Brevet FR2039442A1 — publié le 19710115

La présente invention concerne un ensemble de joint et plus particulièrement une combinaison d'ensembles qu'on appelle les joints de face d'extrémité destinés à être utilisés avec des éléments de machine ayant deux parties mobiles l'une par rapport à 5 l'autre, qui sont soumises l'une par rapport à l'autre à un mouvement de rotation ou à un mouvement oscillatoire. Des joints de ce type auxquels se rapporte la présente invention sont destinés à empêcher la pénétration de saletés, de sable, de. boue, et autres impuretés dans un ensemble de machine et à retenir une alimenta-10 tion en lubrifiant à l'intérieur d'une partie déterminée de cet ensemble de machine. En particulier, un joint du type auquel se rapporte la présente invention est retenu à l'intérieur d'une partie d'un premier élément de machine et maintenu contre tout mouvement dans cet élément tandis qu'il présente une face.d'extrémité 15 d'obturation pour un contact d'obturation glissant avec une face d'extrémité correspondante d'un second élément de machine qui est soumis à un mouvement relatif tandis que les deux faces indiquées sont en contact l'une avec l'autre. le joint suivant la présente invention est particulièrement 20 utile pour l'obturation d'ensembles d'axes de bande de roulement dont plusieurs constituent un ensemble de bande de roulement d'engin à chenilles ou de chaîne à chenilles, utilisés pour la propulsion d'un tracteur du type à chenilles ou d'un autre véhicule monté sur chenilles et le joint suivant l'invention est en outre des-25 tiné à être utilisé avec les galets de bande de roulement qui supportent un ensemble de bande de roulement à chenilles, ensemble comprenant une série d'axes, de biellettes, de plaques, et autres éléments. On demande à ion joint du type suivant l'invention de^résis-3.0 ter à l'abrasion produite par le sable, par exemple et de permettre un mouvement relatif entre deux éléments de machine tout en maintenant une charge ou force dirigée axialement sur l'un'des éléments afin de maintenir le joint, même pendant un défaut d'alignement opérationnel d'une certaine durée afin que l'efficacité d'obtura-35 tion de l'ensemble puisse être maintenue, même quand il se produit au cours de l'utilisation de la machine un défaut d'alignement des biellettes de bande de roulement ou d'organes analogues. 70 14913 2 2039442 Les perfectionnements apportés aux matières utilisées dans l'industrie de la fabrication des joints ont rendu maintenant possible la production d'ensembles de joint pour lesquels les espé-rknces de durée sont sensiblement les mêmes ou plus grandes que 5 pour les autres parties constituantes de la machine que l'on désire assembler. En autres termes, on peut s'attendre à ce que, .dans une utilisation normale, les joints durent aussi longtemps que les parties constituantes qui leur sont associées, telles que axes ou rouleaux de bande de roulement de sorte que normalement, les joints 10 n'ont pas besoin d'être remplacés alors que les autres pièces sont encore utilisables. Toutefois, plusieurs joints connus pour ensembles à chenilles, ayant des possibilités de durée, sont d'une installation quelque peu difficile ou bien ils sont caractérisés par des surfaces d'obturation métal contre métal qui nécessitent des 15 opérations extrêmement précises de finissage, de meulage ou de rodage ou qui ont d'autres caractéristiques qui sont, au moins partiellement, indésirables. D'autres joints connus ont été caractérisés par un contact métal contre métal entre la collerette de joint et l'élément de machine dans lequel ils sont reçus et ils 20 fonctionnent en service suivant le principe de la déviation par torsion. Les joints nécessitent souvent un usinage précis des éléments dans lesquels les parties métalliques sont reçues. En outre, un joint du type à déviation par torsion ne convient naturellement pas dans le cas où le mouvement relatif est un mouvement de rotation 25 au lieu d'être un mouvement oscillatoire. En conséquence, un joint idéal pour axe de bande de roulement ou pour une utilisation analogue est un joint qui possède une grande longévité et qui en outre est caractérisé en ce