Brevet FR2031505A1 — publié le 19701120

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux constructions d'évents, et particulièrement en ce qui concerne les évents pour paliers,et au procédé de fabrication d'un évent. Jusqu'ici on a suggéré différents dispositifs pour libérer 5 les pressions internes qui se développent dans les ensembles de paliers dues aux variations de température et à l'entretien par graissage sous pression. Ces dispositifs sont compliqués, exigent des moyens de montage spéciaux, sont placés dans des montages spéciaux, et se sont révélés coûteux à fabriquer et à monter. Le 10 présent perfectionnement surmonte les caractéristiques et particularités défavorables des dispositifs connus et a pour but et objet principaux d'empêcher la pression de monter à un point tel que cela puisse détériorer les joints d'étanchéité de paliers. La présente invention fournit une construction d'évent dis-15 posée à l'intérieur d'un passage, ladite construction d'évent comportant une paroi formée à partir d'une matière élastomère souple, la paroi s'étendant en travers du passage, et comportant une fente au moins pour diviser la paroi en segments souples qui normalement s'engagent mutuellement à l'endroit des fentes, mais fléchissent 20 dans au moins une direction, longitudinalement au passage, quand elles sont soumises aux forces créées par des différences de pression s'exerçant de part et d'autre de la paroi, de façon à ventiler la partie du passage dans laquelle règne la pression la plus élevée, la matière élastomère étant surdurcie au niveau des fentes, de ce 25 fait la matière élastomère ne réadhère pas en travers des fentes. La présente invention fournit également un procédé pour fabriquer un évent à disposer dans un passage communiquant avec l'intérieur d'un ensemble de palier, ledit procédé comprenant : le moulage d'une virole dans une substance élastomère, la virole étant 30d\medimension suffisante pour s'étendre en travers du passage et comportant une paroi qui bloque normalement le passage, le durcissement partiel de la substance élastomère, et le passage d'un couteau chauffé dans la paroi de façon à y former des fentes, la température du couteau et la durée pendant laquelle il reste en contact avec 35 la paroi suffisant à surdurcir la substance élastomère à l'endroit des fentes. D'autres objectifs et avantages de la présente invention résident dans les pièces et composants dont il est question ci-après dans la description suivante de certains modes de réalisation pré-40 férés de constructions d'évents de paliers et d'un procédé pour 69 21012 2 2031505 les fabriquer. Dans les dessins ci-joints qui font partie du présent mémoire et dans lesquels les mêmes chiffres et lettres renvoient aux mêmes pièces chaque fois qu'elles se présentent : 5 La Figure 1 est une vue en coupe d'un palier classique, compor tant une bague de renfort munie d'une construction d1évent réalisé selon la présente invention ; La Figure 2 est une vue en coupe agrandie de la construction d'évent de la Figure 1 ; 10 La Figure 3 est une vue en plan de la construction d'évent des Figures 1 et 2 ; La Figure 4 est une vue en coupe d'une construction d'évent modifiée dans une bague de renfort classique semblable ; La Figure 5 est une vue en plan de la construction d1évent de 15 la Figure 4 ; et La Figure 6 est une vue en doupe fragmentaire de, la construction d'évent des Figures 4 et 5 représentant les nervures d'étanchéité non contraintes. En se reportant maintenant aux dessins, il est possible 20 d'utiliser la construction d'évent dans des ensembles de paliers classiques 60, soit en tant que remplacements d'évents classiques fournis avec ou en tant que matériel d'origine. Chaque ensemble de palier 60 est monté sur le tourillon 11 d'un essieu de voiture 12 ayant un épaulement arqué 62 à l'extrémité intérieure du tourillon 25 11. L'ensemble