FR2971570A1 - Palier a roulement presentant une extension annulaire et un dispositif d'etancheite - Google Patents

Palier a roulement presentant une extension annulaire et un dispositif d'etancheite Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un palier à roulement présentant une extension annulaire (9) et un dispositif d'étanchéité comprenant un déflecteur annulaire rigide (12) et une armature rigide (13) formant une chambre annulaire d'étanchéité (14), ledit déflecteur présentant une portée extérieure (15) formant un jeu restreint (16) avec l'extension (9) au niveau d'une ouverture de la chambre d'étanchéité (14) et une portée intérieure (19) sur laquelle au moins une lèvre (20) d'un élément d'étanchéité dynamique (21) qui est solidaire de l'armature (13) est en contact frottant dans ladite chambre d'étanchéité, le déflecteur (12) portant un élément d'étanchéité statique (18) entre ledit déflecteur et la paroi (10), chaque élément d'étanchéité (18, 21) présente une couronne - respectivement extérieure (23) pour l'élément d'étanchéité statique (18) et intérieure (24) pour l'élément d'étanchéité dynamique (21) - qui sont disposées dans la chambre d'étanchéité (14), de sorte à former dans la chambre d'étanchéité (14) une chicane entre les couronnes (23, 24) et l'extension (9).

Description

L'invention concerne un palier à roulement comprenant un organe fixe, un organe tournant 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.
On connaît du document WO-2010/013439 un palier à roulement dont l'organe extérieur présente une extension annulaire qui est formée en regard axial d'une paroi formée sur l'organe intérieur, le dispositif d'étanchéité comprenant un déflecteur annulaire rigide qui est solidaire de la paroi et une armature rigide qui est solidaire de l'extension de sorte à former une chambre annulaire d'étanchéité entre ledit déflecteur et ladite armature.
Par ailleurs, le déflecteur présente une portée extérieure formant un jeu restreint avec l'extension au niveau d'une ouverture de la chambre d'étanchéité afin de limiter l'introduction de polluants dans ledit espace, le déflecteur portant un élément d'étanchéité statique entre ledit déflecteur et la paroi.
Ce dispositif d'étanchéité selon l'art antérieur comprend également un élément d'étanchéité dynamique qui est solidaire de l'armature, ledit élément présentant deux lèvres qui sont en contact frottant dans la chambre d'étanchéité sur une portée intérieure du déflecteur afin d'assurer l'étanchéité attendue entre ladite chambre et l'espace de roulement. 2 Cette solution donne satisfaction en termes de performance de l'étanchéité de l'espace de roulement, notamment relativement aux tests sévères de validation des paliers de roue, mais induit 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 des lèvres.
L'invention a pour but de perfectionner l'art antérieur en proposant un palier à roulement dans lequel le couple de rotation est réduit tout en conservant les performances d'étanchéité de l'espace de roulement.
A cet effet, l'invention propose un palier à roulement comprenant un organe fixe, un organe tournant et des corps roulants disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, au moins un côté de l'espace de roulement présentant une extension annulaire qui est formée sur un organe, ladite extension étant disposée en regard axial d'une paroi formée sur l'autre organe, ledit côté de l'espace de roulement étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant un déflecteur annulaire rigide qui est solidaire de la paroi et une armature rigide qui est solidaire de l'extension de sorte à former une chambre annulaire d'étanchéité entre ledit déflecteur et ladite armature, ledit déflecteur présentant une portée extérieure formant un jeu restreint avec l'extension au niveau d'une ouverture de la chambre d'étanchéité et une portée intérieure sur laquelle au moins une lèvre d'un élément d'étanchéité dynamique qui est solidaire de l'armature est en contact frottant dans ladite chambre d'étanchéité, le déflecteur portant un élément d'étanchéité statique entre ledit déflecteur et la paroi, chaque élément d'étanchéité présentant une couronne - respectivement extérieure pour l'élément d'étanchéité statique et intérieure pour l'élément d'étanchéité dynamique - qui sont disposées dans la chambre d'étanchéité, la couronne extérieure étant disposée à l'intérieur de l'extension en formant un jeu radial avec elle et un jeu axial avec l'armature, la couronne intérieure étant disposée entre la lèvre et la couronne extérieure en présentant un jeu radial avec ladite couronne extérieure 3 et un jeu axial avec le déflecteur, de sorte à former dans la chambre d'étanchéité une chicane entre les couronnes et l'extension.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : la figure 1 représente, en coupe longitudinale, un palier à roulement selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est un agrandissement de la figure 1 montrant plus particulièrement le dispositif d'étanchéité.
