FR2953576A1 - Joint d'etancheite et palier a roulement comportant un tel joint. - Google Patents
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Abstract
Le joint d'étanchéité est destiné à être monté entre deux éléments pouvant tourner l'un par rapport à l'autre autour d'un axe 12, notamment des bagues 14, 16 d'un palier à roulement. Il comporte un flasque 30 et des portions d'étanchéité aptes à exercer une étanchéité dynamique avec l'un des éléments 16 et une étanchéité statique avec l'autre élément 14. La portion d'étanchéité statique comporte une garniture 32 entourant au moins en partie une première extrémité d'une portion radiale 34 du flasque. Le flasque comporte un rebord 38 s'étendant à partir d'une seconde extrémité de la portion radiale 34 opposée radialement à la première extrémité et formant la portion d'étanchéité dynamique. Le rebord est axialement en saillie par rapport à la portion radiale 34 du flasque et apte à délimiter avec l'élément associé 16 un espace 40 annulaire pouvant être empli de lubrifiant.
Description
B09-4498FR û JT/PG Société de droit suédois dite : Aktiebolaget SKF Joint d'étanchéité et palier à roulement comportant un tel joint. Invention de : Joël GERBAUD Thomas PERROTIN Laurent VARNOUX Joint d'étanchéité et palier à roulement comportant un tel joint. La présente invention concerne le domaine des joints d'étanchéité, et en particulier les joints d'étanchéité utilisés dans les paliers à roulement. Dans un palier à roulement, un ou plusieurs joints d'étanchéité sont généralement prévus pour maintenir le lubrifiant, tel que de la graisse, à l'intérieur du palier et empêcher la pénétration d'éléments polluants. Généralement, les joints sont fixés sur une des bagues du palier et coopèrent directement ou indirectement avec l'autre bague pour assurer l'étanchéité. Les joints d'étanchéité peuvent comporter un flasque de faible épaisseur monté par sertissage dans une rainure ménagée sur une des bagues du palier. Toutefois, lors de l'opération de sertissage, il existe un risque de déformation et de décentrage du flasque, ce qui peut diminuer le jeu radial prévu entre ledit flasque et l'autre bague. Le palier à roulement peut donc présenter à l'état monté un couple de friction supérieur à celui initialement prévu. Pour remédier à cet inconvénient, le brevet français 1 581 126 préconise de recouvrir de matière déformable le bord du flasque se montant dans la rainure de la bague associée afin de faciliter l'introduction et la mise en place du flasque. En outre, ceci permet de parfaire l'étanchéité dans cette zone. Dans ce document, le bord opposé du flasque peut venir en regard de l'autre bague de manière à former une étanchéité par passage étroit, ou être recouvert également de matière déformable et venir frotter contre ladite bague. Dans le premier cas, l'étanchéité obtenue peut s'avérer insuffisante dans certaines conditions de fonctionnement. Au contraire, la seconde solution est particulièrement efficace en ce qui concerne l'étanchéité mais susceptible de consommer une énergie relativement élevée. En outre, les frottements entre la matière déformable et la bague associée sont générateurs de chaleur et peuvent provoquer une élévation de température nuisible pour le palier à roulement, en particulier à haute vitesse et/ou sous charges élevées. Par ailleurs, l'opération de sertissage présente également le risque de déformer la bague du roulement sur laquelle le flasque est serti. Quelques microns seulement de déformation ont pour conséquence une augmentation inacceptable du jeu interne du roulement et donc de son niveau vibratoire. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients.
Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un joint d'étanchéité apte à garantir une étanchéité efficace tout en limitant autant que possible les dissipations d'énergie. La présente invention a également pour but de prévoir un joint d'étanchéité particulièrement facile à fabriquer et à monter.
