Brevet FR2001587A1 — publié le 19690926

La présente invention se rapporte aux paliers à roulements et a pour objet plus particulier les joints utilisés dans de tels paliers. On a déjà fait un certain nombre d'essais pour réaliser des joints dans des paliers à roulements, tels que les roulements à billes et les roulements à rouleaux, mais on y a fré quemment rencontré des difficultés. Par exemple, un joint fixé à l'un des composants interne ou externe d'un palier et en contact de frottement avec l'autre composant subit l'action de la différence totale des vitesses entre les deux composants et, par voie de conséquence, s'use rapidement, ce qui tend à rendre le joint inefficace. D'un autre coté, un joint plus élaboré tel qu'un joint à labyrinthe est complexe et coûteux à fabriquer. L'invention vise un joint de palier de roulement perfectionné, dans lequel les inconvénients des joints existants sont évités ou tout au moins réduits au minimum. En conséquence et selon la présente invention, unpalier à roulements comprend une cage, ou élément de retenue, d'un élé- ment de roulement, cage dont l'unau moins des extrémités porte un joint radial destiné à s'engager radialement entre les surfaces des cuvettes interne et externe, lorsque cette cage (ou élément de retenue) est disposée dans le palier. En faisant porter le ou les joints par la cage ou élément de retenue, l'invention permet de réduire jusqu'à 50 % la différence de vitesse à laquelle est soumis le joint lorsqu'on lait une comparaison avec la situation antérieure, dans laquelle le joint est disposé entre les cuvettes, ou chemins de roulement, extérieur et intérieur ou entre un arbre et son coussinet. En outre, les joints sont plus simples et moins coüteux à disposer sur la cage que lorsqu'ils sont à disposer sur d'autres composants du palier et ils sont plus simples à monter en position d'utilisation, du fait que les joints et la cage constituent un ensemble et peuvent etre manipulés comme tels. Si on le désire, les joints et la cage peuvent être réalisés en matière plastique, telle qu'un nylon dur ou un polytétra Iluoroéthylène ayant de sérieuses caractéristiques de lubrification contribuant à une étanchéité et à une portée efficaces. Lorsqu'ils sont faits en matière plastique, la cage et les joints peuvent être moulés, coulés, ou formés de toute autre façon pour constituer un ensemble unitaire. Toutefois, dans une variante, la cage peut être réalisée sous la forme usuelle d'une mince feuille métallique, à l'une ou aux deux extrémités de laquelle le joint est collé ou fixé d'une autre manière. L'invention va maintenant être décrite plus en détail, à titre d'exemple, avec référence aux figes. 1 à 5 du dessin annexé, toutes les figures de ce dessin étant des détails, vus en coupe axiale, d'ensembles de cages et de joints conformes à l'invention. La fig. 1 du dessin représente un ensemble de cage et de joint réalisé en totalité en matière plastique. L'ensemble est désigné d'une manière générale par la référence 10 et est représenté comme étant situé entre des éléments intérieur 12 et extérieur 14 qui peuvent, par exemple, être, vus dans le sens radial, les chemins de roulement interne et externe, ou, dans une variante, ëtre un arbre et son coussinet. Quelle que soit la disposition réelle, les composants 12 et 14 sont respectivement représentés comme comportant des surfaces de roulement 16 et 18 avec lesquelles se trouvent en contact des rouleaux 20 logés, de la façon usuelle, dans des poches ( > on reprffisen- tées) de la cage.Afin de rendre étanche le rouleau situé entre les composants 12 et 14, en vue de retenir le lubrifiant sur ce roulement et pour éviter qu'il n'y pénètre de la poussière et des corps étrangers, le corps cylindrique 11 de la cage 10 est formé, à ses extrémités axiales avec des joints annulaires venus d'une seule pièce 22, joints dont chacun a, vue dans le sens radial, une lèvre interne 24 coopérant avec la surface de roulement interne 16 et une lèvre externe 26 coopérant avec la surface de roulement 18 Les lèvres du joint 24 et 26 sont principalement dirigées dans le sens radial mais chacune d'elles présente une composante axiale d'inclinaison et est en contact avec sa surface de roulement coopérant avec elle, de façon suffisamment élastique à la fois