qu'il est facile à manipuler pendant son installation, eh ce qu'il est d'une 30 conception simple, en ce qu'il fournit la rigidité nécessaire contre toute déformation intérieure radiale, en ce qu'il fournit un moyen pour recevoir des forces axiales variables sur sa face d'obturation, en ce qu'il possède une souplesse raisonnable et en ce qu'il présente une face d'obturation ayant la possibilité de s'as-35 socier avec un élément lui faisant vis-à-vis pour former entre cet élément et lui-même un joint approprié. En conséquence, l'un des buts de 1'invention est de fournir un joint pour axe de bande de roulement ou pour un élément analogue dont la fabrication et le montage soient simples. 70 14913 3 2039442 L'invention a encore pour objet de fournir î - un ensemble de joint qui possède des moyens pour faciliter sa réception et son maintien dans un élément de machine dans un é-tat libre avant que le joint soit comprimé pour prendre sa dimen- 5 sion axiale de fonctionnement dans sa position d'utilisation ; - un ensemble de joint ayant un corps élastique et une partie de face d'extrémité élastique fournissant le joint principal entre les deux éléments de machine mobiles ; - un ensemble de joint comprenant un corps élastique auquel 10 est communiquée une rigidité radiale par l'introduction d'un élément de support relativement rigide qui sert à supporter le joint contre des charges radiales de compression et à diriger une partie des forces engendrées par ces charges le long d'un axe souhaité ; - un joint ayant des caractéristiques améliorées en ce qui 15 concerne la déformation par rapport à la force, c'est-à-dire un joint conçu d'une manière telle que la déformation produite soir le corps élastomère soit principalement une déformation de cisaillement plutôt qu'une déformation par compression directe et que soit ainsi permise une latitude plus grande dans le choix de la matière 20 et que soit permis un rendement d'obturation amélioré, même quand il est fait usage en tant qu'élément principal d'obturation, d'é-lastomères relativement rigides ; - un ensemble de joint qui est facile à fabriquer, qui se compose seulement de deux parties constituantes simples et qui com- 25 prend "un corps élastomère homogène qui peut être complètement fabriqué avant de recevoir la bague de support simple avec laquelle il sera associé en service ; - un joint à face d'extrémité comprenant un corps élastique • et un moyen p.our recevoir un élément raidisseur ou de support du 30 corps et dans lequel la face d'obturation est décalée axialement par rapport à une surface servant à monter l'ensemble de joint en place à l'intérieur d'un élément de machine ; - un ensemble de joint comprenant un corps ayant une surface circonférentielle de montage, une partie de face d'extrémité d'ob- 35 turation dirigée axialement, une section droite de forme générale tronconique et un élément de support du corps de joint, monté dans une partie intérieure du corps afin de fournir un support à ce dernier ; 70 14913 4 2039442 - tin ensemble de machine comprenant tin ensemble de joint qui permettra, d'atteindre les buts et d'obtenir les avantages mentionnés ci-dessus ainsi que d'autres buts et d'autres avantages. la présente invention atteint ses buts, ainsi que d'autres 5 buts et d'autres avantages qui leur sont inhérents en prévoyant un corps de joint en caoutchouc élastique, comportant une surface de montage s'étendant circonférentiellement, une partie de face d'extrémité d'obturation dirigée axialement, une partie de corps de décalage s'étendant entre la surface de montage et la face d'extrémi-10 té précitée et les reliant entre elles, et un moyen dans le corps, pour recevoir un élément de support du corps de joint. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de 15 réalisation conforme à 1'invention. Sur ce dessin , * , ^ éclatée la figure 1 est une vue en perspective /d'une partie d'un ensemble d'axes de bande de roulement qui comprend le joint suivant la présente invention, 20 la figure 2 est une vue en perspective à plus grande échelle avec arrachement d'une coupe ver-Ticale a travers un joint suivant 1'invention, la figure 3 est une autre vue partielle, en coupe verticale à plus grande échelle, du joint suivant l'invention et 25 la figure 4 est une autre vue en coupe verticale à encore plus grande échelle, la figure. 