La présente invention a enfin pour but de prévoir un joint d'étanchéité adapté à un palier à roulement. La présente invention concerne un joint d'étanchéité destiné à être monté entre deux éléments pouvant tourner l'un par rapport à l'autre autour d'un axe, notamment des bagues d'un palier à roulement. Le joint d'étanchéité comporte un flasque et des portions d'étanchéité respectivement aptes à exercer une étanchéité dynamique avec l'un des éléments et une étanchéité statique avec l'autre élément. La portion d'étanchéité statique comporte une garniture entourant au moins en partie une première extrémité d'une portion radiale du flasque. Le flasque comporte un rebord s'étendant à partir d'une seconde extrémité de la portion radiale opposée radialement à la première extrémité et formant la portion d'étanchéité dynamique. Le rebord est situé axialement en saillie par rapport à la portion radiale du flasque et apte à délimiter avec l'élément associé un espace annulaire pouvant être empli de lubrifiant. On entend ici par « étanchéité statique », l'étanchéité réalisée entre deux pièces sans mouvement relatif et par « étanchéité dynamique », une étanchéité entre deux pièces ayant un mouvement relatif.
Le rebord peut s'étendre axialement ou obliquement. I1 peut également présenter une forme sinueuse ou plane. Le rebord peut s'étendre du côté de l'espace à protéger, i.e. du côté des éléments roulants lorsqu'il est monté entre les bagues d'un palier à roulement.
Alternativement, le rebord peut s'étendre du côté opposé à l'espace à protéger. Dans un mode de réalisation, le flasque comporte une portion axiale prolongeant axialement la première extrémité de la portion radiale dudit flasque. La portion axiale est avantageusement noyée à l'intérieur de la garniture d'étanchéité. La garniture d'étanchéité peut recouvrir entièrement une surface frontale de la portion radiale du flasque. Le flasque peut être réalisé en matière métallique ou encore en matière synthétique. L'invention concerne également un palier à roulement comportant deux bagues pouvant tourner l'une par rapport à l'autre autour d'un axe, des éléments roulants disposés entre les bagues, et au moins un joint d'étanchéité tel que défini précédemment et fixé sur l'une des bagues. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une demi-vue en coupe axiale d'un palier à roulement selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail de la figure 1 ; et - les figures 3 à 6 sont des vues de détail de paliers à roulement selon des deuxième, troisième, quatrième et cinquième modes de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, un palier à roulement 10, d'axe 12, comprend une bague extérieure 14, une bague intérieure 16, une pluralité d'éléments roulants 18 ici réalisés sous forme de billes, et une cage 20 de maintien de l'espacement circonférentiel régulier des éléments roulants. Sur chacun des côtés opposés du palier à roulement 10 est prévu un joint d'étanchéité 22, 24 annulaire pour fermer l'espace radial à protéger existant entre les bagues 14, 16. Les joints d'étanchéité 22, 24 sont identiques entre eux et symétriques par rapport à un plan médian radial du palier à roulement 10 passant par le centre des éléments roulants 18.
La bague extérieure 14 comprend une surface extérieure axiale 14a, un alésage 14b étagé, deux surfaces frontales radiales opposées 14c et 14d, et un chemin de roulement 14e à gorge profonde formé sensiblement au milieu de l'alésage 14b et présentant en section droite un profil interne concave adapté aux éléments roulants 18, ledit chemin de roulement étant dirigé radialement vers l'intérieur. La bague extérieure 14 comprend également deux rainures 26, 28 annulaires formées radialement vers l'extérieur à partir de l'alésage 14b, respectivement au voisinage des surfaces frontales 14c et 14d. Les rainures 26, 28 sont symétriques par rapport au plan médian du palier passant par le centre des éléments roulants 18. De façon similaire, la bague intérieure 16 comporte un alésage 16a, une surface extérieure axiale 16b, deux surfaces frontales radiales opposées 16c et 16d, et un chemin de roulement 16e à gorge profonde formé sensiblement au milieu de la surface extérieure 16b et présentant en section droite un profil interne concave adapté aux éléments roulants 18, ledit chemin de roulement étant dirigé radialement vers l'extérieur. La surface frontale 14c, 14d est respectivement située dans un plan radial contenant la surface frontale 16c, 16d.