En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un mode de réalisation d'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 fixe 1 comprenant une bride 2 pourvue de trous de fixation (non représentés) agencés pour permettre la fixation du palier par vissage ou boulonnage, par exemple sur un élément de suspension du véhicule automobile. Le palier comprend également un organe intérieur tournant 3 qui comprend une bride 4 pourvue de trous de fixation dans lesquels sont représentées des vis 5 de fixation de la roue. De façon générale, au moins un organe 1, 3 d'un palier selon l'invention peut comprendre des moyens de fixation à respectivement une structure fixe ou un ensemble tournant.
Entre ces deux organes 1, 3, 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 A de rotation 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.
Pour permettre la rotation, chaque organe 1, 3 présente deux pistes de roulement espacées axialement de sorte à former entre lesdits organes deux chemins de roulement dans lesquels sont disposées respectivement une 4 rangée de corps roulants 6 sous la forme de billes qui sont maintenues par une cage 7.
Sur les figures, l'organe intérieur 3 comprend un corps et une bague rapportée 8 qui est emmanchée sur la surface extérieure dudit corps, une piste de roulement étant réalisée sur ladite bague et l'autre piste de roulement étant réalisée sur le corps. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation du palier, en particulier relativement à la présence des brides 2, 4, à la réalisation des chemins de roulement, à la géométrie des corps roulants 6, à la géométrie et/ou à la disposition relative des organes fixe 1 et tournant 3.
L'organe extérieur 1 comprend une extension annulaire 9 qui s'étend axialement d'un côté de l'espace de roulement, ladite extension présentant une paroi d'extrémité 9a et deux parois respectivement extérieure 9b et intérieure 9c. En particulier, l'extension 9 est adjacente à une piste de roulement du côté de la bride 4 de l'organe intérieur 3.
Par ailleurs, l'extension 9 est disposée en regard axial d'une paroi 10 formée sur l'organe intérieur 3. Dans le mode de réalisation représenté, la paroi 10 est annulaire et s'étend radialement sur la base de la bride 4 de fixation, la paroi d'extrémité 9a de l'extension 9 formant un jeu axial avec ladite paroi de l'organe intérieur 3.
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 est équipé d'un dispositif d'étanchéité. Dans le mode de réalisation représenté, les deux côtés de l'espace de roulement sont équipés d'un dispositif d'étanchéité qui est interposé entre les organes 1, 3.
On décrit ci-dessous le dispositif d'étanchéité placé du côté de l'extension 9, l'autre dispositif 11 n'étant pas spécifique à l'invention et pouvant être réalisé suivant l'art antérieur. En variante, chaque côté de l'espace de roulement peut être équipé du dispositif d'étanchéité décrit ci-dessous.
Le dispositif d'étanchéité comprend un déflecteur annulaire rigide 12 qui est 5 solidaire de la paroi 10 et une armature rigide 13 qui est solidaire de l'extension 9 de sorte à former une chambre annulaire d'étanchéité 14 entre ledit déflecteur et ladite armature. Dans le mode de réalisation représenté, la chambre d'étanchéité 14 est limitée extérieurement par la paroi intérieure 9c de l'extension 9. En particulier, le déflecteur 12 et l'armature 13 peuvent être réalisés en matériau métallique, notamment en tôle emboutie.
Le déflecteur 12 présente une portée extérieure 15 formant un jeu restreint 16 avec l'extension 9 au niveau d'une ouverture de la chambre d'étanchéité 14 afin de limiter l'introduction de polluants, notamment de boue, dans ladite chambre.
Ainsi, on limite le risque de colmatage du dispositif d'étanchéité par accumulation de polluants dans la chambre d'étanchéité 14.
Dans le mode de réalisation représenté, la portée extérieure 15 du déflecteur 12 présente une portion extérieure 15a et une portion intérieure 15b qui sont coudées entre elles, la portion intérieure 15b étant disposée en regard de la paroi d'extrémité 9a et la portion extérieure 15a étant disposée en regard de la paroi extérieure 9b de sorte à former une chicane entre le déflecteur 12 et les parois extérieure 9b et d'extrémité 9a. Ainsi, l'ouverture de la chambre d'étanchéité 14 est réalisée au travers de cette chicane afin de limiter l'introduction de polluants extérieurs dans ladite chambre.
