FR2526893A1 - Polyamide retaining ring for axle hub bearings with elastomeric seal - to reduce wear on adjacent metal and rubber components - Google Patents

Polyamide retaining ring for axle hub bearings with elastomeric seal - to reduce wear on adjacent metal and rubber components Download PDF

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Abstract

A hub bearing for an axle shaft has a non-metallic cover to retain e.g. needle bearings within their metal cage. Pref. the cover is an annular undercut asymmetric channel section profile and is complemented by an elastomeric annular leaf seal mounted on the shaft to provide wiping contact to exclude dirt or moisture but to allow lubricants to weep or be purged from the enclosed bearings as appropriate. Use of the oolyamide retaining cover results in lower wear rates both on the bearing (end) interface and on the seal interface than a conventional metallic retaining ring in sliding contact. /2.

Description

Ensemble coussinet-tourillon
et son dispositif d'étanchéité
L'invention concerne des ensembles coussinettourillon et leur dispositif d'étanchéité et, plus par ticulièrement,de tels ensembles mis en oeuvre dans des blocs coussinet-tourillon de cardans.Trunnion bearing assembly
and its sealing device
The invention relates to cushion-and-pinion assemblies and their sealing device and, more particularly, to such assemblies used in cardanic bearing-journal blocks.

Le coussinet est une pince cylindrique creuse placée dans un support et qui guide une extrémité du tourillon d'un arbre. Afin de faciliter la rotation du tourillon, l'extrémité cylindrique de ce dernier n'est pas en contact direct avec la surface cylindrique interne du coussinet mais coopère avec des éléments tournants, tels qAe des aiguilles, des rouleaux ou des billes, qui sont disposés adjacents à la surface cylindrique interne du coussinet, l'axe des aiguilles, rouleaux ou billes étant paral lèle à la génératrice de ladite surface cylindrique interne. The bearing is a hollow cylindrical clamp placed in a support and which guides one end of the trunnion of a tree. In order to facilitate the rotation of the journal, the cylindrical end of the latter is not in direct contact with the internal cylindrical surface of the bearing but cooperates with rotating elements, such as needles, rollers or balls, which are arranged adjacent to the internal cylindrical surface of the bearing, the axis of the needles, rollers or balls being parallel to the generatrix of said internal cylindrical surface.

Le maintien en position des éléments tournants peut être obtenu par différents moyens consistant par exemple en une portée disposée à la périphérie du tourillon ou encore en une cale en forme de bague qui est sur le bord cylindrique du coussinet. La portée du tourillon ou la cale est habituellement réalisée en un matériau métallique de sorte que le frottement eventuel des éléments tournants sur la portée ou la cale est du type métal-métal, ce qui donne un coefficient de frottement de valeur élevée et conduit à une usure rapide des pièces en contact. Keeping the rotating elements in position can be obtained by various means consisting, for example, of a bearing disposed at the periphery of the journal or also by a ring-shaped wedge which is on the cylindrical edge of the bearing. The bearing surface of the journal or the shim is usually made of a metallic material so that the possible friction of the rotating elements on the bearing or the shim is of the metal-metal type, which gives a coefficient of friction of high value and leads to a rapid wear of the parts in contact.

I1 est à noter, en outre, que la portée maintenant les éléments tournants doit être usinée de manière précise. It should also be noted that the bearing holding the rotating elements must be machined precisely.

Les différents éléments qui sont en contact et en mouvement les uns par rapport aux autres sont lubrifiés de manière connue et doivent être isolés de l'environne- ment extérieur pour éviter que le lubrifiant ne s'écoule vers l'extérieur ou que les poussières et l'eau ne pénètrent entre les éléments en mouvement car cela conduirait à un grippage et à une détérioration de l'ensemble coussinet-tourillon. A cet effet, les coussinets comportent des dispositifs d'étanchéité qui sont habituellement constitués d'une bague en matériau souple coopérant avec le coussinet, le tourillon et le dispositif de maintien des éléments tournants. Ces bagues, en caoutchouc par exemple, frottent contre des surfaces métalliques et s'usent plus ou moins rapidement, il en résulte alors une moins bonne étanchéité. The various elements which are in contact and in movement with respect to each other are lubricated in a known manner and must be isolated from the external environment to prevent the lubricant from flowing outwards or that the dust and water does not penetrate between the moving parts as this would lead to seizure and deterioration of the bearing-journal assembly. For this purpose, the bearings comprise sealing devices which usually consist of a ring of flexible material cooperating with the bearing, the journal and the device for holding the rotating elements. These rings, made of rubber for example, rub against metal surfaces and wear out more or less quickly, resulting in a poorer seal.