Les bagues extérieure 14 et intérieure 16 sont de type massives. On entend par « bague de type massive », une bague dont la forme est obtenue par usinage avec enlèvement de copeaux (tournage, rectification) à partir de tubes, de barres, d'ébauches forgées et/ou roulées.
Comme illustré plus visiblement à la figure 2, le joint d'étanchéité 22 comporte un insert ou flasque 30 en forme de disque annulaire rigide sur lequel est surmoulée ou vulcanisée une garniture 32 souple.
La garniture 32 peut par exemple être réalisée en caoutchouc nitrile ou avec un autre élastomère. Elle forme une portion d'étanchéité périphérique externe exerçant une étanchéité statique avec la bague extérieure 14. La garniture 32 est insérée à force dans la rainure 26 de la bague extérieure 14 pour fixer le joint d'étanchéité 22 à la dite bague. Au niveau de la rainure 26, la garniture 32 est en complémentarité de forme avec ladite rainure pour former un moyen de fixation du joint d'étanchéité 22 sur la bague extérieure 14. La garniture 32 entoure radialement et axialement la périphérie externe du flasque 30 de manière que seule la garniture 32 soit en contact avec la bague extérieure 14. On favorise ainsi un bon maintien en position du joint d'étanchéité 22 à l'intérieur de la rainure 26 par montage à force et par friction. Le flasque 30 est avantageusement réalisé en matière métallique, par exemple en acier par emboutissage et pliage d'un flanc de tôle. I1 peut encore être réalisé en inox ou en aluminium, ou encore en matière synthétique telle qu'un polyamide. Le flasque 30 est réalisé en une seule pièce. I1 comporte une portion radiale 34 annulaire qui est prolongée, à une extrémité externe de grand diamètre, axialement vers l'intérieur du palier par une portion axiale 36 externe annulaire. L'extrémité interne opposée de petit diamètre de la portion radiale 34 est prolongée axialement vers l'intérieur par une portion axiale ou rebord 38 interne annulaire présentant une dimension axiale sensiblement égale à celle de la portion axiale 36. La portion axiale 36 externe entoure radialement le rebord 38 axial interne. La portion axiale 36 externe du flasque est entourée axialement et radialement par la garniture 32. En d'autres termes, la portion axiale 36 est entièrement noyée à l'intérieur de celle-ci. La garniture 32 recouvre également en partie l'extrémité de grand diamètre de la surface radiale 30a frontale extérieure de la portion radiale 34 du flasque qui est orientée axialement vers l'extérieur du palier à roulement 10. La surface radiale 30a est axialement en retrait vers l'intérieur du palier par rapport aux surfaces radiales 14c, 16c des bagues extérieure 14 et intérieure 16.
Le rebord 38 interne du flasque s'étend axialement vers l'intérieur en direction des éléments roulants 18 à partir de l'extrémité de petit diamètre de la portion radiale 34 en formant un passage ou espace 40 étroit annulaire avec la surface extérieure 16b de la bague intérieure 16. La distance radiale séparant la surface extérieure 16b de l'alésage du rebord 38 peut par exemple être comprise entre 0,05 et 1 mm. De préférence, elle est voisine de 0.2 mm. Le rebord 38 forme une portion d'étanchéité périphérique interne radialement opposée à la garniture 32 et exerçant une étanchéité dynamique avec la bague intérieure 16. Le rebord 38 est délimité axialement par une surface radiale 38a intérieure frontale qui est ici décalée axialement vers la portion radiale 34 par rapport à la partie de la garniture 32 venant axialement en appui dans la rainure 26 de la bague extérieure 14.