de palier 60 comprend des cages coniques 64, des rouleaux coniques 66, et une cuvette 68. A ses extrémités la cuvette 68 est munie de logements de joint 70 auxquels adhèrent des joints élastomères 72. Les joints d'étanchéité 72 sont en contact avec des bagues entretoises 74 ayant des parties terminales 30 76 qui épousent le tourillon 11 adjacent aux cages coniques 64 et aux parties frottantes 78 qui sont positionnées extérieurement par rapport à la surface du tourillon 11 de façon à former une mince cavité annulaire 80. Chaque bague entretoise 74 à la jonction de sa partie frottante 78 et de sa partie terminale 76 est munie d'un 35 passage radial 82 destiné à établir la liaison entre la cavité 80 et la partie de l'ensemble de palier '60 entourée par le logement de joint d'étanchéité adjacent 70. La partie frottante 78 de la bague entretoise intérieure 74 fait saillie axialement en direction 62 de 1*épaulement arqué/,et entre les deux on a interposé une bague 40 de renfort 84 ayant une face intérieure arquée 86 qui aboute contre 69 21012 3 2031505 la surface arquée de 1'épaulement 62. Au-delà de la face arquée 86 la surface de la bague de renfort 84 tournée vers 1*intérieur,est disposée en relation espacée par rapport à la surface du tourillon 11, continuant la cavité 80. En outre, la bague 84 est munie d'un 5 évidement annulaire 88 destiné à recevoir l'extrémité libre de la partie frottante 78 adjacente de façon à rendre étanche la cavité 80 à la jonction de la bague entretoise intérieure 74 et de la bague de renfort 84. La bague 84 comprend également une lèvre 90 qui fait saillie vers l'extérieur en travers d'une partie du logement 10 de joint d'étanchéité intérieur 70. Finalement, la bague de renfort ♦ 84 a un alésage d'évent radial 92 qui, à son extrémité intérieure, communique avec la cavité annulaire 80 et, à son extrémité extérieure, s'ouvre dans un suralésage 94 ouvrant sur l'extérieur au niveau d'un épaulement 96 dans la formation d'un passage d1évent 15 qui traverse la bague de renfort 84. Ajusté dans le suralésage 94 et prenant appui sur 1'épaulement 96 se trouve un ajutage d'évents 98 qui est freiné au pointeau à l'endroit des creux 100 positionnés adjacents aux bords extérieurs du suralésage 96. En conséquence, l'intérieur de l'ensemble de paliers 60 est ventilé par le passage 20 radial 82, par la cavité annulaire 80, par l'alésage d'évent 92, et par l'ajutage d'évent 98. L'ajutage d'évent 98 (Figures 2 et 3) comporte une bague d'étanchéité plate rigide"102 en acier de préférence, et adhérant à la bague se trouve une virole d'étanchéité souple 104 qui est de 25 préférence moulée à partir d'un polymère synthétique résistant à l'huile. Plus particulièrement, la virole 104 comporte un bourrelet annulaire 106 qui adhère à la surface cylindrique de la bague 102 tournée vers l'intérieur et, à une extrémité, se transforme insensiblement en une £ride d'étanchéité 108 dirigée vers l'extérieur 30 qui s'étend en travers et adhère à une des faces plates de la bague 102. La bride d'étanchéité 108 repose sur 1'épaulement 96, formant avec lui un joint d'étanchéité statique étanche au fluide, et 1s freinage au pointeau formé par les creux 100 recouvre l'autre surface plate de la bague 10'2, maintenant l'ajutage 98 dans le 35 suralésage 94. A cette extrémité de la bague 102 le bourrelet 106 est tassé sur son bord annulaire tourné vers l'extérieur pour empêcher une rupture de l'adhérence à l'endroit du bourrelet 106 en cours d'utilisation. Le bourrelet 106 se transforme insensiblement en une paroi conique 110 formée d'une seule pièce qu'elle supporte 40 présentant des fentes transversales 112 qui forment dessus des 69 21012 4 2031505 segments dêformables 114 veirs l'extérieur, La paroi 110 et les segments 114 jouent le même rôle que la paroi 40 et les segments 42 de la virole d'évent* 35, seulement ils libèrent la