Brevet FR2003665A1 — publié le 19691114

0678$ 1 2003665 La présente invention concerne des paliers soumis à des oscillations angulaires et - elle se rapporte à un dispositif pour obtenir une étanchéité absolue entre un essieu ou un ensemble d'essieu et une surface cylindrique intérieure dJun alésage disposé 5 dans un logement de palier"ou élémént analogue se trouvant sur le même axe que l'essieu,, De tels joints d'étanchéité sont utilisés pour assurer l'étanchéité d'arbres pivotants pour des véhicules à bogies. Il est connu d'utiliser à des fins d'étanchéité des 10 bagues d'étanchéité faites d'une matière élastomère et présentant d'une part, une partie extérieure qui exerce son action contre une surface intérieure cylindrique dans un alésage disposé dans le logement de palier aligné avec l1arbre, et, d'autre part, une partie en foime de lèvre exerçant son action contre l'essieu ou l'ar-15 bre, la fonction d'étanchéité du dispositif dépendant d'une façon très importante d'une structure analogue à un soufflet de sa partie qui s'étend entre la partie extérieure et la partie en forme de lèvre. Il est également connu dans ce type de bagues d'étanchéité de noyer l'élément de renforcement en forme de 5" fait d'une plaque 20 d'acier et/ou d'un élément analogue dans sa partie extérieure, le but de ce montage résidant dans le fait que lorsque l'on monte le joint d'étanchéité les organes de renforcement se trouvent comprimés axialement pour agrandir le diamètre extérieur de la bague d'étanchéité. Toutefois, il faut que le diamètre intérieur de là. 25 bague reste le même lorsqu'on comprime les éléments de renforcement et, pour faciliter la mise en butée de la lèvre contre l'essieu, on utilise normalement un ressort (ou un élément analogue) de traction à boudin, annulaire, fermé et préalablement bandé de façon appropriée. 30 Les bagues d'étanchéité de cette catégorie ne caivien- nent que pour des paliers lubrifiés avec de la graisse, et par suite d'une étanchéité médiocre ou insuffisante il est nécessaire de graisser régulièrement le palier pendant le fonctionnement, à des intervalles très rapprochés. Malgré cela, on a constaté qu'il 35 était nécessaire dans certains cas d'ajuster le palier avec des manchons spéciaux de paliers qui nécessitent moins de graissage que des surfaces de portée normales. On connaît également des bagues d'étanchéité élastiques comportant sur l'un ou l'autre de leurs côtés des bagues de 40 poussée rigides spéciales, grâce à quoi le joint d'étanchéité se 69 06788 2 2003665 trouve fixé dans un Hoc de palier ou élément analogue, ces "bagues sont tirées ënsemble au moyen de vis pour modifier le diamètre de la bague d'étanchéité et pour refouler ladite "bague contre les surfaces de contact respectives dans le bloc de palier et sur 5 l'arbre. Une telle bague d'étanchéité nécessite un espace relativement important pour son assemblage, et de plus de façon similaire à d'autres joints d'étanchéité connus, on estime qu'il est basé sur l'hypothèse qu'un essieu ou un élément analogue tournera par rap-10 port aux surfaces de butée correspondantes de la bague d'étanchéité et, en d'autres termes, sera adapté à des arbres rotatifs ou analogues,, La présente invention a pour objet de constituer dans des paliers qui sont soumis à des mouvements oscillants un joint 15 d'étanchéité, qui permet une construction simple et peu coûteuse du palier et qui supprime les fuites d'huile ou d'un autre lubrifiant enfermé dans ce dernier. Une étanchéité absolue entre un essieu ou un dispositif d'essieu et une surface cylindrique intérieure d'un alésage disposé 20 dans un logement de palier aligné avec cet essieu est principalement caractérisée conformément à la présente invention par le fait qu'une bague d'étanchéité en caoutchouc ou en une matière similaire ayant un faible module d'élasticité est fixée entre les organes précités (tandis qu'elle se trouve à un état comprimé radialement) de 25 façon telle que la bague d'étanchéité par suite de sa tension préalable est maintenue fermement de manière à ne pas pouvoir tourner en contact avec les surfaces de butée respectives du logement du palier et sur le dispositif d'essieu, et que lors d'une rotation relative de l'un ou l'autre des organes la bague d,étanchéité 30 absorbe complètement le mouvement rotatif avec un étirage intérieur de torsion. Quand on utilise une bague d'étanchéité conçue et montée conformément à l'invention entre un essieu et un logement de palier, ce dernier peut être rempli d'huile, grâce à quoi les pa-35 liers spéciaux nécessaires par suite de ce remplissage peuvent être remplacés par des paliers én bronze moins coûteux. Le dispositif de bague d'étanchéité de la présente invention n'exige pas d'inspection et on a constaté qu'il augmente la vie utile du palier d'une façon extrêmement considérable. Dans le cas d'une bague d'étanchéi-40 té préalablement mise sous tension conformément à l'invention, la 9 06788 3 2003665 surface de friction est suffisante pour maintenir la bague d'étanchéité en contact effectif désiré avec les surfaces de butée, bien que, si on le désire, la bague d'étanchéité peut être unie aux surfaces respectives avec un adhésif ou d'une manière analogue. 