Le rebord 38 axialement en saillie vers l'intérieur par rapport à la portion radiale 34 du flasque permet d'augmenter la dimension axiale de la partie du flasque 30 venant en regard de la surface extérieure 16b de la bague intérieure 16 et formant l'espace 40. A titre indicatif, la distance axiale séparant la surface radiale 30a extérieure de la portion radiale 34 et la surface radiale 38a intérieure du rebord peut par exemple être comprise entre 2 et 10 mm. En augmentant la dimension axiale de la partie ou zone du flasque 30 venant radialement en regard de la surface extérieure 16b de la bague intérieure 16, on obtient un espace 40 s'étendant axialement sur une longueur suffisante pour à la fois être empli de lubrifiant, tel que de la graisse, et permettre le maintien de ce bourrelet étanche de lubrifiant en fonctionnement afin de limiter l'intrusion d'agents polluants à l'intérieur du palier à roulement 10. En effet, avec un flasque dépourvu du rebord 38 faisant saillie par rapport à la portion radiale 34, le lubrifiant présent entre l'extrémité libre de la portion radiale du flasque et la surface extérieure de la bague intérieure a tendance à s'échapper vers l'extérieur du palier. En fonctionnement, le rebord 38 peut permettre en outre d'obtenir une recirculation du lubrifiant présent dans le palier à roulement 10 par un effet centrifuge. Le rebord 38 favorise la recirculation du lubrifiant présent dans le palier vers la périphérie externe du flasque 30 et vers la bague extérieure 14, lorsque ladite bague est tournante.
Par ailleurs, avec des joints d'étanchéité 22, 24 pourvus de flasques comportant une portion axiale externe s'étendant vers l'intérieur, la distance axiale séparant les portions radiales desdits flasques est accrue, ce qui permet d'augmenter l'espace disponible à l'intérieur du roulement pour par exemple le montage de la cage 20 et la quantité de lubrifiant pouvant être prévue entre ces flasques. Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 3 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, le flasque 30 du joint d'étanchéité 22 comporte une portion oblique 42 ou rebord prolongeant l'extrémité de petit diamètre de la portion radiale 34. La portion oblique 42 s'étend axialement vers l'intérieur du palier en direction des éléments roulants et radialement vers la surface extérieure 16b de la bague intérieure 16. La portion oblique 42 faisant saillie axiale vers l'intérieur par rapport à la portion radiale 34 forme avec ladite surface extérieure 16b un espace étroit 44 pouvant être empli de lubrifiant. La dimension axiale de l'espace 44 formé entre le bord interne du flasque et la bague inférieure est ici légèrement supérieur à celui du mode de réalisation précédemment décrit. L'orientation de la portion oblique 42 favorise la recirculation du lubrifiant à l'intérieur du palier à roulement par effet centrifuge lorsque la bague extérieure 14 est tournante. Alternativement, comme illustré sur le mode de réalisation de la figure 4 sur laquelle les éléments identiques portent les mêmes références, l'extrémité de petit diamètre de la portion radiale 34 du flasque 30 peut être prolongée par une portion oblique 46 ou rebord s'étendant radialement vers l'extérieur et étant axialement en saillie vers l'intérieur par rapport à la portion radiale 34. De façon similaire au mode de réalisation précédemment décrit, cette portion délimite avec la surface extérieure 16b de la bague intérieure 16 un passage étroit 48 s'étendant axialement.
Dans une autre variante de réalisation illustrée à la figure 5 sur laquelle les éléments identiques portent les même références, il est possible de prévoir, en remplacement de la portion axiale 38 du premier mode de réalisation, un rebord 50 s'étendant sensiblement axialement vers l'intérieur et présentant une forme sinueuse délimitant avec la surface extérieure 16b de la bague intérieure 16 un espace 52 sinueux s'étendant axialement. Le mode de réalisation illustré à la figure 6 diffère du premier mode de réalisation uniquement en ce que la garniture 32 d'étanchéité recouvre entièrement la surface radiale 30a extérieure de la portion radiale 34 du flasque, et entoure axialement et radialement la portion axiale 38 interne de façon à ce que ladite portion soit entièrement noyée. Cette disposition de la garniture 32, notamment sur la surface radiale 30a, permet de protéger le flasque des agressions chimiques extérieures, telles que la corrosion, auxquelles est soumis le palier à roulement. Bien entendu, une telle garniture d'étanchéité pourrait également être prévue dans les deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation décrits. Dans les modes de réalisation illustrés, le rebord du flasque formant partie axialement en saillie par rapport à la portion radiale 34 dudit flasque s'étend du côté intérieur du palier à roulement 10, i.e. axialement du côté des éléments roulants 18. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir ces rebords de façon à être en saillie par rapport à la portion radiale 34 vers l'extérieur du palier à roulement. Toutefois, les modes de réalisation illustrés permettent une recirculation du lubrifiant à l'intérieur du palier à roulement 10 lorsque la bague extérieure 14 est tournante. Les paliers à roulement décrits peuvent être utilisés avec une des bagues tournantes tandis que l'autre est fixe ou également tournante.