1 montre différentes pièces d'un ensemble 10 d'axes de chemin de roulement et de joint suivant l'invention. Cet ensemble comprend deux axes 12 de chemin de roulement ayant cha-30 cur. une face d'extrémité 14, une surface extérieure cylindrique 16 et un manchon 18. les manchons 18 sont reçus sur les axes 12. La figure 3 montre que chaque manchon 18 comprend une surface intérieure 20 s'étendant circonférentiellement, et un élément d'extrémité 26, sur lequel est reçue par glissement la partie d'extrémité 35 28 d'un maillon 30 de chemin de roulement, qui comprend une ouverture limitée par une surface intérieure 32. Le maillon 30 est emmanché à la "presse sur l'élément d'extrémité 26 du manchon 18. 70 14913 5 2039442 Chaque maillon 30 comprend, en plus de la partie d'extrémité 28 et la surface intérieure 32, une partie d'extrémité opposée 34 qui est représentée avec une surface extérieure 36 en saillie, Chaque maillon 30 a une ouverture 38, qui est limitée par une sur-5 face 42 s'étendant circonférentiellement et faisant face vers l'intérieur, et dans laquelle est emmanchée à la presse, à force, la partie d'extrémité extérieure 44 de l'axe 12 de chemin de roulement. En service, le manchon 18 est séparé de l'axe 12 de "bande de roulement par un jeu diamétral qui est compris entre 0,125 mm et 0,750mm 10 tandis qu'une extrémité 28 du maillon 30 est pressée sur le manchon 18 et que l'autre extrémité 34 du maillon 30 est emmanchée à la presse sur une partie d'extrémité 44 de l'axe 12. La partie d'extrémité 34 du maillon 30 comprend en outre une rainure annulaire 46 que l'on peut mieux voir sur les figures 3 et 15 4 et une surface d'extrémité 48 faisant face vers 1'intérieur, qui est contiguë à la face d'étanchement d'extrémité 22 du manchon 18. L'ensemble de joint 50 suivant l'invention est reçu intérieurement par rapport à la surface circonférentielle 60, faisant face vers l'intérieur de la rainure 46, d'une manière que l'on va décrire 20 maintenant. L'ensemble de joint 50 comprend un corps 52, tronconique dans l'ensemble qui est muni d'une bague ou "appendice" de montage 54 ayant un diamètre supérieur à celui du corps et disposé sur une extrémité axiale d'une surface 56 de montage du corps de joint, 25 cet appendice faisant face radialement vers l'extérieur. Un ensem-, ble d'espacement axial ou "tampon" d'espacement 55 est disposé le long d'une partie de la surface 56, à l'opposé de l'appendice 54, pour des raisons qui seront exposées plus loin. Le corps de joint 52 comprend en outre une surface d'extrémité axiale, d'éténchéité 30 58 et un moyen de réception 66 formant support dé joint, s'étendant circonférentiellement, faisant face radialement vers l'intérieur et disposé concentriquement par rapport à la surface de montage 56. Le moyen 66 comprend des parois 62 et 64 limitant un rentrant dans le corps 54, ayant une forme d'ensemble rectangulaire, 35 destiné à recevoir un moyen de support du corps de joint, se présentant sous la forme d'une bague de support métallique amovible, séparée 68, destinée à ajouter de la rigidité vis-à-vis d'une charge radiale de compression s'exerçant sur le corps de joint 52. 70 14913 6 2039442 Une surface inclinée 70 s'étend entre l'appendice 54 adjacent à la surface extérieure 56 et la partie 58 d'extrémité radiale du corps de joint, limitant en partie la position tronconique de ce dernier. Une surface inclinée 72, de forme analogue à celle de 5 la surface 70, s'étend intérieurement à partir du tampon d'espacement 55. La surface 72 est parallèle à la surface 70 et elle limite une face axiale du corps 52. Le corps 52, limité par les surfaces 56, 70 et 72, a par conséquent, en section droite quand il se trouve à l'état libre ou non comprimé, une forme quiest tronconi-10 que dans l'ensemble. Dans une réalisation préférée, le corps de joint 52 est fabriqué en un caoutchouc résistant à l'abrasion, modérément rigide, tel que le caoutchouc nitrile et la bague 68 est en métal ou en une autre matière, relativement rigide