5 Le mouvement de rotation maximal pour une bague d'étanchéité est limité à environ + t5°» Si des mouvements de rotation plus importants sont nécessaires, on peut obtenir une étanchéité conforme à la présente invention en assemblant trois ou plus de trois bagues d'étanchéité en association axiale adjacente 10 et en reliant indirectement ces bagues par l'intermédiaire de deux ou de plus de deux manchons intermédiaires à un dispositif de joint d'étanchéité commun, dans lequel l'une des bagues d'étanchéité extérieure est maintenue fixe de manière à ne pas pouvoir tourner contre l'une des unités d'essieu et l'autre bague d'étanchéité 15 extérieure est maintenue fixe de manière à ne pas pouvoir tourner contre une surface de butée dans un logement de palier» On va maintenant décrire 1'invention en détail en se référant au dessin annexé, sur lequel : - les figures 1 et 2 représentent respectivement 20 par \uie section en forme de secteur vue en plan et par une coupe les dimensions d'une bague d'étanchéité avant son montage dans un palier} - la figure 3 représente en coupe axiale comment une bague d'étanchéité conforme à l'invention est montée dans un 25 palier? - la figure 4 représente de la même manière un mode de réalisation modifié permettant d'obtenir une étanchéité absolue dans un palier soumis à des oscillations angulaires de grande amplitude. 30 Les figures 1 et 2 représentent une bague d'étanchéi té circulaire 1 de diamètre intérieur d et ayant une section transversale rectangulaire, l'épaisseur étant référencée t et sa largeur b. Toutefois, il est entendu que la bague d'étanchéité 1 de la présente invention n'est pas limitée à la structure représentée, 35 mais qu'on peut la modifier pour obtenir d'autres modes de réalisation tout en conservant les dimensions données. La bague d'étanchéité 1 qui est faite d'un caoutchouc ou d'une matière analogue résistant à l'huile et ayant tm faible module d*élasticité est destinée à constituer une étanchéité absolue dans des paliers sou-40 mis à des oscillations angulaires, pour empêcher des fuites d'huile 69 06788 4 2003665 ou d'un autre genre de lubrifiant quiJest enfermé. A cet effet, la "bague d'étanchéité 1 peut être comprimée diamétralement au moyen dToutils appropriés quand on la monte dans le palier et qu'on la fixe dans un logement de palier 5 ou élément analogue 2 entre un manchon de palier 4 fixé sur un. arbre ou essieu 3 et une surface cylindrique intérieure 5 dans un alésage situé dans le logement 2 du palier dans l'axe dudit arbre 3. Comi:.e on -peut le voir sur la figure 3» un manchon de palier 6 est disposé entre les ensembles d'essieu 3, 4 et le logement 2 du 10 palier, et le joint d'étanchéité entier est protégé contre une entrée de matières étrangères de contamination du fait qu'on a disposé d'une manière classique une pièce de recouvrement: métallique externe 7, et à l'intérieur de cette pièce de recouvrement un joint torique 8 qui bute contre une surface conique. 15 Four obtenir un contact de butée ne tournant pas de la bague d'étanchéité 1 contre les ensembles d'essieu 3, 4 et le logement 2 du palier, respectivement , pendant le déplacement angulaire relatif de l'un ou l'autre de ces organes entre deux butées (non représentées) limitant le déplacement angulaire, la 20 bague 1 est dimensionnée en vue de la valeur maximale + V° d'un angLe correspondant au mouvement angulaire limité conformément aux équations suivantes : +1 — = a^ v + a^, dans laquelle t' est l'épaisseur de la bague lorsqu'elle est fixée dans le palier, et a^ ainsi que ^ sont des 25 constantes comprises entre a^ = -0,03 et 0,9 ag ,3» toutefois, cette dernière constante dépend des conditions suivantes du facteur de compression 0,5 1 >0» De plus, il est nécessaire t que l'épaisseur initiale t de la bague d'étanchéité 1 satisfasse la relation t iÉ 5^ et 0,01b i£-t -i£.10b. 30 Dans le cas d'une bague d'étanchéité t construite et fixée dans le palier conformément à la présente invention, un mouvement angulaire limité entre les ensembles d'essieu 3,4 et le logement 2 du palier est absorbé par un étirage de la bague d'étanchéité 1. 