Le but de la présente invention est donc de réaliser un ensemble coussinet-tourillon et son dispositif d'étanchéité qui ne présentent pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. The object of the present invention is therefore to produce a bearing-journal assembly and its sealing device which do not have the drawbacks mentioned above.

L'objet de la présente invention est un ensemble coussinet-tourillon qui comprend un coussinet constitué d'une pièce cylindrique creuse, un tourillon d'arbre dont l'extrémité vient s'appuyer sur le fond de la pièce cylindrique creuse, des éléments tournants tels que des aiguilles ou rouleaux disposés entre l'extrémité du tourillon et la paroi interne du coussinet, une bague de maintien des éléments tournants, dont la partie périphérique externe s'engage dans une gorge de la paroi externe du coussinet et dont la partie périphérique interne en forme de talon s'engaye à l'intérieur du coussinet et autour du tourillon, un joint à lèvre disposé sur le tourillon est maintenu en place par une portée, la lèvre du joint étant en contact avec la bague de maintien. The object of the present invention is a journal-bearing assembly which comprises a journal consisting of a hollow cylindrical part, a shaft journal whose end comes to bear on the bottom of the hollow cylindrical part, rotating elements such as needles or rollers disposed between the end of the journal and the internal wall of the bearing, a ring for holding the rotating elements, the external peripheral part of which engages in a groove in the external wall of the bearing and the peripheral part of which internal heel-shaped is engaged inside the bearing and around the trunnion, a lip seal placed on the trunnion is held in place by a seat, the lip of the seal being in contact with the retaining ring.

Selon la présente invention, la bague de maintien est réalisée de préférence en un matériau synthétique, tel qu'un polyamide, présentant des qualités de souplesse, de faible coefficient de frottement, de résistance aux lubrifiants et à l'abrasion et de stabilité dimensionnelle et thermique. According to the present invention, the retaining ring is preferably made of a synthetic material, such as a polyamide, having qualities of flexibility, low coefficient of friction, resistance to lubricants and abrasion and dimensional stability and thermal.

Selon la présente invention, le joint à lèvre est réalisé de préférence en un matériau de grande souplesse tel que du caoutchouc. According to the present invention, the lip seal is preferably made of a material of great flexibility such as rubber.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation à l'aide de dessins dans lesquels:
la figure 1 est une vue, partie en coupe, d'un ensemble coussinet-tourillon présentant des caractéristiques de la présente invention; et
la figure 2 est une vue en coupe agrandie d'une partie de la figure 1.Other objects, characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following description of a particular example of embodiment using drawings in which:
Figure 1 is a view, partly in section, of a journal bearing assembly having features of the present invention; and
FIG. 2 is an enlarged sectional view of part of FIG. 1.

La figure 1 est une vue, partie en coupe, d'un ensemble coussinet-tourillon 10 qui comprend principalement de manière connue un coussinet 11 qui se présente sous la forme d'une pièce cylindrique creuse comportant un fond 12 et une paroi cylindrique 13, un tourillon d'arbre 14 dont l'extrémité 15 prend appui sur le fond 12 et des aiguilles 16 disposées entre le tourillon 14 et la surface interne 17 de la paroi 13. Cet ensemble est complété par une bague de maintien 18 et un joint à lèvre 19 qui seront décrits plus en détail en relation avec la figure 2 qui est une vue en coupe agrandie de la partie encerclée de la figure 1. FIG. 1 is a view, partly in section, of a bearing-journal assembly 10 which mainly comprises, in a known manner, a bearing 11 which is in the form of a hollow cylindrical part comprising a bottom 12 and a cylindrical wall 13, a shaft journal 14 whose end 15 bears on the bottom 12 and needles 16 disposed between the journal 14 and the internal surface 17 of the wall 13. This assembly is completed by a retaining ring 18 and a seal at lip 19 which will be described in more detail in relation to FIG. 2 which is an enlarged sectional view of the encircled part of FIG. 1.