par rapport au corps 52 de l'en-15 semble de joint 50. Les maillons 30 de bande de roulement ainsi que les axes 12 et les manchons 18 ' sont fabriqués normalement en a-cier. Quand on désire installer l'ensemble de joint suivant l'invention à l'intérieur d'un ensemble de bande de roulement on monte 20 un manchon 18 sur un axe 12 de bande de roulement et l'on monte un maillon 30 sur le manchon 18, la partie d'extrémité 28 du maillon 30 étant emmanché à la presse sur la partie d'extrémité 26 du manchon 18. On monte un autre maillon, faisant face au premier ou symétrique du premier (non représenté)^ sur l'autre extrémité du 25 manchon 18 qui est en place sur lsaxe 12 de bande de roulement. De préférence, l'axe 12 est lubrifié avant cet assemblage partiel. On choisit ensuite un"autre maillon 30 et l'on place le corps de joint 52, avec la bague de support 68 en place dans ce dernier, dans la rainure 46. Le corps de joint 52 est maintenu en place dans la rai-30 nure, dans un état relativement sans contrainte, du fait que l'appendice 54 est en contact avec la surface intérieure 60 de l'a rainure 46. Le corps 52 du joint étant dans un état relativement exempt de contrainte, le diamètre extérieur de la surface de montage 56 est ordinairement un peu plus petit que' le diamètre extérieur de la 35 rainure 46, mais l'appendice 54 a un diamètre un peu plus grand que celui de la rainure 46. En conséquence, l'appendice 54 sert à maintenir le corps de joint 52 en place pendant l'assemblage. De la graisse est appliquée ensuite aux surfaces appropriées pour lubrifier la surface glissante 58 du joint 50 et les surfaces de portée 70 14913 7 2039442 du j oint de maillon de bande de roulement. Ensuite, on place la partie d'extrémité 34 du maillon 30 sur la partie d'extrémité 44 de l'axe 12 de bande de roulement, la surface intérieure 42 de la partie d'extrémité 34 étant en contact 5 avec l'axe 12.sur lequel elle est montée avec serrage à la presse, étanche. On déplace axialement la partie d'extrémité 34 sur l'axe 12 de manière à amener la face 48 de l'extrémité 34 de maillon en position contiguë ou presque contiguë par rapport à la face d'extrémité 22 du manchon 18. Lorsque l'assemblage est fait de cette 10 manière, on comprime axialement le corps de joint 52 comprenant la face d'obturation d'extrémité 58 pour l'amener dans la position représentée sur la figure 3 et une partie de cette force axiale de compression a pour effet une expansion radiale vers l'extérieur de la surface de montage 56 du corps de joint 52, expansion qui fait 15 fléchir vers le bas l'appendice 54 pour l'amener dans le plan de la surface 56, comme le montre la figure 3- Par conséquent, en raison de la forme tronconique du corps 52, une force appliquée axialement et comprimant la face 58 a tendance à agrandir le diamètre extérieur du corps de joint 52. La surface de montage 60 agit 20 en tant que moyen de contrainte pour placer tout l'ensemble de joint sur une force de compression souhaitée et la charge radiale de conn pression développée par opposition à cette force ne peut pas être dissipée vers l'intérieur en raison de la présence de la bague 66. Néanmoins, en raison de la forme tronconique de l'ensemble de joint 25 50, la surface d'obturation 58 du corps de joint 52 peut fléchir beaucoup plus par unité de force appliquée qu'elle ne fléchirait si le corps était soumis seulement à une contrainte de compression quand une charge axiale lui serait appliquée .En d.'autres termes, la déformation subie par le corps 52 est principalement une déforma-30 tion de cisaillement plutôt qu'une déformation par compression directe. Par conséquent, on peut se servir d'un caoutchouc plus rigide afin d'augmenter la longévité sans que ce soit au détriment de la flexibilité que l'on préfère pour éviter des situations critiques, en ce qui concerne les tolérances sur les dimensions axia-35 les. Le tampon 55 constitue un moyen pour espacer l'ensemble de joint 50 d'une paroi d'extrémité de la rainure 46 et il empêche le joint 50 de "toucher le fond" de la rainure 46 sous des charges normales. 