pression du palier interne par le passage 82, la cavité 80, et l'alésage d*évent 5 92, au lieu de le faire directement par le logement de joint d1étanchéité. Quand le suralésage 94 est de forme allongée, comme on l'a représenté sur les Figures 4-6, on lui adapte un ajutage d'évent modifié 100. L'ajutage d'évent lOO comprend un manchon 122 qui 10 s'adapte sans serrage dans le suralésage 94, son bord inférieur étant en contact avec 1*épaulement 96, et fixée au manchon 122 adjacent à la surface extérieure de la bague de renfort 84 se trouve une virole 124 comportant un bourrelet 126 qui adhère et recouvre complètement les surfaces cylindriques intérieure et 15 extérieure du manchon 122. Le bourrelet 126 est muni d'une paire de nervures annulaires 128 (Figure 6) qui prennent contact et sont comprimées contre la paroi du suralésage 94 pour former avec lui un joint d'étanchéité statique étanche au fluide. Sur son côté opposé le bourrelet 126 se transforme insensiblement en une paroi 20 conique 130 s'étendant vers l'extérieur comportant des fentes transversales 132 qui délimitent des segments 134 dêformables extérieurement. Le freinage au pointeau formé par les creux 100 recouvre' le bourrelet 126 et empêche que l'ajutage d*évent 100 puisse être enlevé du suralésage 94. Les parois 130 et les segments 25 dêformables 134 fonctionnent de la même façon que leur contrepartie sur la virole d'évent 34 et l'ajutage d'évent S8. Comme on l'a noté précédemment, les viroles d'évent 304 et 124 sont formées à partir d'une matière élastomère souple qui ne réagit pas aux lubrifiants et autres substances que l'on rencontre norma-30 lement dans l'entretien des paliers de voitures de chemin de fer. D'autre part, chacune des viroles d'évent 104 et 124 ont des parois qui traversent une sorte d'ouverture ou de passage de décharge de pression, et chacune de ces parois est munie dè fentes transversales de façon à former des segments qui se déforment en présence de forces 35 de pression créées correctement orientées. Une fois que les viroles sont moulées dans une substance élastomère appropriée, on les fait durcir à un i.ivaau d'au moins 50 %, c'està-dire, jusqu'à ce que ce soit produite 50 % de la réticulation possible entre les molécules à longue chaîne de 40 l'élastomère. De préférence, les viroles sont durcies à un niveau 21012 5 2031505 de 90 à 95 pour cent. On peut s'assurer du temps précis et des conditions de température nécessaires pour porter un élastomère particulier à un niveau voulu de durcissement en soumettant 1'élastomère brut à des essais de destruction dans un rhéomètre à disque 5 oscillant. Après cela, on passe un couteau chauffé dans la virole en question pour y former les fentes. La température du couteau et le temps pendant lequel il reste en contact avec 1'élastomère de la paroi sont tous tels que la matière élastomère en contact immédiat avec la surface du couteau est surdurcie, c'est-à-dire, 10 elle est duçcie au point qu'aucune réticulation supplémentaire entre les molécules à longue chaîne de 1'élastomère ne peut se produire en dehors de l'introduction a* un constituant supplémentaire dans le système. Le niveau de durcissement des parties de la paroi au-delà des fentes restent sensiblement inchangé- du fait des 15 propriétés isolantes de l'élastomère. Quand on retire le couteau, la partie de la matière élastomère précédemment en contact avec lui forme, les bords des fentes et étant donné que la matière à l'endroit des fentes est surdurcie, ces bords sont durs et non élastiques par comparaison aux parties restantes de la paroi qui 20 n'ont pas atteint ce niveau de durcissement. D'autre part, le surdurcissement à l'endroit des fentes empêche la matière élastomère d'adhérer en travers des fentes, même après de longues périodes de contact aux températures élevées. En conséquence, les segments de paroi séparée restent