35 L'aptitude de la bague à s'étirer ainsi que l'angle Y° du mouvement angulaire limité sont restreints dans chaque cas particulier par le type des matières choisies. On a découvert toutefois qu'en utilisant des surfaces de contact adhésives on peut choisir des facteurs de compression plus grands que lorsqu'on 40 utilise simplement des forces de fixation par friction» 69 06788 5 2003665 Dans les applications où le mouvement angulaire doit être supérieur à celui des modes de réalisation décrits ci-dessus, on peut obtenir une étanchéité conforme à la présente invention au moyen du mode de réalisation représenté sur la figure 4. Ce mode 5 de réalisation comprend trois bagues d'étanchéité 9, 10, 11 qui sont adjacentes alignées axialement et sont reliées indirectement au moyen de deux manchons intermédiaires 12 et 13* le manchon 13 est engagé en partie dans le sens axial dans le manchon 12, et la bague d'étanchéité 10 est fixée sous compression entre lesdits 10 manchons de la manière précitée, tandis que les bagues d'étanchéité extérieures 9 et 11 sont fixées de la même manière entre le manchon 12 et un ensemble d'essieu 14, 15» ainsi que le manchon 13 et un logement 16 da palier, respectivement» Le mode de réalisation augmente considérablement l'ap-15 titude du joint d'étanchéité à permettre un déplacement angulaire et, en outre, en augmentant le nombre de bagues d'étanchéité et de manchons intermédiaires deux fois, quatre fois, etc, les limites maximales de déplacement angulaire d'un palier ainsi équipé peuvent varier entre des limites étendues, ces limites étant délimitées 20 par des butées pour l'organe exécutant le mouvement angulaire. 69 06788' 2003665 BBIOMffCAIIOHS 1 „ Agencement permettant d'obtenir "une étancliéité absolue entre un essieu ou un dispositif d'essieu et une surface intérieure cylindrique dans un alésage- se trouvant dans le logement d'un palier 5 ou élément analogue situé dans l'axe de l'essieu, l'essieu ou élément analogue ainsi que la surface cylindrique pouvant exécuter un mouvement oscillant angulaire limité l'un par rapport à l'autre, agencement caractérisé en ce qu'une bague d'étanchéité élastique en caoutchouc ou en une matière similaire ayant un faible module 10 d'élasticité est fixée tout en étant soumise à des forces de compression radiales entre les organes de manière telle que cette bague, en raison de soi/état mis par avance sous tension, soit maintenue de manière à ne pas pouvoir tourner par rapport à des surfaces de butée du logement du palier et sur l'ensemble de l'es-15 sieu et que la bague d'étanchéité, lors d'un mouvement angulaire relatif prédéterminé et limité de l'un ou l'autre desdits organes, absorbe complètement ledit mouvement angulaire avec un étirage. 20 Agencement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions extérieure et intérieure de la bague d'étanchéi-20 té sont choisies dans la gamme de la relation suivante entre un mouvement angulaire limité maximal de + Y0 et un facteur de compression dans ladite bague d'étanchéité, relation dans laquelle t_ et t* sont l'épaisseur de la bague avant et après assemblage de cette dernière dans un palier, et a^, sont des constantes com-25 prises entre les valeurs suivantes et où il est nécessaire que le facteur de compression se trouve compris dans les limites admissibles suivantes, et t remplit les conditions suivantes par rapport au diamètre intérieur initial d et à la largeur initiale b de la bague r 30 1^- = a1V+a2; a., = -0,03; 0,9 ^ a2^1,3; 0,5 t ^=5d; 0,01^i t ^.10b. 3» Agencement suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est fixée aux surfaces de contact 35 respectives au moyen d'un adhésif ou par un moyen analogue. 4° Agencement pour obtenir conformément à la revendication 1, une étanchéité absolue au moyen d'un dispositif d'étanchéité élastique comprenant plusieurs bagues d'étanchéité, agencement caractérisé en ce qu'au moins trois bagues d'étanchéité sont mon-40 tées dans une relation axiale adjacente et sont indirectement re— 69 06788 i 2003665 liées par l'intermédiaire de deux ou de plus de deux manchons intermédiaires de manière à constituer un dispositif commun d'étanchéité dans lequel, dans le cas d'un mode de réalisation à trois bagues, la bague d'étanchéité extérieure porte sans pouvoir tburner 5 contre un dispositif d'essieu et l'extrémité extérieure de l'un des manchons, et l'autre bague d'étanchéité extérieure de façon à ne pas pouvoir tourner contre un logement de palier et l'extrémité extérieure de l'autre manchon, tandis que la bague d'étanchéité intermédiaire bute de façon à ne pas pouvoir tourner contre les 10 extrémités intérieures respectives des manchons.