70 14913 8 2039442 Le joint étant assemblé de la manière indiquée, on obtient un contre ' ' contact caoutchouc / métal qui est extrêmement efficace pour ne pas admettre de saletés dans l'assemblage et- pour maintenir du lubrifiant dans l'assemblage pendant un temps théoriquement sans limi-5 tes. Bu fait que la surface principale du joint, à l'interface des surfaces 58, 22 est constituée par du caoutchouc en contact contre du métal, le défaut d'alignement qui se produit quand les bandes de roulement sont utilisées sous des charges extrêmement lourdes peut être facilement toléré bien que l'alignement soit maintenu à 10 l'intérieur de certaines limites par le contact entre la face 22 et la surface 48 qui fait vis-à-vis à la face 22. Un joint secondaire existe entre les surfaces 56 et 60, mais étant donné que la charge axiale tend à maintenir un joint en état de serrage, il ne se produit aucun mouvement relatif à cette interface. 15 Dans une réalisation préférée, les matières auxquelles il a été fait allusion ci-dessus donnent d'excellents résultats. Toutefois, on peut substituer à ces matières d'autres matières appropriées ayant les caractéristiques souhaitées d'élasticité et de rigidité. 20 Un joint constitué de la manière décrite peut être fabriqué d'une manière relativement facile étant donné qu'il se compose seulement de deux parties constituantes simples. Le corps élastomère peut être homogène et sa fabrication peut être achevée avant la mise, en place de la bague de support. 25 Un joint fabriqué conformément à la description ci-dessus peut être monté facilement et il ne nécessite pas de compétence spéciale, d'outils'exceptionnels. En service un tel joint dure pendant plusieurs millions de cycles d'oscillation ou de rotation et il a normalement une longévité qui est plus grande que celle des 30 autres parties constituantes avec lesquelles il est associé, telles que des parties.d'un ensemble de bande de roulement. Il va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel explicatif mais nullement limi- . tatif et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses élé-35 ments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les reven-diLcratianis annexées. 70 14913 9 2039442 REVENDICATIONS 1. Ensemble de joint destiné à empêcher les matières étrangères de pénétrer à l'intérieur d'un ensemble comprenant un premier élément et un second élément qui sont mobiles l'un par rap- 5 port à l'autre-, l'un au moins des éléments ayant une surface d'obturation faisant face axialement, s'étendant radialement, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison : un corps de joint élastique, ayant une forme annulaire dans l'ensemble et comportant une partie d'obturation de face d'extrémité axiale, disposée dans 10 un plan donné et ayant une étendue radiale donnée; une surface de montage, extérieure radialement,. s'étendant dans l'ensemble circonférentiellement, une partie de cette surface de montage étant axialement en retrait par rapport au plan donné ; une partie de corps de décalage, tronconique dans l'ensemble, s'étendant entre la sur-15 face de montage et la partie d'obturation de face d'.extrémité axiale et reliant entre elles cette surface de montage et cette partie d'obturation ; une partie de corps radialement intérieure, s'étendant circonférentiellement et disposée dans l'ensemble"concentrique ment à la surface de montage ; un moyen dans cette partie inté-20 rieure du corps pour recevoir le moyen de support du corps de joint et un moyen de support du corps de joint associé au moyen de réception du moyen de support ; ce moyen de support étant relativement plus rigide que le corps, ayant une étendue axiale importante par rapport à l'étendue axiale de la surface de montage, et étant es-25 pacé axialement de la partie d'obturation de face d'extrémité du corps de joint. 2. Ensemble de joint suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de support du corps de joint est une bague métallique. 30 3. Ensemble de joint suivant la revendication 1, caractéri sé en ce que le moyen pour recevoir le moyen de support du corps de joint est constitué par un rentrant à section droite rectangulaire, dont une partie importante est disposée radialement intérieurement • à la surface de montage. 