Sur cette figure 2, la bague de maintien 18 comprend une partie périphérique externe 20 qui comporte un rebord interne 21 s'engageant dans une gorge 22 de la surface externe 23 de la paroi 13 du coussinet, une partie périphérique interne 24 en forme de talon qui s'engage à l'intérieur du coussinet 11 pour venir en contact avec les éléments tournants 16 sur la partie plate 25 du talon, avec la surface interne 17 du coussinet et avec le tourillon 14, et une partie centrale 26 de liaison entre les parties périphériques 20 et 24. In this FIG. 2, the retaining ring 18 comprises an external peripheral part 20 which has an internal rim 21 engaging in a groove 22 in the external surface 23 of the wall 13 of the pad, an internal peripheral part 24 in the form of a heel which engages inside the bearing 11 to come into contact with the rotating elements 16 on the flat part 25 of the heel, with the internal surface 17 of the bearing and with the pin 14, and a central part 26 for connection between the peripheral parts 20 and 24.

La bague de maintien 18 est en un matériau synthétique, un polyamide par exemple, qui doit présenter des qualités de souplesse pour permettre son engagement dans la gorge de la paroi du coussinet, de stabilité dimensionnelle et thermique pour obtenir une bonne tenue mécanique et de résistance au frottement, à l'abrasion et aux attaques chimiques des lubrifiants pour éviter une détérioration rapide au cours du temps. The retaining ring 18 is made of a synthetic material, a polyamide for example, which must have qualities of flexibility to allow its engagement in the groove of the wall of the bearing, of dimensional and thermal stability to obtain good mechanical strength and resistance friction, abrasion and chemical attack from lubricants to prevent rapid deterioration over time.

Une telle bague de maintien offre divers avantages par rapport aux agencements de l'art antérieur. Such a retaining ring offers various advantages over the arrangements of the prior art.

C'est ainsi que sa fonction de maintien des éléments tournants contribue d'une part, à diminuer les frottements par suite du matériau utilisé pour la bague et, d'autre part, à augmenter les tolérances de fabrication car il n'est plus nécessaire de prévoir une portee de maintien sur le tourillon à une position très précise et/ou de dresser la surface 31 du coussinet pour y appliquer une bague métallique de maintien. I1 est à noter, en outre, que le contact entre le tourillon et le talon de la bague de maintien est suffisamment lâche pour permettre l'évacuation du lubrifiant usagé lors d'une opération de graissage par des moyens connus mais non représentés sur les figures.Thus its function of holding the rotating elements contributes on the one hand, to reduce the friction as a result of the material used for the ring and, on the other hand, to increase the manufacturing tolerances because it is no longer necessary to provide a holding surface on the pin at a very precise position and / or to erect the surface 31 of the bearing to apply a metal retaining ring. It should be noted, moreover, that the contact between the pin and the heel of the retaining ring is sufficiently loose to allow the discharge of the used lubricant during a lubrication operation by known means but not shown in the figures. .

Le joint à lèvre 19 comprend un corps cylindrique 27 dont la surface interne est en contact avec la surface externe du tourillon et une lèvre souple 28 dont l'extrémité 29 vient en contact avec la partie centrale 26 de la bague de maintien 18. Le joint est maintenu en place sur le tourillon par une portée ou butée 30 sur laquelle repose la partie cylindrique du corps cylindrique 27. The lip seal 19 comprises a cylindrical body 27 whose internal surface is in contact with the external surface of the journal and a flexible lip 28 whose end 29 comes into contact with the central part 26 of the retaining ring 18. The seal is held in place on the trunnion by a bearing or abutment 30 on which the cylindrical part of the cylindrical body 27 rests.

