Lors de la conception d’un roulement, le thème de l’étanchéité vous accompagne toujours. Dans ce qui suit, il sera question des concepts d’étanchéité internes et externes. Les deux sont utilisés pour empêcher la fuite de lubrifiant (graisse) et l’entrée d’impuretés (comme la poussière et l’eau) dans le roulement.
Variantes d'étanchéité pour les roulements
Les joints internes sont intégrés dans le corps du roulement et sertis dans la bague intérieure ou extérieure. Ils sont principalement utilisés pour les roulements à billes à gorge profonde. En revanche, les étanchéités externes doivent être prévues lors de la conception. Elles sont utilisés dans les séries pour lesquelles aucun joint interne n’est prévu (principalement pour les séries de roulements à rouleaux) ou lorsqu’un joint de ce type ne suffit pas et que le roulement doit tout de même être protégé. Les fonctions des joints internes et des joints externes sont identiques.
Lors du choix du joint, certains facteurs doivent être pris en compte. Il s’agit notamment du type de lubrifiant, de la vitesse circonférentielle du joint, des défauts d’ajustement de l’arbre, de l‘encombrement, du frottement du joint et de l’augmentation de chaleur qui s’ensuit. Le matériau du joint joue également un rôle important dans son choix. Bien entendu, il faut également tenir compte des coûts engendrés.
Joints internes
Les joints internes peuvent être classés en différents types, dont certains sont définis plus en détail dans cette section. Tous les joints mentionnés ci-après servent à protéger des deux côtés contre la poussière et à assurer l’étanchéité des deux côtés. Chez le fabricant de roulements NTN, les principaux joints internes sont les joints ZZ, LLB, LLU et LLH (à faible couple de frottement).
| Type, désignation | Version avec déflecteur anti-poussière | Version avec joint d’étanchéité | ||||||||||||
| Déflecteur sans contact ZZ | Joint sans contact LLB | Joint avec contact LLU | Joint avec contact LLH faible couple | |||||||||||
| Design |  |  |  |  | ||||||||||
| – le déflecteur en tôle métallique est serti dans la rainure de la bague extérieure ; la bague intérieure comporte une rainure en V avec une fente en forme de labyrinthe | – une tôle surmoulée de caoutchouc est clipsée dans la bague extérieure ; la lèvre d’étanchéité se déplace près du flanc intérieur dans la rainure en V, mais sans aucun contact | – une tôle surmoulée de caoutchouc est clipsée dans la bague extérieure ; la lèvre d’étanchéité intérieure touche la rainure en V sur le flanc intérieur | – le design de base est le même que le LLU, mais l’interférance de la lèvre d’étanchéité sur la bague intérieure est réduite. Il en résulte un couple de frottement plus faible | |||||||||||
| Comparaison des performances | Couple de frottement | faible | faible | relativement élevé | relativement faible | |||||||||
| Etanchéité à la poussière | très bonne | meilleure que ZZ | excellente | beaucoup mieux que LLB | ||||||||||
| Imperméabilité à l’eau | mauvaise | mauvaise | très bonne | très bonne | ||||||||||
| Vitesses de rotation élevées admissibles | comme type ouvert | comme type ouvert | limitée par la vitesse périphérique | plus élevée que LLU | ||||||||||
| Plage de température autorisée | dépend du lubrifiant | -25°C ~ 120°C | -25°C ~ 110°C | -25°C ~ 120°C | ||||||||||
Voici des exemples d’étanchéités pour les roulements à billes, ainsi que leur conception et leurs caractéristiques.
Joints externes
Contrairement aux joints internes, les joints externes ne sont pas intégrés dans le corps du roulement et doivent être ajoutés. Ils se divisent en deux types : les joints sans contact et les joints avec contact.
Joints sans contact
La caractéristique la plus importante des joints sans contact est le petit espace qui reste entre le joint et la pièce en rotation. Les joints de ce type sont adaptés aux applications à grande vitesse, car il n’y a pas de frottement élevé du joint. De plus, tous les interstices restants sont généralement lubrifiés à l’huile ou à la graisse, ce qui doit permettre d’améliorer la capacité d’étanchéité.