En outre, la paroi extérieure 91) de l'extension 9 est inclinée intérieurement, la portion extérieure 15a du déflecteur 12 présentant la même inclinaison. Ainsi, la géométrie conique de la portion extérieure 15a favorise l'évacuation des polluants par centrifugation. Par ailleurs, toujours pour favoriser l'évacuation des polluants, une gorge 17 est formée à la base de l'extension 9 et la portion extérieure 15a présente une extrémité 15c qui s'étend radialement à l'aplomb du bord de ladite gorge. 6 Le déflecteur 12 porte un élément d'étanchéité statique 18 entre ledit déflecteur et la paroi 10. Plus précisément, la portion intérieure 15b de la portée extérieure 15 du déflecteur 12 est en appui axial sur la paroi 10, l'élément d'étanchéité statique 18 étant associé sur la portion extérieure 15a en présentant un bourrelet 18a qui est disposé autour dudit appui pour empêcher l'introduction de polluants entre le déflecteur 12 et ladite paroi.
Le déflecteur 12 présente une portée intérieure 19 sur laquelle au moins une lèvre 20 d'un élément d'étanchéité dynamique 21 qui est solidaire de l'armature 13 est en contact frottant dans la chambre d'étanchéité 14. Cette réalisation permet notamment de limiter la corrosion induite par le frottement de la lèvre 20. De façon avantageuse, l'élément d'étanchéité dynamique 21 comporte une seule lèvre d'étanchéité 20 en contact frottant dans la chambre d'étanchéité 14.
En particulier, au moins un des éléments d'étanchéité 18, 21 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.
Dans le mode de réalisation représenté, l'armature 13 présente une portée axiale extérieure 13a qui est emmanchée sur la paroi intérieure 9c de l'extension 9 et une portée radiale 13b qui s'étend intérieurement depuis ladite portée axiale en limitant la chambre d'étanchéité 14, ladite portée radiale présente une extrémité intérieure qui porte la lèvre d'étanchéité 20.
Par ailleurs, la portée intérieure 19 du déflecteur 12 présente une portion axiale 19a qui est emmanchée sur une portée correspondante de l'organe intérieur 3, ladite portion axiale étant raccordée à la portion intérieure 15b de la portée extérieure 15 par une portion courbe 19b sur laquelle la lèvre 20 est en contact frottant. 7 Sur les figures, l'élément d'étanchéité dynamique 21 présente un bord intérieur entourant l'extrémité intérieure de l'armature 13, une lèvre annexe 22 étant en contact frottant sur la portion axiale 19a, les lèvres 20, 22 présentant un contact inversé afin de limiter l'introduction de polluants dans l'espace de roulement pour la lèvre d'étanchéité 20 et les fuites de lubrifiant dans la chambre d'étanchéité 14 pour la lèvre annexe 22.
Chaque élément d'étanchéité 18, 21 présente une couronne, respectivement extérieure 23 pour l'élément d'étanchéité statique 18 et intérieure 24 pour l'élément d'étanchéité dynamique 21, qui sont disposées dans la chambre d'étanchéité 14.
Afin de former dans la chambre d'étanchéité 14 une chicane entre les couronnes 23, 24 et l'extension 9, la couronne extérieure 23 est disposée à l'intérieur de l'extension 9 en formant un jeu radial avec elle et un jeu axial avec l'armature 13, la couronne intérieure 24 étant disposée entre la lèvre 20 et la couronne extérieure 23 en présentant un jeu radial avec ladite couronne extérieure et un jeu axial avec le déflecteur 12.
Ainsi, la chicane permet, sans induire de couple, de limiter l'introduction de polluants dans la chambre d'étanchéité 14, notamment au niveau de la lèvre d'étanchéité 20. La lèvre d'étanchéité 20 peut alors être unique et/ou présenter un couple de frottement réduit puisque une partie de la fonction d'étanchéité est réalisée en amont par la chicane. En particulier, la réalisation représentée permet de réduire le couple d'au moins 300/0 par rapport à une configuration de l'art antérieur dans laquelle deux lèvres d'étanchéité sont en contact frottant dans la chambre d'étanchéité.
Dans le mode de réalisation représenté, la couronne extérieure 23 est disposée en regard radial de la paroi intérieure 9c, les couronnes 23, 24 s'étendant axialement en sens opposé depuis respectivement le déflecteur 12 et l'armature 13 de sorte à former avec la paroi intérieure 9c une chicane en forme de C. 8 Selon une réalisation avantageuse, au moins un des éléments d'étanchéité 18, 21 est formé d'une seule pièce qui est associée, notamment par surmoulage, respectivement au déflecteur 12 ou à l'armature 13. Ainsi, les couronnes 23, 24 peuvent être fabriquées conjointement aux éléments d'étanchéité 18, 21 sans coût supplémentaire.