libres de fléchir vers l'extérieur et de 25 libérer des pressions internes élevées. Le couteau doit être assez mince pour empêcher les bords surdurcis de la fente de rester séparés une fois qu'on l'a retirée, cependant il doit avoir une masse suffisante pour conduire suffisamment de chaleur jusque dans le polymère pour réaliser ce surdurcissement. Pour des parois ayant 30 un rayon de 10,16 à 15,24 mm et des épaisseurs allant de 0,762 à 1,27 mm, une lame d'acier inoxydable épaisse de 0,508 à 1,270 mm convient pour former les fentes. En conséquence, la virole peut être ultérieurement durcie dans un four pour porter son niveau de durcissement au-delà de 95 pour cent, ou 'on peut la placer dans 35 un logement de joint d'étanchéité ou bague de renfort, sur laquelle un durcissement supplémentaire se produira pendant le fonctionnement. De façon générale, toute substance élastomère ne réagissant pas aux lubrifiants etraisonnablement souple peut être utilisée pour faire les viroles et ceci comprend les élastomères dans 40 lesquels on moule les bagues d'étanchéité classiques. Un copolymère 69 21012 5 2031505 de 50 à 80 pour cent de butadiène et de 20 à 50 pour cent d'acrylo-nitrile, généralement connu sous le nom de caoutchouc nitrile, a une forte résistance aux huiles et aux graisses et convient particulièrement pour servir au moulage des viroles de la présente inven-5 tion. Le caoutchouc nitrile se moule entre 134 et 204°C et peut être durci ensuite alors qu'il est encore dans le moule à un niveau de durcissement allant de 90 à 95 pour cent à une température allant de 134 à 204°C de 1 1/2 à 15 minutes. On peut déterminer la durée exacte et les conditions de température dans les limites des 10 gammes précédentes pour porter les diverses compositions de caoutchouc nitrile à un niveau de durcissement voulu quelconque en soumettant des éprouvettes brutes, cJest-à-dire non durcies, à des essais de destruction dans un rhéomètre à disque oscillant. Les familles de polymère de silicone et d'acrylate conviennent aussi 15 parfaitement pour le moulage des viroles. Pour la plupart des polymères, le couteau chauffé doit être maintenu de 37,8 à 149°C environ au-dessus ée la température de moulage maximale pour 1'élastomère et elle doit être laissée dans la virole de une à 60 secondes. De nouveau, la température exacte 20 du couteau chauffé et le temps pendant lequel il doit rester en contact avec 1'élastomère dépend de la composition particulière que l'on emploie, et on doit s'assurer de ces conditions par des essais au moyen d'un rhéomètre à disque oscillant. Une fois que l'on a retiré le couteau chauffé de la virole, 25 la virole est prête à servir dans une des constructions d'évents. Il n'est pas pratique de durcir au moule le caoutchouc nitrile ou la plupart des autres élastomères au-delà d'une gamme de 90 à 95 pour cent étant donné qu "on doit maintenir les élastomères près des températures maximales permises pendant des périodes de temps 30 prolongées. Ceci est difficile à réaliser sans créer une prévulcanisation ou un surdurcissement qui détruisent les propriétés élastiques de 1'élastomère. En outre, la température maximale permise varie légèrement d'un lot à l'autre, rendant le problème même plus difficile. 35 Au lieu de durcir l'élastomère entre 90 et 95 pour cent c_: à ce sujet, tout autre niveau voulu avant de fendre avec un couteau chauffé, l'élastomère peut être durci à un niveau inférieur, puis fendu et surdurci aux bords de la fente, et finalement durci ultérieurement au niveau voulu pour être utilisé, ce niveau se 40 situant de préférence entre 90 et 95 pour cent. De nouveau, le 69 21012 7 2031505 couteau doit être suffisamment chaud pour surdurcir 1'élastomère de façon qu'il ne réadhère pas en travers des fentes pendant le durcissement ultérieur. Cette invention est destinée à couvrir toutes les modifications 5 et