35 4. Ensemble de joint suivant la revendication 1, caractéri sé en ce que ce joint comprend une seconde partie d'extrémité faisant face axialement, légèrement inclinée, disposée à l'opposé de •la partie d'obturation de la première face d'extrémité, ayant une étendue radiale importante et se terminant à son bord extérieur par 70 14913 10 2039442 un moyen d'espacement axial destiné à décaler le restant de la seconde partie d'extrémité par rapport au moyen recevant le corps de joint. 5o Ensemble de joint suivant la revendication 1, caracté-5 risé en ce qu'il comprend un appendice de montage pour maintenir l'ensemble de joint en place en l'absence de forcés de charge radiale de compression, cet appendice s1étendant radialement vers l'extérieur à partir du plan de la surface de montage pour entrer en contact avec une surface de montage associée appartenant à un 10 élément de machine, l'appendice pouvant être déplacé vers une position dans laquelle sa surface extérieure se trouve dans le plan de la surface de montage. 6. Ensemble de joint suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de décalage du corps, la partie d'obturation 15 de ma première face d'extrémité et la surface de montage sont disposées d'une manière telle que des forces dirigées radialement vers l'intérieur, appliquées à la circonférence de surface de montage ont tendance à être transmises à la partie d'obturation de la première face d'extrémité pour pousser ladite partie et l'amener dans 20 une relation d'obturation plus étroite avec line face, dirigée à l'opposé, avec laquelle elle est associée en service, et que des forces appliquées axialement contre la partie d'obturation de la première face d'extrémité sont dirigées au moins partiellement, radialement vers l'extérieur, vers la surface de montage de l'ensem-25 ble de joint. 7. Ensemble de joint suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la bague métallique est maintenus en place, en service, de manière amovible, à l'intérieur du corps de joint. 8. Combinaison caractérisée en ce qu'elle comprend : un en-30 semble de joint suivant la revendication 1 ; un premier élément de machine comportant une face d'obturation d'extrémité axiale' et un second élément de machine associé au premier élément et monté pour exécuter un mouvement par rapport au premier élément, ce second é-lément comportant une surface de montage s'étendant circonféren-35 tiellement, faisant face radialement vers l'intérieur, la surface de montage de l'ensemble de joint étant en contact avec la surface de montage du second élément et la.face d'extrémité d'obturation de l'ensemble de joint étant en contact avec la face d'extrémité d'obturation du premier élément de machine. 70 14913 n 2039442 9. Ensemble de joint pour deux éléments de machine mobiles l'un par rapport à l'autre, ensemble de joint caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison : un élément d'obturation relativement élastique ayant des moyens sur une surface faisant face axia-5 lement pour entrer en contact avec un élément de machine afin de former, en coopération avec ce dernier, un joint d'exclusion ; des moyens s'étendant autour d'une périphérie extérieure de ce joint pour le montage de ce joint à l'intérieur d'une ouverture limitée par une surface faisant face radialement vers l'intérieur, d'un 10 second élément de machine ; une partie de corps intermédiaire s'é-tendant entre le moyen d'obturation et le moyen de montage, cette partie de corps intermédiaire étant, au moins en partie de forme tronconique, de sorte que la surface de montage est décalée axialement par rapport à la surface d'obturation et de sorte qu'une 15 force appliquée axialement vers l'intérieur contre la surface d'obturation est transmise radialement vers l'extérieur contre la surface de montage ; une partie de corps formant joint intérieur ; et un moyen relativement rigide, associé à une partie intérieure de ce corps et la supportant radialement, intérieurement au moyen de 20 montage pour supporter le corps contre toute déformation radiale intérieure pouvant se produire lors de l'application de ladite force à la partie d'obturation de face d'extrémité de l'ensemble.