pour procurer une étanchéité appropriée et pour permettre à la lèvre de revenir élastiquement en vue de compenser l'usure en service.Toutefois, du fait que les joints 22 sont montés sur la cage et ne sont pas portés par l'un des composants 12 ou 14, la vitesse de frottement de chaque levre 24, 26 sur la surface de roulement 16, 18 qui y est associée, est environ la moitié de ce qu'elle serait dans un joint porté directement par l'un des composants et frottant sur l'autre. La fig. 2 représente une variante du joint décrit ci-dessus, variante destinée à être utilisée entre des composants de palier interne et externe 28 et 30 (lorsqu'on les considère radialement) qui comportent les boudins 32 et 34. Dans ce cas, il se pourrait que les lèvres d'étanchéité portées aux extrémités du corps Il de la cage soient coincées entre un boudin de l'un des composants 28 et 30 et la surface de roulement du composant adjacent. C'est la raison pour laquelle, en vue d'éliminer cette possibilité, la fig. 2 représente les extrémités du corps 11 pourvues de prolongements axiaux 36, lesquels prolongements servent de butées pour coopérer avec les boudins et en maintenir écartées les lèvres d'étanchéité. L'application de l'invention à des cages métalliques est représentée sur la fig. 3. La cage de la fig. 3, désignée de façon général par 38, a la forme cylindrique usuelle et comporte une pluralité de barres de cage 40 réparties périphériquement et dirigées axialement (une seule barre est visible sur le des sin), ces barres définissant entre elles des poches (non représenties) dont chacune reçoit un rouleau 20. A leurs extrémités axiales, les barres de cage 40 sont reliées et maintenues en position espacée par des rebords (ou lêvres) terminaux radiaux 42.Chaque barre de cage 40 comporte, d'une part, une partie de barre intérieure 44 (lorsqu'on la considère dans le sens radial) orientée dans le sens axial et disposée au milieu, entre les rebords terminaux de cage 42 et, d'autre part, des parties extérieures 46, espacées axialement et dirigées de façon analogue, les dites parties de barre 44 et 46 étant reliées par des parties de barre inclinées 48. L'espacement circulaire entre les parties de barre adjacentes 44, d'un côté, et entre les parties de barre 46, d'un autre côté, peut, de la façon usuelle, ëtre tel que, une fois serrés dans la cage, à l'encontre de l'élasticité naturelle des barres, les rouleaux 20 sont alors retenus dans la cage qui peut alors être manipulée comme ensemble Comme cela ressort clairement de la fig. 3, à chaque rebord d'extrémité de cage 42 est collé un joint annulaire élastique 50, par exemple en caoutchouc ou en matière plastique, et chaque joint 50 a (lorsqu'on le considère dans le sens radial) une lèvre d'étanchéité interne 52 et une lèvre d'étanchéité externe 54 coopérant respectivement avec les surfaces de roule ment interne et externe 16 et 18.La face arrière de chaque joint 50 comporte une gorge annulaire appropriée pour recevoir le rebord 42 et peut être liée à ce rebord par chauffage et compression, ou par collage, ou par les deux procédés à la fois. Dans une variante de la fixation directe du joint à son rebord terminal telle que représenté sur la fig. 3, la fig. 4 représente une cage métallique 56 formée de façon analogue à la cage 38, mais pourvue, à la place des rebords terminaux 42, de bourrelets terminaux annulaires repliés 58. Une pièce rapportée métallique annulaire centrale 62 est incorporée dans chaque joint d'une paire de joints 60 en caoutchouc ou en autre matériau élastomère, ayant radialement des lèvres d'étanchéité interne et externe 64 et 66 respectivement; l'extrémité interne (dans le sens axial) de la pièce rapportée se termine par un rebord radial 68.Afin de fixer les joints à la cage 56, chaque rebord métallique d'une pièce rapportée 62 est introduit dans le repli, initialement ouvert, d'un bourrelet terminal de coopération 58 de la cage et ce bourrelet terminal est ensuite soumis à une opération de fermeture pour maintenir les deux composants fermement reliés l'un à l'autre. La fig. 5 illustre l'utilisation de l'ensemble cage-joint selon l'invention dans un palier comportant un chemin, ou cuvette, de roulement extérieur. il y a lieu de noter que, sur la fig. 4, la composante axiale d'inclinaison