Le joint à lèvre 19 est en matériau de grande souplesse, du caoutchouc par exemple, de manière à présenter une grande tolérance de montage et à pouvoir être mis en place contre la partie butée 30 par coulissement. Cette souplesse contribue à maintenir la lèvre 28 contre la bague de maintien lors de la rotation du tourillon tout en permettant l'évacuation du lubrifiant usagé lors d'une opération de graissage de l'ensemble coussinet-éléments tournants-tourillon par des moyens connus mais non représentés sur les figures. I1 est à noter que l'étanchéité d'un tel joint à lèvre s'accroît avec l'augmentation de la vitesse ae rotation du cardan dans lequel l'ensemble coussinet-tourillon décrit ci-dessus est monté. The lip seal 19 is made of a material of great flexibility, rubber for example, so as to have a large mounting tolerance and to be able to be put in place against the abutment part 30 by sliding. This flexibility contributes to holding the lip 28 against the retaining ring during the rotation of the journal while allowing the evacuation of the used lubricant during a lubrication operation of the bearing-rotating elements-journal assembly by known means but not shown in the figures. It should be noted that the tightness of such a lip seal increases with the increase in the speed of rotation of the universal joint in which the bearing-journal assembly described above is mounted.

Les dimensions de la bague de maintien et du joint à lèvre dépendent évidemment de celles du coussinet et du tourillon et leur détermination est à la portée de l'homme de l'art. The dimensions of the retaining ring and of the lip seal obviously depend on those of the bearing and the journal and their determination is within the reach of those skilled in the art.

La présente invention a été décrite en relation avec un exemple particulier de réalisation et dans son application à un cardan à croisillon mais il est clair qu'elle peut être mise en oeuvre dans d'autres applications.  The present invention has been described in relation to a particular example of embodiment and in its application to a cardan with a cross, but it is clear that it can be implemented in other applications.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Ensemble coussinet-tourillon comprenant un coussinet (11) constitué d'une pièce cylindrique creuse, un tourillon d'arbre (14) dont l'extrémité (15) vient s'appuyer sur le fond (12) de la pièce cylindrique creuse, des éléments tournants (16) disposés entre la paroi interne (17) du coussinet (11) et le tourillon (14), caractérisé en ce qu'il comporte une bague de maintien (18? des éléments tournants (16) dont la partie périphérique externe (20) s'engage dans une gorge (21) de la paroi externe du coussinet (11) et dont la partie périphérique interne (24) en forme de talon s'engage à l'intérieur du coussinet pour venir en contact avec les éléments tournants (16), le tourillon (14) et la paroi interne (17) du coussinet. 1. Trunnion bearing assembly comprising a bearing (11) consisting of a hollow cylindrical part, a shaft trunnion (14) the end (15) of which rests on the bottom (12) of the hollow cylindrical part , rotating elements (16) disposed between the internal wall (17) of the bearing (11) and the pin (14), characterized in that it comprises a retaining ring (18? of the rotating elements (16), the part of which external peripheral (20) engages in a groove (21) of the external wall of the bearing (11) and the internal peripheral part (24) of which in the shape of a heel engages inside the bearing to come into contact with the rotating elements (16), the pin (14) and the internal wall (17) of the bearing. 2. Ensemble coussinet-tourillon selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un joint à lèvre (19) disposé sur le tourillon (14) et maintenu en place par une portée ou butée (30), l'extrémité (29) de la lèvre (28) du joint étant en contact avec la partie centrale (26) de la bague de maintien (18). 2. Trunnion bearing assembly according to claim 1, characterized in that it comprises a lip seal (19) disposed on the trunnion (14) and held in place by a bearing or stop (30), the end (29 ) of the lip (28) of the seal being in contact with the central part (26) of the retaining ring (18). 3. Ensemble coussinet-tourillon selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la bague de maintien est réalisée en un matériau synthétique tel qu'un polyamide. 3. Trunnion bearing assembly according to claim 1 or claim 2, characterized in that the retaining ring is made of a synthetic material such as a polyamide. 4. Ensemble coussinet-tourillon selon l'une quelconque des revendications précédentes 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le joint à lèvre est réalisé en un matériau souple tel que du caoutchouc.  4. Trunnion bearing assembly according to any one of the preceding claims 1, 2 or 3, characterized in that the lip seal is made of a flexible material such as rubber.
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