un côté externe dudit espace de roulement et des logements (7) dans lesquels respectivement chacun 10 des corps roulants (4) d'une rangée (4a, 4b) sont retenus en pouvant tourner autour de leur axe propre, ladite cage étant équipée d'une armature métallique (11) associée à la couronne externe (6), la dimension radiale de ladite armature étant agencée pour venir étanchéifier le côté externe de l'espace de roulement (3) en limitant les fuites de lubrifiant présent dans ledit espace et la contamination 15 dudit espace avec des polluants extérieurs, la cage (5a, 5b) équipée de l'armature (11) présentant une surface qui est agencée pour améliorer les caractéristiques d'une part de frottement des corps roulants (4) dans les logements (7), et d'autre part de résistance à la corrosion de l'armature (11). 20 5. Palier à roulement selon la revendication 4, caractérisé en ce que les surfaces de la cage (5a, 5b) et de l'armature (11) sont revêtues d'une couche de matériau, notamment d'une couche à base de phosphate et/ou de nitrure. 6. Palier à roulement selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce 25 que la cage (5a, 5b) est réalisée à base de matériau métallique. 7. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'armature (11) est soudée sur la couronne externe (6). 30 8. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'armature (11) présente un disque qui recouvre latéralement au moins une partie la couronne externe (6). 3052 83 1 11 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'armature (11) présente au moins un bord libre (12) qui est disposé en regard radial d'un organe (1) en formant un jeu (J) réduit afin que ladite armature forme déflecteur au niveau du côté externe de l'espace de 5 roulement (3). 10. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que la couronne externe (6) présente au moins un bord libre (10) qui est disposé sur un organe (2) afin d'assurer le guidage de la cage (5a, 10 5b) dans l'espace de roulement (3). 11. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la cage (5a, 5b) présente une couronne externe (6), une couronne interne (8) et une pluralité de ponts (9) s'étendant entre lesdites 15 couronnes de sorte à former entre deux ponts (9) adjacents et un segment de chacune desdites couronnes un logement (7) dans lequel un corps roulant (4) est retenu. 12. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, 20 caractérisé en ce qu'il comprend deux rangées (4a, 4b) de corps roulants (4) qui sont retenues par respectivement une cage (5a, 5b) en étant espacées axialement dans l'espace de roulement (3), chacune desdites cages présentant une couronne externe (6) sur laquelle est associée une armature (11) qui est agencée pour étanchéifier respectivement un côté externe dudit espace de 25 roulement. 13. Palier à roulement selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'organe intérieur (2) présente deux pistes (2a, 2b) de roulement sur chacune desquelles une rangée (4a, 4b) de rouleaux (4) est disposée, l'organe extérieur (1) 30 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. 3052831 12 14. Palier à roulement selon la revendication 13, caractérisé en ce que les cages (5a, 5b) présentent chacune une couronne interne (8) qui sont disposées en regard axial dans l'espace de roulement (3). 5 15. Palier à roulement selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que les armatures (11) sont agencées pour autoriser un rotulage angulaire complet des organes (1a, 1b) sans venir interférer avec les pistes (1a, 2a, 2b) de roulement. 10