des lèvres d'é- tanchéité 64 est, dans chaque cas, opposée à celle de la lèvre 66 qui y correspond.Un agencement de joint analogue est utilisé dans la fig. 5, en liaison avec une cage 70 de forme analogue, à celle des figs. 3 et 4, mais ne comportant ni les rebords terminaux 42, ni les bourrelets terminaux 58. la cage de la fig. 5 se termine donc (vu dans le sens axial) sous la forme de parties de barre de cage extérieures et rectilignes, dont chacune porte un joint 74 analogue au joint 60 et ayant des lèvres d'étanchéité 76 et 78 coopérant respectivement avec une surface de roulement intérieure 80 et avec la surface intérieure d'un chemin ou cuvette de roulement extérieur 82. On notera, bien entendu, que l'on peut apporter diverses modifications tout en restant dans le cadre de l'invention. C'est ainsi, par exemple, que la forme précise des lèvres dé- tanchéité peut être ajustée aux conditions particulières d'utilisation prévue des paliers et, bien que l'on n'ait représenté, sur chaque joint, que des lèvres simples dans chaque direction radiale, on peut, Si on le désire, prévoir des lèvres multiples. De façon analogue, bien que fondamentalement les dessins n'illustrent que deux formes différentes de -cages, on peut, si on le préfère ou si les circonstances l'exigent, utiliser d'autres formes de cages, ces cages retenant les rouleaux dans les deux sens ou seulement dans une direction radiale, ou ne les retenant pas du tout. En outre, tout ensemble cage-áoint décrit ci-dessus peut être utilisé dans un palier comportant un chemin, ou cuvette, extérieur, le chemin, ou cuvette, extérieur étant, par exemple, usiné ou fabriqué à partir de métal en tôle. R E V E N D I C A 'T I O N , REVEDICBTIONS 1.- Cage ou élément de retenue pour élément de roulement d'un palier à roulement, caractérisé en ce que l'une au moins de ses extrémités porte un joint radial s'engageant entre les surfaces de roulement interne et externe (dans le sens radial), lorsque cette cage ou élément de retenue est monté dans le palier. 2.- Cage ou élément de retenue selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint radial a une lèvre interne (dans le sens radial) coopérant avec la surface de roulement interne (dans le sens radial) et une lèvre externe (dans le sens radial) coopérant avec la surface de roulement externe. 3.- Cage ou élément de retenue selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint radial a un prolongement axial servant de butée pour limiter le déplacement axial de la cage ou de l'élément de retenue. 4.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le joint radial est en un matériau élastique. 5.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le joint radial est en matière plastique. 6.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cage ou élément de retenue est en matière plastique. 7.- Cage ou élément de retenue selon la revendication 6, caractérisé en ce que le joint radial est formé d'une seule pièce avec la cage ou élément de retenue. 8.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cage ou élément de retenue est en nickel et le joint radial est collé à un bord externe, s'étendant axialement de la cage ou de l'élément de retenue. 9.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cage, ou élément de retenue, est en métal et que le joint radial est collé à un rebord terminal radial de la cage ou de l'élément de retenue. 10.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cage ou élément de retenue est en métal et qu'une pièce rapportée métalli que annulaire est incorporée dans le joint radial, l'extrémité interne (dans le sens axial) de cette pièce se terminant sous forme de rebord fixé à un bourrelet annulaire de la cage ou de l'élément de retenue. 11.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'elle est agencée pour être utilisée dans un palier comportant un chemin, ou cuvette, de roulement extérieur. 12.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que les lèvres externe et interne (dans le sens radial) du joint radial sont inclinées dans le mëme sens axial. 13.- Cage ou élément de retenue selon l'une quelconque des revendications 2 à Il, caractérisé en ce que les lèvres interne et externe (dans le sens radial) du joint radial sont inclinées dans les sens axiaux opposés.