Sur les figures, l'élément d'étanchéité dynamique 21 comprend un voile qui s'étend sur la portée radiale 13b depuis son bord intérieur jusqu'à la portée axiale 13a, la couronne intérieure 24 s'étendant depuis ledit voile dans la ~o chambre d'étanchéité 14. L'élément d'étanchéité statique 18 comprend un voile qui entoure la portée extérieure 15, le bourrelet 18a et la couronne extérieure 23 étant formés de part et d'autre dudit voile.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Palier à roulement comprenant un organe fixe (1), un organe tournant (3) et des corps roulants (6) disposés dans un espace de roulement formé entre lesdits organes pour permettre leur rotation relative, au moins un côté de l'espace de roulement présentant une extension annulaire (9) qui est formée sur un organe (1), ladite extension étant disposée en regard axial d'une paroi (10) formée sur l'autre organe (3), ledit côté de l'espace de roulement étant équipé d'un dispositif d'étanchéité comprenant un déflecteur annulaire rigide (12) qui est solidaire de la paroi (10) et une armature rigide (13) qui est solidaire de l'extension (9) de sorte à former une chambre annulaire d'étanchéité (14) entre ledit déflecteur et ladite armature, ledit déflecteur présentant une portée extérieure (15) formant un jeu restreint (16) avec l'extension (9) au niveau d'une ouverture de la chambre d'étanchéité (14) et une portée intérieure (19) sur laquelle au moins une lèvre (20) d'un élément d'étanchéité dynamique (21) qui est solidaire de l'armature (13) est en contact frottant dans ladite chambre d'étanchéité, le déflecteur (12) portant un élément d'étanchéité statique (18) entre ledit déflecteur et la paroi (10), ledit palier étant caractérisé en ce que chaque élément d'étanchéité (18, 21) présente une couronne - respectivement extérieure (23) pour l'élément d'étanchéité statique (18) et intérieure (24) pour l'élément d'étanchéité dynamique (21) - qui sont disposées dans la chambre d'étanchéité (14), la couronne extérieure (23) étant disposée à l'intérieur de l'extension (9) en formant un jeu radial avec elle et un jeu axial avec l'armature (13), la couronne intérieure (24) étant disposée entre la lèvre (20) et la couronne extérieure (23) en présentant un jeu radial avec ladite couronne extérieure et un jeu axial avec le déflecteur (12), de sorte à former dans la chambre d'étanchéité (14) une chicane entre les couronnes (23, 24) et l'extension (9).
  2. 2. Palier à roulement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extension (9) s'étend axialement en présentant une paroi d'extrémité (9a) et deux parois respectivement extérieure (9b) et intérieure (9c), la couronne extérieure (23) étant disposée en regard radial de la paroi intérieure (9c). 10
  3. 3. Palier à roulement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les couronnes (23, 24) s'étendent axialement en sens opposé depuis respectivement le déflecteur (12) et l'armature (13) de sorte à former avec la paroi intérieure (9c) une chicane en forme de C.
  4. 4. Palier à roulement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la portée extérieure (15) du déflecteur présente une portion extérieure (15a) et une portion intérieure (15b) qui sont coudées entre elles, la portion intérieure (15b) étant disposée en regard de la paroi d'extrémité (9a) et la portion extérieure (15a) étant disposée en regard de la paroi extérieure (913) de sorte à former une chicane entre le déflecteur (12) et les parois extérieure (91o) et d'extrémité (9a).
  5. 5. Palier à roulement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi extérieure (9b) de l'extension (9) est inclinée intérieurement, la portion extérieure (15a) du déflecteur (12) présentant la même inclinaison.
  6. 6. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments d'étanchéité (18, 21) est formé d'une seule pièce qui est associée respectivement au déflecteur (12) ou à l'armature (13).
  7. 7. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments d'étanchéité (18, 21) est surmoulé sur respectivement le déflecteur (12) ou l'armature (13).
  8. 8. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments d'étanchéité (18, 21) est réalisé en matériau souple.
  9. 9. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'armature (13) présente une portée axiale (13a) 2971570 Il emmanchée sur l'intérieur de l'extension (9) et une portée radiale (13b) depuis laquelle la couronne intérieure (24) s'étend dans la chambre d'étanchéité (14).
  10. 10. Palier à roulement selon la revendication 9, caractérisé en ce que la portée 5 radiale (13b) présente une extrémité intérieure qui porte la lèvre d'étanchéité (20).
  11. 11. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la portée intérieure (19) du déflecteur (12) présente une 10 portion axiale (19a) qui est emmanchée sur une portée correspondante de l'organe (3), ladite portion axiale étant raccordée à la portée extérieure (15) par une portion courbe (19b) sur laquelle la lèvre (20) est en contact frottant.
  12. 12. Palier à roulement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, 15 caractérisé en ce qu'au moins un organe (1, 3) comprend des moyens (2, 4) de fixation à respectivement une structure fixe ou un ensemble tournant.
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