Exemples de joints sans contact
En général, la lubrification – habituellement avec de l’huile ou de la graisse – est indispensable entre le point de contact de la lèvre d’étanchéité et la bague intérieure ou extérieure du roulement. En cas de lubrification à l’huile, des concepts d’étanchéité appropriés sont nécessaires pour exclure toute fuite d’huile pendant le fonctionnement. En outre, les tableaux suivants présentent les principaux joints, leurs propriétés ainsi que d’autres critères permettant de choisir le bon joint.
| Joints sans contact | ||
| Structure du joint | Désignation | Propriétés d’étanchéité, critères de conception |
 | Etanchéité par centrage |
|
 | Etanchéité par centrage avec rainures pour l’huile (ici : rainures pour l’huile sur le côté du logement) |
|
 | Joint labyrinthe (ici : axial) |
|
Quelques exemples de joints sans contact : étanchéité par centrage et joint labyrinthe.
Joint labyrinthe
Alors que l‘étanchéité par centrage est considérée comme sa variante la plus simple, le joint labyrinthe peut être considéré comme le principal type d’étanchéité sans contact. Il offre un maximum de flexibilité dans la fabrication ainsi qu’une très bonne performance et représente une solution bon marché. Comme c’est typiquement le cas pour ces joints sans contact, les joints labyrinthe peuvent, selon leur conception, accepter la vitesse limite du roulement. Il existe trois types principaux de joints à labyrinthe, dont une variante axiale, une variante radiale et une variante autoréglable. Les joints labyrinthe autoréglables sont par exemple montés dans les logements de paliers.
Joints avec contact
Les joints avec contact sont des joints avec une lèvre d’étanchéité moulée en caoutchouc synthétique, qui assure l’étanchéité contre l’arbre, le logement, la bague intérieure ou la bague extérieure. Le caoutchouc est vulcanisé sur un support en tôle. Le grand avantage des joints avec contact par rapport aux joints sans contact est leur capacité d’étanchéité, qui est nettement plus élevée. Néanmoins, le couple de frottement et l’augmentation de la température sont également nettement plus élevés pour ces joints. Comme la lèvre d’étanchéité des joints avec contact frotte sur l’arbre, la vitesse circonférentielle admissible dépend du type de joint. De plus, la lèvre d’étanchéité doit être légèrement graissée avant le montage afin d’éviter qu’elle ne tourne à sec ou ne s’use au cours des premières minutes d’utilisation.
Il existe des fabricants qui se sont spécialisés dans la production de différents types de joints. Il en existe donc en divers matériaux (dont le métal et le plastique) qui présentent des caractéristiques thermiques et de performance d’étanchéité variées.
Exemples de joints avec contact
Toutes les étanchéités listées dans le tableau sont des étanchéités externes avec contact. Dans le cas des étanchéités externes, l’arbre doit être rectifié sans filet dans la zone de contact du joint afin d’éviter le transport de lubrifiant vers l’extérieur du roulement.
| Joints avec contact | ||
| Structure du joint | Désignation | Propriétés d’étanchéité, critères de conception |
 | Joint à graisse Z |
|
 | Joint V-ring |
|
 | Joint à lèvre radiale (RWDR) |
|
 | Joint annulaire en feutre |
|
Le joint à graisse en Z, le joint en V, la bague à lèvre radiale et le joint en feutre ont en commun le fait qu’ils font partie des joints avec contact.
Trous de délestage pour les joints avec contact
Tous les joints avec contact doivent être munis d’un trou de délestage garantissant à tout moment l’équilibre des pressions entre le roulement et son environnement. Celui-ci doit être placé de telle sorte qu’il n’y ait pas de surpression dans le logement, ce qui pourrait éventuellement entraîner une fuite de lubrifiant. Le choix du trou de délestage doit tenir compte de la position de montage de l’ensemble afin d’éviter toute fuite de lubrifiant. Pendant le processus de peinture, il faut s’assurer que le trou de délestage ne se ferme pas de manière intempestive. En ce qui concerne le joint d‘étanchéité radiale, il faut tenir compte de sa vitesse circonférentielle admissible. En outre, le sens de montage du joint d‘étanchéité radiale détermine son fonctionnement. Ce type de joint peut empêcher d’un côté l’entrée de corps étrangers externes ou d’un autre côté la sortie de lubrifiant.
| Joint/matériau | Vitesse circonférentielle admissible m/s V(m/s)= (π×d(mm)×n(r/min))/(60 000) | Température admissible | |
| Joint à lèvre radial (RWDR) | NBR | 16 ou moins | -25 ~+120℃ |
| ACM | 26 ou moins | -15 ~+150℃ | |
| FKM/ FPM | 32 ou moins | -30 ~+200℃ | |
| Joint à graisse Z | NBR | 6 ou moins | -25 ~+120℃ |
| Joint V-ring | NBR | 40 ou moins | -25 ~+120℃ |
Dans le tableau, vous trouverez des indications sur la vitesse de rotation admissible en fonction du matériau et de la température.
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