Dans les modes de réalisation décrits, les flasques des joints d'étanchéité du palier à roulement 10 comportent chacun des portions d'étanchéité statique et dynamique formées respectivement sur les bords périphériques externe et interne desdits flasques. Alternativement, il pourrait également être possible de prévoir les portions d'étanchéité statique et dynamique respectivement sur les bords périphériques interne et externe des flasques. Les paliers à roulement précédemment décrits sont pourvus de joints d'étanchéité comprenant des flasques comportant une portion axiale externe s'étendant vers l'intérieur de manière à augmenter la distance axiale séparant les portions radiales des flasques. I1 est toutefois possible, sans sortir du cadre de la présente invention, de prévoir des joints d'étanchéité dépourvus de telles portions axiales externes.
Dans les exemples de réalisation décrits, les joints d'étanchéité sont utilisés dans des paliers à roulement. Cependant, il est également possible d'utiliser de tels joints dans d'autres applications en les montant entre deux éléments pouvant tourner l'un relativement à l'autre.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Joint d'étanchéité destiné à être monté entre deux éléments pouvant tourner l'un par rapport à l'autre autour d'un axe (12), notamment des bagues (14, 16) d'un palier à roulement, le joint d'étanchéité comportant un flasque (30) et des portions d'étanchéité aptes à exercer une étanchéité dynamique avec l'un des éléments (16) et une étanchéité statique avec l'autre élément (14), la portion d'étanchéité statique comportant une garniture (32) entourant au moins en partie une première extrémité d'une portion radiale (34) du flasque, caractérisé en ce que le flasque comporte un rebord (38 ; 42 ; 46 ; 50) s'étendant à partir d'une seconde extrémité de la portion radiale (34) opposée radialement à la première extrémité et formant la portion d'étanchéité dynamique, ledit rebord étant axialement en saillie par rapport à la portion radiale (34) et apte à délimiter avec l'élément associé (16) un espace (40 ; 44 ; 48 ; 52) annulaire pouvant être empli de lubrifiant.
- 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel le rebord (38 ; 50) s'étend axialement.
- 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel le rebord (42 ; 46) s'étend obliquement.
- 4. Joint d'étanchéité revendications précédentes, dans forme sinueuse.
- 5. Joint d'étanchéité revendications précédentes, dans selon l'une quelconque des lequel le rebord (50) présente une selon l'une quelconque des lequel le rebord (38 ; 42 ; 46 ; 50) s'étend du côté de l'espace à protéger.
- 6. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le rebord (38 ; 42 ; 46 ; 50) s'étend du côté opposé à l'espace à protéger.
- 7. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flasque (30) comporte une portion axiale (36) prolongeant axialement la première extrémité de la portion radiale (34) dudit flasque.
- 8. Joint d'étanchéité selon la revendication 7, dans lequel la portion axiale (36) est noyée à l'intérieur de la garniture (32).
- 9. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la garniture (32) recouvre entièrement une surface frontale (30a) de la portion radiale (34) du flasque.
- 10. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flasque (30) est réalisé en matière métallique ou en matière synthétique.
- 11. Palier à roulement comprenant deux bagues (14, 16) pouvant tourner l'une par rapport à l'autre autour d'un axe (12), des éléments roulants (18) disposés entre les bagues, et au moins un joint d'étanchéité (22) selon l'une quelconque des revendications précédentes et fixé sur l'une des bagues.
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