changements apportés à l'exemple de l'invention, choisi' ici en vue de la description, qui ne.u-écartentpas de l'esprit et du champ d'application de la présente invention. \ 69 21012 8 2031505 REVENDICATIONS 1. Une construction d'évent disposée à l'intérieur d'un passage, comportant une paroi formée à partir d'une matière élastomère S^eSt^'au"^nc|5'^s)/ s'®tendanfc en travers du passage , et comportant une 5 /fyour diviser la paroi en segments souples qui normalement s'engagent mutuellement à l'endroit des fentes, mais fléchissent dans au moins une direction longitudinalement au passage, quand elles sont soumises aux forces créées par des différences de pression s'exerçant de part et d'autre de la paroi, de façon à ventiler la partie 10 du passage dans laquelle règne la pression la plus élevée, la matière élastomère étant surdurcie au niveau des fentes, de ce fait la matière élastomère ne réadhère pas en travers des fentes. 2. La construction d'évent selon la revendication 1, dans laquelle la matière élastomère de la paroi, autre que celle de la 15 fente, n'est pas complètement durcie. 3. La construction d'évent selon la revendication 2, dans laquelle la matière élastomère de la paroi, autre que celle de la fente, est durcie à un niveau de 50 % au moins. 4. La construction d'évent selon les revendication 1, 2 ou 3, 20 comprenant un segment genre bourrelet entourant la paroi et formé d'une seule pièce avec elle, le segment genre bourrelet étant monté rigide par rapport à la structure dans laquelle le passage, est disposé. 5. La construction d'évent selon la revendication 4, dans 25 laquelle le segment genre bourrelet adhère à un élément rigide qui est disposé dans le passage. 6. La construction d'évent selon la revendication 5, dans laquelle l'élément rigide est une bague généralement plate, dans laquelle l'élément genre bourrelet adhère à la surface courbe de 30 la bague tournée vers l'intérieur et comprend d'une seule pièce une bride fixée à une des faces plates de la bague, et dans laquelle la bride est en contact avec 1'épaulement et forme avec lui un joint d'étanchéité statique. 7. La construction d'évent selon la revendication 5, dans 35 laquelle l'élément rigide est constitué par un manchon placé d-.ns le suralésage, et dans lequel l'élément genre bourrelet adhère à une extrémité du manchon et est en contact avec surface cylindrique du suralésage en formant un joint d'étanchéité avec lui. 8. La construction d'évent selon l'une des revendications 40 précédentes 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, dans laquelle ledit passage est 69 21012 9 2031505 un alésage et un suralésage dans la bague de renfort d'un ensemble de roulement, le suralésage ouvrant vers l'extérieur de la bague de renfort à l'une de ses extrémités et ouvrant dans l'alésage à l'endroit d'un épaulement pratiqué à son extrémité opposée, et dans 5 laquelle la construction d'évent est disposée à l'intérieur du suralésage. 9. Un procédé pour fabriquer un évent à disposer dans un passage, comportant les opérations suivantes : moulage d'une virole dans une substance élastomère, la virole étant d'une dimension 10 suffisante pour s'étendre en travers du passage et comportant une paroi qui bloque normalement le passage, durcissement partiel de la substance élastomère, et passage d'un couteau chauffé dans la paroi de façon à y former des fentes, la température du couteau et la durée pendant laquelle il reste en contact avec la paroi suf- 15 fisant à surdurcir la substance élastomère à l'endroit des fentes. 10. Le procédé selon la revendication 9, comportant l'opération qui consiste à faire adhérer la virole à un élément rigide. 11. Le procédé selon les revendications 9 ou 10, comportant l'opération qui consiste à durcir la.virole à un niveau de durcis- 20 sement d'au-moins 50 % préalablement à l'introduction du couteau chauffé dans la paroi.